JP6508077B2 - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

この明細書における開示は、内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する直噴インジェクタを開閉させるために、直噴インジェクタの電磁負荷に流れる駆動電流を制御する燃料噴射制御装置に関する。

特許文献１には、内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する直噴インジェクタを開閉させるために、直噴インジェクタの電磁負荷に流れる駆動電流を制御する燃料噴射制御装置が開示されている。この燃料噴射制御装置は、コンデンサを含み、電源電圧を昇圧して昇圧電圧を生成する昇圧回路部と、昇圧電圧のモニタ結果に基づいて、昇圧回路部による昇圧動作を制御する昇圧制御部を備えている。昇圧制御部は、噴射信号の立ち上がりエッジに同期して昇圧動作を開始するように、昇圧回路部を制御する。

また、燃料噴射制御装置は、立ち上がりエッジを検出してから所定時間が経過したことを検出するためのタイマと、立ち上がりエッジを検出してから所定時間が経過するまでの禁止期間において昇圧電圧のモニタ結果をマスクするマスク回路を備えている。これにより、噴射信号の立ち上がりから禁止期間が終了するまでの間、昇圧回路部の昇圧動作を継続させることができる。

特開２０１３−１４２３４６号公報

従来の燃料噴射制御装置によれば、噴射信号の立ち上がりエッジに同期して昇圧動作を開始させるため、昇圧電圧を回復させるために必要な時間を短縮することができる。しかしながら、タイマを用い、タイマの測定結果に基づいて所定時間経過が判定されると、禁止期間、すなわち昇圧電圧のモニタ結果のマスクが解除され、昇圧電圧のモニタが再開される。このため、たとえば放電時間や充電時間が短い充放電特性を有するインジェクタの場合、所定時間（禁止期間）が長すぎて、禁止期間中に昇圧電圧が上限閾値を超える虞がある。

本開示はこのような課題に鑑みてなされたものであり、タイマを用いることなく、昇圧電圧を回復させるために必要な時間を短縮できる燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。

本開示は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、括弧内の符号は、ひとつの態様として後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、技術的範囲を限定するものではない。

本開示のひとつは、内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する直噴インジェクタ（１００）を開閉させるために、直噴インジェクタの電磁負荷（１１０）に流れる駆動電流を制御する燃料噴射制御装置であって、
コンデンサ（Ｃ１）を有し、電源電圧を昇圧して昇圧電圧を生成する昇圧回路（２０）と、
電磁負荷の上流側と昇圧回路との間に配置され、オンすることで昇圧電圧を電磁負荷に供給する放電スイッチ（Ｑ２）と、
電磁負荷の上流側に配置され、オンすることで電源電圧を電磁負荷に供給する定電流スイッチ（Ｑ３）と、
電磁負荷の下流側に配置され、オンすることで電磁負荷の下流側をグランドに接続するローサイドスイッチ（Ｑ４）と、
昇圧電圧に基づいてモニタ電圧を生成するモニタ電圧生成回路（４０）と、
直噴インジェクタから燃料を噴射させる噴射期間のうち、噴射期間の開始から駆動電流が所定のピーク電流に到達するまでの放電期間において、放電スイッチ及びローサイドスイッチをオンさせ、ピーク電流に到達してから噴射期間が終了するまでの定電流期間において、放電スイッチをオフさせつつ、駆動電流がピーク電流よりも低い所定の保持電流となるように定電流スイッチ及びローサイドスイッチのオンオフを制御する噴射制御部（６１）と、
モニタ電圧が所定の下限閾値以下になると昇圧回路の昇圧動作を開始させ、モニタ電圧が所定の上限閾値以上になると昇圧動作を停止させる昇圧制御部（６２）と、を備え、
モニタ電圧生成回路は、放電スイッチがオンされてからオフされるまでの放電期間において、モニタ電圧が下限閾値以下になるように昇圧電圧を降圧してモニタ電圧を生成し、放電期間を除く期間において、モニタ電圧として昇圧電圧を出力し、
昇圧制御部は、噴射期間のうち、駆動電流が、ピーク電流と保持電流との間であってピーク電流に近い値に設定された所定の停止判定閾値以上となってから、停止判定閾値以下となるまでの期間において、昇圧回路の昇圧動作を一時的に停止させる。

これによれば、放電期間、すなわち放電スイッチのオンとともに昇圧動作を開始させることができる。また、放電期間の終了、すなわち放電スイッチのオフとともにモニタ電圧を降圧した電圧から昇圧電圧に復帰させることができる。昇圧電圧を降圧してモニタ電圧を生成する降圧期間中は、モニタ電圧が下限閾値以下となる。したがって、タイマを用いずとも、昇圧電圧を回復させるために必要な時間を短縮することができる。

また、放電期間が終了、すなわち放電期間のオフとともに、モニタ電圧を昇圧電圧に復帰させる。したがって、インジェクタの特性によらず、モニタ電圧が上限閾値を超えるのを抑制することができる。

また、本開示の他のひとつは、モニタ電圧生成回路は、放電期間において、昇圧電圧を抵抗分圧してモニタ電圧を生成する。

これによれば、タイマやモニタ電圧をマスクするマスク回路を設けることなく、簡素な構成で、昇圧電圧を回復させるために必要な時間を短縮することができる。

第１実施形態に係る燃料噴射制御装置の概略構成を示す図である。 燃料噴射及び昇圧動作を説明するためのタイミングチャートである。 第２実施形態に係る燃料噴射制御装置の概略構成を示す図である。 燃料噴射及び昇圧動作を説明するためのタイミングチャートである。

図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的に及び／又は構造的に対応する部分には同一の参照符号を付与する。

（第１実施形態）
先ず、図１に基づき、本実施形態に係る燃料噴射制御装置の概略構成を説明する。本実施形態の燃料噴射制御装置は、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）として構成されている。以下においては、エンジンＥＣＵとしての機能のうち、インジェクタの駆動を制御する機能について説明する。

図１に示す燃料噴射制御装置１０は、車両のエンジンルームに配置されており、エンジン（内燃機関）の各気筒に設けられたインジェクタ１００の駆動（開閉）を制御する。本実施形態では、４気筒直噴型ガソリンエンジンの各気筒に設けられたインジェクタ１００の駆動を制御する。図１では、便宜上、４気筒のうち、気筒＃１のインジェクタ１０１と、気筒＃４のインジェクタ１０４のみを示し、気筒＃２のインジェクタと気筒＃３のインジェクタについては省略している。

インジェクタ１００は、ソレノイド１１０（コイル）を有している。インジェクタ１００が直噴インジェクタに相当し、ソレノイド１１０が電磁負荷に相当する。インジェクタ１００は、ソレノイド１１０の通電時には該ソレノイド１１０が生じる電磁力によって開放され、燃料を噴射するようになっている。また、ソレノイド１１０への非通電時には、インジェクタ１００に設けられた図示しないバネの付勢力により閉鎖されるようになっている。インジェクタ１０１はソレノイド１１１を有し、インジェクタ１０４はソレノイド１１４を有している。

ソレノイド１１０の上流側は燃料噴射制御装置１０の端子Ｐ１に接続され、下流側は端子Ｐ２に接続されている。端子Ｐ１は上流端子とも称され、端子Ｐ２は下流端子とも称される。本実施形態では、端子Ｐ１が端子Ｐ１１，Ｐ１４を有しており、端子Ｐ１１がソレノイド１１１の上流側に接続され、端子Ｐ１４がソレノイド１１４の上流側に接続されている。端子Ｐ１については、ソレノイド１１１，１１４で共通とすることもできる。また、端子Ｐ２が端子Ｐ２１，Ｐ２４を有している。端子Ｐ２１が、ソレノイド１１１の下流側に接続され、端子Ｐ２４が、ソレノイド１１４の下流側に接続されている。

燃料噴射制御装置１０は、昇圧回路２０、通電回路３０、モニタ電圧生成回路４０、マイコン５０、及び制御ＩＣ６０を備えている。

昇圧回路２０は、バッテリ電圧Ｖｂを昇圧して昇圧電圧Ｖｂｓｔを生成する回路であり、コンデンサＣ１及び充電回路２１を有している。バッテリ電圧Ｖｂは、電源電圧に相当する。バッテリ電圧Ｖｂは、端子Ｐ３を介して制御ＩＣ６０に入力される。コンデンサＣ１は、開弁駆動時にソレノイド１１０に印加するエネルギを蓄える。コンデンサＣ１は、昇圧電源、チャージコンデンサとも称される。コンデンサＣ１としては、たとえば電解コンデンサを採用することができる。

充電回路２１は、バッテリ電圧Ｖｂを昇圧してコンデンサＣ１を充電する回路である。充電回路２１は、インダクタＬ１（コイル）、昇圧スイッチＱ１、抵抗Ｒ１、及びダイオードＤ１を有している。

燃料噴射制御装置１０の端子Ｐ３には、バッテリ電圧Ｖｂが供給される。インダクタＬ１の一端は端子Ｐ３に接続されており、他端には昇圧スイッチＱ１が接続されている。本実施形態では、昇圧スイッチＱ１としてｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴを採用している。昇圧スイッチＱ１のドレインがインダクタＬ１に接続され、ソースが抵抗Ｒ１を介してグランドに接続されている。昇圧スイッチＱ１のオンオフは、制御ＩＣ６０から出力される駆動信号Ｓ１によって制御される。

インダクタＬ１と昇圧スイッチＱ１との接続点には、逆流阻止用のダイオードＤ１のアノードが接続されている。ダイオードＤ１とグランドとの間に、コンデンサＣ１が配置されている。コンデンサＣ１の正極（陽極）が、ダイオードＤ１のカソードに接続されている。抵抗Ｒ１に流れる電流が、制御ＩＣ６０により検出される。なお、上記した昇圧回路２０は、気筒＃１，＃４のインジェクタ１０１，１０４だけでなく、図示しない気筒＃２，＃３のインジェクタにも共通使用される。

通電回路３０は、インジェクタ１００のソレノイド１１０に通電するための回路である。通電回路３０は、放電スイッチＱ２、定電流スイッチＱ３、ローサイドスイッチＱ４、抵抗Ｒ２、及びダイオードＤ２，Ｄ３，Ｄ４を有している。

放電スイッチＱ２は、コンデンサＣ１の正極と端子Ｐ１との間に配置され、オンすることで、コンデンサＣ１に蓄積されたエネルギを、端子Ｐ１を介してソレノイド１１０に放電させるスイッチである。本実施形態では、放電スイッチＱ２として、ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴを採用している。放電スイッチＱ２のドレインはダイオードＤ１とコンデンサＣ１との接続点、すなわちコンデンサＣ１の正極に接続され、ソースは端子Ｐ１を介して各ソレノイド１１０の上流側に接続されている。放電スイッチＱ２は、気筒＃１，＃４のインジェクタ１０１，１０４で共通使用される放電スイッチＱ２１と、気筒＃２，＃３のインジェクタで共通使用される図示しない放電スイッチを有している。放電スイッチＱ２のオンオフは、制御ＩＣ６０から出力される駆動信号Ｓ２１，Ｓ２２によってそれぞれ制御される。なお、駆動信号Ｓ２１が、放電スイッチＱ２１に出力される駆動信号である。

定電流スイッチＱ３は、端子Ｐ１に対して上流側に配置され、オンすることで、端子Ｐ１を介してソレノイド１１０にバッテリ電圧Ｖｂを供給するスイッチである。本実施形態では、定電流スイッチＱ３として、ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴを採用している。定電流スイッチＱ３のドレインは端子Ｐ３に接続されており、ソースは、逆流阻止用のダイオードＤ２及び端子Ｐ１を介して、各ソレノイド１１０の上流側に接続されている。定電流スイッチＱ３は、気筒＃１，＃４のインジェクタ１０１，１０４で共通使用される定電流スイッチＱ３１と、気筒＃２，＃３のインジェクタで共通使用される図示しない定電流スイッチを有している。定電流スイッチＱ３のオンオフは、制御ＩＣ６０から出力される駆動信号よってそれぞれ制御される。図１では、駆動信号として、定電流スイッチＱ３１に出力される駆動信号Ｓ３１のみを図示している。

ダイオードＤ２のアノードは定電流スイッチＱ３のドレインに接続され、カソードは放電スイッチＱ２のソースに接続されている。ダイオードＤ２と放電スイッチＱ２の接続点とグランドとの間には、還流用のダイオードＤ３がアノードをグランド側にして配置されている。ダイオードＤ２，Ｄ３は、気筒＃１，＃４のインジェクタ１０１，１０４で共通使用されるダイオードＤ２１，Ｄ３１と、気筒＃２，＃３のインジェクタで共通使用される図示しないダイオードを有している。

ローサイドスイッチＱ４は、ソレノイド１１０ごとに設けられるとともに対応するソレノイド１１０の下流側に配置され、オンすることで、対応するソレノイド１１０の下流側をグランドに接続させる。ローサイドスイッチＱ４は、気筒選択スイッチとも称される。本実施形態では、ローサイドスイッチＱ４として、ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴを採用している。ローサイドスイッチＱ４のソースは電流検出用の抵抗Ｒ２を介してグランドに接続されており、ドレインは端子Ｐ２を介して対応するソレノイド１１０の下流側に接続されている。抵抗Ｒ２は、ローサイドスイッチＱ４をオンしているときに、ソレノイド１１０に流れる駆動電流Ｉａを検出するための抵抗である。

具体的には、ローサイドスイッチＱ４がローサイドスイッチＱ４１，Ｑ４４を有し、抵抗Ｒ２が抵抗Ｒ２１を有している。ローサイドスイッチＱ４１は、気筒＃１のインジェクタ１０１に対応しており、ドレインが端子Ｐ２１を介してソレノイド１１０の下流側に接続され、ソースが抵抗Ｒ２１を介してグランドに接続されている。ローサイドスイッチＱ４４は、＃４気筒のインジェクタ１０４に対応しており、ドレインが端子Ｐ２４を介してソレノイド１１４の下流側に接続され、ソースが抵抗Ｒ２１を介してグランドに接続されている。このように、抵抗Ｒ２１は、インジェクタ１０１，１０４で共通となっている。

また、ローサイドスイッチＱ４は、ローサイドスイッチＱ４１，Ｑ４４以外に、気筒＃２，＃３のインジェクタのそれぞれに対応する２つのローサイドスイッチを有している。抵抗Ｒ２は、抵抗Ｒ２１以外に、気筒＃２，＃３のインジェクタで共通使用される抵抗を有している。ローサイドスイッチＱ４のオンオフは、制御ＩＣ６０から出力される駆動信号よってそれぞれ制御される。図１では、駆動信号として、ローサイドスイッチＱ４１，Ｑ４４に出力される駆動信号Ｓ４１，Ｓ４４のみを図示している。

ダイオードＤ４は、対応するローサイドスイッチＱ４がオフされたときに、対応するソレノイド１１０に蓄積されたエネルギをコンデンサＣ１に回収させる。ダイオードＤ４のアノードは、端子Ｐ２を介して対応するソレノイド１１０の下流側に接続され、カソードは、ダイオードＤ１とコンデンサＣ１との接続点、すなわちコンデンサＣ１の正極に接続されている。図１においては、ダイオードＤ４とコンデンサＣ１との接続関係を簡略化して図示している。なお、エネルギ回収手段としては、ダイオードＤ４に代えて、ＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子を採用することもできる。

具体的には、ダイオードＤ４が、ダイオードＤ４１，Ｄ４４を有している。ダイオードＤ４１のアノードは端子Ｐ２１を介してソレノイド１１１の下流側に接続され、カソードはコンデンサＣ１の正極に接続されている。ダイオードＤ４４のアノードは端子Ｐ２４を介してソレノイド１１４の下流側に接続され、カソードはコンデンサＣ１の正極に接続されている。ダイオードＤ４は、ダイオードＤ４１，Ｄ４４以外に、気筒＃２，＃３のインジェクタのそれぞれに対応する２つのダイオードを有している。

このように、通電回路３０は、図１に示した気筒＃１，＃４のインジェクタ１０１，１０４用の通電回路部だけでなく、気筒＃２，＃３のインジェクタ用の通電回路部を有している。

モニタ電圧生成回路４０は、昇圧電圧Ｖｂｓｔに基づいてモニタ電圧Ｖｍを生成する。モニタ電圧生成回路４０は、放電スイッチＱ２がオンされてからオフされるまでの放電期間において、モニタ電圧Ｖｍが下限閾値を下回るように昇圧電圧Ｖｂｓｔを降圧してモニタ電圧Ｖｍを生成する。また、モニタ電圧生成回路４０は、放電期間を除く期間において、モニタ電圧Ｖｍとして昇圧電圧Ｖｂｓｔを出力する。なお、放電スイッチＱ２とは、気筒＃１，＃４のインジェクタ１０１，１０４用の放電スイッチＱ２１だけでなく、気筒＃２，＃３のインジェクタ用の放電スイッチも含む。

本実施形態のモニタ電圧生成回路４０は、放電期間において、昇圧電圧Ｖｂｓｔを抵抗分圧してモニタ電圧Ｖｍを生成する。具体的には、モニタ電圧生成回路４０が、分圧回路４１、降圧用スイッチＱ５、及びダイオードＤ５を有している。分圧回路４１は、抵抗Ｒ３，Ｒ４を有している。抵抗Ｒ３，Ｒ４は、コンデンサＣ１の正極、すなわち昇圧回路２０と放電スイッチＱ２との接続点と、グランドとの間で直列に接続されている。抵抗Ｒ３が第１抵抗に相当し、抵抗Ｒ４が第２抵抗に相当する。分圧回路４１の中点、すなわち抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続点の電圧が、モニタ電圧Ｖｍとして制御ＩＣ６０に入力される。

降圧用スイッチＱ５は、分圧回路４１とグランドとの間に配置され、放電スイッチＱ２のオンタイミングでオンし、放電スイッチＱ２のオフタイミングでオフする。本実施形態では、降圧用スイッチＱ５として、ｎｐｎバイポーラトランジスタを採用している。降圧用スイッチＱ５のコレクタが抵抗Ｒ４に接続され、エミッタがグランドに接続されている。降圧用スイッチＱ５のベースには、ダイオードＤ５を介して、放電スイッチＱ２の駆動信号Ｓ２１，Ｓ２２が入力される。

ダイオードＤ５は、ダイオードＤ５１，Ｄ５２を有している。ダイオードＤ５１，Ｄ５２は、カソードが降圧用スイッチＱ５のベース側となっている。ダイオードＤ５１を介してベースに駆動信号Ｓ２１が入力され、ダイオードＤ５２を介してベースに駆動信号Ｓ２２が入力される。駆動信号Ｓ２１，Ｓ２２の少なくとも一方が、対応する放電スイッチＱ２をオンさせる信号（Ｈレベルの信号）の場合に、降圧用スイッチＱ５がオンする。このように、ダイオードＤ５１，５２によってＯＲ回路が構成されている。

マイコン５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、レジスタ、及びＩ／Ｏポートなどを備えて構成されたマイクロコンピュータである。たとえば、マイコン５０は、エンジンが出力すべき目標トルクを算出する。また、エンジンが要求される目標トルクを生じるために、図示しないスロットルバルブを適切な開度に制御するとともに、エンジンの燃料噴射量及び点火タイミングを制御する。

マイコン５０は、エンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度など、図示しない各種センサにて検出されるエンジンの運転情報に基づいて、各インジェクタ１００に対応する噴射信号ＴＱを生成し、制御ＩＣ６０に出力する。マイコン５０は、開弁を指示する期間において、噴射信号ＴＱとして電圧レベルがＨレベルの信号を出力し、閉弁を指示する期間において、噴射信号ＴＱとしてＬレベルの信号を出力する。なお、図１において、ＴＱ＃１が気筒＃１のインジェクタ１０１に対応する噴射信号、ＴＱ＃４が気筒＃４のインジェクタ１０４に対応する噴射信号を示している。ＴＱ＃２，ＴＱ＃３は、気筒＃２，＃３のインジェクタ用の噴射信号を示している。

制御ＩＣ６０は、噴射制御部６１及び昇圧制御部６２を有している。噴射制御部６１は、マイコン５０から各気筒の噴射信号ＴＱを取得する。また、駆動電流Ｉａを検出する。噴射制御部６１は、インジェクタ１００の燃料噴射を制御するために、噴射信号ＴＱ及び駆動電流Ｉａの検出信号に基づき、通電回路３０を構成する放電スイッチＱ２、定電流スイッチＱ３、及びローサイドスイッチＱ４のオンオフを制御する。昇圧制御部６２は、バッテリ電圧Ｖｂ、モニタ電圧Ｖｍ、及び抵抗Ｒ１に流れる電流の検出信号を取得し、これらに基づいて、昇圧電圧Ｖｂｓｔが所定の範囲内に保持されるように、昇圧回路２０を構成する昇圧スイッチＱ１のオンオフを制御する。

噴射制御部６１は、電流検出部６１１、放電スイッチ駆動部６１２、定電流スイッチ駆動部６１３、及びローサイドスイッチ駆動部６１４を有している。図中では、スイッチをＳＷと示している。電流検出部６１１は、駆動電流Ｉａに相関する抵抗Ｒ２の両端電圧（両端の電位差）を増幅し、駆動電流Ｉａの検出信号として出力する。電流検出部６１１は、抵抗Ｒ２（抵抗Ｒ２１）の両端電圧を検出する電流検出部６１１１と、気筒＃２，＃３のインジェクタに対応する抵抗Ｒ２の両端電圧を検出する図示しない電流検出部を有している。

放電スイッチ駆動部６１２は、放電スイッチＱ２のオンオフを制御するための駆動信号Ｓ２１，Ｓ２２を生成し、放電スイッチＱ２に出力する。定電流スイッチ駆動部６１３は、定電流スイッチＱのオンオフを制御するための駆動信号（たとえば駆動信号Ｓ３１）を生成し、定電流スイッチＱ３に出力する。ローサイドスイッチ駆動部６１４は、ローサイドスイッチＱ４のオンオフを制御するための駆動信号（例えば駆動信号Ｓ４１，Ｓ４４）を生成し、ローサイドスイッチＱ４に出力する。

次に、図２に基づき、燃料噴射制御及び昇圧制御について説明する。以下においては、４気筒のうち、気筒＃１の噴射期間を例に説明する。

先ず、燃料噴射制御について説明する。図２に示すように、時刻ｔ１で噴射信号ＴＱ１がＬレベルからＨレベルに立ち上がると、噴射制御部６１は放電制御を実行する。具体的には、気筒＃１のインジェクタ１０１を開弁させるために、放電スイッチ駆動部６１２が駆動信号Ｓ２１としてＨレベルの信号を出力する。また、ローサイドスイッチ駆動部６１４も、駆動信号Ｓ４１としてＨレベルの信号を出力する。放電スイッチ駆動部６１２、定電流スイッチ駆動部６１３、及びローサイドスイッチ駆動部６１４は、上記以外の駆動信号としてＬレベルの信号を出力する。

これにより、噴射信号の初期において、放電スイッチＱ２１及びローサイドスイッチＱ４１がオンする。このように、放電スイッチＱ２１がオンされる放電期間では、コンデンサＣ１からソレノイド１１１に昇圧電圧Ｖｂｓｔが印加され、ソレノイド１１１に流れる駆動電流Ｉａが急激に立ち上がってインジェクタ１０１が開弁する。

なお、放電期間において、対応する定電流スイッチＱ３１をオンさせてもよい。これにより、放電スイッチＱ２１などの故障によってコンデンサＣ１の昇圧電圧Ｖｂｓｔがソレノイド１１１に供給できなくなっても、インジェクタ１０１を開弁させることが可能となる。

時刻ｔ２で駆動電流Ｉａが目標値であるピーク電流値Ｉｐｅａｋに達すると、放電スイッチ駆動部６１２は、放電スイッチＱ２１をオフさせる。これにより、放電期間が終了となる。放電期間において定電流スイッチＱ３１をオンさせる場合、あわせて定電流スイッチＱ３１もオフさせる。ローサイドスイッチＱ４１については、継続してオンさせる。

放電期間が終了してから噴射期間が終了する時刻ｔ４までの定電流期間において、噴射制御部６１は、定電流処理を実行する。駆動電流Ｉａが、所定の下限電流値まで低下すると、定電流スイッチ駆動部６１３は、駆動信号Ｓ３１としてＨレベルの信号を出力する。これにより、定電流スイッチＱ３１がオンし、駆動電流Ｉａが上昇する。駆動電流Ｉａが所定の上限電流値まで上昇すると、定電流スイッチ駆動部６１３は、駆動信号Ｓ３１としてＬレベルの信号を出力する。これにより、定電流スイッチＱ３１がオフし、駆動電流Ｉａが低下する。上限電流値は、ピーク電流値Ｉｐｅａｋよりも小さい値が設定されている。

このように、定電流スイッチ駆動部６１３は、駆動電流Ｉａが下限電流値以上、上限電流値以下となるように、定電流スイッチＱ３１のオンオフを制御する。これにより定電流期間では、駆動電流Ｉａとして、ピーク電流値Ｉｐｅａｋよりも小さい所定の保持電流、すなわちほぼ一定の電流が、ソレノイド１１１に通電される。これにより、インジェクタ１０１の開弁状態が保持される。噴射信号ＴＱ１がＬレベルになると、定電流スイッチ駆動部６１３は、駆動信号Ｓ３１としてＬレベルの信号を出力し、ローサイドスイッチ駆動部６１４は、駆動信号Ｓ４１としてＬレベルの信号を出力する。これにより、定電流スイッチＱ３１及びローサイドスイッチＱ４１がオフとなり、開弁処理が終了する。

次に、昇圧制御について説明する。昇圧制御部６２は、モニタ電圧Ｖｍを取得する。そして、モニタ電圧Ｖｍが所定の下限閾値ＶＬ（たとえば、６３Ｖ）以下になると、昇圧制御部６２は、昇圧回路２０の昇圧動作を開始させる。具体的には、モニタ電圧Ｖｍが下限閾値ＶＬ以下になると、昇圧制御部６２は、駆動信号Ｓ１としてＨレベルの信号を出力する。これにより、昇圧スイッチＱ１がオンし、インダクタＬ１及び昇圧スイッチＱ１を通じて抵抗Ｒ１に電流が流れ、電流値が上昇する。昇圧制御部６２は、抵抗Ｒ１に流れる電流を検出し、この検出値が所定の閾値に到達すると、駆動信号Ｓ１としてＬレベルの信号を出力する。これにより、昇圧スイッチＱ１がオフし、インダクタＬ１に蓄積されたエネルギが、ダイオードＤ１を通じてコンデンサＣ１に移り、昇圧電圧Ｖｂｓｔが上昇する。昇圧スイッチＱ１をオフさせてから予め設定された所定時間が経過すると、昇圧制御部６２は、駆動信号Ｓ１として再びＨレベルの信号を出力する。昇圧制御部６２は、モニタ電圧Ｖｍが所定の上限閾値ＶＨ以上になるまで、昇圧スイッチＱ１を繰り返しオンオフさせる。上限閾値ＶＨとしては、たとえば昇圧電圧Ｖｂｓｔの目標電圧である６５Ｖが設定される。

モニタ電圧Ｖｍが上限閾値ＶＨ以上になると、昇圧制御部６２は、駆動信号Ｓ１としてＬレベルの信号を出力する。これにより、昇圧動作が停止となる。

上記したように、モニタ電圧生成回路４０は、分圧回路４１、降圧用スイッチＱ５、及びダイオードＤ５を有している。降圧用スイッチＱ５のベースには、ダイオードＤ５を通じて、駆動信号Ｓ２１，Ｓ２２が入力される。したがって、駆動信号Ｓ２１としてＨレベルの信号が入力されると降圧用スイッチＱ５がオンし、モニタ電圧Ｖｍは、昇圧電圧Ｖｂｓｔを抵抗Ｒ３，Ｒ４で分圧した値となる。

抵抗Ｒ２，Ｒ３は、昇圧電圧Ｖｂｓｔが目標電圧値を示したとしても、降圧用スイッチＱ５のオンにより下限閾値ＶＬ以下となるように設定されている。本実施形態では、抵抗Ｒ３として１０ｋΩ、抵抗Ｒ４として２１０ｋΩが設定されている。このため、降圧用スイッチＱ５のオン直前の昇圧電圧Ｖｂｓｔを６５Ｖとすると、オン後のモニタ電圧Ｖｍは約６２Ｖとなる。すなわち、図２に示すように、放電スイッチＱ２１のオンに同期して、モニタ電圧Ｖｍが下限閾値ＶＬ（６３Ｖ）を下回る。したがって、昇圧制御部６２は、時刻ｔ１で昇圧回路２０の昇圧動作を開始させる。

一方、駆動信号Ｓ２１，Ｓ２２がいずれもＬレベルの信号の場合、降圧用スイッチＱ５はオフとなる。したがって、放電スイッチＱ２１のオフに同期して、モニタ電圧Ｖｍは、その時点での昇圧電圧Ｖｂｓｔにほぼ一致する。すなわち、モニタ電圧生成回路４０は、モニタ電圧Ｖｍとして昇圧電圧Ｖｂｓｔを出力する。

駆動信号Ｓ２１がＬレベルとなる時刻ｔ２で、降圧用スイッチＱ５はオフとなり、図２に示すように、時刻ｔ２でモニタ電圧Ｖｍはその時点での昇圧電圧Ｖｂｓｔまで上昇する。図２では、時刻ｔ２で６３Ｖに復帰する例を示している。時刻ｔ２でもモニタ電圧ＶｍがＶＨ以上となっていないため、昇圧制御部６２は昇圧動作を継続する。

時刻ｔ２以降は定電流期間であり、コンデンサＣ１に蓄積されたエネルギがインジェクタ１００に対して放電されないため、昇圧電圧Ｖｂｓｔ及びモニタ電圧Ｖｍは徐々に上昇する。そして、時刻ｔ３でモニタ電圧Ｖｍが上限閾値ＶＨに到達すると、昇圧制御部６２は、昇圧動作を停止させる。図２では、一例として、噴射期間が終了する時刻ｔ４の前に、モニタ電圧Ｖｍが上限閾値ＶＨに到達する例を示している。

次に、本実施形態に係る燃料噴射制御装置１０の効果について説明する。

本実施形態では、モニタ電圧生成回路４０が、放電期間において、モニタ電圧Ｖｍが下限閾値ＶＬを下回るように昇圧電圧Ｖｂｓｔを降圧してモニタ電圧Ｖｍを生成する。したがって、放電期間の開始、すなわち放電スイッチＱ２のオンとともに昇圧動作を開始させることができる。また、放電期間の終了、すなわち放電スイッチＱ２のオフとともにモニタ電圧Ｖｍを昇圧電圧Ｖｂｓｔに復帰させることができる。昇圧電圧Ｖｂｓｔを降圧してモニタ電圧Ｖｍを生成する降圧期間中は、モニタ電圧Ｖｍが下限閾値ＶＬ以下となる。したがって、タイマを用いずとも、昇圧電圧Ｖｂｓｔを回復させるために必要な時間を短縮することができる。なお、降圧期間は、放電期間に一致する。

また、放電期間の終了、すなわち放電スイッチＱ２のオフとともに、モニタ電圧Ｖｍを昇圧電圧Ｖｂｓｔに復帰させる。このように、コンデンサＣ１からの放電の終了タイミングで、モニタ電圧Ｖｍを昇圧電圧Ｖｂｓｔに復帰させる。したがって、インジェクタの充放電特性によらず、降圧からの復帰時にモニタ電圧Ｖｍが上限閾値ＶＨを超えるのを抑制することができる。

特に本実施形態では、モニタ電圧生成回路４０が、放電期間において、昇圧電圧Ｖｂｓｔを抵抗分圧してモニタ電圧Ｖｍを生成する。したがって、従来のようにタイマやモニタ電圧をマスクするマスク回路を設けることなく、簡素な構成で、昇圧電圧Ｖｂｓｔを回復させるために必要な時間を短縮することができる。

（第２実施形態）
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示した燃料噴射制御装置１０と共通する部分についての説明は省略する。

図３に示すように、本実施形態の燃料噴射制御装置１０は、第１実施形態に示した燃料噴射制御装置１０の要素に加えて、昇圧停止スイッチＱ６をさらに備えている。また、昇圧制御部６２が、コンパレータ６２１，６２２及びＯＲゲート６２３を有している。

コンパレータ６２１は、電流検出部６１１１の出力、すなわち駆動電流Ｉａの検出値と停止判定閾値ＶＳとを比較し、比較結果を出力する。コンパレータ６２１は、駆動電流Ｉａの検出値が停止判定閾値ＶＳ未満の場合にＬレベルの信号、駆動電流Ｉａの検出値が停止判定閾値ＶＳ以上の場合にＨレベルの信号を出力する。同じく、コンパレータ６２２は、気筒＃２，３の電流検出部６１１の出力、すなわち駆動電流Ｉａの検出値と停止判定閾値ＶＳとを比較し、比較結果を出力する。コンパレータ６２２は、駆動電流Ｉａの検出値が停止判定閾値ＶＳ未満の場合にＬレベルの信号、駆動電流Ｉａの検出値が停止判定閾値ＶＳ以上の場合にＨレベルの信号を出力する。

ＯＲゲート６２３は、コンパレータ６２１，６２２の出力に基づき、昇圧停止スイッチＱ６のオンオフを制御するための駆動信号Ｓ６を生成する。コンパレータ６２１，６２２の出力の少なくとも一方がＨレベルの場合、ＯＲゲート６２３は、駆動信号Ｓ６としてＨレベルの信号を出力する。また、コンパレータ６２１，６２２の出力がいずれもＬレベルの場合、ＯＲゲート６２３は、駆動信号Ｓ６としてＬレベルの信号を出力する。

昇圧停止スイッチＱ６は、モニタ電圧Ｖｍに関係なく、昇圧動作を一時的に停止させるためのスイッチである。本実施形態では、昇圧停止スイッチＱ６として、ｎｐｎバイポーラトランジスタを採用している。昇圧停止スイッチＱ６のコレクタは昇圧スイッチＱ１のベースに接続されており、ソースはグランドに接続されている。また、昇圧停止スイッチＱ６のベースに駆動信号Ｓ６が入力される。駆動信号Ｓ６としてＨレベルの信号が入力されると、昇圧停止スイッチＱ６はオンし、これにより昇圧スイッチＱ１のゲートがグランドに接続されて、昇圧スイッチＱ１がオフする。一方、駆動信号Ｓ６としてＬレベルの信号が入力されると、昇圧停止スイッチＱ６はオフする。

次に、図４に基づき、昇圧制御について説明する。燃料噴射制御については、第１実施形態（図２参照）と同じである。ｔ１１が噴射期間の開始タイミング、ｔ１５が噴射期間の終了タイミングを示している。

図４に示す停止判定閾値ＩＳは、停止判定閾値ＶＳに対応している。停止判定閾値ＩＳは、ピーク電流値Ｉｐｅａｋと保持電流との間に設定されている。停止判定閾値ＩＳは、ピーク電流値Ｉｐｅａｋと保持電流との間であって、保持電流よりもピーク電流値Ｉｐｅａｋに近い値、すなわちピーク電流値Ｉｐｅａｋの近傍に設定されている。

昇圧制御部６２は、駆動電流Ｉａが停止判定閾値ＩＳに到達する時刻ｔ１２までの期間において、第１実施形態同様の昇圧制御を実行する。駆動電流Ｉａが停止判定閾値ＩＳに到達すると、コンパレータ６２１の出力がＨレベルになり、駆動信号Ｓ６がＨレベルに切り替わる。これにより、昇圧停止スイッチＱ６がオンし、昇圧スイッチＱ１のゲートがグランドに接続されて、駆動信号Ｓ１がＬレベルになる。したがって、時刻ｔ１２で、昇圧スイッチＱ１がオフする。

昇圧スイッチＱ１がオフするため、時刻ｔ１２以降において、モニタ電圧Ｖｍは、第１実施形態よりも低下する。したがって、放電期間、すなわち降圧期間が終了する時刻ｔ１３において、昇圧電圧Ｖｂｓｔは、第１実施形態に示した例よりも低い値となる。

ピーク電流値Ｉｐｅａｋに到達後、駆動電流Ｉａが低下し、時刻ｔ１４で停止判定閾値ＩＳを下回ると、コンパレータ６２１の出力がＬレベルになり、駆動信号Ｓ６がＬレベルに切り替わる。これにより、昇圧停止スイッチＱ６がオフし、昇圧スイッチＱ１のゲートとグランドとの接続が解除される。そして、時刻ｔ１４から、モニタ電圧Ｖｍが上限閾値ＶＨに到達する時刻ｔ１６までの間、昇圧制御部６２は、第１実施形態同様の昇圧制御を実行する。なお、図４では、一例として、噴射期間が終了する時刻ｔ１５の後に、モニタ電圧Ｖｍが上限閾値ＶＨに到達する例を示している。

次に、本実施形態に係る燃料噴射制御装置１０の効果について説明する。

昇圧回路２０が昇圧動作を行うと、昇圧スイッチＱ１がオンした時に、抵抗Ｒ１を介してグランドに電流が流れる。これにより、燃料噴射制御装置１０のグランドの電位が変動する。これに対し、本実施形態では、駆動電流Ｉａがピーク電流値Ｉｐｅａｋとなる時刻ｔ１３を含むように、一時的に昇圧動作を停止させることができる。このため、ピーク電流値Ｉｐｅａｋを検出するタイミングにおいて、昇圧回路２０の昇圧動作が停止させ、これによりグランド電位の変動を抑制することができる。したがって、ピーク電流値Ｉｐｅａｋを精度良く検出することができる。すなわち、燃料噴射制御の精度を向上することができる。

なお、昇圧動作については、ピーク電流値Ｉｐｅａｋの検出タイミングを含むように、一時的に停止させるだけであるので、燃料噴射制御の精度を向上しつつ、昇圧電圧Ｖｂｓｔを回復させるために必要な時間を短縮することができる。

この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。たとえば、開示は、実施形態において示された要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものと解されるべきである。

燃料噴射制御装置１０が、エンジンＥＣＵとして構成され、制御ＩＣ６０に加えてマイコン５０も備える例を示した。しかしながら、ＥＣＵがマイコン５０を備え、ＥＤＵ（Electronic injector Driver Unit）が、制御ＩＣ６０など、上記した燃料噴射制御装置１０のマイコン５０以外の要素を備える構成としてもよい。

燃料噴射制御装置１０が、直噴ガソリンエンジンに適用される例を示したが、ディーゼルエンジンにも適用できる。内燃機関の気筒数は上記例に限定されない。通電回路３０が有する放電スイッチＱ２が１つのみの場合、例えば２気筒で放電スイッチＱ２を共通とする場合には、通電回路３０がダイオードＤ５を有さない構成とすることもできる。

放電スイッチＱ２を、インジェクタ１００ごとに設けてもよい。定電流スイッチＱ３を、インジェクタ１００ごとに設けてもよい。抵抗Ｒ２を、インジェクタ１００ごとに設けてもよい。

昇圧電圧Ｖｂｓｔを降圧してモニタ電圧Ｖｍを生成するモニタ電圧生成回路４０は、抵抗分圧による例に限定されない。放電スイッチＱ２の駆動信号Ｓ２１，Ｓ２２トリガとし、放電期間において昇圧電圧Ｖｂｓｔを降圧する回路、たとえばＤＣＤＣコンバータなどを採用することができる。

昇圧停止スイッチＱ６は、制御ＩＣ６０（たとえば昇圧制御部６２）に組み込まれてもよい。

１０…燃料噴射制御装置、２０…昇圧回路、２１…充電回路、３０…通電回路、４０…モニタ電圧生成回路、４１…分圧回路、５０…マイコン、６０…制御ＩＣ、６１…噴射制御部、６１１，６１１１…電流検出部、６１２…放電スイッチ駆動部、６１３…定電流スイッチ駆動部、６１４…ローサイドスイッチ駆動部、６２…昇圧制御部、６２１，６２２…コンパレータ、６２３…ＯＲゲート、Ｃ１…コンデンサ、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ２１，Ｄ３，Ｄ３１，Ｄ４，Ｄ４１，Ｄ４４，Ｄ５，Ｄ５１，Ｄ５２…ダイオード、Ｌ１…インダクタ、Ｐ１，Ｐ１１，Ｐ１４，Ｐ２，Ｐ２１，Ｐ２４，Ｐ３…端子、Ｑ１…昇圧スイッチ、Ｑ２，Ｑ２１…放電スイッチ、Ｑ３，Ｑ３１…定電流スイッチ、Ｑ４，Ｑ４１，Ｑ４４…ローサイドスイッチ、Ｑ５…降圧用スイッチ、Ｑ６…昇圧停止スイッチ、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ２１，Ｒ３，Ｒ４…抵抗、１００，１０１，１０４、…インジェクタ、１１０，１１１，１１４…ソレノイド

Claims (3)

1. 内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する直噴インジェクタ（１００）を開閉させるために、前記直噴インジェクタの電磁負荷（１１０）に流れる駆動電流を制御する燃料噴射制御装置であって、
   コンデンサ（Ｃ１）を有し、電源電圧を昇圧して昇圧電圧を生成する昇圧回路（２０）と、
   前記電磁負荷の上流側と前記昇圧回路との間に配置され、オンすることで前記昇圧電圧を前記電磁負荷に供給する放電スイッチ（Ｑ２）と、
   前記電磁負荷の上流側に配置され、オンすることで前記電源電圧を前記電磁負荷に供給する定電流スイッチ（Ｑ３）と、
   前記電磁負荷の下流側に配置され、オンすることで前記電磁負荷の下流側をグランドに接続するローサイドスイッチ（Ｑ４）と、
   前記昇圧電圧に基づいてモニタ電圧を生成するモニタ電圧生成回路（４０）と、
   前記直噴インジェクタから燃料を噴射させる噴射期間のうち、前記噴射期間の開始から前記駆動電流が所定のピーク電流に到達するまでの放電期間において、前記放電スイッチ及び前記ローサイドスイッチをオンさせ、前記ピーク電流に到達してから前記噴射期間が終了するまでの定電流期間において、前記放電スイッチをオフさせつつ、前記駆動電流が前記ピーク電流よりも低い所定の保持電流となるように前記定電流スイッチ及び前記ローサイドスイッチのオンオフを制御する噴射制御部（６１）と、
   前記モニタ電圧が所定の下限閾値以下になると前記昇圧回路の昇圧動作を開始させ、前記モニタ電圧が所定の上限閾値以上になると前記昇圧動作を停止させる昇圧制御部（６２）と、を備え、
   前記モニタ電圧生成回路は、前記放電スイッチがオンされてからオフされるまでの前記放電期間において、前記モニタ電圧が前記下限閾値以下となるように前記昇圧電圧を降圧して前記モニタ電圧を生成し、前記放電期間を除く期間において、前記モニタ電圧として前記昇圧電圧を出力し、
   前記昇圧制御部は、前記噴射期間のうち、前記駆動電流が、前記ピーク電流と前記保持電流との間であって前記ピーク電流に近い値に設定された所定の停止判定閾値以上となってから、前記停止判定閾値以下となるまでの期間において、前記昇圧回路の昇圧動作を一時的に停止させる燃料噴射制御装置。
2. 前記モニタ電圧生成回路は、前記放電期間において、前記昇圧電圧を抵抗分圧して前記モニタ電圧を生成する請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
3. 前記モニタ電圧生成回路は、
   前記昇圧回路及び前記放電スイッチの接続点とグランドとの間で直列に接続された第１抵抗（Ｒ３）及び第２抵抗（Ｒ４）を含む分圧回路（４１）と、
   前記分圧回路とグランドとの間に配置され、前記放電スイッチのオンタイミングでオンし、前記放電スイッチのオフタイミングでオフする降圧用スイッチ（Ｑ５）と、を有するとともに、
   前記放電期間において、前記分圧回路にて分圧された電圧を前記モニタ電圧として出力する請求項２に記載の燃料噴射制御装置。

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