JP6483547B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、詳細にはバッテリ電圧を昇圧してインジェクタに供給する制御装置に関する。

自動車用の内燃機関のインジェクタとして、ノズル内に開位置と閉位置との間で変位可能に受容され、閉位置においてノズル内の燃料流路を閉塞する弁体と、弁体を閉位置に付勢するばねと、通電時にばねの付勢力に抗して弁体を開位置側に吸引するソレノイドとを有するものが公知である。このようなインジェクタの制御方法として、開弁時の応答性を高めるために、開弁初期においてソレノイドに高電圧を印加して弁体の開弁速度を高め、その後印加する電圧を低下させて弁体を開位置に維持する手法がある（例えば、特許文献１）。インジェクタを制御する制御装置は、高電圧をインジェクタに印加するために、コイル、コンデンサ及びスイッチング素子を含む昇圧回路（昇圧チョッパ）を有する。昇圧回路は、スイッチング素子をオン、オフすることによってバッテリからコイルに供給する電流をオン、オフし、コイルに生じる逆起電力をコンデンサに供給して、バッテリの電圧よりも高い電圧を生成する。

特開２０１２−１４５１１９号公報

しかしながら、制御装置に昇圧回路を設ける場合、装置の大型化及びコスト増が問題になる。特に、昇圧回路のコイルは、比較的大きな部材であるため、小型化したいという願望がある。特許文献１に係る制御装置は、高圧ポンプ制御用ソレノイドを利用し、高圧ポンプ制御用ソレノイドのオンからオフに切り替えるときに生じる逆起電力を昇圧回路に単発で回生し、高圧ポンプ制御用ソレノイドを流れる電流を短時間で下降させると共に、エネルギー効率を高めている。しかしながら、特許文献１に係る制御装置は、高圧ポンプ制御用ソレノイドの通常使用時に付随的に生じる逆起電力の有効利用を目的としたものであり、高圧ポンプ制御用ソレノイドを利用して積極的に昇圧を行うものではない。そのため、高圧ポンプ制御用ソレノイドは、昇圧回路のコイルの代替となり得るものではなく、昇圧コイルの小型化に寄与しない。

本発明は、以上の背景を鑑み、内燃機関の制御装置において、昇圧回路を小型化することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、バッテリ（２）と、前記バッテリに接続された一端及び第１スイッチング素子（５５）を介して接地された他端を備えたソレノイド（２１）と、前記ソレノイドによって初期位置と駆動位置との間で駆動される作動体（２２）とを含む電動装置（４）と、前記ソレノイドの他端に接続されたアノードを備えた第１ダイオード（７１）と、前記第１ダイオードのカソードに接続された一端及び接地された他端を備えたコンデンサ（６０）と、前記コンデンサ又は前記バッテリから電力の供給を受けて駆動するインジェクタ（３）と、前記第１スイッチング素子を制御する制御部（３５）とを有し、前記制御部は、前記コンデンサの電圧が所定値未満のときに、前記第１スイッチング素子のオン、オフの切り替えを継続し、前記ソレノイドに生じる逆起電力によって前記コンデンサを昇圧することを特徴とする。

この構成によれば、コンデンサの電圧が所定値未満となるときに、電動装置のソレノイドへの電流供給が断続的になり、電動装置のソレノイドに生じる逆起電力を利用してコンデンサの電圧が昇圧されるため、昇圧用に専用のコイルを設ける必要がなく、制御装置の小型化が可能になる。また、昇圧用に専用のコイルを設ける場合にも、コイルを小型化して制御装置の小型化が可能になる。

また、上記の発明において、前記制御部は、前記電動装置が駆動されているときには、前記作動体を駆動位置に保持し得る第１電流値以上の電流が前記ソレノイドに供給されるように、前記第１スイッチング素子のオン、オフの切り替えを行うとよい。又は、前記制御部は、前記電動装置が停止されているときには、前記作動体を初期位置に保持し得る第２電流値以下の電流が前記ソレノイドに供給されるように、前記第１スイッチング素子のオン、オフの切り替えを行うとよい。

この構成によれば、電動装置の作動、すなわち作動体の位置に影響を与えることなく、電動装置のソレノイドを利用して昇圧を行うことができる。

また、上記の発明において、前記電動装置、前記第１スイッチング素子及び前記第１ダイオードは協働して１つの組をなし、前記組は複数設けられているとよい。

この構成によれば、複数の電動装置のソレノイドを昇圧制御に利用することができる。

また、上記の発明において、前記制御部は、前記コンデンサの電圧と、前記組のそれぞれに対応して設定された複数の判定値とを比較し、前記コンデンサの電圧が前記判定値未満となる前記組に含まれる前記第１スイッチング素子のオン、オフの切り替えを行うとよい。

この構成によれば、各組の電動装置毎に判定値が設定され、判定が成立する電動装置のみがコンデンサを昇圧するため、コンデンサの過充電が抑制される。各組のソレノイドから生じる逆起電力は、各ソレノイドの自己インダクタンスに応じて変化するため、組毎に判定値を個別に設定することによって適切な充電が可能になる。

また、上記の発明において、前記判定値は、前記ソレノイドの自己インダクタンスが大きくなるほど小さく設定されているとよい。

この構成によれば、各ソレノイドに応じて適切な判定値を設定することができる。各ソレノイドが発生する逆起電力は自己インダクタンスが大きいほど大きくなる。よって、自己インダクタンスが大きいソレノイドほど、判定値を小さくすることによってコンデンサの過充電を抑制することができる。

また、上記の発明において、前記制御部は、前記インジェクタを閉弁状態に所定期間維持するフューエルカット制御が実行されているときには、前記コンデンサの電圧が前記判定値未満となっても前記第１スイッチング素子のオン、オフの切り替えを行わないようにするとよい。

この構成によれば、フューエルカットの有無に基づいてコンデンサの充電を停止するため、コンデンサの過充電を確実に抑制することができる。フューエルカットが行われるときには、インジェクタへの電力供給が停止されるため、コンデンサの電力消費がなく、充電の必要がない。

また、上記の発明において、前記バッテリに接続された一端、及び第２スイッチング素子（５１）を介して接地された他端を備えたコイル（５８）と、前記コイルの他端に接続されたアノード及び前記コンデンサの一端に接続されたカソードを備えた第２ダイオード（５９）とを更に有するとよい。

この構成によれば、昇圧用コイルによるコンデンサの昇圧が可能になるため、電動装置のソレノイドをコンデンサの昇圧に利用することができない場合でも、コンデンサの電圧が確実に昇圧される。

以上の構成によれば、内燃機関の制御装置において、昇圧回路を小型化することができる。

実施形態に係る内燃機関の制御装置の構成図 インジェクタの断面図 第１及び第２電動装置の断面図 制御部による昇圧制御を示すフロー図 制御部による昇圧制御を示すフロー図（図４の続き） 内燃機関の制御装置の昇圧時の波形を示す図

以下、図面を参照して、本発明の内燃機関の制御装置の実施形態について詳細に説明する。本実施形態に係る内燃機関の制御装置は、自動車の内燃機関において燃料噴射を行うインジェクタや、電磁弁等の電動装置を制御するものである。

図１に示すように、内燃機関の制御装置１には、バッテリ２、インジェクタ３、第１電動装置４、及び第２電動装置５が接続されている。本実施形態では、２つの電動装置４、５が制御装置１に接続された例について説明するが、電動装置４、５は少なくとも１つ接続されていればよく、数は任意に設定することができる。バッテリ２は、例えば鉛蓄電池等の充放電可能な蓄電池を含み、例えば１２Ｖのバッテリ電圧を有する。制御装置１は、バッテリ２からのバッテリ電圧をインジェクタ３及び第１及び第２電動装置４、５に供給すると共に、バッテリ電圧を所定の過励磁電圧に昇圧してインジェクタ３に供給する。

インジェクタ３は、例えば直噴ガソリンエンジンに使用されるものであり、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する。図２に示すように、インジェクタ３は、筒形のハウジング１０と、ハウジング１０の一端に設けられたノズル１１と、ノズル１１の先端に形成された噴射孔１２と、ハウジング１０及びノズル１１内に配置され、軸線方向に沿って先端側及び基端側に変位可能なプランジャ１３と、プランジャ１３の先端に形成された弁体１３Ａと、プランジャ１３を先端側に付勢するばね１４と、ハウジング１０内の基端側に設けられたコア（鉄心）１５と、コア１５の周囲に巻き回されたソレノイド１６とを有する。プランジャ１３はばね１４に付勢されて先端側に位置するときに弁体１３Ａにおいて噴射孔１２を閉じ、ばね１４の付勢力に抗して基端側に位置するときに噴射孔１２を開く。ハウジング１０の基端は、燃料ポンプ（不図示）が設けられた高圧の燃料配管（不図示）に接続され、ハウジング１０及びノズル１１の内部は高圧の燃料で満たされている。

ソレノイド１６に電流が供給されていない状態では、ばね１４に付勢されたプランジャ１３の弁体１３Ａによって噴射孔１２が閉じられ、燃料は噴射されない。一方、ソレノイド１６に電流が供給されると、コア１５が磁化されることによって、プランジャ１３がばね１４の付勢力に抗してコア１５側に吸引され、噴射孔１２が開かれる。これにより、ノズル１１内の高圧燃料が噴射孔１２から噴射される。

図３に示すように、第１及び第２電動装置４、５は、ソレノイド２１（第１電動装置４のソレノイドを第１ソレノイド２１Ａ、第２電動装置５のソレノイドを第２ソレノイド２１Ｂとする）と、ソレノイド２１によって初期位置と駆動位置との間で駆動されるプランジャ（作動体）２２とを有する装置である。本実施形態では、第１及び第２電動装置４、５は電磁弁として構成されている。第１及び第２電動装置４、５は、同様の構成を有し、流路２３が形成されたハウジング２４と、流路２３の途中に形成された弁座２５と、ハウジング２４に変位可能に支持され、先端に弁座２５に着座可能な弁体２２Ａが設けられたプランジャ２２と、ハウジング２４とプランジャ２２の間に設けられ、弁体２２Ａが弁座２５に着座する方向にプランジャ２２を付勢するばね２６と、ハウジング２４のプランジャ２２の基端側に設けられたコア２７とを有する。ソレノイド２１は、コア２７の周囲に巻き回されている。

プランジャ２２は、ソレノイド２１に電流が供給されていない状態では、ばね２６に付勢され、弁体２２Ａが弁座２５に着座した初期位置に位置する。弁体２２Ａが弁座２５に着座した状態では、流路２３が閉じられる。一方、ソレノイド２１に電流が供給されるとコア２７が磁化されることによって、プランジャ２２がばね２６の付勢力に抗してコア２７側に吸引され、プランジャ２２が駆動位置に移動し、弁体２２Ａが弁座２５から離れる。これにより、流路２３が開かれ、流体の流通が可能になる。駆動位置は、コア２７に付勢されたプランジャ２２がコア２７又はハウジング２４と突き当たることによって、位置が定められる。

ばね２６の付勢力に抗してプランジャ２２を駆動位置に保持するために、ソレノイド２１に流す必要がある最小の電流値を第１電流値（保持電流値）とする。すなわち、ソレノイド２１に流れる電流が第１電流値以上のときには、プランジャ２２は駆動位置にある。また、プランジャ２２を初期位置に保持し得る電流値の最大の電流値を第２電流値とする。すなわち、ソレノイド２１に流れる電流が第２電流値以下のときには、プランジャ２２は初期位置にある。第２電流値は、第１電流値よりも低い値になる。第１電流値及び第２電流値は、電動装置４、５毎に定められている。

第１及び第２電動装置４、５は、例えばパージバルブやＥＧＲバルブ等の電磁弁を構成する。パージバルブは、キャニスタと内燃機関の吸気通路とを接続する配管に設けられる電磁弁である。ＥＧＲバルブは、内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続する配管に設けられる電磁弁である。

制御装置１は、第１〜第３昇圧回路３１〜３３と、駆動回路３４と、制御部３５と、第１〜第７端子４１〜４７とを有する。第１端子４１にはバッテリ２が接続され、第２及び第３端子４２、４３にはインジェクタ３が接続され、第４及び第５端子４４、４５には第１電動装置４が接続され、第６及び第７端子４６、４７には第２電動装置５が接続されている。第１〜第３昇圧回路３１〜３３、及び駆動回路３４は、例えばＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴから構成される第１〜第６スイッチング素子５１〜５６を含む。制御部３５は、マイコンによって構成されている。

第１端子４１と第２端子４２との間には、第１昇圧回路３１及び駆動回路３４が設けられている。第１昇圧回路３１は、第１端子４１から供給されるバッテリ２の電圧をインジェクタ３の過励磁電圧（例えば、約６０Ｖ）に昇圧して第２端子４２に供給する。第１昇圧回路３１は、コイル５８と、ダイオード５９と、コンデンサ６０と、第１スイッチング素子５１とを有する。コイル５８の一端は第１端子４１に接続されている。コイル５８の他端には、第１スイッチング素子５１の一端と、ダイオード５９のアノード端子が接続されている。第１スイッチング素子５１の他端は、電流測定用抵抗器６１を介して接地されている。第１スイッチング素子５１のゲートは、制御部３５に接続され、制御部３５からの指令に基づいてオン、オフされる。ダイオード５９のカソード端子は、コンデンサ６０の一端に接続されている。コンデンサ６０の他端は、接地されている。

第１昇圧回路３１では、第１スイッチング素子５１がオンの状態で、電流はバッテリ２から第１端子４１、コイル５８、第１スイッチング素子５１を順に通過してグランドに流れる。この状態から第１スイッチング素子５１がオフに切り替えられると、コイル５８への通電が遮断され、コイル５８に逆起電力が生じる。コイル５８に生じた逆起電力は、ダイオード５９を通過してコンデンサ６０に供給され、コンデンサ６０の電圧が昇圧される。第１スイッチング素子５１のオン・オフの切り替えが繰り返されることによって、逆起電力によるコンデンサ６０の昇圧が繰り返され、コンデンサ６０の電圧がバッテリ電圧よりも高い過励磁電圧に昇圧される。

制御部３５は、コンデンサ６０の一端に接続され、コンデンサ６０の電圧を検出する電圧検出部３５Ａと、電流測定用抵抗器６１に加わる電圧を検出することによって、電流測定用抵抗器６１を流れる電流を検出する電流検出部３５Ｂを有する。

駆動回路３４は、第２スイッチング素子５２を介してコンデンサ６０の一端と第２端子４２とを接続すると共に、第３スイッチング素子５３を介して、第１昇圧回路３１及び第２スイッチング素子５２と並行に第１端子４１と第２端子４２とを接続する。また、駆動回路３４は、第４スイッチング素子５４を介して第３端子４３を接地させる。

第３スイッチング素子５３は、一端において第１端子４１に接続され、他端においてダイオード６３を介して第２端子４２に接続され、ゲートにおいて制御部３５に接続されている。ダイオード６３は、アノード端子において第３スイッチング素子５３に接続され、カソード端子において第２端子４２に接続されている。

第２端子４２は還流ダイオード６４を介して接地されている。詳細には、第２端子４２と第２及び第３スイッチング素子５３との間の部分が、還流ダイオード６４を介して接地されている。還流ダイオード６４は、カソード端子において第２端子４２に接続され、アノード端子において接地されている。

第４スイッチング素子５４は、一端において第３端子４３に接続され、他端において電流測定用抵抗器６５を介して接地され、ゲートにおいて制御部３５に接続されている。また、第４スイッチング素子５４は、一端においてツェナーダイオード６６のカソード端子に接続され、ゲートにおいてツェナーダイオード６６のアノード端子に接続されている。制御部３５は、電流測定用抵抗器６５に加わる電圧を検出することによって、電流測定用抵抗器６５を流れる電流を検出する電流検出部３５Ｃを有する。

インジェクタ３は、ソレノイド１６の一端において第２端子４２に接続され、ソレノイド１６の他端において第３端子４３に接続されている。

制御部３５からの指令に応じて、第２、第３及び第４スイッチング素子５２、５３、５４がオン、オフされることによって、インジェクタ３のソレノイド１６に電力が供給される。第２、第３及び第４スイッチング素子５２、５３、５４が全てのオフの場合にはソレノイド１６に電力は供給されない。第２及び第４スイッチング素子５２、５４がオンであり、かつ第３スイッチング素子５３がオフの場合には、コンデンサ６０の電圧（過励磁電圧）がソレノイド１６に印加される。第３及び第４スイッチング素子５３、５４がオンであり、かつ第２スイッチング素子５２がオフの場合には、バッテリ２の電圧がソレノイド１６に印加される。

制御部３５は、内燃機関に設けられたクランク角センサや、車両のアクセルペダルセンサの検出信号に基づいてインジェクタ３の燃料噴射量、噴射回数及び噴射タイミングを設定し、これらに基づいて、第２、第３及び第４スイッチング素子５２、５３、５４を制御する。制御部３５は、１回の燃料噴射において、噴射初期において第２及び第４スイッチング素子５２、５４をオン、第３スイッチング素子５３をオフにすることによって、コンデンサ６０の電圧をソレノイド１６に印加する。その後、第３及び第４スイッチング素子５３、５４をオン、第２スイッチング素子５２をオフにすることによって、バッテリ２から電圧をソレノイド１６に印加する。

第２及び第３昇圧回路３２、３３は、同様の構成を有する。第２昇圧回路３２は、第１端子４１に接続された第４端子４４と、ダイオード７１を介してコンデンサ６０の一端に接続されると共に第５スイッチング素子５５の一端に接続された第５端子４５と、一端において第５スイッチング素子５５の他端に接続され、他端において接地された電流測定用抵抗器７２とを有する。ダイオード７１は、アノードにおいて第５端子４５に接続され、カソードにおいてコンデンサ６０の一端に接続されている。第５スイッチング素子５５は、一端において第５端子４５に接続され、他端において接地され、ゲートにおいて制御部３５に接続されている。第４端子４４は第１電動装置４の第１ソレノイド２１Ａの一端に接続され、第５端子４５は第１電動装置４の第１ソレノイド２１Ａの他端に接続されている。制御部３５は、電流測定用抵抗器７２に加わる電圧を検出することによって、電流測定用抵抗器７２を流れる電流を検出する電流検出部３５Ｄを有する。第５スイッチング素子５５及びダイオード７１を含む第２昇圧回路３２と、第１ソレノイド２１Ａを含む第１電動装置４とは、協働して１つの組をなし、コンデンサ６０の電圧を昇圧する回路を構成する。

第３昇圧回路３３は、第１端子４１に接続された第６端子４６と、ダイオード７４を介してコンデンサ６０の一端に接続されると共に第６スイッチング素子５６の一端に接続された第７端子４７と、一端において第６スイッチング素子５６の他端に接続され、他端において接地された電流測定用抵抗器７５とを有する。ダイオード７４は、アノードにおいて第７端子４７に接続され、カソードにおいてコンデンサ６０の一端に接続されている。第６スイッチング素子５６は、一端において第７端子４７に接続され、他端において接地され、ゲートにおいて制御部３５に接続されている。第６端子４６は第２電動装置５の第２ソレノイド２１Ｂの一端に接続され、第７端子４７は第２電動装置５の第２ソレノイド２１Ｂの他端に接続されている。制御部３５は、電流測定用抵抗器７５に加わる電圧を検出することによって、電流測定用抵抗器７５を流れる電流を検出する電流検出部３５Ｅを有する。第６スイッチング素子５６及びダイオード７４を含む第３昇圧回路３３と、第２ソレノイド２１Ｂを含む第２電動装置５とは、協働して１つの組をなし、コンデンサ６０の電圧を昇圧する回路を構成する。

第２昇圧回路３２では、制御部３５からの指令に応じて第５スイッチング素子５５がオン、オフされることによって、第１電動装置４の第１ソレノイド２１Ａへの電力の供給、遮断が制御される。第５スイッチング素子５５がオンの場合には、バッテリ２から電流が、第１端子４１、第４端子４４、第１電動装置４の第１ソレノイド２１Ａ、第５端子４５、第５スイッチング素子５５、グランドに順に流れる。第１電動装置４の第１ソレノイド２１Ａに所定の電流が流れた状態では、第１ソレノイド２１Ａの周囲に磁界が発生し、プランジャ２２はばね２６の付勢力に抗して駆動位置に位置する。この状態から第５スイッチング素子５５がオフになると、第１電動装置４の第１ソレノイド２１Ａに逆起電力が発生し、この逆起電力はダイオード７１を通ってコンデンサ６０の一端側に供給される。これにより、コンデンサ６０の電圧が昇圧される。第５スイッチング素子５５がオフになった後、所定の時間が経過すると逆起電力は消失し、第１ソレノイド２１Ａを流れる電流が所定の電流値未満になって、プランジャ２２がばね２６の付勢力によって初期位置に移動する。

第３昇圧回路３３でも、第２昇圧回路３２と同様に、制御部３５からの指令に応じて第６スイッチング素子５６がオン、オフされることによって、第２電動装置５の第２ソレノイド２１Ｂへの電力の供給、遮断が制御される。第６スイッチング素子５６がオンの場合には、バッテリ２から電流が、第１端子４１、第６端子４６、第２電動装置５の第２ソレノイド２１Ｂ、第７端子４７、第６スイッチング素子５６、グランドに順に流れる。第２電動装置５の第２ソレノイド２１Ｂに所定の電流が流れた状態では、第２ソレノイド２１Ｂの周囲に磁界が発生し、プランジャ２２はばね２６の付勢力に抗して駆動位置に位置する。この状態から第６スイッチング素子５６がオフになると、第２電動装置５の第２ソレノイド２１Ｂに逆起電力が発生し、この逆起電力はダイオード７４を通ってコンデンサ６０の一端側に供給される。これにより、コンデンサ６０の電圧が昇圧される。第６スイッチング素子５６がオフになった後、所定の時間が経過すると逆起電力は消失し、第２ソレノイド２１Ｂを流れる電流が所定の電流値未満になって、プランジャ２２がばね２６の付勢力によって初期位置に移動する。

制御部３５は、内燃機関の運転状態に応じて、流路２３を開閉するべく、第５及び第６スイッチング素子５５、５６に指令を出力し、第１及び第２電動装置４、５を駆動する。また、制御部３５は、昇圧制御によって、コンデンサ６０の電圧に応じて第５及び第６スイッチング素子５６のオン、オフの切り替えを繰り返し、第１及び第２電動装置４、５のソレノイド２１に生じる逆起電力を利用してコンデンサ６０の電圧を昇圧する。

また、制御部３５は、フューエルカット制御部３５Ｆを有する。フューエルカット制御部３５Ｆは、アクセルペダルセンサからの信号やクランク角センサからの信号に基づいて、インジェクタ３への電力供給を停止し、インジェクタ３を閉弁状態に維持して、燃料噴射を停止する。フューエルカット制御部３５Ｆは、例えば、アクセルペダルセンサからの信号に基づいてアクセルペダルの踏込みが解除され、かつクランク角センサからの信号に基づいてエンジン回転数が所定の第１閾値（例えばアイドル回転数）より大きいときに、フューエルカットをＯＮ、すなわちインジェクタ３への電力供給を停止する。また、フューエルカット制御部３５Ｆは、クランク角センサからの信号に基づいてエンジン回転数が所定の第２閾値（上限回転数）以上のとき、フューエルカットをＯＮにする。

制御部３５によるコンデンサ６０の昇圧制御の一例について図４及び図５のフロー図を参照して説明する。ステップＳ１〜Ｓ６は、第１電動装置４（第２昇圧回路３２）に対する処理である。制御部３５は、最初に、コンデンサ６０の電圧（以下、コンデンサ電圧Ｖｃという）を電圧検出部３５Ａにおいて検出し、コンデンサ電圧Ｖｃが所定の電圧判定値Ｖ１未満であるか否かを判定する（Ｓ１）。電圧判定値Ｖ１は、第１電動装置４の第１ソレノイド２１Ａの自己インダクタンスＬ１に基づいて設定され、第１ソレノイド２１Ａから生じる逆起電力によって、コンデンサ電圧Ｖｃが所定の過励磁電圧を超えない値に設定されている。ステップＳ１での判定がＮｏの場合は、第１ソレノイド２１Ａによるコンデンサ６０の昇圧を行わず、ステップＳ７に進む。

ステップＳ１での判定がＹｅｓの場合は、制御部３５はステップＳ２において、第５スイッチング素子５５が故障しているか否かを判定する。判定は、制御部３５が第５スイッチング素子５５に出力している指令と電流検出部３５Ｄによって検出される電流値とに基づいて行う。制御部３５は、第５スイッチング素子５５にオフ指令が出力され、かつ電流検出部３５Ｄによって所定の判定値以上の電流が検出される場合、又は第５スイッチング素子５５にオン指令が出力され、かつ電流検出部３５Ｄによって所定の判定値以上の電流が検出されない場合に第５スイッチング素子５５が故障していると判定する。ステップＳ２での判定がＹｅｓの場合は、第１ソレノイド２１Ａによるコンデンサ６０の昇圧を行わず、ステップＳ６において故障の出力を行い、ステップＳ７に進む。故障の出力は、例えば、インストルメントパネルのインジケータ等に表示するとよい。

ステップＳ２での判定がＮｏの場合は、ステップＳ３において、第５スイッチング素子５５がオンであるか否かを判定する。この判定は、制御部３５が第５スイッチング素子５５に出力している指令に基づいて行う。

第５スイッチング素子５５がオンである場合には、ステップＳ４において、制御部３５は、第５スイッチング素子５５のオン、オフ指令を交互に出力し、第５スイッチング素子５５のオン、オフを連続して切り替える。このとき、制御部３５は、第１電動装置４の第１ソレノイド２１Ａを流れる電流が第１電流値以上になるように、比較的高いデューティ比（高デューティ比）で第５スイッチング素子５５を切り替える。すなわち、第５スイッチング素子５５がオン、オフを交互に繰り返す間にも、第１電動装置４の第１ソレノイド２１Ａに流れる電流は、第１電流値以上に維持され、第１電動装置４のプランジャ２２は駆動位置に維持される。これにより、第１電動装置４の動作状態は変化しない。第５スイッチング素子５５のオン、オフ切り替えによって、第１電動装置４の第１ソレノイド２１Ａを流れる電流が変化するため、第１電動装置４の第１ソレノイド２１Ａに逆起電力が発生する。第１電動装置４の第１ソレノイド２１Ａに発生した逆起電力は、ダイオード７１を通ってコンデンサ６０に供給され、コンデンサ電圧Ｖｃを昇圧する。

ステップＳ３での判定がＮｏ、すなわち第５スイッチング素子５５がオフである場合には、ステップＳ５において、制御部３５は、第５スイッチング素子５５のオン、オフ指令を交互に出力し、第５スイッチング素子５５のオン、オフを連続して切り替える。このとき、制御部３５は、第１電動装置４の第１ソレノイド２１Ａを流れる電流が第２電流値以下になるように、比較的低いデューティ比（低デューティ比）で第５スイッチング素子５５を切り替える。すなわち、第５スイッチング素子５５がオン、オフを交互に繰り返す間にも、第１電動装置４の第１ソレノイド２１Ａに流れる電流は、第２電流値以下に維持され、第１電動装置４のプランジャ２２は初期位置に維持される。これにより、第１電動装置４の動作状態は変化しない。第５スイッチング素子５５のオン、オフ切り替えによって、第１電動装置４の第１ソレノイド２１Ａを流れる電流が変化するため、第１電動装置４の第１ソレノイド２１Ａに逆起電力が発生する。第１電動装置４の第１ソレノイド２１Ａに発生した逆起電力は、ダイオード７１を通ってコンデンサ６０に供給され、コンデンサ電圧Ｖｃを昇圧する。

ステップＳ４又はＳ５において昇圧動作を行った後は、ステップＳ７に進む。ステップＳ７〜Ｓ１２は、第２電動装置５（第３昇圧回路３３）に対する処理であり、上記のステップＳ１〜Ｓ６と同様の処理を行う。

制御部３５は、コンデンサ電圧Ｖｃが所定の電圧判定値Ｖ２未満であるか否かを判定する（Ｓ７）。電圧判定値Ｖ２は、第２電動装置５の第２ソレノイド２１Ｂの自己インダクタンスＬ２に基づいて設定され、第２ソレノイド２１Ｂから生じる逆起電力によって、コンデンサ電圧Ｖｃが所定の過励磁電圧を超えない値に設定されている。ステップＳ７での判定がＮｏの場合は、第２ソレノイド２１Ｂによるコンデンサ６０の昇圧を行わず、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ７での判定がＹｅｓの場合は、制御部３５はステップＳ８において、第６スイッチング素子５６が故障しているか否かを判定する。判定は、ステップＳ２の処理と同様であり、制御部３５が第６スイッチング素子５６に出力している指令と電流検出部３５Ｅによって検出される電流値とに基づいて行う。ステップＳ８での判定がＹｅｓの場合は、第２ソレノイド２１Ｂによるコンデンサ６０の昇圧を行わず、ステップＳ１２において故障の出力を行い、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ８での判定がＮｏの場合は、ステップＳ９において、第６スイッチング素子５６がオンであるか否かを判定する。第６スイッチング素子５６がオンである場合には、ステップＳ１０において、制御部３５は、第６スイッチング素子５６のオン、オフ指令を交互に出力し、第６スイッチング素子５６のオン、オフを連続して切り替える。このとき、制御部３５は、第２電動装置５の第２ソレノイド２１Ｂを流れる電流が第１電流値以上になるように、比較的高いデューティ比（高デューティ比）で第６スイッチング素子５６を切り替える。これにより、第２電動装置５の第２ソレノイド２１Ｂに発生した逆起電力は、ダイオード７４を通ってコンデンサ６０に供給され、コンデンサ電圧Ｖｃを昇圧する。

ステップＳ９での判定がＮｏ、すなわち第６スイッチング素子５６がオフである場合には、ステップＳ１１において、制御部３５は、第６スイッチング素子５６のオン、オフ指令を交互に出力し、第６スイッチング素子５６のオン、オフを連続して切り替える。このとき、制御部３５は、第２電動装置５の第２ソレノイド２１Ｂを流れる電流が第２電流値以下になるように、比較的低いデューティ比（低デューティ比）で第６スイッチング素子５６を切り替える。これにより、第２電動装置５の第２ソレノイド２１Ｂに発生した逆起電力は、ダイオード７４を通ってコンデンサ６０に供給され、コンデンサ電圧Ｖｃを昇圧する。

ステップＳ１０又はＳ１１において昇圧動作を行った後は、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３〜Ｓ１６は、第１昇圧回路３１に対する処理であり、上記のステップＳ１〜Ｓ６と同様の処理を行う。

制御部３５は、コンデンサ電圧Ｖｃが所定の電圧判定値Ｖ３未満であるか否かを判定する（Ｓ１３）。電圧判定値Ｖ３は、コイル５８の自己インダクタンスＬ３に基づいて設定され、コイル５８から生じる逆起電力によって、コンデンサ電圧Ｖｃが所定の過励磁電圧を超えない値に設定されている。ステップＳ１３での判定がＮｏの場合は、コイル５８によるコンデンサ６０の昇圧を行わず、リターンに進む。

ステップＳ１３での判定がＹｅｓの場合は、制御部３５はステップＳ１４において、第１スイッチング素子５１が故障しているか否かを判定する。判定は、ステップＳ２の処理と同様であり、制御部３５が第１スイッチング素子５１に出力している指令と電流検出部３５Ｃによって検出される電流値とに基づいて行う。ステップＳ１４での判定がＹｅｓの場合は、コイル５８によるコンデンサ６０の昇圧を行わず、ステップＳ１６において故障の出力を行い、リターンに進む。

ステップＳ１３での判定がＮｏの場合は、ステップＳ１５において、制御部３５は、第１スイッチング素子５１のオン、オフ指令を交互に出力し、第１スイッチング素子５１のオン、オフを所定のデューティ比で連続して切り替える。これにより、コイル５８に発生した逆起電力は、ダイオード５９を通ってコンデンサ６０に供給され、コンデンサ電圧Ｖｃを昇圧する。

また、制御部３５は、図４及び図５の制御に関わらず、フューエルカットが行われているときには、第１、第５及び第６スイッチング素子５１、５５、５６のオン、オフの切替による昇圧を行わないようにするとよい。制御部３５は、フューエルカット制御部３５Ｆの指令に基づいて、フューエルカット制御が行われているか否かを判定するとよい。フューエルカットが行われているときには、インジェクタ３が閉状態に維持され、コンデンサ６０の電圧が低下しないため、コンデンサ６０の昇圧を行う必要がない。

図６は、第２昇圧回路３２によって昇圧を行う場合の説明図である。図６に示すように、インジェクタ３の開弁初期にコンデンサ６０の電圧が過励磁電圧としてインジェクタ３のソレノイド１６に印加されることによって、コンデンサ電圧Ｖｃが所定の過励磁電圧未満になる。このとき、第５スイッチング素子５５にオン指令が出力されている場合、その後、制御部３５から第５スイッチング素子５５にオン、オフの切り替え指令が出力される。これにより、第１電動装置４の第１ソレノイド２１Ａに流れる電流は、第５スイッチング素子５５にオンの間に増加し、オフの間に低下するようになる。このとき、第１ソレノイド２１Ａに流れる電流は、元の状態がオンである場合には、予め設定されたオフ期間の長さによって第１電流値以上に維持される。第１ソレノイド２１Ａに流れる電流が変化すると、第１ソレノイド２１Ａに逆起電力が発生する。第１ソレノイド２１Ａに発生する逆起電力は、ダイオード７１を通過して整流され、昇圧電流としてコンデンサ６０に供給される。これにより、コンデンサ電圧Ｖｃは、第５スイッチング素子５５のオン、オフのサイクル毎に昇圧され、所定の過励磁電圧まで回復する。一方、第１ソレノイド２１Ａに流れる電流は、元の状態がオフである場合には、予め設定されたオフ期間の長さによって第２電流値以下に維持される。

以上のように構成した内燃機関の制御装置１では、コンデンサ電圧Ｖｃが電圧判定値Ｖ１、Ｖ２未満となるときに、第１又は第２電動装置４、５のソレノイド２１Ａ、２１Ｂへの電流供給を変化させることによって、第１又は第２電動装置４、５のソレノイド２１に生じる逆起電力を利用してコンデンサ電圧Ｖｃを昇圧させることができる。そのため、コイル５８の小型化が可能になる。また、コンデンサ電圧Ｖｃの昇圧が、第１又は第２電動装置４、５のソレノイド２１で十分に足りる場合には、昇圧のためだけに使用されるコイル５８を省略することも可能になる。コイル５８を省略する場合には、第１スイッチング素子５１及びダイオード５９を省略し、かつコンデンサ６０の一端と第１端子４１との接続を遮断するとよい。

昇圧制御では、第１及び第２電動装置４、５がオンである場合（プランジャ２２が駆動位置にある場合）、ソレノイド２１Ａ、２１Ｂに第１電流値以上の電流を流しつつ、オン、オフの切り替えによって電流を変動させるため、第１又は第２電動装置４、５の作動状態は変化しない。一方、第１及び第２電動装置４、５がオフである場合（プランジャ２２が初期位置にある場合）、ソレノイド２１Ａ、２１Ｂに第２電流値以下の電流を流しつつ、オン、オフの切り替えによって電流を変動させるため、第１又は第２電動装置４、５の作動状態は変化しない。すなわち、制御装置１は、第１及び第２電動装置４、５の動作に影響を与えることなく、第１及び第２電動装置４、５を利用してコンデンサ６０の昇圧を行うことができる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。上記実施形態では、第１及び第２電動装置４、５に対応して、第２及び第３昇圧回路３２、３３を設けた例を記載したが、第２及び第３昇圧回路３２、３３は電動装置４、５の数に対応して任意の数を設けることができる。また、上記実施形態では、１つのインジェクタ３に対応して、１つの駆動回路３４を設けた例を記載したが、駆動回路３４はインジェクタ３の数に対応して任意の数を設けることができる。

また、上記の実施形態では、第１〜第３昇圧回路３１〜３３のいずれか１つを選択して昇圧を行うようにしたが、利用可能な複数の昇圧回路３１〜３３を同時に使用して昇圧を行うようにしてもよい。

また、電動装置４、５は、ＥＧＲバルブやパージバルブ等の電磁弁に限らず、油圧制御装置（油圧切替弁）の作動装置や負圧制御装置（負圧切替弁）の作動装置として構成されてもよい。例えば、電動装置は、可変動弁機構等への油圧供給を切り替える油圧制御装置において、可変動弁機構の各油室と油圧源との接続を切り替える弁体を駆動する作動装置として構成されるとよい。また、電動装置は、ターボチャージャのバイパス弁（ウェイストゲートバルブ等を含む）を駆動する負圧アクチュエータへの負圧供給を切り替える負圧制御装置において、各負圧アクチュエータと負圧源との接続を切り替える弁体を駆動する作動装置として構成されるとよい。

１ ：制御装置
２ ：バッテリ
３ ：インジェクタ
４ ：第１電動装置
５ ：第２電動装置
１６ ：ソレノイド
２１ ：ソレノイド
２２ ：プランジャ（作動体）
３１ ：第１昇圧回路
３２ ：第２昇圧回路
３３ ：第３昇圧回路
３４ ：駆動回路
３５ ：制御部
３５Ａ ：電圧検出部
３５Ｂ〜３５Ｅ ：電流検出部
３５Ｆ ：フューエルカット制御部
４１〜４７ ：第１〜第７端子
５１〜５６ ：第１〜第６スイッチング素子
５８ ：コイル
５９ ：ダイオード
６０ ：コンデンサ
７１ ：ダイオード
７５ ：ダイオード

Claims (7)

1. バッテリと、
   前記バッテリに接続された一端及び第１スイッチング素子を介して接地された他端を備えたソレノイドと、前記ソレノイドによって初期位置と駆動位置との間で駆動される作動体とを含む電動装置と、
   前記ソレノイドの他端に接続されたアノードを備えた第１ダイオードと、
   前記第１ダイオードのカソードに接続された一端及び接地された他端を備えたコンデンサと、
   前記コンデンサ又は前記バッテリから電力の供給を受けて駆動するインジェクタと、
   前記第１スイッチング素子を制御する制御部とを有し、
   前記制御部は、前記コンデンサの電圧が所定値未満であり、かつ前記電動装置が駆動されているときに、前記作動体を駆動位置に保持し得る第１電流値以上の電流が前記ソレノイドに供給されるように、前記第１スイッチング素子のオン、オフの切り替えを繰り返し、前記ソレノイドに生じる逆起電力によって前記コンデンサを昇圧することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記電動装置、前記第１スイッチング素子及び前記第１ダイオードは協働して１つの組をなし、
   前記組は複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記制御部は、前記コンデンサの電圧と、前記組のそれぞれに対応して設定された複数の判定値とを比較し、前記コンデンサの電圧が前記判定値未満となる前記組に含まれる前記第１スイッチング素子のオン、オフの切り替えを行うことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記判定値は、前記ソレノイドの自己インダクタンスが大きくなるほど小さく設定されていることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記制御部は、前記インジェクタを閉弁状態に所定期間維持するフューエルカット制御が実行されているときには、前記コンデンサの電圧が前記判定値未満となっても前記第１スイッチング素子のオン、オフの切り替えを行わないことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記バッテリに接続された一端、及び第２スイッチング素子を介して接地された他端を備えたコイルと、
   前記コイルの他端に接続されたアノード及び前記コンデンサの一端に接続されたカソードを備えた第２ダイオードとを更に有することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つの項に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記電動装置は、キャニスタと前記内燃機関とを接続する配管、又は前記内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続する配管に設けられる電磁弁であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つの項に記載の内燃機関の制御装置。

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