JP2020041488A - 直噴インジェクタ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回路規模を増大させることなくデッドタイムの設定ができ、実質的な損失低減を図れる直噴インジェクタ駆動装置を提供する。【解決手段】直噴インジェクタ駆動装置１は、制御回路３の制御により直噴インジェクタ２に給電する。高圧電源ＶＨは放電ＭＯＳ４により、直流電源ＶＢは定電流ＭＯＳ８により給電される。還流電流は還流ＭＯＳ７あるいはダイオード７ａを介して流す。制御回路３は、放電ＭＯＳ４を駆動して高圧電源ＶＨから直噴インジェクタ２に給電し、この後保持電流を流すため定電流ＭＯＳ８をオンオフさせる。このとき定電流ＭＯＳ８のオン期間を計測し、オフ期間中に還流ＭＯＳ７をオンさせるためのデッドタイムとオン期間を設定する。これにより、還流ＭＯＳ７に対応した適切な駆動ができ、簡単な構成で電力損失や発熱を低減することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、直噴インジェクタ駆動装置に関する。

直噴インジェクタ駆動装置は、エンジンの燃焼室に燃料を噴射するインジェクタを駆動する装置で、インジェクタは誘導性負荷を主体とした構成である。燃料噴射の動作としては、インジェクタに対して、最初に高電圧を一定時間印加してアクチュエータを所定位置まで駆動して開弁して噴射を開始し、この後、低い電圧を複数回に渡って印加することでアクチュエータの位置を保持させる。

誘導性負荷を用いるインジェクタでは、給電用のスイッチング素子をオフした後、誘導電流を流す還流経路を設けている。この還流経路としてダイオードを用いる構成では順方向電圧Ｖｆによる損失が大きくなるので、ＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子をオン状態で使用することで還流電流を流すことが考えられている。この場合、給電用のスイッチング素子と還流用のスイッチング素子の同時オン状態を回避するため、デッドタイムを設ける必要がある。

この方法としては、例えば、デッドタイム指定方式がある。これは定電流ＭＯＳ駆動信号をオフしてから、予め設定されたデッドタイムが経過した後に還流用ＭＯＳ駆動信号をオンさせる方式である。しかし、予め設定するデッドタイムは、スイッチング素子のバラツキや、温度あるいは電圧などの環境を考慮して様々な要因を含めた時間に設定する必要があるため、必要以上に長く設定する場合が生し、発熱の低減効果が低下する場合が生ずる。また、温度や電圧等の環境をセンサで検出して設定されているデッドタイムに反映する場合は、このための追加回路が必要になる。

他の方法としては、電圧／電流を検出する方式がある。定電流ＭＯＳのオフをノード電圧から検知して還流ＭＯＳをオンさせ、定電流ＭＯＳのオン直前であることをインジェクタ電流から検出して還流ＭＯＳをオフさせる方式である。この方式は、一般的にデッドタイムを必要最小限に設定できるので損失低減効果に優れるが、電圧／電流センス回路の追加が必要となるので、ＩＣチップコスト／ピン数の増加が避けられず、ＩＣパッケージの増大を招くなどの不具合がある。

このため、定電流ＭＯＳと還流ＭＯＳのデッドタイム生成において、予め設定することで発熱低減度が低下することと、定電流ＭＯＳのオフ検知をするために回路規模やピン数が増加する場合の関係にはトレードオフが存在する。

特開２０１７−９２８９０号公報

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、直噴インジェクタへの通電用スイッチング素子および還流用スイッチング素子に対して、回路規模を増大させることなくデッドタイムの設定を適切に設定して、実質的な損失低減を図れるようにした直噴インジェクタ駆動装置を提供することにある。

請求項１に記載の直噴インジェクタ駆動装置は、直流電源から直噴インジェクタへの給電経路に配置される給電用スイッチング素子と、グランドから前記直噴インジェクタへの還流経路に配置される還流用スイッチング素子と、前記還流用スイッチング素子に並列に接続される還流用ダイオードと、前記給電用スイッチング素子を駆動して前記直噴インジェクタに給電し、デッドタイムが設定されている場合には前記還流用スイッチング素子を駆動して前記直噴インジェクタの還流電流を流すように制御する制御回路と、前記給電用スイッチング素子のオンオフタイミングを検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて前記デッドタイムを決定して前記制御回路に設定する設定部とを備えている。

上記構成を採用することにより、直噴インジェクタへの給電時に、給電用スイッチング素子をオンさせて直流電源から直噴インジェクタに給電し、この後、給電用スイッチング素子がオフすると直噴インジェクタに流れ続けようとする電流は還流用ダイオードを介して流れるようになる。このとき、検出部により給電用スイッチング素子のオン期間を検出し、この結果に基づいて設定部により還流用スイッチング素子のデッドタイムを設定する。

直噴インジェクタに対する給電は、この後も給電用スイッチング素子をオンさせて直流電源から給電するが、このとき、給電スイッチング素子のオフ時点から、先に設定したデッドタイムが経過してから還流用スイッチング素子をオンさせる。これにより、還流用ダイオードではなく、還流用スイッチング素子を経由して還流電流を流すことができ、このときの還流用スイッチング素子のオンタイミングやオフタイミングも精度良く設定することができる。

この結果、給電用スイッチング素子を複数回オンオフ制御することで直噴インジェクタに給電を行う場合においては、その給電用スイッチング素子の特性に対応して適切なデッドタイムを設定して還流用スイッチング素子を駆動制御することができるようになり、簡単な構成としながら、還流用ダイオードへの通電状態を極力低減して実質的な損失低減を図ることができる。

この構成では、直噴インジェクタの駆動において、給電用のスイッチング素子を繰り返しオンオフ駆動する場合に、保持電流を流すためにほぼ同じ幅の波形が続くことに着目しており、少しでも還流用スイッチング素子を適切にオン動作させることが効果を大きくすることに繋がる点を大きな要素としている。

また、このように制御することで、高精度／高速度のコンパレータを設けることなく上記実施をすることができ、コスト低減に寄与するものである。また、直噴インジェクタの駆動では、発熱が厳しい長時間噴射ほど、時間計測と設定の期間中にダイオードに還流電流を流すことの全体の発熱に対する影響が小さくなる。

第１実施形態を示す電気的構成図 制御の流れを示す図 作用説明図 タイムチャート 第２実施形態を示すタイムチャート 第３実施形態を示すタイムチャート 第４実施形態を示す作用説明図 第５実施形態を示す電気的構成図 制御の流れを示す図

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について、図１から図４を参照して説明する。図１は内燃機関への燃料噴射を行うための直噴インジェクタ駆動装置（以下、単に「駆動装置」と称する）１の電気的構成を示すもので、誘導性負荷である直噴インジェクタ２を駆動する。

駆動装置１は、制御回路３により駆動制御され、制御回路３は外部のマイコンからの指令により動作する。制御回路３は、例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）で構成される。直噴インジェクタ２は、エンジン気筒に燃料を直接噴射するためのものであり、ソレノイドなどの誘導性の負荷である。直噴インジェクタ２の両端子は、それぞれ出力端子Ａ、Ｂに接続されている。直噴インジェクタ２の駆動系統は次のように構成される。直流電源としての駆動用の電源は２つ設けられる。車載バッテリの正極端子に接続される直流電源ＶＢおよび直流電源ＶＢから図示しない昇圧回路により昇圧コンデンサに充電して生成した高圧電源ＶＨである。

高圧電源ＶＨは、Ｎチャンネル型のＭＯＳＦＥＴの放電用ＭＯＳ４を介して出力端子Ａに接続される。放電用ＭＯＳ４は、第１給電用スイッチング素子として機能するものである。出力端子Ｂは、Ｎチャンネル型のＭＯＳＦＥＴの気筒ＭＯＳ５および電流検出抵抗６を直列に介してグランドに接続されている。放電ＭＯＳ４は寄生ダイオード４ａを有しており、気筒ＭＯＳ５は寄生ダイオード５ａを有している。

出力端子Ａは、Ｎチャンネル型のＭＯＳＦＥＴの還流ＭＯＳ７を介してグランドに接続される。還流ＭＯＳ７は寄生ダイオード７ａを有している。還流ＭＯＳ７は、還流用スイッチング素子として機能し、寄生ダイオード７ａは、還流用ダイオードとして機能する。

直流電源ＶＢは、Ｎチャンネル型のＭＯＳＦＥＴの定電流ＭＯＳ８および逆流防止ＭＯＳ１２を直列に介して出力端子Ａに接続される。定電流ＭＯＳ１１および逆流防止ＭＯＳ１２は、ソースを共通に接続した状態である。定電流ＭＯＳ１１は寄生ダイオード１１ａを有しており、逆流防止ＭＯＳ１２は寄生ダイオード１２ａを有している。出力端子Ｂから高圧電源ＶＨに順方向にダイオード１３が接続される。なお、定電流ＭＯＳ１１は、第２給電用スイッチング素子として機能する。

制御回路３は、論理回路３１を制御主体として、ＭＯＳＦＥＴ駆動用のプリドライバ３２〜３６を備えると共に、コンパレータ３７、３８、４０などを備える構成である。論理回路３１は、設定部として機能する。また、コンパレータ３８および４０は検出部として機能する。

制御回路３のプリドライバ３２の出力端子は、ゲート抵抗１０を介して放電ＭＯＳ４のゲートに接続される。プリドライバ３３の出力端子は、ゲート抵抗１１を介して気筒ＭＯＳ５のゲートに接続される。制御回路３は、論理回路３１からプリドライバ３２、３３を介して放電ＭＯＳ４および気筒ＭＯＳ５をオン駆動し、これにより高圧電源ＶＨから直噴インジェクタ２に給電する。

制御回路３のプリドライバ３４の出力端子は、ゲート抵抗１２を介して還流ＭＯＳ７のゲートに接続される。制御回路３は、論理回路３１からプリドライバ３３、３４を介して気筒ＭＯＳ５および還流ＭＯＳ７をオン駆動して直噴インジェクタ２の還流電流を流す。このとき、還流ＭＯＳ７は、オフ状態であっても寄生ダイオード７ａを介して直噴インジェクタ２の還流電流を流すことができる。

制御回路３のプリドライバ３５の出力端子は、ゲート抵抗１３を介して定電流ＭＯＳ８のゲートに接続される。プリドライバ３６の出力端子は、ゲート抵抗１４を介して逆流防止ＭＯＳ９のゲートに接続される。制御回路３は、論理回路３１からプリドライバ３５、３６、３３を介して定電流ＭＯＳ８、逆流防止ＭＯＳ９および気筒ＭＯＳ５をオン駆動して直流電源ＶＢから直噴インジェクタ２に給電する。なお、高圧電源ＶＨから直噴インジェクタ２に給電する場合には、制御回路３により逆流防止ＭＯＳ９がオフ状態に保持させ、直流電源ＶＢ側に電流が流れないように制御される。

制御回路３のコンパレータ３８は、反転入力端子に出力端子Ａが接続され、非反転入力端子には閾値電圧Ｖｔｈを与える参照電源３９が接続されている。コンパレータ３８は、出力端子Ａの電圧ＶＡが閾値電圧Ｖｔｈを超えるか否かを検出する。閾値電圧Ｖｔｈは、定電流ＭＯＳ８のオフ状態を検出するとハイレベルの検出信号を出力するように設定される。コンパレータ３８は、比較結果を論理回路３１に出力する。

電流検出抵抗６の両端子は、制御回路３のコンパレータ３７の２つの入力端子に接続されるとともに、コンパレータ４０の２つの入力端子にも接続されている。コンパレータ３７は、直噴インジェクタ２に流れる電流Ｉｉｎｊを検出するもので、検出結果を論理回路３１に出力する。論理回路３１は、コンパレータ３７の検出結果に基づいて定電流ＭＯＳ８のオンオフの駆動制御を行う。

コンパレータ４０は、直噴インジェクタ２に流れる電流値が閾値Ｉｔｈよりも小さくなる期間を検出して論理回路３１に出力する。論理回路３１は、コンパレータ４０の検出結果より、放電ＭＯＳ４および定電流ＭＯＳ８による直噴インジェクタ２への給電停止後に流れる還流電流がほぼなくなる状態を検出することができる。
また、出力端子Ｂはダイオード１５を順方向に介して高圧電源ＶＨに接続され、出力端子Ａは抵抗１６を介してグランドに接続されている。
次に、上記構成の作用について図２から図４も参照して説明する。

まず、駆動装置１による直噴インジェクタ２の駆動制御について概略的に説明する。駆動装置１は、マイコンからの噴射指令信号に応じて、まず、高圧電源ＶＨから放電ＭＯＳ４を駆動して直噴インジェクタ２に高電圧ＶＨを給電して燃料の噴射量が所定レベルとなる位置まで駆動する。この後、放電ＭＯＳ４をオフさせてインジェクタ電流Ｉｉｎｊが所定レベルに達するまで還流ＭＯＳ７をオンさせて還流電流を流す。

インジェクタ電流Ｉｉｎｊが保持電流の下限値になると、以降のインジェクタ電流Ｉｉｎｊが保持電流レベルとなるように、定電流ＭＯＳ８をオンオフ駆動して直流電源ＶＢから直噴インジェクタ２に給電する。このとき、定電流ＭＯＳ８のオフ期間では、後述するようにして還流ＭＯＳ７がオン動作されて還流電流が流される。なお、定電流ＭＯＳ８のオンオフ駆動の回数は、多い場合には、例えば１００回から１０００回あるいはそれ以上の回数に設定される。もちろん、定電流ＭＯＳ８のオンオフ駆動回数が１００回以下の場合でも良い。

これにより、エンジンの気筒に所定量の燃料が直噴インジェクタ２により噴射される。なお、エンジンの複数の気筒に対して、各気筒に対応した気筒ＭＯＳ５が選択的に駆動されて、上記の動作を各気筒に対して実施される。

以上の動作において、還流ＭＯＳ７は、放電ＭＯＳ４、定電流ＭＯＳ８をオフした後に直噴インジェクタ２に流れる還流電流を流すようにオン駆動される。この場合、還流ＭＯＳ７をオンさせるタイミングは、放電ＭＯＳ４、定電流ＭＯＳ８が確実にオフした後にする必要があり、駆動信号をオフさせた後デッドタイムＴｄを設ける必要がある。

この実施形態では、放電ＭＯＳ４のオフ後のデッドタイムは予め設定したデッドタイムＴｄｃとしている。これは、放電ＭＯＳ４による直噴インジェクタ２への通電は、この実施形態では、１サイクルの動作において１回だけであるから、デッドタイムを最適に設定することで大幅な発熱量の低減に寄与しないからである。なお、放電ＭＯＳ４による直噴インジェクタ２への通電は、１サイクルの動作で複数回行うこともできる。この場合には、デッドタイムを後述するようにして計測して設定することも有効となる。

このため、本実施形態では、定電流ＭＯＳ８による直噴インジェクタ２への初回の給電動作における駆動信号のオン期間を制御回路３において計時することで、組み込まれている定電流ＭＯＳ８の特性に対応したデッドタイムを設定する方式を採用している。図２は、このような制御回路３によるデッドタイム設定の制御の流れを概略的に示している。

制御回路３は、放電ＭＯＳ４のオン動作、オフ動作を経て、還流ＭＯＳ７のオン動作、オフ動作の後、ステップＳ１で定電流ＭＯＳ８を駆動する。このとき、制御回路３は、ステップＳ２で、定電流ＭＯＳ８のオン駆動期間をカウンタにより計時して学習値を取得する。次に、制御回路３は、ステップＳ３で、定電流ＭＯＳ８のオン駆動期間の学習値に基づいて、続いて駆動する還流ＭＯＳ７のためのデッドタイムを生成する。これにより、制御回路３は、ステップＳ４で、還流ＭＯＳ７のデッドタイムの設定に基づいてオンタイミングを制御するとともに、次に定電流ＭＯＳ８がオンされる前にデッドタイムを考慮したオフタイミングでオフ駆動する。

これにより、図３に示すように、制御回路３により定電流ＭＯＳ８が時刻ｔ０でオン駆動されると、直噴インジェクタ２に給電されてインジェクタ電流Ｉｉｎｊが上昇していく。インジェクタ電流Ｉｉｎｊが時刻ｔ１で所定の保持電流レベルに達すると定電流ＭＯＳ８はオフされ、この後設定されたデッドタイムＴｄ１が経過して時刻ｔ２になると制御回路３により還流ＭＯＳ７がオン駆動される。設定されたオン時間Ｔｏｎが経過して時刻ｔ３になると、制御回路３は還流ＭＯＳ７をオフさせ、デッドタイムＴｄ２が経過した時刻ｔ４で再び定電流ＭＯＳ８をオン駆動する。以下、同様にして１サイクルの終了時点が来るまで上記の動作が繰り返し実行される。

次に、図４を参照して、全体の具体的な動作について説明する。
駆動装置１の制御回路３は、マイコンからインジェクタの駆動信号が与えられると、直噴インジェクタ２に対して、燃料噴射のための通電制御を実施して開弁動作を実施する。この場合、制御回路３は、図４（１）に示すように、時刻ｔ０でインジェクタ駆動信号がオンになると、図４（３）、（５）に示すように、放電ＭＯＳ４および定電流ＭＯＳ８がオン駆動される。

これにより、高圧電源ＶＨから放電ＭＯＳ４、直噴インジェクタ２、気筒ＭＯＳ５および抵抗６の経路で給電路が形成され、直噴インジェクタ２に給電される。この場合、高圧電源ＶＨは、昇圧コンデンサなどに電荷が蓄積されていてこれを放電させることで直噴インジェクタ２に給電する。これにより、直噴インジェクタ２には、図４（２）に示すように、給電が開始されてから徐々にインジェクタ電流Ｉｉｎｊが上昇する。また、これによって、時刻ｔ１になると直噴インジェクタ２は所定位置まで駆動された状態となる。

なお、このとき図４（５）に示すように、制御回路３は、定電流ＭＯＳ８もオン駆動しているが、高圧電源ＶＨから直噴インジェクタ２に正常に給電動作が行われる場合には、定電流ＭＯＳ８がオン状態となっても、出力端子Ａの電圧ＶＡは高圧電源ＶＨに近い電位となっているので、直流電源ＶＢ側から給電されることはない。また、逆流防止ＭＯＳ９はオフ状態が保持されているので、出力端子Ａから直流電源ＶＢ側に電流が逆流することが阻止されている。また、制御回路３は、定電流ＭＯＳ８を短時間でオフさせる。

制御回路３は、放電ＭＯＳ４のオン期間が経過して時刻ｔ１になると、放電ＭＯＳ４をオフさせる。これにより、直噴インジェクタ２に流れていたインジェクタ電流Ｉｉｎｊは、高圧電源ＶＨからの給電が停止する。直噴インジェクタ２は誘導性であるから、放電ＭＯＳ４がオフした後は、オフ状態の還流ＭＯＳ７のダイオード７ａを介してグランド側からインジェクタ電流Ｉｉｎｊが流れ始める。

このとき、制御回路３は、図４（１０）に示すように、時刻ｔ１からやや時間が経過して放電ＭＯＳ４がオフしたタイミングで逆流防止ＭＯＳ９をオンさせる。さらに、制御回路３は、図４（８）に示すように、時刻ｔ１からデッドタイムを存した後に、還流ＭＯＳ７をオンさせて還流電流をオン状態の還流ＭＯＳ７を介して流すように制御する。これにより、還流ＭＯＳ７での損失分を低減することができる。

なお、後述するように、直噴インジェクタ２に還流電流が流れるときに、還流ＭＯＳ７がオフ状態のままである場合には、グランドから還流ＭＯＳ７の寄生ダイオード７ａ、直噴インジェクタ２、気筒ＭＯＳ５および抵抗６を介して通電経路が形成される。これによって、直噴インジェクタ２には、継続的にインジェクタ電流Ｉｉｎｊが還流電流として流れる。また、このとき、寄生ダイオード７ａでの電圧降下が順方向電圧Ｖｆとなるので、この分の電力損失が発生する。

この後、直噴インジェクタ２のインジェクタ電流Ｉｉｎｊは徐々に低下し、保持電流ＩＨを流すための閾値電流の下限値ＩｔｈＨＬに達する少し前の時刻ｔ２で、制御回路３は、図４（８）に示すように、還流ＭＯＳ７をオフさせる。続いて、制御回路３は、図４（５）に示すように、インジェクタ電流Ｉｉｎｊが下限値ＩｔｈＨＬに達する時刻ｔ３になると、定電流ＭＯＳ８をオン駆動する。定電流ＭＯＳ８は、オン駆動されてから若干の時間が経過した時刻ｔ４でオン状態になる。これにより、直噴インジェクタ２に直流電源ＶＢから定電流ＭＯＳ８、逆流防止ＭＯＳ９を介して給電されるようになり、インジェクタ電流Ｉｉｎｊが徐々に上昇する。

制御回路３は、時刻ｔ３で定電流ＭＯＳ８への駆動を開始した時点から、前述のステップＳ２で説明したように、この後インジェクタ電流Ｉｉｎｊのレベルが保持電流ＩＨを流すための閾値電流の上限値ＩｔｈＨＨに達するまでの時間を、カウンタ機能を用いて計時する。

そして、制御回路３は、時刻ｔ５でインジェクタ電流Ｉｉｎｊが上限値ＩｔｈＨＨに達すると、図４（５）に示すように、定電流ＭＯＳ８をオフさせ、定電流ＭＯＳ８のオン期間Ｔｏｎｃをカウンタの値から算出する。この定電流ＭＯＳ８のオン期間Ｔｏｎｃが、ステップＳ２で示した学習値となる。

制御回路３は、この学習値に基づいてステップＳ３で還流ＭＯＳ７をオンさせるまでのデッドタイムＴｄｓおよびオン期間Ｔｏｎｓを算出処理することで、設定値を生成する。なお、制御回路３は、デッドタイムＴｄｓおよびオン期間Ｔｏｎｓの算出処理に時間を要するため、時刻ｔ５の直後でデッドタイムＴｄｓを設定することができない場合がある。このため、１回目の定電流ＭＯＳ８をオフした時点ｔ５の後においては、還流ＭＯＳ７をオンさせずに、ダイオード７ａにて還流電流を流すようにする。

この後、インジェクタ電流Ｉｉｎｊが低下して再び下限値ＩｔｈＨＬに達する時刻ｔ６になると、制御回路３は、図４（５）に示すように定電流ＭＯＳ８をオン駆動する。以下、同様にして、インジェクタ電流Ｉｉｎｊが上昇して再び上限値ＩｔｈＨＨに達する時刻ｔ７になると、制御回路３は、図４（５）に示すように定電流ＭＯＳ８をオフ駆動する。

次に、制御回路３は、時刻ｔ７の時点から前述のように算出設定したデッドタイムＴｄｓが経過する時刻ｔ８になると、図４（８）に示すように、還流ＭＯＳ７を同じく算出設定したオン期間Ｔｏｎｓでオン駆動する。これにより、直噴インジェクタ２に流れるインジェクタ電流Ｉｉｎｊは、還流ＭＯＳ７を通じて流れる。

なお、図４では定電流ＭＯＳ８のオン期間を３回表示しているだけであるが、実際には、前述のように１００回以上で１０００回からそれ以上の回数でオンオフ駆動制御される。この結果、インジェクタ電流Ｉｉｎｊは、定電流ＭＯＳ８のオンオフで増減する状態が継続することで、平均的な電流値が直噴インジェクタ２を所定の開弁位置に保持する保持電流ＩＨとなるように制御される。そして、その都度定電流ＭＯＳ８のオフ後には適切なタイミングで還流ＭＯＳ７が駆動される。

このような本実施形態によれば、還流電流となるインジェクタ電流Ｉｉｎｊがダイオード７ａに流れる時間を極力低減することができるようになり、還流ＭＯＳ７のオン抵抗とインジェクタ電流Ｉｉｎｊの積に相当する電力損失が発生するだけとなり、発熱の抑制に大きく寄与することができる。

（第２実施形態）
図５は第２実施形態を示すもので、以下、第１実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、第１実施形態で、保持電流ＩＨを流すため１回目の定電流ＭＯＳ８をオン／オフ後では、還流ＭＯＳ７をオン動作させない方式であったのに対して、還流ＭＯＳ７をオン動作させるようにしている。

この場合、時刻ｔ５の時点では、制御回路３による還流ＭＯＳ７のオンまでのデッドタイムＴｄｓおよびオン時間Ｔｏｎｓを開始した直後であるが、算出途中のためダイオード７ａに還流電流を流していたのに代えて、ここではデフォルト設定されたデッドタイムＴｄａおよびオン時間Ｔｏｎａを暫定デッドタイムとして採用する。

すなわち、ここで用いるデッドタイムＴｄａおよびオン時間Ｔｏｎａは、スイッチング素子に対応して設定されたものではなく、素子のバラツキを含めて設定されたものである。このため、インジェクタ電流Ｉｉｎｊの還流電流を還流ＭＯＳ７により最適な条件で通電させるものではないが、ダイオード７ａに還流電流を流す場合に比べると損失を低減することができる。

ここでは、制御回路３は、第１実施形態と同様にして制御を開始した後、時刻ｔ５で定電流ＭＯＳ８をオフし、この後デッドタイムＴｄａが経過した時刻ｔ５ａになると還流ＭＯＳ７をオンさせる。制御回路３は、オン期間Ｔｏｎａが経過した時点で還流ＭＯＳ７をオフさせる。この後、制御回路３は、インジェクタ電流Ｉｉｎｊが下限値ＩｔｈＨＬに達する時刻ｔ６になると、再び定電流ＭＯＳ８をオンさせる。

したがって、このような第２実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、さらに電力損失に起因した温度上昇の低減効果を高めることができる。

なお、上記実施形態では、予め設定したデッドタイムＴｄａおよびオン期間Ｔｏｎａを用いるようにして還流ＭＯＳ７をオン動作させたが、例えば、２サイクル目以降で、前回「学習」により設定したデッドタイムのデータがある場合には、これを適用することもできる。

（第３実施形態）
図６は第３実施形態を示すもので、以下、第１実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、定電流ＭＯＳ８のオフ期間を、コンパレータ３８の検出信号に基づいて算出するものである。

すなわち、制御回路３は、定電流ＭＯＳ８をオフ駆動させたときに、実際に定電流ＭＯＳ８がオフして出力端子Ａの電圧ＶＡが低いレベルになる状態をコンパレータ３８がハイレベルの検出信号から判定する。実際には、放電ＭＯＳ４と定電流ＭＯＳ８が共にオフした状態でハイレベルの検出信号を出力する。

これにより、制御回路３は、保持電流ＩＨを流すときの定電流ＭＯＳ８のオン動作期間を検出するため、電流検出コンパレータ４０の検出出力も参照する。電流検出コンパレータ４０は、インジェクタ電流Ｉｉｎｊのレベルが保持電流ＩＨの下限値ＩｔｈＨＬよりも少し高いレベルを閾値Ｉｔｈとしている。したがって、コンパレータ４０は、インジェクタ電流Ｉｉｎｊが低下して下限値ＩｔｈＨＬに達する時刻ｔ３よりも前の時刻ｔ２でハイレベルの検出信号を出力する。

また、制御回路３は、インジェクタ電流Ｉｉｎｊが保持電流の下限値ＩｔｈＨＬを下回る時刻ｔ３で定電流ＭＯＳ８をオンするので、オフ検知のコンパレータ３８はローレベルの検出信号を出力する。

この条件を利用して、制御回路３は、コンパレータ４０の検出出力がハイレベルになる時刻ｔ２からの期間中で、インジェクタ電流Ｉｉｎｊが下限値ＩｔｈＨＬに達する時刻ｔ３になると、定電流ＭＯＳ８を駆動し、この後、コンパレータ３８の検出信号がローレベルになる時刻ｔ４に、定電流ＭＯＳ８のオン動作を検出する。

制御回路３は、コンパレータ３８の検出信号がハイレベルになる時刻ｔ５までの期間（ｔ４−ｔ５）を定電流ＭＯＳ８のオン動作期間Ｔｏｎｐとしてカウンタにより算出する。そして、算出した定電流ＭＯＳ８のオン動作時間Ｔｏｎｐから還流ＭＯＳ７のオン時間Ｔｏｎｓを算出して設定する。

なお、この方式では、コンパレータ３８がハイレベルの検出信号を出力する時点が定電流ＭＯＳ８をオフ駆動した時点ｔ２から時間が経過して実際にオフ動作した時点ｔ４になるから、デッドタイムＴｄｓを直接設定することなく、この時点ｔ４を基準として還流ＭＯＳ７をオン駆動させることができる。
したがって、このような第３実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、この実施形態においても、第２実施形態のように、制御狩尾３により、時刻ｔ５以降に予め設定したデッドタイムＴｄａおよびオン時間Ｔｏｎａを用いて還流ＭＯＳ７をオン動作させるようにすることもできる。

（第４実施形態）
図７は第４実施形態を示すもので、以下、上記実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、上記した第１実施形態から第３実施形態において定電流ＭＯＳ８のオン期間の学習結果を用いて還流ＭＯＳ７のデッドタイムおよびオン時間を設定し、以降の定電流ＭＯＳ８のオフ後に反映して適用する方式の基本形と変形例について示す。

ここでは（Ａ−１）、（Ａ−２）、（Ｂ−１）、（Ｂ−２）の４通りのケースを例にとって説明する。Ａ、Ｂの区別は、「学習」処理と「反映」処理を１回の燃料噴射のサイクル中に行う「Ａ」方式と、複数のサイクル間で「学習」処理と「反映」処理を実施する「Ｂ」方式を示している。

（Ａ−１）のケース
図７に示す（Ａ−１）のケースは、１サイクル内で、保持電流を流すために定電流ＭＯＳ８を最初にオンさせたときに「学習」を実施して還流ＭＯＳ７のデッドタイムおよびオン時間を設定する。そして、サイクル内の以降の定電流ＭＯＳ８のオフ後に、設定したデッドタイムおよびオン時間を用いて還流ＭＯＳ７をオンオフ制御する方式である。この方式は、第１〜第３実施形態の方式に対応しており、毎サイクル実施するものである。

（Ａ−２）のケース
図７に示す（Ａ−２）のケースは、１サイクル内で、保持電流を流すために定電流ＭＯＳ８のオンオフを繰り返し実施する際に、２回を１組とした単位とし、オンオフ動作の１回目を「学習」に用い、２回目で「反映」させることを各組で実施する方式である。

なお、上記の（Ａ−１）、（Ａ−２）の各ケースは、一例であり、例えば、（Ａ−１）のケースでは、「学習」を１回の定電流ＭＯＳ８のオン期間だけでなく、複数回のオン期間を測定してこれらから平均値あるいは重み付けをした計算により算出するようにしても良い。また、（Ａ−２）のケースでは、２回を１組ではなく、サイクル内の３回以上を１組として、１回目を「学習」に当て、２回目から組内の以降について「反映」させるようにしても良い。

（Ｂ−１）のケース
図７に示す（Ｂ−１）のケースは、最初のサイクルで定電流ＭＯＳ８のオン期間を複数回に渡って測定し、平均値などを用いてデッドタイムおよびオン期間を設定して「学習」し、次回以降のサイクルで「学習」結果を「反映」させることができる。

（Ｂ−２）のケース
また、図７に示す（Ｂ−２）のケースは、「学習」を複数サイクルに渡って実施し、以降のサイクルで「反映」させるようにするものである。

このように、定電流ＭＯＳ８のオン期間からデッドタイムおよび還流ＭＯＳ７のオン期間を設定するやり方については、上記したような種々の方式を採用することができるし、さらにこれらを応用して適用することができる。

（第５実施形態）
図８および図９は第５実施形態を示すもので、以下、第１実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、図８に示すように、直噴インジェクタ２の駆動信号を与えるマイコン２０も協働してデッドタイムを生成するようにしたものである。

図９は制御回路３の処理動作とマイコン２０の処理動作を示している。第１実施形態と同様にして、制御回路３は、ステップＳ１で定電流ＭＯＳ８を駆動し、ステップＳ２で、定電流ＭＯＳ８のオン駆動期間をカウンタにより計時して学習値を取得する。次に、制御回路３は、ステップＳ２ａで、定電流ＭＯＳ８のオン駆動期間の学習値をマイコン２０に送信する。

マイコン２０は、予め設定されたプログラムに基づいて、ステップＭ１で、受信した学習値に基づいて、デッドタイム生成として、デッドタイムおよび還流ＭＯＳ７のオン時間を生成し、これを制御回路３に送信する。

制御回路３は、ステップＳ３ａで、マイコン２０が生成したデッドタイムを受信すると、続いてステップＳ４で、還流ＭＯＳ７のデッドタイムの設定に基づいてオンタイミングを制御するとともに、次に定電流ＭＯＳ８がオンされる前にデッドタイムを考慮したオフタイミングでオフ駆動する。
このような第５実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（他の実施形態）
なお、本発明は、上述した実施形態のみ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種々の実施形態に適用可能であり、例えば、以下のように変形または拡張することができる。

上記各実施形態では、比較的効果が高い条件として、定電流ＭＯＳ８のオン期間を「学習」することで、保持電流ＩＨを流す期間でのデッドタイムおよびオン期間を設定するようにしたが、放電ＭＯＳ４のオン期間を「学習」して、その還流電流を還流ＭＯＳ７で流す際に、デッドタイムおよびオン期間を設定することもできる。

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。

図面中、１は直噴インジェクタ駆動装置、２は直噴インジェクタ、３は制御回路（設定部）、４は放電ＭＯＳ（第１給電用スイッチング素子）、５は気筒ＭＯＳ、６は電流検出抵抗、７は還流ＭＯＳ（還流用スイッチング素子）、８は給電ＭＯＳ（第２給電用スイッチング素子）、９は逆流防止ＭＯＳ、３１は論理回路、３８はコンパレータ（検出部）、４０はコンパレータである。

Claims (6)

1. 直流電源（ＶＢ、ＶＨ）から直噴インジェクタ（２）への給電経路に配置される給電用スイッチング素子（８、４）と、
   グランドから前記直噴インジェクタへの還流経路に配置される還流用スイッチング素子（７）と、
   前記還流用スイッチング素子に並列に接続される還流用ダイオード（７ａ）と、
   前記給電用スイッチング素子を駆動して前記直噴インジェクタに給電し、デッドタイムが設定されている場合には前記還流用スイッチング素子を駆動して前記直噴インジェクタの還流電流を流すように制御する制御回路（３）と、
   前記給電用スイッチング素子のオンオフタイミングを検出する検出部（３８）と、
   前記検出部の検出結果に基づいて前記デッドタイムを決定して前記制御回路に設定する設定部（３）とを備えた直噴インジェクタ駆動装置。
2. 前記給電用スイッチング素子は、高圧直流電源から前記直噴インジェクタに給電する第１給電用スイッチング素子（４）および低圧直流電源から前記直噴インジェクタに給電する第２給電用スイッチング素子（８）とを備える請求項１に記載の直噴インジェクタ駆動装置。
3. 前記検出部は、前記給電用スイッチング素子のうち少なくとも前記第２給電用スイッチング素子のオンオフタイミングを検出し、
   前記設定部は、前記給電用スイッチング素子のうち少なくとも前記第２給電用スイッチング素子と前記還流用スイッチング素子とのデッドタイムを決定して前記制御回路に設定する請求項２に記載の直噴インジェクタ駆動装置。
4. 前記制御回路は、前記設定部によるデッドタイムが設定されていない状態では、デフォルト設定された暫定デッドタイムを用いて前記還流用スイッチング素子の駆動制御を行う請求項１から３のいずれか一項に記載の直噴インジェクタ駆動装置。
5. 前記制御回路により１サイクルの動作で前記給電用スイッチング素子を複数回オンオフ制御することにより前記直噴インジェクタに給電する場合に、
   前記検出部は、前記１サイクル中において、前記給電用スイッチング素子の初回もしくは初回からの複数回のオンオフタイミングを検出し、
   前記制御回路は、前記設定部により設定される前記デッドタイムを、前記１サイクル中において、残りの期間における前記還流用スイッチング素子の駆動制御に適用する請求項１から４のいずれか一項に記載の直噴インジェクタ駆動装置。
6. 前記制御回路により１サイクルの動作で前記給電用スイッチング素子を複数回オンオフ制御することにより前記直噴インジェクタに給電する場合に、
   前記検出部は、前記１サイクルもしくは複数サイクル中において、前記給電用スイッチング素子の初回もしくは初回からの複数回のオンオフタイミングを検出し、
   前記制御回路は、前記設定部により設定される前記デッドタイムを、次回以降のサイクル中において、前記還流用スイッチング素子の駆動制御に適用する請求項１から４のいずれか一項に記載の直噴インジェクタ駆動装置。

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