JP7006204B2 - 噴射制御装置 - Google Patents

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装置である。例えば、車載バッテリの電圧が低電圧（例えば、バッテリ電圧が８Ｖまで下がった場合、もしくは６Ｖまで下がった場合）となるときには、通常条件よりも厳しい条件下で噴射弁を信頼性良く開弁・閉弁させなければならない。

特表２００３－５２８２５１号公報

発明者らは、このような低電源電圧となる過酷な条件下においても、信頼性良く噴射弁を開弁・閉弁できるように改良を試みている。しかしながら、低電源電圧となる条件下では、この低電圧化した電源電圧を駆動用のコイルに印加したとしても、駆動用のコイルに所望の電流を通電できなくなる虞を生じている。

本発明の開示の目的は、駆動用のコイルに電圧を印加するときに印加電圧が低電圧となる条件下においても、より信頼性良く噴射弁を制御できるようにした噴射制御装置を提供することにある。

請求項１記載の発明によれば、噴射弁を開弁開始するためにピーク電流が駆動用のコイルに印加された後、電圧印加部は、コイルにピーク電流よりも低い電流を通電するために第１電圧を印加オン・オフする。低電圧検出部は、コイルの印加電圧に応じた電圧が所定の閾値電圧に低下しているか否かを検出し、高電圧印加部は、低電圧検出部により閾値電圧に低下していることが検出されたことを少なくとも一つの条件として第１電圧より高い第２電圧をコイルに印加する。このため、コイルの印加電圧に応じた電圧が所定電圧よりも低い閾値電圧に低下していることを検出したときには、高電圧印加部が駆動用のコイルに高電圧を印加できるようになり、より信頼性良く噴射弁の開弁・閉弁を制御できる。また低電圧検出部は、コイルの両端子の差電圧をコイルの印加電圧に応じた電圧とし、当該差電圧が閾値電圧に低下しているか否かを検出する。

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実施形態における信号変化を概略的に示すタイミングチャート 第２実施形態における噴射制御装置の電気的構成図 第２実施形態における信号変化を概略的に示すタイミングチャート 第２実施形態の変形例その１における信号変化を概略的に示すタイミングチャート 第２実施形態の変形例その２における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実施形態における信号変化を概略的に示すタイミングチャート 第５実施形態における噴射制御装置の電気的構成図

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２は第１実施形態の説明図を示している。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。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Ｎ（≧１）気筒のエンジンに燃料を噴射供給するＮ個の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り、その噴射弁２を構成する誘導性負荷としての電磁コイル（以下、コイルと略す）３の通電開始タイミング及び通電時間を制御する。噴射弁２は常閉型の電磁弁であり、コイル３に電流が流されることで噴射弁２は開弁する。噴射弁２には、燃料ポンプにより加圧された燃料が供給され、開弁したときには加圧された燃料を内燃機関に供給する。これにより噴射弁２は、内燃機関に燃料を噴射することで混合気を形成できる。

図１に示すように、電子制御装置１０１は、マイコン４、制御回路５、放電スイッチ（高電圧印加部相当）６、定電流制御用のスイッチ（以下、定電流スイッチと称する：電圧印加部相当）７、気筒選択用のスイッチ（以下、気筒選択スイッチと称する）８を主構成として備えており、噴射弁２の駆動用のコイル３に通電開始・停止することで噴射弁２を開弁・閉弁する。また、電子制御装置１０１は、これらの主構成に付随する周辺回路、例えば逆流防止用のダイオード９、還流ダイオード１０、電流検出部としての電流検出抵抗１１、電圧バッファ１２、１３、１４、電流検出抵抗１１に生じる電圧を検出するためのアンプ１５、Ｄ／Ａ変換器１６、１７、及び、コンパレータ１８、１９などを備えている。

マイコン４は、ＣＰＵ、ＥＥＰＲＯＭ、ＳＲＡＭ等（図示せず）を備え、非遷移的実体的記録媒体としてのメモリに記憶されたプログラムに基づいて動作し、噴射指令タイミングにて制御回路５に噴射指令信号を出力する。制御回路５、アンプ１５、Ｄ／Ａ変換器１６、１７、及び、コンパレータ１８、１９は、例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）による集積回路装置を用いて構成され、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。

特に、制御回路５は、電圧バッファ１２～１４を通じて、放電スイッチ６、定電流スイッチ７、及び、気筒選択スイッチ８をオン・オフ制御し、電流検出抵抗１１に流れる電流を当該電流検出抵抗１１の端子間電圧により検出し、この検出信号に応じて各種制御を実行する。制御回路５は、後述するピック電流制御及びホールド電流制御を順に行う制御部として構成される。放電スイッチ６、定電流スイッチ７及び気筒選択スイッチ８は、それぞれｎチャネル型のＭＯＳトランジスタにより構成されているが、これらのスイッチ６～８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により構成されていても良い。

放電スイッチ６を構成するＭＯＳトランジスタのゲートは、制御回路５に接続されており、そのドレインは昇圧電圧Ｖboostの供給ノードＮ１に接続され、ソースは電子制御装置１０１の上流側の端子１ａに接続されている。この放電スイッチ６は、第２電圧としての昇圧電圧Ｖboostをコイル３に印加するために高電圧印加部として設けられている。

また、電源電圧ＶＢの供給ノードＮ２と上流側の端子１ａとの間には、定電流スイッチ７を構成するＭＯＳトランジスタのドレインソース間が接続されている。また、逆流防止用のダイオード９が定電流スイッチ７と上流側の端子１ａとの間に接続されている。定電流スイッチ７を構成するＭＯＳトランジスタのゲートは電圧バッファ１３を介して制御回路５に接続されている。また、上流側の端子１ａとグランドノードＮＳとの間には、還流用のダイオード１０が逆方向接続されている。定電流スイッチ７は、コイル３にピーク電流Ｉpよりも低い電流（例えばピック電流、ホールド電流）を通電するため電源電圧ＶＢを印加オン・オフするため電圧印加部として設けられる。

電子制御装置１０１の上流側の端子１ａと下流側の端子１ｂとの間には、駆動対象となる噴射弁２のコイル３が接続されている。下流側の端子１ｂとグランドノードＮＳとの間には、気筒選択スイッチ８を構成するＭＯＳトランジスタのドレインソース間及び電流検出抵抗１１が直列接続されている。気筒選択スイッチ８を構成するＭＯＳトランジスタのゲートは、電圧バッファ１４を介して制御回路５に接続されている。

電流検出抵抗１１の端子間電圧はアンプ１５に入力されている。アンプ１５は、電流検出抵抗１１により検出される端子間電圧を増幅し、コンパレータ１８の非反転入力端子に出力する。制御回路５は、Ｄ／Ａ変換器１６を通じてコンパレータ１８の反転入力端子に電流検出閾値（例えば、ピーク電流閾値Ｉp、第１電流制御範囲の上限値Ｉtu1と下限値Ｉtd1、第２電流制御範囲の上限値Ｉtu2と下限値Ｉtd2）に対応した電圧を時系列的に切替入力させる。

また、上流側の端子１ａの電圧は、コンパレータ１９の非反転入力端子に入力されている。制御回路５は、Ｄ／Ａ変換器１７を通じてコンパレータ１９の反転入力端子に所定の電圧検出閾値Ｖtを入力させており、コンパレータ１９の検出結果は制御回路５に入力されている。これによりコンパレータ１９は、上流側端子１ａの電圧Ｖ1aが所定の閾値電圧Ｖtよりも低下しているか否かを検出できる低電圧検出部として機能し、この結果、制御回路５は上流側端子１ａの電圧Ｖ1aが電圧検出閾値Ｖtよりも低下しているか否かを検出できる。本実施形態では、電圧Ｖ1aが「コイル３の印加電圧に応じた電圧」に相当する。

前述した基本的構成の特徴的な動作について説明する。図２は１回の噴射弁の開弁期間における各部の信号の変化をタイミングチャートにより概略的に示している。
図示しないイグニッションスイッチなどによる電源スイッチがオンされると、バッテリ電圧などの電源電圧ＶＢ（第１電圧相当）が、電子制御装置１０１のマイコン４及び制御回路５に供給される。すると、図示しない昇圧回路が電源電圧ＶＢを昇圧して昇圧電圧Ｖboostを生成し供給ノードＮ１に出力する。このとき、昇圧電圧Ｖboostは電源電圧ＶＢより高い電圧（第２電圧相当）となる。

制御回路５は、まずピーク電流閾値Ｉpに対応した電圧をコンパレータ１８の反転入力端子に出力するようにＤ／Ａ変換器１６にデジタル指令する。これにより、コンパレータ１８は通常「Ｌ」を出力するものの、電流検出抵抗１１に流れる電流がピーク電流閾値Ｉpに達したときに「Ｈ」を出力するようになる。

ある気筒に燃料を噴射するときには、マイコン４は、噴射指令信号のアクティブレベル（例えば「Ｈ」）を制御回路５に出力し、制御回路５は、図２のタイミングｔ１において気筒選択スイッチ８をオン制御する。図２の気筒選択スイッチ８の駆動信号のオンタイミング参照。このタイミングｔ１と同時又はその直後に、制御回路５は、放電スイッチ６をオン制御する。図２の放電スイッチ６の駆動信号のオンタイミング参照。

気筒選択スイッチ８及び放電スイッチ６が共にオンされると、昇圧電圧Ｖboostがコイル３に放電されるようになり、図２のタイミングｔ１～ｔ２のピーク電流制御期間Ｔ１に示すように、コイル３の電流を上昇させることができ噴射弁２を開弁開始できる。アンプ１５は、電流検出抵抗１１の端子間電圧を検出するため、コイル３に流れる電流を検出できる。

コンパレータ１８は、図２のタイミングｔ２において、コイル３の電流がピーク電流閾値Ｉpに達したことを検知すると、制御回路５に「Ｌ」→「Ｈ」を出力する。制御回路５は、このコンパレータ１８の出力変化を受け付け、図２の期間Ｔ２に示すピック電流制御に移行する。

ここで、ピック電流制御の意義について説明する。噴射弁２の駆動用のコイル３に供給されるエネルギが所定の開弁必要値に達することで噴射弁２は完全に開弁する（全開状態）。噴射弁２の開弁に必要なエネルギは、噴射弁２のコイル３の通電電流量を時間で積分した値、すなわち図２中におけるコイル３の電流の時間積分値に応じて定められる。

このため、噴射弁２の種類等の要因に応じてピーク電流制御期間Ｔ１が短くなることがあると、ピーク電流制御期間Ｔ１の中の制御だけでは噴射弁２を完全に開弁するために必要なエネルギに達しない。この場合、信頼性良く噴射弁２を開弁できない虞がある。

このピック電流制御は、噴射弁２を完全に開弁するための必要なエネルギを補うために設けられている。制御回路５が、コイル３の電流をピック電流制御することで、コイル３の通電電流をピーク電流閾値Ｉpに近い第１電流制御範囲Ｉtu1－Ｉtd1に増加調整することができ、これにより、噴射弁２を信頼性良く開弁できるようになる。

図２を参照して、ピック電流制御期間Ｔ２中における動作を詳細説明する。制御回路５は、図２のタイミングｔ２においてピーク電流閾値Ｉpに達したことを検知すると、放電スイッチ６をオフ制御する。また制御回路５は、第１電流制御範囲の下限値Ｉtd1に対応した電圧を、コンパレータ１８の反転入力端子に出力するようにＤ／Ａ変換器１６にデジタル指令出力する。これにより、コンパレータ１８は、電流検出抵抗１１に流れる電流が第１電流制御範囲の下限値Ｉtd1に達したか否かを判定できるようになる。

他方、制御回路５が、図２のタイミングｔ２にて放電スイッチ６をオフしたときにも、噴射弁２のコイル３の両端には誘導起電圧を生じている。このとき、この誘導起電圧に基づく電流が還流ダイオード１０を通じてコイル３に流れるが、図２のタイミングｔ２～ｔ３～ｔ４に示すように、コイル３の通電電流は低下する。コンパレータ１８は、図２のタイミングｔ３において、コイル３の電流が、第１電流制御範囲の下限値Ｉtd1に達すると「Ｈ」→「Ｌ」を制御回路５に出力する。

制御回路５は、このコンパレータ１８の出力変化を受け付けると、定電流スイッチ７をオン制御する。しかし、例えば電源電圧ＶＢが低電圧（例えば、ＶＢが８Ｖまで下がった場合、もしくは６Ｖまで下がった場合）となる条件では、コイル３の通電電流が第１電流制御範囲の下限値Ｉtd1に達したタイミングｔ３で、制御回路５が再度コイル３の電流を増加させるように定電流スイッチ７をオン制御し電源電圧ＶＢをコイル３に印加したとしても、駆動用のコイル３に所望の電流を通電できない場合がある。このような場合、コイル３の電流は下がり続けることになる。例えば、このまま何も制御することなく放置したときには、図２の電流Ｉａに示すように、コイル３の電流は所定の時定数に応じて低下することになる。

そこで、本実施形態では下記のように制御処理を実行する。
図２のタイミングｔ３において、制御回路５が再度コイル３の電流を増加させるように定電流スイッチ７をオン制御したとしても、上流側の端子１ａの電圧Ｖ1aが閾値電圧Ｖｔを下回っているときには、タイミングｔ３直後のｔ４においてコンパレータ１９は「Ｌ」を制御回路５に出力し続けることになる。制御回路５は、定電流スイッチ７をオン制御したとしてもコンパレータ１９の出力が「Ｌ」のままであるときには、タイミングｔ４において放電スイッチ６をオン制御する。放電スイッチ６の駆動信号参照。

また制御回路５は、第１電流制御範囲の上限値Ｉtu1に対応した電圧をコンパレータ１８の反転入力端子に出力するようにＤ／Ａ変換器１６にデジタル指令出力する。これにより、コンパレータ１８は、電流検出抵抗１１に流れる電流が第１電流制御範囲の上限値Ｉtu1に達したか否かを判定できる。昇圧電圧Ｖboostは、電源電圧ＶＢより高いため、昇圧電圧Ｖboostがコイル３に通電されると当該コイル３の電流が増加しやすくなる。コイル３の通電電流が増加すれば第１電流制御範囲の上限値Ｉtu1まで達する。

コイル３の電流が、第１電流制御範囲の第１上限値Ｉtu1に達すると、コンパレータ１８は、図２のタイミングｔ５において第１上限値Ｉtu1に達したことを検知し「Ｌ」→「Ｈ」を制御回路５に出力する。制御回路５は、このコンパレータ１８の出力変化を受け付けると、放電スイッチ６をオフ制御すると共に定電流スイッチ７をオフ制御することで昇圧電圧Ｖboostの印加を停止する。図２のタイミングｔ５における放電スイッチ６及び定電流スイッチ７の駆動信号参照。

また制御回路５は、第１電流制御範囲の第１下限値Ｉtd1に対応した電圧をコンパレータ１８の反転入力端子に出力するようにＤ／Ａ変換器１６にデジタル指令出力する。放電スイッチ６及び定電流スイッチ７がオフされるとコイル３の電流は低下する。制御回路５は、第１電流制御範囲の第１下限値Ｉtd1に達すると、再度定電流スイッチ７をオン制御する。制御回路５は、図２のタイミングｔ５～ｔ６に示すように、電流検出抵抗１１により検知されるコイル３の電流が第１電流制御範囲になるように定電流スイッチ７をオン・オフ制御する。

その後、図２のタイミングｔ２～ｔ６のピック電流制御期間Ｔ２が経過すると、制御回路５はピック電流制御を終了し、図２のタイミングｔ６～ｔ９に示すようにホールド電流制御（第２定電流制御相当）に移行する。このホールド電流制御は、ピック電流制御により開弁された噴射弁２の状態を保持するために行われる制御である。

このとき制御回路５は、コイル３の通電電流を第２電流制御範囲の上限値Ｉtu2及び下限値Ｉtd2に保持するように定電流スイッチ７をオン・オフ制御する。第２電流制御範囲の上限値Ｉtu2は、第１電流制御範囲の上限値Ｉtu1より低く定められる値であり、第２電流制御範囲の下限値Ｉtd2は、第１電流制御範囲の下限値Ｉtd1より低く定められる値である。本実施形態では、第１電流制御範囲の下限値Ｉtd1が第２電流制御範囲の上限値Ｉtu2より低く設定されている形態を示しているが、これに限定されるものではない。

まず、制御回路５がホールド電流制御を開始すると、第２電流制御範囲の下限値Ｉtd2に対応した電圧をコンパレータ１８の反転入力端子に出力するようにＤ／Ａ変換器１６にデジタル指令出力する。制御回路５がホールド電流制御を開始するとコイル３の電流が低下する。このとき、コイル３の電流が第２電流制御範囲の下限値Ｉtd2に達すると、コンパレータ１８は「Ｈ」→「Ｌ」を検出し、制御回路５に出力する。

制御回路５は、このコンパレータ１８の出力変化を受け付けて定電流スイッチ７をオン制御する。同時に、制御回路５は、第２電流制御範囲の上限値Ｉtu2に対応した電圧をコンパレータ１８の反転入力端子に出力するようにＤ／Ａ変換器１６にデジタル指令出力する。定電流スイッチ７がオンされるとコイル３の通電電流は上昇する。図２のタイミングｔ８において、コイル３の電流が第２電流制御範囲の第２上限値Ｉtu2に達すると、制御回路５は再度定電流スイッチ７をオフ制御する。また制御回路５は、第２電流制御範囲の第２下限値Ｉtd2に対応した電圧をコンパレータ１８の反転入力端子に出力するようにＤ／Ａ変換器１６にデジタル指令出力する。定電流スイッチ７がオンされるとコイル３の通電電流が低下する。このような処理が繰り返されることで、コイル３の電流を第２電流制御範囲に保持できる。

マイコン４が噴射時間を経過したことを検知し、噴射指令信号のノンアクティブレベル（例えば「Ｌ」）を制御回路５に出力すると、制御回路５は気筒選択スイッチ８をオフ制御する。このとき制御回路５は定電流スイッチ７も同時にオフ制御する。これにより、噴射弁２を閉弁でき、ある気筒に対する噴射制御を停止できる。

本実施形態の特徴を概念的にまとめる。
本実施形態によれば、コイル３の電流がピーク電流閾値Ｉｐに達するようにコイル３に印加された後、コイル３に電源電圧ＶＢを第１電圧として印加オン・オフすることでピーク電流閾値Ｉｐよりも低い第１電流制御範囲内にて定電流制御するときに、制御回路５は、コイル３に印加された電圧Ｖboostに応じた電圧Ｖ1aが所定の閾値電圧Ｖｔよりも低下しているか否かを検出し、閾値電圧Ｖｔよりも低下していることが検出されたことを条件として昇圧電圧Ｖboostをコイル３に印加するようにしている。これにより、たとえ電源電圧ＶＢが低電圧（例えば電源電圧ＶＢが８Ｖまで下がった場合、もしくは６Ｖまで下がった場合）になったとしても、昇圧電圧Ｖboostをコイル３に印加することで第１電流制御範囲内にて定電流制御できるようになり、噴射弁２をより信頼性良く開弁完了できるようになる。

本実施形態では、制御回路５は、１回の噴射弁２の開弁期間ｔ１～ｔ９において、第１電流制御範囲の上限値Ｉtu1及び下限値Ｉtd1にて定電流制御するピック電流制御を行い、その後、第１電流制御範囲よりも低い第２電流制御範囲の上限値Ｉtu2及び下限値Ｉtd2にて定電流制御するホールド電流制御を順に実行するようにしている。そして制御回路５は、端子１ａの電圧Ｖ1aが所定の閾値電圧Ｖtよりも低下していることが検出されたことを条件として昇圧電圧Ｖboostをコイル３に印加するようにしている。これにより、噴射弁２をより信頼性良く開弁完了できるようになる。

前述した図２に示す例では、コイル３の電流がピーク電流閾値Ｉpから低下した後、上流側の端子１ａの電圧が閾値電圧Ｖtに低下した初回の一回だけ昇圧電圧Ｖboostを印加している。すなわち１噴射処理に対して１回だけ昇圧電圧Ｖboostを印加しているため、昇圧電圧Ｖboostの保持用のコンデンサ（図示せず）に蓄積される電荷を節約でき、消費電力を抑制できる。

また、これに限られることなく、図２のタイミングｔ２～ｔ６においてピック電流制御を継続しているピック電流制御期間（所定時間相当）Ｔ２内であれば、上流側の端子１ａの電圧が閾値電圧Ｖtよりも低下していることを条件として、制御回路５が何度昇圧電圧Ｖboostを印加しても良い。また、昇圧電圧Ｖboostを印加する回数は予め規定された所定回数を上限としても良い。このようにすれば、第１電流制御範囲内に収まるようにピック電流制御できる。

前述したように、昇圧電圧Ｖboostを何度印加しても良いが、コイル３の電流が上昇しないときに限り昇圧電圧Ｖboostを印加することで、昇圧電圧Ｖboostの昇圧電圧保持用のコンデンサ（図示せず）に蓄積される電荷を節約できる。言いかえると、昇圧電圧Ｖboostの保持用のコンデンサの容量値を小さくしても良くなり、また、昇圧電圧Ｖboostを生成する昇圧回路の昇圧能力を必要以上に大きくしなくても良くなる。

（第２実施形態）
図３及び図４は、第２実施形態の追加説明図を示している。図３に電気的構成を示すように、電子制御装置２０１はタイマ２０を備えた制御回路２０５を備える。このタイマ２０は、上流側の端子１ａの電圧Ｖ1aが所定の閾値電圧Ｖtよりも低下してから所定時間Ｔａを計測するためのタイマである。この所定時間Ｔａは、電源電圧ＶＢが最低電圧（例えば～６Ｖ）となる過酷な条件を想定して設定される時間（第１所定時間相当）であり、前述の過酷な条件を想定したときに、コイル３の通電電流が第１下限値Ｉtd1から第１上限値Ｉtu1に至るまでの時間の上限以上の時間に設定されている。電子制御装置２０１のその他の構成は、電子制御装置１０１の構成と同様であるため、その説明を省略する。

図４は、噴射弁２の１回の開弁期間における流れをタイミングチャートにより概略的に示している。コイル３の電流がピーク電流閾値Ｉpに達することを制御回路２０５が検知するまで、第１実施形態と同様の制御方法であるため説明を省略する。制御回路２０５は、コイル３の電流がピーク電流閾値Ｉｐに達したことを図４のタイミングｔ２にて検知すると、放電スイッチ６をオフ制御する。するとコイル３の通電電流が低下するが、コイル３の電流がタイミングｔ３にて第１電流制御範囲の下限値Ｉtd1を下回ると、コンパレータ１８は「Ｈ」→「Ｌ」を出力する。制御回路２０５は、この出力変化を受け付けて定電流スイッチ７をオン制御するが、電源電圧ＶＢが低電圧であるときには電源電圧ＶＢを印加したとしてもコイル３に電圧を十分印加することができず、所望の電流をコイル３に流すことができないことがある。

コイル３に電圧を十分に印加できないときには、コンパレータ１９は「Ｌ」を出力し続けるため、制御回路２０５は、コンパレータ１９の出力「Ｌ」を受けて上流側の端子１ａの電圧Ｖ1aが所定の閾値電圧Ｖtよりも低下していることを検出する。制御回路２０５は、この検出タイミングｔ３から所定時間Ｔａを経過するタイミングをタイマ２０により計測する。この所定時間Ｔａの間、上流側の端子１ａの電圧Ｖ1aが所定の閾値電圧Ｖtより低下している状態を継続していれば、当該閾値電圧Ｖtに低下したと断定し、当該経過したタイミングｔ４ａにて放電スイッチ６をオン制御することで昇圧電圧Ｖboostをコイル３に印加する。このとき制御回路２０５は断定部として機能することになる。これにより、コイル３の通電電流を増加させることができ、第１電流制御範囲に到達させることができる。その後の制御方法は、第１実施形態と同様であるためその説明を省略する。

本実施形態によれば、制御回路２０５は、コイル３の印加電圧が所定の閾値電圧Ｖtに低下してから第１所定時間Ｔａ以上だけ当該閾値電圧Ｖｔよりも低下している状態を継続したことを条件として閾値電圧Ｖｔに低下していると断定し、コイル３に昇圧電圧Ｖboostを印加するようにしている。言い換えると、制御回路２０５は、コンパレータ１９により電圧Ｖ1aが閾値電圧Ｖｔよりも低下していることが検出されたことを少なくとも一つの条件とし、さらに第１所定時間Ｔａ以上だけ当該閾値電圧Ｖｔよりも低下している状態を継続したことを条件として昇圧電圧Ｖboostを印加するようにしている。このため、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。

（第２実施形態の変形例その１）
図５は、第２実施形態の変形例その１に係る追加説明図を示している。この変形例その１では、第２実施形態に係る条件に加えて、コイル３に流れる電流が所定の第３下限値Ｉtd3以下となることを放電スイッチ６をオン制御して昇圧電圧Ｖboostを印加する条件としている。

すなわち、制御回路５は、上流側の端子１ａの電圧Ｖ1aが閾値電圧Ｖtよりも低下していると断定されたこと、及び、コイル３に流れる電流が所定の第３下限値Ｉtd3以下となることを条件として、この条件を満たした図５のタイミングｔ４ｂにおいて放電スイッチ６をオン制御して昇圧電圧Ｖboostを印加するようにしている。言い換えると、制御回路５は、コンパレータ１９により電圧Ｖ1aが閾値電圧Ｖｔよりも低下していることが検出されたことを少なくとも一つの条件とし、さらにコイル３に流れる電流が第３下限値Ｉtd3以下となることを条件として昇圧電圧Ｖboostをコイル３に印加するようにしている。これにより、第２実施形態と同様の作用効果を奏すると共に、より信頼性を高めた条件を用いて制御処理を実行できる。

（第２実施形態の変形例その２）
図６は、第２実施形態の変形例その２に係る追加説明図を示している。この変形例その２では、第２実施形態に係る条件に加えて、所定時間Ｔａ以上経過してもコイル３に流れる電流が所定の第３上限値Ｉtu3に上昇しないことを条件としている。図６に示す例では、第３上限値Ｉtu3が第１上限値Ｉtu1と第１下限値Ｉtd1との間に設定されている例を示しているが、第１上限値Ｉtu1と同一値に第３上限値Ｉtu3を設定することが望ましい。第３上限値Ｉtu3は第１上限値Ｉtu1と必ずしも同一値でなくても良く、第１下限値Ｉtd1と同一値であっても良く、さらに第１下限値Ｉtd1よりも低い値に設定されていても良い。

すなわち、制御回路５は、上流側の端子１ａの電圧Ｖ1aが閾値電圧Ｖtよりも低下していると断定されたこと、及び、第１所定時間Ｔａ以上経過してもコイル３に流れる電流が所定の第３上限値Ｉtu3に上昇しないことを条件として、この条件を満たした図５のタイミングｔ４ｃにおいて放電スイッチ６をオン制御して昇圧電圧Ｖboostを印加するようにしている。言い換えると、制御回路５は、コンパレータ１９により電圧Ｖ1aが閾値電圧Ｖｔよりも低下していることが検出されたことを少なくとも一つの条件とし、さらにコイル３に流れる電流が第３上限値Ｉtu3に上昇しないことを条件として昇圧電圧Ｖboostをコイル３に印加するようにしている。これにより、第２実施形態と同様の作用効果を奏すると共に、より信頼性を高めた条件を用いて制御処理を実行できる。

（第３実施形態）
図７は第３実施形態の追加説明図を示している。本実施形態は、コイル３の電流がピーク電流閾値Ｉｐに達した後、制御回路５がタイミングｔ２～ｔ９の間で定電流制御を１回だけ行う形態である。すなわち、第１実施形態と比較して説明するならば、制御回路５が、２回目の定電流制御、すなわちホールド電流制御をしない場合に相当する形態である。このため、同一又は類似の構成には、第１実施形態と同一符号を用いて説明する。

図７には、第１実施形態で説明したタイミングｔ１～ｔ４、ｔ９と同様のタイミングを図示しており、定電流制御範囲の第１上限値をＩtu1a、第１下限値をＩtd1aとして示している。制御回路５は、タイミングｔ４において上流側の端子１ａの電圧Ｖ1aが閾値電圧Ｖｔよりも低下していることを条件として昇圧電圧Ｖboostをコイル３に印加する。この実施形態においても、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。

なお、図７中におけるタイミングｔ２～ｔ９のピック電流制御期間Ｔ２の一部又は全部を第２所定時間とし、この第２所定時間を限度として昇圧電圧Ｖboostを印加するようにしても良いし、このピック電流制御期間Ｔ２において予め定められる所定回数を上限として昇圧電圧Ｖboostを印加するようにしても良い。

（第４実施形態）
図８は第４実施形態の追加説明図を示している。本実施形態もまた、コイル３の電流がピーク電流閾値Ｉｐに達した後に定電流制御をタイミングｔ２～ｔ９の間で１回だけ行う形態であり、第２実施形態と比較して説明するならば、２回目の定電流制御、すなわちホールド電流制御をしていない場合に相当する形態である。このため、同一又は類似の構成には第２実施形態と同一符号を用いて説明する。

図６には第２実施形態に対応したタイミングｔ１～ｔ９と同様のタイミングを図示しており、定電流制御範囲の第１上限値をＩtu1a、第１下限値をＩtd1aとして示している。制御回路２０５は、上流側の端子１ａの電圧Ｖ1aが閾値電圧Ｖｔよりも低下している状態と判断したタイミングｔ３から所定時間Ｔａだけ経過したときに昇圧電圧Ｖboostを印加するようにしている。この第４実施形態においても、第２実施形態と同様の作用効果を奏する。

（第５実施形態）
図９は第５実施形態の追加説明図を示している。本実施形態は、コイル３の両端子１ａ，１ｂの間の差電圧をコイル３の印加電圧と定義し、当該差電圧が閾値電圧Ｖtよりも低下しているか否かを検出する形態を示す。第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。

図９に電子制御装置３０１の構成を示している。電子制御装置３０１は、前述実施形態に示した電子制御装置１０１の構成、及び、差動アンプ２１を備える。差動アンプ２１の反転入力端子には下流側の端子１ｂの電圧が入力されており、非反転入力端子には上流側の端子１ｂの電圧が入力されている。この差動アンプ２０の出力は、コンパレータ１９の非反転入力端子に入力されている。このため、差動アンプ２０は、上流側の端子１ａの電圧Ｖ1aと下流側の端子１ｂの電圧Ｖ1bとの間の差電圧Ｖ1a－Ｖ1bを算出し、コンパレータ１９に出力する。制御回路５は、Ｄ／Ａ変換器１７を通じてコンパレータ１９の反転入力端子に所定の電圧検出閾値Ｖtaを入力させる。このためコンパレータ１９は、差電圧Ｖ1a－Ｖ1bと所定の閾値電圧Ｖtaとの何れが高いかを判定し、制御回路５に出力する。このため、コイル３の印加電圧を差動電圧を用いて取得できる。

例えば、第１実施形態の構成の場合、コンパレータ１９が端子１ａの電圧Ｖ1aと所定の閾値電圧Ｖtとの間の高低を検出するように構成したが、この電圧Ｖ1aは、正確にはコイル３の印加電圧に、気筒選択スイッチ８及び電流検出抵抗１１に通電される電流に対応した電圧を加算した電圧となるため、コイル３の印加電圧を概算上で取得できるもののコイル３の印加電圧そのものを正確に検出しているわけではない。
本実施形態の構成の場合、差動アンプ２０が差電圧Ｖ1a－Ｖ1bを検出しているため、コイル３の印加電圧を正確に検出でき、制御回路５が、コイル３の印加電圧に合わせた閾値電圧ＶtaをＤ／Ａ変換器１７に設定することで、コイル３の印加電圧に合わせて閾値電圧Ｖtaを設定できるようになり、設計上の利便性の向上を図ることができる。
本実施形態では、第１実施形態の電子制御装置１０１の構成を基本的構成として示したが、これに限定されるものではなく、第２実施形態の電子制御装置２０１の構成を基本的構成として用いても良い。

（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。

「コイルの印加電圧に応じた電圧」として、第１～第４実施形態では上流側の端子１ａの電圧Ｖ1aを適用し、第５実施形態では上流側の端子１ａの電圧Ｖ1a及び下流側の端子１ｂの電圧Ｖ1b間の差電圧Ｖ1a－Ｖ1bを適用したが、これに限定されるものではなく、前述実施形態に示した回路構成を変更したり各種の受動素子又は能動素子を追加して構成した場合には、コイル３に印加される電圧に応じて変化する他の電圧を用いても良い。
「第１電圧」としてバッテリ電圧ＶＢを適用したが、他の回路により生成される電圧を用いても良い。「第２電圧」として昇圧電圧Ｖboostを適用したが、他の回路により生成される電圧を用いても良い。第１電圧よりも第２電圧が高ければどのような電圧を用いても良い。

第１、第３実施形態では、上流側の端子１ａの電圧Ｖ1aが所定の閾値電圧Ｖtよりも低下していることを条件として昇圧電圧Ｖboostを印加し、第２、第４実施形態では当該電圧Ｖ１aが所定の閾値電圧Ｖtよりも低下していることが検知されたタイミングｔ３から所定時間Ｔａだけ経過したことを条件として昇圧電圧Ｖboostを印加するようにした形態を示したが、その他の手段を用いて、端子１ａの電圧Ｖ1aが所定の閾値電圧Ｖtよりも低下していると断定されたことを条件として電源電圧ＶＢより高い昇圧電圧Ｖboostをコイル３に印加することもできる。

また第１実施形態では、制御回路５、アンプ１５、Ｄ／Ａ変換器１６、１７、コンパレータ１８及び１９を、ＡＳＩＣにより集積回路化した形態を示したが、特にこの形態に限られるものではなく、如何なるブロックを集積回路化しても良いし、ディスクリート部品で構成しても良い。第２～第５実施形態においても同様である。

制御回路５、２０５に代えて各種の制御装置を用いても良い。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の駆動用のコイル３を表記して説明を行ったが、２気筒、４気筒、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。

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８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。

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、１０１，２０１，３０１は電子制御装置（噴射制御装置）、３は噴射弁の駆動用コイル、５，２０５は制御回路（制御部、断定部）、６は放電スイッチ（高電圧印加部）、７は定電流スイッチ（電圧印加部）、１１は電流検出抵抗（電流検出部）、１９はコンパレータ（低電圧検出部）を示す。

Claims (7)

1. 噴射弁を開弁開始するためにピーク電流が駆動用のコイル（３）に印加された後、前記コイルに前記ピーク電流よりも低い電流を通電するために第１電圧を印加オン・オフする電圧印加部（７）と、
   前記電圧印加部により印加された前記コイルの印加電圧に応じた電圧が所定の閾値電圧よりも低下しているか否かを検出する低電圧検出部（１９）と、
   前記低電圧検出部により閾値電圧よりも低下していることが検出されたことを少なくとも一つの条件として前記第１電圧より高い第２電圧を前記コイルに印加する高電圧印加部（６）と、を備え、
   前記低電圧検出部は、前記コイルの両端子の差電圧を前記コイルの印加電圧に応じた電圧とし、当該差電圧が前記閾値電圧に低下しているか否かを検出する噴射制御装置。
2. 噴射弁を開弁開始するためにピーク電流が駆動用のコイル（３）に印加された後、前記コイルに前記ピーク電流よりも低い電流を通電するために第１電圧を印加オン・オフする電圧印加部（７）と、
   前記電圧印加部により印加された前記コイルの印加電圧に応じた電圧が所定の閾値電圧よりも低下しているか否かを検出する低電圧検出部（１９）と、
   前記低電圧検出部により閾値電圧よりも低下していることが検出されたことを少なくとも一つの条件として前記第１電圧より高い第２電圧を前記コイルに印加する高電圧印加部（６）と、
   前記ピーク電流がコイルに印加された後、前記ピーク電流よりも低く定められた第１上限値及び第１下限値で規定される第１電流制御範囲に定電流制御するピック電流制御、
   前記第１電流制御範囲の第１上限値より低く定められた第２上限値、及び、前記第１下限値より低く定められた第２下限値、により規定される第２電流制御範囲に定電流制御するホールド電流制御、
   を順に行うように構成された制御部（５、２０５）と、を備え、
   前記低電圧検出部は、前記ピック電流制御の期間中における前記コイルの印加電圧に応じた電圧が所定の閾値電圧よりも低下しているか否かを検出する噴射制御装置。
3. 噴射弁を開弁開始するためにピーク電流が駆動用のコイル（３）に印加された後、前記コイルに前記ピーク電流よりも低い電流を通電するために第１電圧を印加オン・オフする電圧印加部（７）と、
   前記電圧印加部により印加された前記コイルの印加電圧に応じた電圧が所定の閾値電圧よりも低下しているか否かを検出する低電圧検出部（１９）と、
   前記低電圧検出部により閾値電圧よりも低下していることが検出されたことを少なくとも一つの条件として前記第１電圧より高い第２電圧を前記コイルに印加する高電圧印加部（６）と、
   前記コイルに流れる電流を検出する電流検出部（１１）と、を備え、
   前記高電圧印加部は、前記電流検出部により検出される前記コイルに流れる電流が前記ピーク電流よりも低く定められた第１上限値に達したときには前記第２電圧の印加を停止する噴射制御装置。
4. 前記コイルに流れる電流を検出する電流検出部（１１）をさらにを備え、
   前記高電圧印加部は、前記電流検出部により検出される前記コイルに流れる電流が前記ピーク電流よりも低く定められた第１上限値に達したときには前記第２電圧の印加を停止する請求項１又は２記載の噴射制御装置。
5. 噴射弁を開弁開始するためにピーク電流が駆動用のコイル（３）に印加された後、前記コイルに前記ピーク電流よりも低い電流を通電するために第１電圧を印加オン・オフする電圧印加部（７）と、
   前記電圧印加部により印加された前記コイルの印加電圧に応じた電圧が所定の閾値電圧よりも低下しているか否かを検出する低電圧検出部（１９）と、
   前記低電圧検出部により閾値電圧よりも低下していることが検出されたことを少なくとも一つの条件として前記第１電圧より高い第２電圧を前記コイルに印加する高電圧印加部（６）と、
   前記低電圧検出部により前記コイルの印加電圧に応じた電圧が所定の閾値電圧に低下していると検出されている状態を第１所定時間以上だけ継続したことを条件として前記閾値電圧よりも低下していると断定する断定部（５、２０５）と、を備え、
   前記高電圧印加部は、前記断定部により前記閾値電圧よりも低下していると断定されたこと、及び、前記コイルに流れる電流が所定の第３下限値以下となることを条件として前記第１電圧より高い第２電圧を前記コイルに印加する噴射制御装置。
6. 噴射弁を開弁開始するためにピーク電流が駆動用のコイル（３）に印加された後、前記コイルに前記ピーク電流よりも低い電流を通電するために第１電圧を印加オン・オフする電圧印加部（７）と、
   前記電圧印加部により印加された前記コイルの印加電圧に応じた電圧が所定の閾値電圧よりも低下しているか否かを検出する低電圧検出部（１９）と、
   前記低電圧検出部により閾値電圧よりも低下していることが検出されたことを少なくとも一つの条件として前記第１電圧より高い第２電圧を前記コイルに印加する高電圧印加部（６）と、
   前記低電圧検出部により前記コイルの印加電圧に応じた電圧が所定の閾値電圧に低下していると検出されている状態を第１所定時間以上だけ継続したことを条件として前記閾値電圧よりも低下していると断定する断定部（５、２０５）と、を備え、
   前記高電圧印加部は、前記断定部により前記閾値電圧よりも低下していると断定されたこと、及び、前記第１所定時間以上経過しても前記コイルに流れる電流が所定の第３上限値に上昇しないことを条件として前記第１電圧より高い第２電圧を前記コイルに印加する噴射制御装置。
7. 前記低電圧検出部は、前記コイルの両端子の差電圧を前記コイルの印加電圧に応じた電圧とし、当該差電圧が前記閾値電圧に低下しているか否かを検出する請求項２、５、６の何れか一項に記載の噴射制御装置。

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