JP2019085925A - 噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】噴射弁の閉弁時の磁束変化のタイミングに現れる電圧変化を検出しやすくした噴射制御装置を提供する。【解決手段】放電スイッチ１３及び定電流スイッチ１４は、コイル３の上流側に設けられコイル３に通電オン・オフする。気筒選択スイッチ１８は、コイル３の下流側に設けられ噴射弁２を選択する。バイアス電圧印加部６ｃは、コイル３と気筒選択スイッチ１８との間に直流バイアス電圧を印加する。スイッチ１３，１４，１８がオフされることでコイル３に流れている駆動電流が低下しきった後に、定電流通電部６ｆが、端子１ｂから定電流を引いて当該端子の電位を低下させ、その後に当該定電流印加を停止する。【選択図】図３

Description

本発明は、噴射弁を開弁・閉弁制御する噴射制御装置に関する。

この種の噴射制御装置は、噴射弁を開弁・閉弁し燃料を噴射するために用いられる。従来、その噴射弁の制御信号の波形をモニタすることで噴射弁の閉弁タイミングを検出する技術が供されており、これにより噴射毎の噴射量のばらつきを推定して次回以降の通電時間を調整することで噴射量を制御する。

噴射制御装置は、噴射弁を閉弁制御するときには当該噴射弁の駆動用の電磁コイルに通電されている電流を遮断する。電流が遮断されると電磁コイルの通電場所にはフライバック電圧を生じる。このフライバックに応じた電力を有効活用するため当該フライバック電圧に応じて生じる電流を電源回路に還流する還流回路を設けている。このような構成において、噴射弁の電磁コイルへの通電終了後において当該ソレノイドの下流側の電圧の変化を検出することで噴射弁の閉弁タイミングを検出する技術が提供されている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１記載の技術によれば、電磁コイルへの通電終了後には下流側の端子の電圧波形に閉弁時の磁束変化に応じた変曲点が現れるため、その変曲点を検出することで閉弁タイミングを検出している。しかしながら、実際には、噴射弁の機構的ばらつき、電磁コイルの駆動系回路のばらつきなどに応じて下流側の電圧変化の時定数が大きくなることがあり、本来現れるべき閉弁時の磁束変化のタイミングが当該電圧に埋もれてしまうことがあり、正確な閉弁タイミングを検出することが困難となっている。

特開２０１７−６１８８２号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、噴射弁の閉弁時の磁束変化のタイミングに現れる電圧変化を検出しやすくした噴射制御装置を提供することにある。

請求項１記載の発明は、内燃機関に燃料を噴射する噴射弁の誘導性負荷に通電制御することで噴射弁を開弁・閉弁して噴射制御する噴射制御装置を対象としている。上流スイッチは、誘導性負荷の上流側に設けられ当該誘導性負荷に通電オン・オフする。下流スイッチは、誘導性負荷の下流側に設けられ噴射弁を選択する。バイアス電圧印加部は、誘導性負荷と下流スイッチとの間に直流バイアス電圧を印加する。上流スイッチ及び下流スイッチがオフされることで誘導性負荷に流れている駆動電流が低下しきった後に、定電流通電部が、端子から定電流を引いて当該端子の電位を低下させ、その後に当該定電流印加を停止する。

この請求項１記載の発明によれば、噴射弁の誘導性負荷の駆動電流が低下しきった後に、定電流通電部が端子から定電流を引いて当該端子の電位を低下させているため、端子の電位を安定化することができ、噴射弁の閉弁時において磁束変化を生じることで端子の電圧に変化を生じたとしても当該タイミングで現れる電圧変化を検出しやすくなる。

第１実施形態における噴射制御装置の電気的構成図 第１実施形態における各部の信号変化を概略的に示すタイミングチャート 第１実施形態における処理動作を概略的に示すフローチャート 第１実施形態において図２のタイミングチャートの要部の拡大図 第１実施形態における不具合の説明図 第２実施形態における処理動作を概略的に示すフローチャート 第２実施形態における各部の信号変化を概略的に示すタイミングチャート 第３実施形態における各部の信号変化を概略的に示すタイミングチャート 第４実施形態における各部の信号変化を概略的に示すタイミングチャート 第４実施形態における噴射指令信号の出力変化を示す図

以下、噴射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必要に応じて説明を省略する。

（第１実施形態）
図１から図５は第１実施形態の説明図である。図１は噴射制御装置としての電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１０１の電気的構成例を概略的に示す。図１に示すように、電子制御装置１０１は、例えば自動車などの車両に搭載された４気筒の内燃機関に燃料を噴射供給する例えばソレノイド式の噴射弁（インジェクタとも称される）２を駆動する装置である。ここでは説明の簡略化のため、１気筒分の噴射弁２を構成するソレノイドコイル（以下、コイルと略す：誘導性負荷相当）３を図示しており、残りの気筒分の噴射弁２及びその駆動系回路の記載を省略しているが、下記の本実施形態の特徴部分は４気筒分の噴射弁２を駆動制御するときにも同様に適用できる。

噴射弁２は常閉型の電磁弁であり、噴射弁２には燃料ポンプ（図示せず）により加圧された加圧燃料が供給され、噴射弁２は、電子制御装置１０１によりコイル３に通電制御されることで開弁・閉弁される。噴射弁２が開弁したときに加圧された燃料が内燃機関（図示せず）に供給される。

噴射弁２は、電磁石を構成する固定コアを含む固定子、燃料噴射口を開閉するニードルを含む可動子（何れも図示せず）、固定子を励磁するコイル３をそれぞれ備える。コイル３は、インピーダンス換算で数Ω程度となるインダクタンスｍＨオーダーの値に設計されている。燃料噴射しないときには、コイル３には電流が通電されておらず、このとき可動子は、燃料噴射口の方向に図示しない弾性手段（例えば、ばね）により付勢されている。

したがってコイル３が励磁されていないと、加圧燃料が噴射弁２に供給されたとしても当該燃料が内燃機関に噴射されることはない。励磁電流がコイル３に供給されると可動子は固定子に向けて誘引される。すると、燃料噴射口は開状態となり加圧燃料が内燃機関に噴射される。

電子制御装置１０１は、昇圧回路４、噴射指令信号を出力するマイクロコンピュータ（以下、マイコンと略す）５、制御ＩＣ６、上流側回路７、及び、下流側回路８を備える。
昇圧回路４は、例えば、インダクタ９、昇圧スイッチ１０、ダイオード１１、及び出力コンデンサ１２を図示形態に備えたＤＣＤＣコンバータにより構成され、通常時には、昇圧回路４は、この電源電圧ＶＢを昇圧した昇圧電圧Ｖboostを生成し、上流側回路７に出力する。

昇圧スイッチ１０は、例えばＮチャネル型のＭＯＳトランジスタを用いて構成され、制御ＩＣ６により昇圧スイッチ１０がオン・オフ駆動されることで、出力コンデンサ１２に電源電圧ＶＢよりも高い昇圧電圧Ｖboostを蓄積する構成となっている。

マイコン５は、ＣＰＵ５ａ、メモリ５ｂ、その他Ｉ／Ｏなどを備えて構成され、メモリ５ｂに記憶されたプログラムに基づいて各種処理動作を行う。このマイコン５は、電源電圧ＶＢが供給されると昇圧開始指令を制御ＩＣ６に出力し、その後、図示しない外部に設けられた図示しない各種センサからの各種センサ信号に基づいて噴射指令タイミングを算出し、この噴射指令タイミングにて燃料の噴射指令信号を制御ＩＣ６に出力する。

制御ＩＣ６は、例えばＡＳＩＣによる集積回路装置であり、例えばロジック回路、ＣＰＵなどによる制御ロジック６ａと、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭなどのメモリ６ｂ、バイアス電圧印加部６ｃ、電圧モニタ６ｄ、電流モニタ６ｅ、定電流通電部６ｆ、その他、タイマを備え、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る。この制御ＩＣ６の制御ロジック６ａは閉弁検出部として用いられる。

上流側回路７は、コイル３に昇圧電圧Ｖboostを通電オン・オフするための放電スイッチ（上流スイッチ相当）１３、電源電圧ＶＢを用いて定電流制御するための定電流制御用スイッチ（以下、定電流スイッチと略す：上流スイッチ相当）１４、ダイオード１５，１６、及び、コンデンサ１７を図示形態に接続して構成され、上流側の端子１ａに接続されている。

放電スイッチ１３及び定電流スイッチ１４は、例えばｎチャネル型のＭＯＳトランジスタを用いて構成される。これらの放電スイッチ１３及び定電流スイッチ１４は、他種類のトランジスタ（例えば、バイポーラトランジスタ）を用いて構成しても良いが、本実施形態では、ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタを用いた場合について説明する。放電スイッチ１３を構成するＭＯＳトランジスタのドレインには昇圧回路４から昇圧電圧Ｖboostが供給され、ソースは上流側の端子１ａに接続されており、ゲートには制御ＩＣ６の制御ロジック６ａから制御信号が与えられる。これにより放電スイッチ１３は、制御ＩＣ６の制御ロジック６ａの制御に応じて昇圧回路４の昇圧電圧Ｖboostを端子１ａに通電可能になっている。

定電流スイッチ１４を構成するＭＯＳトランジスタのドレインには電源電圧ＶＢが供給され、ソースは順方向にダイオード１５を介して上流側の端子１ａに接続されており、ゲートには制御ＩＣ６の制御ロジック６ａから制御信号が与えられる。これにより定電流スイッチ１４は、制御ＩＣ６の制御ロジック６ａの制御に応じて電源電圧ＶＢを端子１ａに通電可能になっている。

ダイオード１５は、昇圧回路４の昇圧電圧Ｖboostの出力から電源電圧ＶＢの出力への逆流防止用に接続されている。上流側の端子１ａとグランドとの間には還流用のダイオード１６が逆方向に接続されていると共にコンデンサ１７が接続されている。還流用のダイオード１６は、噴射弁２の閉弁時に還流する電流経路に接続されている。

他方、下流側回路８は、下流スイッチとしての気筒選択スイッチ１８、コンデンサ１９、還流回路としてのダイオード２０、及び、電流検出抵抗２１を図示形態に接続して構成され、下流側の端子１ｂに接続されている。電流検出抵抗２１は、例えば０．３Ω程度に設定されている。図には簡略化して示しているが、気筒選択スイッチ１８は、複数の気筒の中からある一つの気筒の噴射弁２を選択するために設けられている。

気筒選択スイッチ１８は、例えばｎチャネル型のＭＯＳトランジスタを用いて構成される。コンデンサ１９の容量値は、例えば１０００ｐＦ〜２２００ｐＦ程度に設定されており、エミッションノイズ対策用または静電気保護用に設けられている。

気筒選択スイッチ１８もまた、他種類のトランジスタ（例えば、バイポーラトランジスタ）を用いて構成しても良いが、本実施形態では、ＭＯＳトランジスタを用いた場合について説明する。気筒選択スイッチ１８を構成するＭＯＳトランジスタのドレインは、下流側の端子１ｂに接続され、ソースは電流検出抵抗２１を通じてグランドに接続され、ゲートは制御ＩＣ６の制御ロジック６ａに接続されている。これにより、気筒選択スイッチ１８は、制御ＩＣ６の制御ロジック６ａの制御に応じてコイル３に流れる電流を選択的に通電できる。

下流側の端子１ｂとグランドとの間にはコンデンサ１９が接続されている。また、下流側の端子１ｂと、昇圧回路４の昇圧電圧Ｖboostの出力との間には、還流用のダイオード２０が順方向接続されている。

ダイオード２０は、噴射弁２の閉弁時においてコイル３に流れる還流電流の通電経路に接続されており、下流側の気筒選択スイッチ１８の側から昇圧回路４の出力コンデンサ１２に向けて電流を還流する還流回路であり、噴射弁２の閉弁時には昇圧回路４の出力コンデンサ１２に還流電流を充電させるように接続されている。

制御ＩＣ６の電圧モニタ６ｄは、端子１ｂの電圧をモニタし、制御ロジック６ａにフィードバックする。また電流モニタ６ｅは電流検出抵抗２１の端子間電圧を検出することでコイル３の通電電流をモニタし、制御ロジック６ａにフィードバックする。

制御ＩＣ６のバイアス電圧印加部６ｃは、コイル３と気筒選択スイッチ１８との間に例えば数Ｖの直流バイアス電圧Ｖｂを印加する。また定電流通電部６ｆは、制御ロジック６ａの制御に応じてアクティブ／ノンアクティブに切替可能に構成されるものであり、アクティブにされると端子１ｂに蓄積された電荷を所定の定電流によりグランドに放電するよう構成されている。

制御ＩＣ６の制御ロジック６ａは、前述したスイッチ１３，１４，１８をオンまたはオフに制御可能になっている。そして制御ＩＣ６の制御ロジック６ａは、電圧モニタ６ｄにより端子１ｂの電圧を検出すると共に、電流モニタ６ｅによりコイル３の通電電流を検出し、この検出信号に応じて各種制御を実行する。

前述構成の作用、動作を説明する。
例えば図示しないイグニッションスイッチが操作されることでバッテリ電圧が電子制御装置１０１に供給されると、電源電圧ＶＢとして上流側回路７に供給される。昇圧回路４は、ＤＣＤＣコンバータにより昇圧した昇圧電圧Ｖboostを出力コンデンサ１２に生成出力する。また、バッテリ電圧に基づく電源がマイコン５及び制御ＩＣ６に与えられると、マイコン５及び制御ＩＣ６は起動する。通常時において、制御ＩＣ６は、定電流通電部６ｆをノンアクティブとしている。またバイアス電圧印加部６ｃは、制御ロジック６ａの制御に応じて数Ｖの直流バイアス電圧Ｖｂを端子１ｂに印加する。バイアス電圧印加部６ｃが、直流バイアス電圧Ｖｂを端子１ｂに印加する理由は、端子１ｂに生じる変曲点（後述参照）の電圧を検出しやすくするためである。

図２のタイミングｔ１に示すように、マイコン５が、噴射弁２の噴射指令信号のアクティブレベル「Ｈ」を制御ＩＣ６に出力すると、制御ロジック６ａは気筒選択スイッチ１８をオン制御すると共に放電スイッチ１３及び定電流スイッチ１４をオン制御し、これにより、噴射弁２のコイル３に電流を供給し噴射弁２を開弁開始させる。

このとき、噴射弁２のコイル３には昇圧電圧Ｖboostが供給されるため、噴射弁２を開弁するためのコイル３の通電電流（以下、インジェクタ電流と称す）が急激に上昇し、噴射弁２の固定子の電磁石を速やかに磁化できる。この結果、噴射弁２の内部のニードルが電磁石により誘引されるようになり噴射弁２は最終的に全開する。図３に噴射弁２の開弁遷移状態を示すように、コイル３への電力供給が開始されたタイミングｔ１から噴射弁２が完全に開弁するタイミングｔａまでには遅れ時間Ｔａを生じる。

制御ＩＣ６は、電流モニタ６ｅにより電流検出抵抗２１の端子電圧を検出することでインジェクタ電流を計測する。制御ＩＣ６は、図２のタイミングｔ２において、インジェクタ電流が定められたピーク電流閾値Ｉｐに達すると、放電スイッチ１３及び定電流スイッチ１４をオフ制御する。その後、制御ＩＣ６は、図２のタイミングｔ３〜ｔ４において、このインジェクタ電流が予め定められた定電流範囲となるように定電流スイッチ１４をオン・オフ制御する。これにより制御ＩＣ６は、インジェクタ電流をある一定範囲とするように制御できる。

その後、図２のタイミングｔ５において、マイコン５が噴射弁２の噴射指令信号をノンアクティブレベル「Ｌ」として制御ＩＣ６に出力すると、制御ＩＣ６は放電スイッチ１３、定電流スイッチ１４、及び、気筒選択スイッチ１８をオフ制御する。すると、インジェクタ電流が急速に低下し、噴射弁２の固定子の電磁石の磁化を停止できる。この結果、電磁石により誘引されていた噴射弁２の内部のニードルが、電磁力の消滅に応じて弾性手段（例えば、ばね）の付勢力により元位置に戻され、この結果、噴射弁２が閉弁する。図３には噴射弁２の閉弁遷移状態を模式的に示しているが、コイル３への電力供給が停止されたタイミングｔ５から噴射弁２が完全に閉弁するタイミングｔ７までの間に遅延時間Ｔｂを生じる。

さてここで、図２のタイミングｔ５においては、全スイッチ１３，１４，１８をオン状態からオフに変化させるため、噴射弁２のコイル３にそれまで流れていた電流が急に遮断される。このときコイル３に蓄積されたエネルギは、還流用のダイオード２０を通じて昇圧回路４の出力コンデンサ１２に与えられる。

このとき、下流側の端子１ｂの電圧Ｖloが、昇圧電圧Ｖboostに近い電圧Ｖｈ（約６５Ｖ：正確にはＶｈ＝Ｖboost＋Ｖｆ）に達すると、端子１ｂの電圧Ｖloはこの電圧Ｖｈで飽和し、還流電流がダイオード２０に流れるようになり、噴射弁２のコイル３に蓄積されたエネルギを昇圧回路４の出力コンデンサ１２に回生できる。これにより、噴射弁２のコイル３に蓄積されたエネルギは徐々に放電されるようになる。そして電流がダイオード２０に流れなくなると還流は終了する。このとき、コイル３に流れているインジェクタ電流（駆動電流）が低下しきると還流終了することになる。

還流終了直後には、上流側の端子１ａの電圧が−１Ｖ程度（＝ダイオード１６の順方向電圧のマイナス値）になっており、下流側の端子１ｂの端子電圧Ｖloが６５Ｖ程度となる。このため、還流終了後においては、端子１ｂの電圧Ｖloに基づく電荷が、上流側回路７のコンデンサ１７と下流側回路８のコンデンサ１９との間で再分配されるようになり、さらに電圧Ｖloは、これらのコンデンサ１７及び１９とコイル３と図示しない抵抗とに応じて定まる時定数に基づいて低下する。この還流終了後に変化する電圧Ｖloを、以降、還流後残留電圧と称する。

他方、コイル３への通電が停止されると、コイル３の電磁力により誘引されていた可動子のニードルが弾性手段（図示せず）による付勢力に応じて閉位置に移動し、これにより噴射弁２は閉弁する。特に図２に示す噴射弁２の閉弁タイミングｔ７においては、可動子のニードルが素早く移動することでコイル３に相互誘導作用を大きく生じる。これによりコイル３には誘導起電力を生じることになり端子１ｂの電圧Ｖloが再度上昇する。制御ＩＣ６は、このコイル３に誘起される逆起電力の変曲点（例えば、端子１ｂの電圧Ｖloの立上り、最大値、立下りのうち何れか１点又は２点以上のタイミング）を取得することに応じて閉弁タイミングｔ７を算出できる。

図５にタイミングｔ５〜ｔ７にかけての電圧Ｖloの変化例の拡大図を比較特性Ｐａと共に示しているが、噴射弁２の正確な閉弁タイミングｔ７が、端子１ｂの還流後残留電圧として緩やかに減少する期間と重なると、還流後残留電圧の時定数に応じた緩やかな電圧変化とコイル３に誘起される逆起電力とが重畳してしまい正確な閉弁タイミングｔ７を算出し難くなる。特に、噴射弁２の機構、電子制御装置１０１の電気的構成の素子値のばらつきにより特性Ｐａが悪化すると、閉弁タイミングｔ７の変曲点が波形に埋もれてしまうことになり変曲点自体を検出できなくなる。

このため本実施形態では、制御ＩＣ６は、図２のタイミングｔ５において、全スイッチ１３，１４，１８を一旦オフ制御するものの、その後で且つ閉弁タイミングｔ７の前のタイミングｔ６において定電流通電部６ｆをアクティブにして端子１ｂから定電流を引き始めることで端子１ｂの電位を低下させ、その後、所定時間後に、定電流通電部６ｆをノンアクティブに制御して定電流印加を停止している。なお、タイミングｔ６の時点で定電流通電部６ｆをアクティブ、ノンアクティブにしない場合の前述の還流後残留電圧を、図２のタイミングｔ６〜ｔ７以降にかけて破線で概略的に示している。

制御ＩＣ６が、タイミングｔ６において定電流通電部６ｆをアクティブ、ノンアクティブに制御することで、コイル３、コンデンサ１９等に蓄積されているエネルギを、タイミングｔ６の時点でグランドに速やかに放電でき、還流後残留電圧と、その後、閉弁タイミングｔ７にてコイル３に誘起される誘導起電圧とを極力分離できる。

ここで定電流通電部６ｆが、端子１ｂから定電流を引く定電流値は、噴射弁２を開弁しないように所定電流以下であることが望ましい。例えば、開弁するために必要なインジェクタ電流を１０Ａとすれば、定電流通電部６ｆがアクティブとなったときに端子１ｂから引く定電流値を数十ｍＡ〜２Ａ程度とすると良い。

噴射弁２の閉弁タイミングｔ７では、コイル３に誘起される誘導起電力に基づいて、端子１ｂの電圧Ｖloは再度上昇するが、制御ＩＣ６は、このコイル３に誘起される逆起電力を端子１ｂの電圧Ｖloを取得することで検出し、この逆起電力の変曲点を取得することで閉弁タイミングｔ７を算出する。これにより正確な閉弁タイミングｔ７を算出、取得できる。これにより、噴射弁２の閉弁タイミングｔ７の時点で生じる誘導起電圧を、還流後残留電圧に極力重畳することなく計測でき、閉弁タイミングｔ７の検出時にゆらぎ要素となる還流後残留電圧の影響を排除でき、閉弁タイミングｔ７を正確に求めることができる。

＜具体例＞
以下、このような制御方法を実現するための具体例について、図３のフローチャート、図４のタイミングチャート、を参照しながら説明する。図３は、還流後残留電圧を放電するときの処理動作の具体例を示しており、図４は、図２に示したタイミングチャートの要部の拡大図を示している。

まず制御ＩＣ６は、図３のＳ１において電圧モニタ６ｄにより端子１ｂの電圧Ｖloを取得し、Ｓ２においてこの電圧Ｖloが昇圧電圧Ｖboostより低くなったか否かを判定する。図４のタイミングｔ５において、マイコン５が噴射指令信号をノンアクティブレベル「Ｌ」として制御ＩＣ６に出力すると、制御ＩＣ６は、放電スイッチ１３、定電流スイッチ１４、及び気筒選択スイッチ１８を全てオフ制御する。

すると前述したように、コイル３には逆起電力を生じることになり、端子１ｂの電圧Ｖloは、昇圧電圧Ｖboostに近い電圧Ｖｈ（正確にはＶｈ＝Ｖboost＋Ｖｆ）まで急激に上昇する。この場合、この逆起電力はダイオード２０を通じて昇圧回路４の出力コンデンサ１２に還流、充電される。制御ＩＣ６は、電圧Ｖloが昇圧電圧Ｖboostよりも大きいと判定したときには、電流を還流している最中であると判断する。このＳ２の電圧条件Ｖlo＞Ｖboostは、ダイオード２０の順方向電圧Ｖｆを考慮していないが、順方向電圧Ｖｆを考慮して条件を導出しても良い。また、このＳ２の電圧条件に用いる昇圧電圧Ｖboostは制御ＩＣ６が昇圧電圧Ｖboostの出力電圧を検出し、この検出電圧の実測値を用いても良いし、昇圧電圧Ｖboostの出力標準値を用いても良い。また、Ｓ２の電圧条件は設けなくても良い。

制御ＩＣ６は、Ｓ２にてＹＥＳと判定すると、Ｓ１にて検出、取得された電圧Ｖloから所定値Ｖsys1を減算することで第１閾値電圧Ｖth1を算出する。この所定値Ｖsys1は予め定められた所定電圧であり、本実施形態では、電圧Ｖloに応じて第１閾値電圧Ｖth1を逐次算出する。したがって、この第１閾値電圧Ｖth1は還流時の電圧Ｖｈよりも低い電圧となる。この第１閾値電圧Ｖth1は、電子制御装置１０１の出荷時において例えばメモリ５ｂなどに予め記憶された所定の電圧であっても良い。

ダイオード２０を通じた還流処理が終了すると、図４のタイミングｔ６ａ〜ｔ６ｂに示すように、電圧Ｖloは前述したように還流後残留電圧として緩やかに低下する。この還流後残留電圧が、Ｓ５における条件Ｖlo＜Ｖth1を満たすと、制御ＩＣ６は、還流終了と判定しＳ５にてＹＥＳと判定する。制御ＩＣ６は、図３のＳ６において、図４のタイミングｔ６ｂにて定電流通電部６ｆをアクティブにする。これにより、コイル３及びコンデンサ１９等に蓄積された残留電圧を急速に放電できる。

そして制御ＩＣ６は、Ｓ７においてタイマをＴ＝０としてスタートし、Ｓ８においてタイマの値Ｔ＝Ｔ１に達したか否かを判定する。この閾値時間Ｔ１は、電子制御装置１０１内のメモリ６ｂ等に対し出荷時などに予め定められる所定の時間である。制御ＩＣ６は、図４のタイミングｔ６ｃに示すように、Ｓ８の条件Ｔ＝Ｔ１を満たすタイミングにおいて、定電流通電部６ｆをノンアクティブに制御することにより、Ｓ９において定電流印加を停止する。

そして制御ＩＣ６は、その後、図３のＳ１０において電圧Ｖloを取得し、図４のタイミングｔ７ａ〜ｔ７ｃにおける電圧Ｖloの変曲点に基づいて閉弁タイミングｔ７を算出する。この変曲点は電圧Ｖloを微分することで求められる。

コイル３の電流が遮断されると、当該コイル３の通電電流に応じた可動子の誘引が解かれる。すると、可動子は噴射弁２の噴射口を全閉する位置まで移動する。このとき、可動子が動作するためコイル３には誘導起電力が生じることになり電圧Ｖloが上昇する。

この再上昇時の電圧Ｖloの変曲点は、バイアス電圧Ｖｂから立ち上がるタイミングｔ７ａ、最大値となるタイミングｔ７ｂ、最大値から下降しバイアス電圧Ｖｂに達するタイミングｔ７ｃ、の少なくとも一つ以上のタイミングである。

制御ＩＣ６は、タイミングｔ６ｃ〜ｔ７ｃにかけてこの電圧Ｖloを連続的にサンプリングすることで変曲点のタイミングｔ７ａ〜ｔ７ｃを算出し、このタイミングｔ７ａ〜ｔ７ｃに基づいて閉弁タイミングｔ７を算出できる。可動子は噴射口を全閉する直前のタイミングで最大速度となるためこのタイミングｔ７ｂにて誘導起電力が最大となることから、この電圧値が最大となるタイミングｔ７ｂに基づいて閉弁タイミングｔ７を算出すると良い。

＜本実施形態に係る概念的なまとめ、効果＞
本実施形態では、制御ＩＣ６が、端子１ｂの電圧Ｖloと第１閾値電圧Ｖth1との比較及び内蔵タイマに基づいて、定電流通電部６ｆのアクティブ、ノンアクティブとなるタイミングを制御している。特に制御ＩＣ６は、スイッチ１３、１４及び１８がオフされることでコイル３に流れているインジェクタ電流が低下しきった後に、定電流通電部６ｆにより定電流を引いて端子１ｂの電圧Ｖloを低下させ、その後に定電流印加を停止している。このため、定電流通電部６ｆを通じて還流後残留電圧を急速に放電することができ、この還流後残留電圧の放電期間を閉弁タイミングｔ７と分離できる。これにより確実に変曲点が現れることになり、前述したような簡易的な構成を用いて、閉弁タイミングｔ７を正確に検出できる。これにより、噴射量を正確に検出できるようになり当該閉弁タイミングｔ７及び噴射量を後の制御に活用できる。また、確実に閉弁タイミングｔ７をとらえることができるため、噴射弁２の異常検出に用いることも可能となる。

制御ロジック６ａは、定電流通電部６ｆが定電流印加を停止した後に端子１ｂの電圧Ｖloの変曲点を検出することで噴射弁２の閉弁タイミングｔ７を検出するようにしているので閉弁タイミングｔ７を正確に検出できる。

定電流通電部６ｆは、端子１ｂに生じるフライバック電圧を電源に還流する還流期間中の電圧Ｖｈよりも低く定められる第１閾値電圧Ｖth1に達したタイミングで端子１ｂから定電流を引き始め、所定時間Ｔ１の経過後に定電流印加を停止するようにしているため、端子１ｂの電圧Ｖloを極力低下させることができ、その後には確実に変曲点が現れることになる。このため、閉弁タイミングｔ７を極力正確に検出できる。

（第２実施形態）
図６および図７は第２実施形態の追加説明図を示している。前述実施形態と同一部分については同一符号を付して説明を省略し、また、同一処理を行う処理内容には同一のステップ番号を付して説明する。図６は、還流後残留電圧を放電するときの動作の具体例についてフローチャートで示している。本実施形態では、制御ＩＣ６が、端子１ｂの電圧Ｖloと第１及び第２閾値電圧Ｖth1，Ｖth2との比較に基づいて、定電流通電部６ｆがアクティブ、ノンアクティブとなるタイミングを制御する形態を説明する。

この図６に示すように、制御ＩＣ６は、ステップＳ１〜Ｓ６の処理を前述実施形態の説明と同様の処理を行うことで、電圧Ｖloが第１閾値電圧Ｖth1を下回るときに定電流通電部６ｆをアクティブに制御することで端子１ｂから定電流を引く。これにより、コンデンサ１９等に蓄積された残留電圧を急速に放電できる。

そして制御ＩＣ６は、図６のＳ７ａにおいて端子１ｂの電圧Ｖloを取得し、Ｓ８ａにおいてこの電圧Ｖloが第２閾値電圧Ｖth2を下回ったか否かを判定する。そして、このＳ８ａの条件を満たした図７のタイミングｔ６ｃａでは、図６のＳ９において定電流通電部６ｆをノンアクティブとして定電流印加を停止する。すると端子１ｂの電圧は、バイアス電圧印加部６ｃの直流バイアス電圧Ｖｂにより第２閾値電圧Ｖth2よりも上昇する。制御ＩＣ６は、Ｓ１０において端子１ｂの電圧Ｖloを取得した上で、Ｓ１１において電圧Ｖloの変曲点、すなわちタイミングｔ７ａ〜ｔ７ｃ、に基づいて閉弁タイミングｔ７を算出する。

＜本実施形態の概念的なまとめ、効果＞
制御ＩＣ６は、還流期間中の電圧Ｖｈよりも低く定められる第１閾値電圧Ｖth1に達したタイミングで端子１ｂから定電流を引き始め、その後、第１閾値電圧Ｖth1よりも低い第２閾値電圧Ｖth2に達したタイミングで定電流印加を停止するようにしている。これにより、前述同様の作用効果が得られる。これにより、噴射量を正確に検出できるようになり当該閉弁タイミングｔ７及び噴射量を後の制御に活用できる。

（第３実施形態）
図８は第３実施形態の追加説明図を示している。この図８に示すように、制御ＩＣ６は、噴射指令信号がノンアクティブとされたタイミングから変曲点が検出されるタイミングｔｃまでの経過時間を内蔵タイマにより計測し、この計測時間をマイコン５に送信する。マイコン５は、このタイミングｔｃが予め定められた所定の最小時間ｔminから所定の最大時間ｔmaxまでの範囲に入っていれば噴射弁２が正常に動作していると判断し、この範囲を逸脱すれば噴射弁２が異常動作していると判断する。

要するに、制御ＩＣ６は、変曲点のタイミングｔｃを検出することで噴射弁２の閉弁タイミングｔ７を検出するものの、マイコン５は、この変曲点のタイミングｔｃが所定期間ｔmin〜ｔmaxの範囲に検出されないときには噴射弁２の異常と検知する。これは、マイコン５による噴射弁異常検知部としての機能によるものである。これにより、噴射弁２の他の要因に基づく異常（例えば、機構的異常など）を検知できる。

（第４実施形態）
図９及び図１０は第４実施形態の追加説明図を示している。この図９に示すように、制御ＩＣ６は、噴射指令信号がノンアクティブとされたタイミングから変曲点が検出されるタイミングｔｃまでの経過時間を内蔵タイマにより計測し、このタイミングｔｃと閉弁タイミングｔ７の標準値Ｔｃとの差ｔ#adjust＝Ｔｃ−ｔｃを検知し、マイコン５に通信出力する。この制御は、各気筒毎に行われるが、マイコン５は、この差ｔ#adjustに応じてその前回と次回の噴射指令信号の時間差ｔａを算出して次回の噴射時間、すなわち噴射指令時間のアクティブタイミングとノンアクティブタイミングを調整すると良い。図１０に示すように、時間差ｔａと差ｔ#adjustとは比例関係にすることが望ましく、さらにタイミングｔａとタイミングｔ#adjustとを一致させることが望ましい。すなわち、図１０に示すように、マイコン５は前回の噴射指令信号の時間長をメモリ５ｂに記憶しておき、前述の差ｔ#adjustに応じた差ｔａを反映して次回の噴射指令信号の時間長とすると良い。

この図９に示す例では、前回の噴射指令信号の時間長が標準値Ｔｃよりも短いため、次回の噴射指令信号の時間長は図１０に示すように標準値Ｔｃよりも長くするように差ｔａを加入することが望ましい。逆に、前回の噴射指令信号の時間長が標準値Ｔｃよりも長いときには、次回の噴射指令信号の時間長を短くすると良い。これにより、噴射量ばらつきを推定することができ、これに応じて、次回以降の噴射弁２のコイル３に対する通電時間を変更できる。

このときマイコン５は、変曲点に応じて噴射指令信号の時間長を変更制御することで噴射量を変更制御する噴射量制御部として機能することになる。これにより、たとえ噴射弁２の機構的ばらつきやＥＣＵ１０１の電気的構成の素子値ばらつきに基づく噴射量ばらつきがあったとしても当該噴射量を一定範囲に調整できる。

（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必要に応じて組み合わせて構成しても良い。

第１実施形態等においては、還流期間中の電圧Ｖloを検出し、この検出電圧Ｖloから所定値Ｖsys1だけ低く定めた電圧を第１閾値電圧Ｖth1として逐次算出する形態を示したが、これに限らず、第１閾値電圧Ｖth1を固定電圧としても良い。

端子１ｂに生じる電圧を、昇圧回路４における昇圧電圧Ｖboostの出力コンデンサ１２に還流する形態を示したが、これに限定されるものではなく、電源電圧ＶＢの出力にコンデンサ（図示せず）を設けている場合には、このコンデンサに還流するように回路構成しても良い。すなわち、定電流スイッチ１４の側に還流する構成にも適用できる。

前述実施形態では、説明の簡略化のため、１気筒分の噴射弁２のコイル３を表記して説明を行ったが、４気筒、６気筒などの気筒数の場合においても同様の内容を実施できる。
前述実施形態では、放電スイッチ６、定電流スイッチ７、気筒選択スイッチ１８は、ＭＯＳトランジスタを用いて説明を行ったが、バイポーラトランジスタなど他種類のトランジスタ、各種のスイッチを用いても良い。

マイコン５、制御ＩＣ６に代えて各種の制御装置を用いても良いし、これらのマイコン５及び制御ＩＣ６を一体の制御装置として構成しても良い。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。

前述した複数の実施形態を組み合わせて構成しても良い。また、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。

本開示は、前述した実施形態に準拠して記述したが、本開示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、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、１０１は電子制御装置（噴射制御装置）、２は噴射弁、３はソレノイドコイル（誘導性負荷）、５はマイコン（噴射弁異常検知部，噴射量制御部）、６は制御ＩＣ、６ａは制御ロジック（閉弁検出部）、６ｃはバイアス電圧印加部、６ｆは定電流通電部、１３は放電スイッチ（上流スイッチ）、１４は定電流スイッチ（上流スイッチ）、１８は気筒選択スイッチ（下流スイッチ）、２０はダイオード（還流回路）、を示す。

Claims (7)

1. 内燃機関に燃料を噴射する噴射弁（２）の誘導性負荷（３）に通電制御することで前記噴射弁を開弁・閉弁して噴射制御する噴射制御装置であって、
   前記誘導性負荷の上流側に設けられ当該誘導性負荷に通電オン・オフするための上流スイッチ（１３，１４）と、
   前記誘導性負荷の下流側に設けられ前記噴射弁を選択するための下流スイッチ（１８）と、
   前記誘導性負荷と前記下流スイッチとの間の端子に直流バイアス電圧を印加するバイアス電圧印加部（６ｃ）と、
   前記上流スイッチ及び前記下流スイッチがオフされることで前記誘導性負荷に流れている駆動電流が低下しきった後に、前記端子（１ｂ）から定電流を引いて当該端子の電位を低下させ、その後に当該定電流印加を停止する定電流通電部（６ｆ）と、を備える噴射制御装置。
2. 前記定電流通電部が前記端子から定電流を引く定電流値は、前記噴射弁を開弁しないように所定電流以下である請求項１記載の噴射制御装置。
3. 前記定電流通電部が前記定電流印加を停止した後に前記端子の電圧の変曲点を検出することで前記噴射弁の閉弁タイミングを検出する閉弁検出部（６ａ）、をさらに備える請求項１または２記載の噴射制御装置。
4. 前記上流スイッチ及び前記下流スイッチがオフされることで前記端子に生じるフライバック電圧を電源に還流する還流回路（２０）をさらに備え、
   前記定電流通電部は、前記還流回路による還流期間中の電圧（Ｖｈ）よりも低く定められる第１閾値電圧（Ｖth1）に達したタイミングで前記端子から定電流を引き始め、その後、所定時間の後に定電流印加を停止する請求項１から３の何れか一項に記載の噴射制御装置。
5. 前記上流スイッチ及び前記下流スイッチがオフされることで前記端子に生じるフライバック電圧を電源に還流する還流回路（２０）をさらに備え、
   前記定電流通電部は、前記還流回路による還流期間中の電圧（Ｖｈ）よりも低く定められる第１閾値電圧（Ｖth1）に達したタイミングで前記端子から定電流を引き始め、その後、前記第１閾値電圧よりも低い第２閾値電圧に達したタイミングで定電流印加を停止する請求項１から３の何れか一項に記載の噴射制御装置。
6. 前記定電流通電部が前記定電流印加を停止した後に前記端子の電圧の変曲点を検出することで前記噴射弁の閉弁タイミングを検出する閉弁検出部（６ａ）と、
   前記閉弁検出部により変曲点が所定期間の範囲に検出されないときに前記噴射弁の異常として検知する噴射弁異常検知部（５）と、をさらに備える請求項１から５の何れか一項に記載の噴射制御装置。
7. 前記定電流通電部が前記定電流印加を停止した後に前記端子の電圧の変曲点を検出することで前記噴射弁の閉弁タイミングを検出する閉弁検出部（６ａ）と、
   前記閉弁検出部により検出された変曲点に応じて前記噴射量を変更制御する噴射量制御部（５）と、をさらに備える請求項１から６の何れか一項に記載の噴射制御装置。

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