JP7177458B2 - 燃料噴射装置を制御する制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に取り付けられた燃料噴射装置を制御する制御装置に関する。

近年、排気規制の強化に伴い、エンジンでは、モード走行時の未燃焼粒子（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）の総量とその個数である未燃焼粒子数（ＰＮ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｎｕｍｂｅｒ）と、ＨＣ（炭化水素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）を低減することが求められている。ＰＮおよびＨＣは、燃料噴射装置から噴射した燃料が燃焼室のピストンおよびボア壁面に付着することで生じる。また、未燃焼粒子数については、点火の直前に空気と燃料の比である等量比が大きいすなわち、燃料が濃い領域があると増加する傾向にある。すなわち、ＰＮとＨＣを抑制するためには、燃料付着を低減することが必要である。燃料付着を抑制するための手段として、１燃焼サイクル中の噴射を複数に分割する分割噴射を行うことで、噴霧の貫徹力を低減する手法が有効である。

一般的に、電磁式燃料噴射装置の制御装置は、閉弁状態から素早く開弁状態へ移行させるために、バッテリの電圧（例えば１４Ｖ）を駆動装置内の昇圧回路で昇圧し、燃料噴射パルス信号に応じて、短時間に高い電力を燃料噴射装置に供給する。分割噴射を行う場合、昇圧回路での電圧の昇圧が間に合わず、燃料噴射装置に印加する電圧が低下し、噴射量がばらつく場合がある。これを解決する手段として、特許文献１には、第１のコンデンサ及び第２のコンデンサの充電量がいずれも所定値以下である場合に、昇圧回路の出力を次回に予定される燃料噴射開始までの期間が短い側のコンデンサに対して優先的に供給するようスイッチ素子を切り替える制御手段とを備える技術が記載されている。

特開２０１６－５６６９３号公報

特許文献１によれば、燃料噴射開始までの期間が短いコンデンサに対して昇圧を優先させるため、次回燃料噴射時の電圧低下を抑制できるが、分割噴射回数が多くなった場合には、昇圧が間に合わず、噴射量ばらつきが生じたり、また、複数のコンデンサを搭載する必要があるため回路のコストが増えてしまう懸念があった。

本発明の目的は、１燃焼サイクル中に複数の噴射を行う分割噴射において、電圧低下を抑制し、噴射量のばらつきを抑制する、燃料噴射装置を制御する制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するため本発明は、低電圧源と、前記低電圧源の電圧よりも高い電圧を出力する高電圧源と、を有し、内燃機関の気筒ごとに設けられた、１燃焼サイクル中に複数回の燃料噴射が可能である燃料噴射装置を制御する制御装置であって、前記低電圧源又は前記高電圧源から出力された電圧をコンデンサに蓄電し当該電圧を昇圧して前記燃料噴射装置へ供給する昇圧回路と、前記低電圧源から前記昇圧回路への通電と、前記高電圧源から前記昇圧回路への通電を選択的に切り替える入力切替部と、前記昇圧回路及び前記入力切替部の動作を制御して、前記低電圧源又は前記高電圧源の電圧を用いて前記燃料噴射装置の駆動を制御する制御部と、を備える。そして、前記制御部は、前記高電圧源の使用率が所定値よりも低く、かつ前記高電圧源の電圧値が設定閾値以上である場合に、１燃焼サイクル中の連続する前記燃料噴射において、前記燃料噴射装置に駆動電圧を印加するためのパルス信号がオフしてから次にオンとなるタイミングまでに前記昇圧回路の出力電圧が初期値に復帰するように、前記入力切替部の切り替え動作を制御して前記高電圧源を前記昇圧回路と通電させることを特徴とする。

本発明によれば、１燃焼サイクル中の分割噴射回数が多くなった場合であっても昇圧回路の電圧低下を抑制し、噴射量ばらつきを抑制する、燃料噴射装置を制御する制御装置を提供することができる。本発明のその他の構成、作用、効果は以下の実施例において詳細に説明する。

実施例１に記載した燃料噴射装置、圧力センサ、制御装置とＥＣＵを筒内直接噴射式エンジンに搭載した場合の概略図である。 本発明の第１実施例における燃料噴射装置の縦断面図と、この燃料噴射装置に接続される駆動回路及びＣＰＵの構成を示す図である。 本発明の第１実施例における燃料噴射装置の駆動部構造の断面拡大図を示した図である。 燃料噴射装置を駆動する一般的な噴射パルス、燃料噴射装置に供給する駆動電圧と駆動電流のタイミング、弁体変位量と時間の関係を示した図である。 本発明の第１実施例における燃料噴射装置のＥＣＵが備えるＣＰＵおよび駆動回路の詳細を示した図である。 本発明の第１実施例における燃料噴射装置のＥＣＵが備えるＣＰＵおよび駆動回路の詳細を示した図である。 第１実施例における第１、第２、第３、第４気筒の噴射タイミングを示した図である。 第１実施例における第１気筒と第２気筒において、昇圧回路のコンデンサのチャージにバッテリ電圧を用いた場合の昇圧電圧、噴射パルス幅、駆動電流、弁体変位量と時間の関係を示した図である。 第１実施例における第１気筒と第２気筒において、昇圧回路のコンデンサのチャージに高電圧源を用いた場合の昇圧電圧、噴射パルス幅、駆動電流、弁体変位量と時間の関係を示した図である。 第２実施例におけるＥＣＵが備えるＣＰＵおよび昇圧回路の構成を示した図である。 第２実施例における制御装置の制御方法を用いた場合の高電圧、噴射パルス、駆動電流、弁体変位量を記載した図である。 第３実施例における車両の構成を記載した図である。

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

以下、図１～図５を用いて、本発明に係る燃料噴射装置と圧力センサと制御装置とで構成される燃料噴射システムについて説明する。
最初に、図１を用いて、燃料噴射システムの構成について説明する。燃料噴射装置１０１Ａから１０１Ｄはその噴射孔からの燃料噴霧が燃焼室１０７Ａから１０７Ｄに直接噴射されるように各気筒に設置されている。燃料は燃料ポンプ１０６によって昇圧されて高圧配管１２０を介して燃料配管１０５に送出され、燃料噴射装置１０１Ａ乃至１０１Ｄに配送される。燃料圧力（燃圧と称する）は燃料ポンプ１０６によって吐出された燃料の流量と、エンジンの各気筒に供えられた燃料噴射装置によって各燃焼室内に噴射された燃料の噴射量のバランスによって変動する。エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１５０は圧力センサ１０２による情報に基づいて所定の圧力を目標値として、燃料ポンプ１０６からの吐出量を制御する。

燃料噴射装置１０１Ａ乃至１０１Ｄの燃料の噴射はＥＣＵ（制御装置）１５０のＣＰＵ（制御部）１０４から送出される噴射パルス幅によって制御される。この噴射パルスは燃料噴射装置の駆動回路１０３に入力され、駆動回路１０３はＣＰＵ１０４からの指令に基づいて駆動電流波形を決定し、前記噴射パルスに基づく時間だけ燃料噴射装置１０１Ａ乃至１０１Ｄに前記駆動電流波形を供給するようになっている。なお、駆動回路１０３は、ＣＰＵ１０４と一体の部品や基板として実装されている場合もある。本実施例では、駆動回路１０３とＣＰＵ１０４が一体となった装置をＥＣＵ１５０と称する。

次に、燃料噴射装置１０１及びそのＥＣＵ１５０の構成と基本的な動作を説明する。図２は、燃料噴射装置１０１の縦断面図とその燃料噴射装置１０１を駆動するための駆動回路１０３、ＥＣＵ１５０の構成の一例を示す図である。なお、図２において、図１と同等の部品には同じ記号を用いる。ＥＣＵ１５０では、エンジンの状態を示す信号を各種センサから取り込み、内燃機関の運転条件に応じて燃料噴射装置から噴射する噴射量を制御するための噴射パルスの幅や噴射タイミングの演算を行う。また、ＥＣＵ１５０には、各種センサからの信号を取り込むためのＡ／Ｄ変換器とＩ／Ｏポートが備えられている。ＣＰＵ１０４より出力された噴射パルスは、信号線１１０を通して燃料噴射装置の駆動回路１０３に入力される。駆動回路１０３は、ソレノイド２０５に印加する電圧を制御し、導体２０９を介して電流を供給する。ＣＰＵ１０４は、通信ライン１１１を通して、駆動回路１０３と通信を行っており、燃料噴射装置に供給する燃料の圧力や運転条件によって駆動回路１０３によって生成する駆動電流を切替えることや、電流および時間の設定値を変更することが可能である。

次に、図２の燃料噴射装置の縦断面と図３の可動子２０２および弁体２１４の近傍を拡大した断面図を用いて、燃料噴射装置の構成と動作について説明する。なお、図３において図２と同等の部品には同じ記号を用いる。図２および図３に示した燃料噴射装置は通常時閉型の電磁弁（電磁式燃料噴射装置）であり、燃料配管１０５に挿入配管２０８が取り付けられることで固定される。燃料配管１０５の燃料は挿入配管２０８の内周の燃料入口部２３１に入ってくる。燃料噴射装置１０１はソレノイド２０５に通電されていない状態で、第１のばねであるスプリング２１０によって弁体２１４が閉弁方向に付勢されることで弁体２１４が弁座２１８に密着して閉弁状態となる。図３に示すように閉弁状態において可動子２０２には、第２のばねである戻しばね２１２による力が開弁方向に作用する。このとき、弁体２１４に作用するスプリング２１０（第１のばね）による閉弁方向の付勢力のほうが、戻しばね２１２（第２のばね）による開弁方向の付勢力に比べて大きいため、可動子２０２の上流側端面２０２ｂが弁体２１４の凸部２１４ａの下流側端面に接触し、可動子２０２は静止している。

弁体２１４と可動子２０２とは相対変位可能に構成されており、ノズルホルダ２０１に内包される。ノズルホルダ２０１は、戻しばね２１２のばね座となる端面２０１ａを有する。スプリング２１０による力は、固定コア２０７（磁気コア）の内径に固定されるバネ押さえ２２４の押し込み量によって組み立て時に調整される。ノズルホルダ２０１の上端は固定コア２０７（磁気コア）の上端よりも上流側に位置し、ノズルホルダ２０１の上部の内周部で固定コア２０７の外周部を保持する。

また、燃料噴射装置１０１は、固定コア２０７、可動子２０２、ノズルホルダ２０１、ハウシング２０３とで磁気回路を構成しており、可動子２０２と固定コア２０７との間に軸方向において空隙２１３を有する。ハウシング２０３は筒形状の金属部材であり、ソレノイド２０５及びボビン２０３の外周部の全領域を覆うように配置される。ハウジング２０３の内周でボビンの周りには合成樹脂のモールド部２０６が形成される。モールド部２０６はノズルホルダ２０１の上部の外周部、及び導体２０９の外周を覆う部分も一体で成形される。ノズルホルダ２０１の可動子２０２と固定コア２０７との間の空隙に対応する部分には磁気絞り２１１が形成される。ソレノイド２０５はボビン２０４に巻き付けられた状態でノズルホルダ２０１の外周側に取り付けられる。

弁体２１４の弁座２１８側の先端部の近傍にはロッドガイド２１５がノズルホルダ２０１に固定され、弁体２１４の外周部はロッドガイド２１５の内周部と摺動可能にガイドされる。弁体２１４は弁体２１４のばね台座２０７とロッドガイド２１５との２つの摺動箇所により、弁軸方向の動きがガイドされる。ノズルホルダ２０１の先端部の内周部には、弁座２１８と燃料噴射孔２１９とが形成されたオリフィス部材２１６が固定される。閉弁状態において、オリフィス部材２１６は可動子２０２と弁体２１４との間に設けられた内部空間（燃料通路）を外部から封止する機能を有する。

燃料噴射装置１０１に供給される燃料は、燃料噴射装置１０１の上流に設けられたレール配管１０５から供給され、燃料入口部２３１第１を通って弁体２１４の下流側先端に向かって流れる。弁体２１４の弁座２１８の側の端部に形成された弁体シート部と弁座２１８とで燃料がシールされる。閉弁時には、燃料圧力によって弁体２１４の上部と下部の差圧が生じ、燃料圧力と弁座位置におけるシート内径の受圧面積とを乗じて求まる差圧力およびスプリング２１０の荷重によって弁体１１４が閉弁方向に押されている。閉弁状態からソレノイド２０５に電流が供給されると、磁気回路に磁界が生じ、固定コア２０７と可動子２０２との間に磁束が通過して、可動子２０２に磁気吸引力が作用する。可動子２０２に作用する磁気吸引力が、差圧力とセットスプリング２１０による荷重を越えるタイミングで、可動子２０２は、固定コア２０７の方向に変位を開始する。

弁体２１４が開弁動作を開始した後、可動子２０２は固定コア２０７の位置まで移動し、可動子２０２が固定コア２０７に衝突する。この可動子２０２が固定コア２０７に衝突した後には、可動子２０２は固定コア２０７からの反力を受けて跳ね返る動作をするが、可動子２０２に作用する磁気吸引力によって可動子２０２は固定コア２０７に吸引され、やがて停止する。このとき、可動子２０２には戻しばね２１２によって固定コア２０７の方向に力が作用しているため、跳ね返りが収束するまでの時間を短縮できる。跳ね返り動作が小さいことで、可動子２０２と固定コア２０７の間のギャップが大きくなってしまう時間が短くなり、より小さい噴射パルス幅に対しても安定した動作が行えるようになる。

このようにして開弁動作を終えた可動子２０２および弁体２１４は、開弁状態で静止する。開弁状態では、弁体２０２と弁座２１８の間には隙間が生じており、噴孔２１９より燃料が噴射される。燃料は固定コア２０７に設けられた中心孔と、可動子２０２に設けられた燃料通路孔２０２ａを通過して下流方向へ流れるようになっている。

ソレノイド２０５への通電が断たれると、磁気回路中に生じていた磁束が消滅し、磁気吸引力も消滅する。可動子２０２に作用する磁気吸引力が消滅することによって、可動子２０２および弁体２１４はスプリング２１０の荷重と、差圧力によって、弁座２１８に接触する閉弁位置に押し戻される。

また、弁体２１４が開弁状態から閉弁する際に、弁体２１４が弁座２１８と接触した後、可動子２０２が弁体２１４、可動子２０２から分離して閉弁方向に移動して、一定時間、運動した後に、戻しばね２１２によって、閉弁状態の初期位置まで戻される。弁体２１４が開弁完了する瞬間に可動子２０２が、弁体２１４から離間することで、弁体２１４が弁座２１８と衝突する瞬間の可動部材の質量を可動子２０２の質量分だけ低減することができるため、弁座２１８と衝突する際の衝突エネルギーを小さくすことができ、弁体２１４が弁座２１８に衝突することによって生じる弁体２１４のバウンドを抑制できる。

本実施例の燃料噴射装置１０１では、弁体２１４と可動子２０２とは、開弁時に可動子２０２が固定コア２０７と衝突した瞬間と、閉弁時に弁体２１４が弁座２１８と衝突した瞬間の短い時間、相対的な変位を生じることにより、可動子２０２の固定コア２０７に対するバウンドや弁体２１４の弁座２１８に対するバウンドを抑制する効果を奏する。

図４は本実施例におけるＣＰＵ１０４から出力される噴射パルスとソレノイド２０５の端子両端の駆動電圧と、駆動電流（励磁電流）と弁体２１４の変位量（弁体挙動）との関係を説明するための図である。

図５は、燃料噴射装置１０１の駆動回路１０３およびＣＰＵ１０４の詳細を示した図である。ＣＰＵ１０４は例えばＥＣＵ１５０に内蔵され、燃料噴射装置１０１の上流の燃料配管１０５に取り付けられた圧力センサ１０２や、エンジンシリンダ１０７Ａ～１０７Ｄへの流入空気量を測定するＡ／Ｆセンサ、エンジンシリンダ１０７Ａ～１０７Ｄから排出された排気ガスの酸素濃度を検出するための酸素センサ、クランク角センサ等の各種センサからのエンジン状態を示す信号を通信ライン５０３を介して取り込む。そしてＣＰＵ１０４は内燃機関の運転条件に応じて燃料噴射装置１０１から噴射する噴射量を制御するための噴射パルスの幅や噴射タイミングの演算を行う。この演算結果に基づいてＣＰＵ１０４は、通信ライン５０４を介して燃料噴射装置の駆動ＩＣ５０２に噴射パルス幅Ｔｉを出力する。その後、駆動ＩＣ５０２によって、スイッチング素子５０５、５０６、５０７の通電、非通電を切替えて燃料噴射装置１０１へ駆動電流を供給する。

スイッチング素子５０５は駆動回路に入力された低電圧源５００（以降、バッテリ電圧源と称する）よりも電圧が高い高電圧源５１６（以降、昇圧電圧源と称する）と燃料噴射装置１０１の高電圧側の端子間に接続されている。スイッチング素子５０５、５０６、５０７は、例えばＦＥＴやトランジスタ等によって構成され、燃料噴射装置１０１への通電・非通電を切り替えることができる。昇圧電圧源５１６の初期電圧値である昇圧電圧ＶＨは例えば５０～６５Ｖであり、バッテリ電圧源５００のバッテリ電圧ＶＢを昇圧回路５１４によって昇圧することで生成する。バッテリ電圧ＶＢの電圧値は、たとえば１１．０～１４．０Ｖである。

昇圧回路５１４は例えばＤＣ／ＤＣコンバータ等により構成するか、またはコイル５３０、トランジスタ５３１、ダイオード５３２、コンデンサ５３３、及びコンデンサ５３６で構成する。後者の昇圧回路５１４の構成の場合、トランジスタ５３１をＯＮにすると、バッテリ電圧源５００のバッテリ電圧ＶＢによる電流が接地電位５３４側へ流れるが、トランジスタ５３１をＯＦＦにすると、コイル５３０に発生する高電圧による電流がダイオード５３２を介して整流されコンデンサ５３３に電荷が蓄積される。昇圧電圧ＶＨとなるまで、このトランジスタ５３１のＯＮ・ＯＦＦを繰り返し、コンデンサ５３３の電圧を増加させる。トランジスタ５３１は、駆動ＩＣ５０２もしくはＣＰＵ１０４と接続され、昇圧回路５１４から出力される昇圧電圧ＶＨは駆動ＩＣ５０２もしくはＣＰＵ１０４で検出するよう構成する。昇圧回路５１４の電圧安定化のため、コンデンサ５３６を設けるとよい。配線の寄生インダクタンスによって、高周波でのインピーダンスが高くなるが、コンデンサ５３６をもうけることで、そのインピーダンスを抑制することが可能となる。
また、ソレノイド２０５の電源側端子５９０とスイッチング素子５０５との間には、昇圧電圧源５１６からソレノイド２０５、接地電位５１５の方向に電流が流れるようにダイオード５３５が設けられている。電源側端子５９０、ＧＮＤ側端子５９１とが燃料噴射装置１０１との接続端子を構成する。ソレノイド２０５の電源側端子５９０とスイッチング素子５０７との間にも、バッテリ電圧源５００から、ソレノイド２０５、接地電位５１５の方向に電流が流れるようにダイオード５１１が設けられているスイッチング素子５０６を通電している間は、接地電位５１５から、ソレノイド２０５、バッテリ電圧源５００および昇圧電圧源５１６へ向けては電流が流れることができない構成となっている。また、ＣＰＵ１０４には、噴射パルス幅の演算等のエンジンの制御に必要な数値データを記憶させるために、レジスタおよびメモリが搭載されている。レジスタおよびメモリはＥＣＵ１５０もしくはＥＣＵ１５０内のＣＰＵ１０４に内包されている。

また、スイッチング素子５０７は、バッテリ電圧源５００と燃料噴射装置１０１の高圧端子間に接続されている。バッテリ電圧源５００は例えば自動車に搭載される一般的なバッテリであり、その電圧値は１１から１４Ｖ程度である。スイッチング素子５０６は、燃料噴射装置１０１の低電圧側の端子５９１と接地電位５１５の間に接続されている。駆動ＩＣ５０２は、電流検出用の抵抗５０８、５１２、５１３により、燃料噴射装置１０１に流れている電流値を検出し、検出した電流値によって、スイッチング素子５０５、５０６、５０７の通電・非通電を切替え、所望の駆動電流を生成している。ダイオード５０９と５１０は、燃料噴射装置のソレノイド２０５に逆電圧を印加し、ソレノイド２０５に供給されている電流を急速に低減するために備え付けられている。

ＣＰＵ１０４は駆動ＩＣ５０２と通信ライン５０３、５０４を介して通信を行っており、燃料噴射装置１０１に供給する燃料の圧力や運転条件によって駆動ＩＣ５０２によって生成する駆動電流を切替えることが可能である。また、抵抗５０８、５１２、５１３の両端は、ＩＣ５０２のＡ／Ｄ変換ポートに接続されており、抵抗５０８、５１２、５１３の両端にかかる各電圧をＩＣ５０２で検出する。

駆動回路１０３の一部である駆動ＩＣ５０２に噴射パルスが入力されると、駆動ＩＣ５０２はスイッチング素子５０５、５０６を通電することで昇圧電圧源５１６による高電圧４０１をソレノイド２０５に印加し、ソレノイド２０５に駆動電流の供給を開始する。図４に示すように電流値が予めＣＰＵ１０４に設定されたピーク電流値Ｉ_ｐｅａｋに到達すると、ＣＰＵ１０４は高電圧４０１の印加を停止する。つまり、スイッチング素子５０５とスイッチング素子５０７を非通電、スイッチング素子５０６のみを通電することで、電流が回路内を回生し、ソレノイド２０５にほぼ０Ｖの電圧が印加されて電流４０２のようにピーク電流値Ｉ_ｐｅａｋから低下する。なお、このときスイッチング素子５０５とスイッチング素子５０６、スイッチング素子５０７を非通電にしてもよい。この場合、コイル５４０のインダクタンスによる逆起電力によって、ダイオード５０９とダイオード５１０が通電し、電流が昇圧電圧源５１６の側へ帰還する。これにより燃料噴射装置１０１に供給されていた電流は、ピーク電流値Ｉ_ｐｅａｋから急速に低下する。この場合、ＣＰＵ１０４は、ピーク電流値Ｉ_ｐｅａｋから保持電流４０３への移行期間にスイッチング素子５０６をＯＮにする。これにより逆起電力エネルギーによる電流は接地電位５１５側に流れ、電流が回路内を回生し、ソレノイド２０５にほぼ０Ｖの電圧が印加されて電流は緩やかに低下することになる。

電流値が設定電流値４０４より小さくなると、ＣＰＵ１０４は駆動ＩＣ５０２を介してスイッチング素子５０６を通電させ、スイッチング素子５０５は非通電のままで、バッテリ電圧ＶＢの印加をスイッチング素子５０７の通電・非通電によって行い、設定電流値４０３が保たれるように制御するスイッチング期間を設ける。燃料噴射装置１０１に供給される燃料圧力が大きくなると、弁体２１４に作用する流体力が増加し、弁体２１４が目標リフト量に到達するまでの時間が長くなる。この結果、ピーク電流Ｉ_ｐｅａｋの到達時間に対して目標リフト量への到達タイミングが遅れる場合がある。上記したように逆起電力により駆動電流を急速に低減すると、可動子２０２に働く磁気吸引力も急速に低下する。このため、弁体２１４の挙動が不安定となり、通電中にも関わらず閉弁を開始してしまう場合がある。そこでピーク電流Ｉ_ｐｅａｋから電流４０３の移行中にスイッチング素子５０６をＯＮに、スイッチング素子５０５および５０７をＯＦＦにして、電流を緩やかに減少させる場合、磁気吸引力の低下を抑制でき高燃料圧力での弁体２１４の安定性を確保でき、噴射量ばらつきを抑制できる。

ＣＰＵ１０４はこのような供給電流のプロファイルにより、燃料噴射装置１０１を駆動する。高電圧４０１の印加からピーク電流値Ｉ_ｐｅａｋに達するまでの間に、可動子２０２および弁体２１４がタイミングｔ_４１で変位を開始し、その後、可動子２０２および弁体２１４が衝突高さ位置に到達する。可動子２０２が衝突高さ位置に到達したタイミングｔ_４２で、可動子２０２が固定コア２０７に衝突し、その後、可動子２０２は固定コア２０７と反対側に向かってバウンドする。弁体２１４は可動子２０２に対して相対変位可能に構成されているため、可動子２０２が固定コア２０７に衝突した後、弁体２１４は可動子２０２から離間する。このため、弁体２１４の変位は、衝突高さ位置を越えてオーバーシュートする。

その後、保持電流４０３によって生成される磁気吸引力と戻しばね２１２の開弁方向の力によって、可動子２０２は、所定の衝突高さ位置の位置に静止する。また、弁体２１４はオーバーシュートした後に最大高さ位置に至った後、再びスプリング２１０の付勢力及び燃料圧力の付勢力により下流方向へ移動を開始する。そしてバウンドにより下流方向に移動した後に再び上流方向へ移動する可動子２０２とタイミングｔ_４３で接触し、ほぼ同じ動きで衝突高さ位置に向かう。そしてタイミングｔ_４４で可動子２０２及び弁体２１４は共に衝突高さ位置の位置で静止して、開弁状態が維持される。

弁体２１４と可動子２０２が一体となっている可動弁を持つ燃料噴射装置の場合、弁体２１４の変位量は、衝突高さ位置よりも大きくならず、衝突高さ位置に到達後の可動子２０２と弁体２１４の変位量は同等となる。

次に、図７、８を用いて、本実施例が解決しようとする課題について説明する。図７は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の１燃焼サイクル中において、吸気行程に３回、圧縮行程に２回の多段の燃料噴射を行う場合の第１から第４気筒の燃料噴射タイミングおよび噴射期間の関係を示した図である。なお、図７は前気筒から第１、第２、第３、第４気筒と定義した場合、第１気筒、第３気筒、第４気筒、第２気筒の順に点火する直列４気筒のエンジンについて説明する図である。

図８は、図７の７０４の期間において、横軸を時間として、昇圧電圧源５１６の昇圧電圧ＶＨの電圧値と、第１気筒と第３気筒の噴射パルス、駆動電流、弁体変位量および時間の関係を示した図である。図８において第３気筒の駆動電流を実線８１０、弁体変位量を実線８１１で示す。第３気筒の噴射パルスがＯＮとなるタイミングに第１気筒の噴射パルスがＯＮとなるタイミングを揃えた場合の第１気筒の駆動電流を破線８１２、弁体変位量を破線８１３で示す。

図７を用いて気筒間で噴射タイミングが重なる条件について説明する。気筒内に燃料を直接、噴射する直噴エンジンでは、壁面付着の抑制や均質性を向上する観点で、吸気行程および圧縮行程で複数回の燃料噴射を行う場合がある。この場合、図７の７０１において第３気筒の圧縮行程での噴射と、第４気筒での吸気行程での噴射の噴射タイミング又は噴射期間が重なる。また７０２で第２気筒の吸気行程での噴射と第４気筒の圧縮行程での噴射の噴射タイミング又は噴射期間が重なる。７０３で第１気筒の吸気行程での噴射と第２気筒の圧縮行程での噴射の噴射タイミング又は噴射期間が重なる。さらに７０４で第１気筒の圧縮行程での噴射と第３気筒の吸気行程での噴射の噴射タイミングまたは噴射期間がそれぞれ重なる場合がある。

昇圧回路５１４が各気筒にそれぞれ１つずつ配置される場合、１気筒内での噴射間隔が確保されていれば、気筒間で吸気行程と圧縮行程での燃料噴射が重なったとしても、昇圧電圧源５１６の電圧値が低下した状態で次の再噴射が要求される可能性は小さい。しかしながら、昇圧回路５１４のコンデンサ５３３に蓄積した電荷は一定時間が経過すると放電するため、昇圧回路５１４の駆動周期が遅い場合、昇圧電圧源５１６の電圧値が僅かながら低下する場合がある。また、ＥＣＵ１５０又はＣＰＵ１０４の発熱とコストを低減するために、４気筒エンジンにおいては、昇圧回路５１４を第１気筒と第３気筒の奇数気筒と第２気筒、第４気筒の偶数気筒それぞれに１個配置する場合や、４気筒で１つの昇圧回路５１４を共有で使用する場合がある。昇圧回路５１４の個数を減らすことで、耐電圧を確保したトランジスタ、スイッチング素子と、高電圧を逐電できるコンデンサの数を減らせるためＥＣＵ１５０又はＣＰＵ１０４のコストを低減できる。

また、昇圧回路５１４では、電荷をコンデンサ５３３に蓄電するために、スイッチング素子５３１を高周波でＯＮ／ＯＦＦを繰り返す制御を行う。この場合、昇圧回路５１４が発熱してソレノイド２０５への高電圧印加の時間またはソレノイド２０５に流せる電流値に制約を受けることがある。昇圧回路５１４の個数を減らすことで、ＥＣＵ１５０又はＣＰＵ１０４の発熱を抑制でき、とくに燃料噴射装置１０１に供給される燃料圧力が高くなった場合であっても高電圧印加の時間又は駆動電流値に制約を受けず燃料噴射装置１０１の電流制御を行うことができる。この結果、高い燃料圧力で安定動作させることができ、高燃料圧力の範囲での噴射量の精度を高められる。

図８を用いて第１気筒、第２気筒、第３気筒、第４気筒で１つの共有の昇圧回路５１４を用いた構成で多段噴射を行う場合について説明する。ＣＰＵ１０４は第３気筒の吸気行程で噴射パルスがＯＮとなるタイミングｔ_８１より前の時間で、昇圧電圧源５１６の電圧値が初期値である昇圧電圧ＶＨとなるように制御する。ＣＰＵ１０４は第３気筒の噴射パルスがＯＮとなるタイミングｔ_８１において、スイッチング素子５０５、５０６を通電するように駆動ＩＣ５０２へ制御信号を送ることでソレノイド２０５に昇圧電圧源５１６から電圧を印加するように制御する。そのため、コンデンサ５３３に蓄電された電荷が減少することによって昇圧電圧源５１６の電圧値が低下する。電流がピーク電流Ｉ_ｐｅａｋに到達するタイミングｔ_８２になると、ＣＰＵ１０４はスイッチング素子５０５とスイッチング素子５０７を非通電、スイッチング素子５０６のみを通電するように駆動ＩＣ５０２へ制御信号を送ることで、電流が回路内を回生し、ソレノイド２０５にほぼ０Ｖの電圧が印加され、ソレノイド２０５への昇圧電圧源５１６の印加は停止する。このときバッテリ電圧源５００の電圧が印加されるように制御しても良い。

タイミングｔ_８２の後、昇圧電圧源５１６の電圧値は、昇圧電圧ＶＨに向かって復帰する。そして昇圧電圧ＶＨまで復帰する前にタイミングｔ_８３において第１気筒の圧縮行程で噴射パルスが通電されると、昇圧電圧源５１６の電圧値は減少する。その後、第１気筒の電流値がピーク電流Ｉ_ｐｅａｋとなるタイミングｔ_８４に到達すると、ソレノイド２０５への昇圧電圧源５１６の電圧印加は停止されるため、一定時間、経過後に昇圧電圧源５１６の電圧値は昇圧電圧値ＶＨに復帰する。

噴射パルスがＯＮとなるタイミングを合わせた場合の第１気筒の駆動電流８１２、弁体変位量８１３と、第３気筒の駆動電流８１０、弁体変位量８１１を比較すると、第３気筒に比べて第１気筒ではソレノイド２０５に印加される電圧値が低い。このため、ソレノイド２０５に流れる電流が減少して、電流の立ち上がりが遅れる。この結果、可動子２０２に生じる磁気吸引力の立ち上がりも遅れる。よって、弁体２１４および可動子２０２に作用する閉弁方向の力を磁気吸引力が上回るタイミングが遅れて弁体２１４の開弁開始タイミングがタイミングｔ_８５からタイミングｔ_８６まで遅くなる。ソレノイド２０５に流れる電流値が保持電流８２１に到達した後は昇圧電圧源５１６の電圧値が電流に影響しないため、噴射パルスがＯＦＦとなってから弁体２１４が閉弁するまでの遅れ時間は、第１気筒と第３気筒でほぼ同等となる。したがって、第１気筒と第３気筒の噴射量を比較すると、第１気筒の方が噴射パルスがＯＮとなってから弁体２１４が目標リフト量に達するまでの開弁遅れ時間が長くなり、噴射量が低下する場合があった。

次に、図６、図９を用いて本発明の第１実施例における制御装置の構成および制御方法について説明する。図６は、本実施例における燃料噴射装置１０１の駆動回路１０３およびＣＰＵ１０４の詳細を示した図であり図５と同等の部品については同じ記号を用いる。

図９は本実施例を適用した場合に横軸を時間として図７の７０４の期間における昇圧電圧源５１６の電圧値と、第１気筒と第３気筒の噴射パルス、駆動電流、弁体変位量の関係を示した図である。図９には、図５の駆動回路１０３およびＣＰＵ１０４を用いた場合の昇圧電圧源５１６の昇圧電圧ＶＨ、第１気筒の駆動電流、弁体変位量を破線で示す。また図９には、図６の駆動回路１０３およびＣＰＵ１０４を用いた場合の高電圧、駆動電流、弁体変位量を実線でそれぞれ９０３と９０４示す。図９において、図８と同じ符号については同じ意味を示しているため、説明を省略する。

第１実施例の電磁弁を駆動する制御装置では、バッテリＶＢ５００よりも電圧が高い高電圧源（以降、高電圧バッテリ６００と称する）を備え、高電圧バッテリ６００を用いて昇圧回路５１４のコンデンサ５３３をチャージする。つまり、図６において、トランジスタ５３１をＯＮにすると、高電圧バッテリ６００の高電圧による電流が接地電位５３４側へ流れるが、トランジスタ５３１をＯＦＦにすると、コイル５３０に発生する高電圧による電流がダイオード５３２を介して整流されコンデンサ５３３に電荷が蓄積される。昇圧電圧ＶＨとなるまで、このトランジスタ５３１のＯＮ・ＯＦＦを繰り返し、コンデンサ５３３の電圧を増加させる。

昇圧回路５１４に印加する電圧が高いと、第３気筒の噴射によって昇圧電圧源５１６の電圧が低下したとしても、第３気筒のピーク電流Ｉ_ｐｅａｋを停止するタイミングすなわち、昇圧回路５１４による昇圧電圧源５１６の使用を停止するタイミングｔ_８２以降に、９０１に示すように昇圧電圧源５１６の復帰の傾きが大きくなり、期間９０２で昇圧電圧のチャージが完了する。

以上の通り本実施例では、低電圧源（バッテリ電圧源５００）と、低電圧源（バッテリ電圧源５００）の電圧よりも高い電圧を出力する高電圧源（高電圧バッテリ６００）と、を有する燃焼システムに搭載される電磁弁（燃料噴射装置１０１）の制御装置１５０において、高電圧源（高電圧バッテリ６００）で電磁弁（燃料噴射装置１０１）に供給する電圧を昇圧する昇圧回路５１４のコンデンサ５３３をチャージさせる制御部（ＣＰＵ１０４）を備えている。

これにより、第１気筒の噴射パルスを通電するタイミングｔ_８３において、ソレノイド２０５への印加電圧が昇圧電圧源５１６の初期値である昇圧電圧ＶＨに復帰しているため、弁体２１４が目標リフト量に到達するまでの時間遅れが小さくなり、噴射量の精度を確保できる。この結果、分割噴射時の噴射量ばらつきを抑えることができ、ＰＮ抑制の効果が高まる。

前述で説明した通り、燃料噴射装置１０１の応答性を向上させるため、高電圧源（高電圧バッテリ６００）は、低電圧源（バッテリ電圧源５００）よりも高い電圧であるとよく、たとえば４８Ｖであることが望ましい。また、高電圧バッテリ６００として作動電圧が６０Ｖよりも電圧が高いバッテリを搭載した場合、電圧源からの保護が必要になることから、高電圧源（高電圧バッテリ６００）の電圧値は６０Ｖよりも低いものを採用するとよい。高電圧源（高電圧バッテリ６００）の電圧値を６０Ｖよりも小さくすることで、電圧源からの保護に必要な絶縁回路のコストを抑制できる。

また、高電圧源（高電圧バッテリ６００）の電圧値は、昇圧電圧源５１６の電圧よりも低いものを採用するとよい。昇圧回路５１４の電圧は燃料噴射装置１０１の電流の立ち上りに寄与するため、燃料噴射装置１０１の応答性に直接、影響する。しかしながら、高電圧源６００の電圧値は、昇圧電圧源５１６の電圧復帰時間に寄与するが、電圧が初期値である昇圧電圧ＶＨ復帰できれば、燃料噴射装置１０１の応答性に直接には寄与しない。したがって、昇圧電圧源５１６の電圧は、高電圧源（高電圧バッテリ６００）の電圧よりも高くするとよい。

図４で説明したようにＣＰＵ１０４は駆動ＩＣ５０２を介してスイッチング素子５０６を通電させ、スイッチング素子５０５は非通電のままで、バッテリ電圧ＶＢの印加をスイッチング素子５０７の通電・非通電によって行い、設定電流値４０３（保持電流）が保たれるように制御するスイッチング期間を設ける。図６において、ＣＰＵ１０４は駆動ＩＣ５０２を介して、スイッチング素子５０６を通電させ、スイッチング素子５０５は非通電とし、スイッチング素子５０７の通電・非通電により高電圧源６０１により設定電流値４０３の生成をした場合、電流が下がってから電流４０４に到達するまでの時間が短縮されるため、スイッチング素子５０７のＯＮ・ＯＦＦ回数が増加する。一方で、バッテリ電圧ＶＢで電流４０３が保たれるように制御することで、高電圧源６０１の場合に比べて、スイッチング素子５０７のＯＮ・ＯＦＦの回数が少なくなるため、回路の発熱を抑える効果がある。

また、本実施例では、制御装置は、燃料噴射装置を制御する場合の構成を記載したが、直動式の電磁弁であれば、昇圧電圧が低下した場合に、弁体２１４の変位量のばらつきを抑制したり、弁体２１４が目標リフト量に達するまでの時間が長くなるのを抑制する効果が得られる。したがって、本実施例の制御装置は、燃料噴射装置以外の電磁弁を対象とした場合であっても有効である。

上述では燃料噴射装置を対象にした場合の効果を説明したが、ソレノイドを有する電磁弁であれば同じ課題を有する。よって本実施例は燃料噴射装置１０１だけではなく電磁弁を制御するための制御装置に適用することが可能である。

以下、図１０を用いて、本発明の実施例２に関わる制御装置の構成について説明する。図１０は、本実施例におけるＥＣＵ１５０（制御装置）の昇圧回路の構成を記載した図である。図１０において図５と同じ符号については同じ構成を示すため説明を省略する。

本実施例の図１０と実施例１の図６とでは、昇圧回路５１４の入力電圧側に高電圧源ＶＨ２とバッテリ電圧ＶＢ５００とが配置され、またこれらの入力を切り替える入力切替部（スイッチング素子１００１、スイッチング素子１００２）が配置された点が異なる。なお、図１０において、駆動ＩＣ５０２やスイッチング素子５０５～５０７等の駆動回路１０３は省略されている。

図１０に示すように本実施例におけるＥＣＵ１５０は、スイッチング素子１００１と、スイッチング素子１００２とを有している。スイッチング素子１００１は端子ｙ１０４で、スイッチング素子１００２は端子ｙ１０３でＣＰＵ１０４に接続され、ＥＣＵ１５０はこれらのスイッチング素子１００１、スイッチング素子１００２を切り替える入力切替部１０００を有する。すなわち本実施例のＥＣＵ１５０は、低電圧源（バッテリ電圧源５００）から昇圧回路５１４に通電するか、高電圧源６０１から昇圧回路５１４に通電するか、を切り替えるように入力切替部１０００を制御する制御部（ＣＰＵ１０４）を備えている。

ＣＰＵ１０４の端子ｙ１０２は昇圧回路５１４の出力電圧である昇圧電圧源５１６と接続され、昇圧電圧源５１６の昇圧電圧値ＶＨを検出する。検出した電圧値ＶＨが設定された閾値よりも低い場合にＣＰＵ１０４は、高電圧源６０１からコンデンサ５３３に電圧をチャージするように入力切替部１０００を制御する。つまり、制御部（ＣＰＵ１０４）は、昇圧回路５１４の出力電圧ＶＨが設定閾値よりも低い場合は高電圧源６０１からコンデンサ５３３に電圧をチャージするように入力切替部１００を制御する。具体的にはＣＰＵ１０４は、スイッチング素子１００１をＯＮ、スイッチング素子１００２をＯＦＦにすることで、コンデンサ５３３に高電圧源６０１から電圧をソレノイド２０５に印加するように入力切替部１０００を制御する。なお、ＣＰＵ１０４の端子ｙ１０１がスイッチング素子５３１と接続され、このスイッチング素子５３１のＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことで、高電圧源６０１からコンデンサ５３３に電圧をチャージする。

閾値は、たとえば初期値に対して０．１～１０Vの範囲で設定するとよい。一方で制御部（ＣＰＵ１０４）は、昇圧回路５１４の出力電圧ＶＨが設定閾値よりも高い場合には、低電圧源（バッテリ電圧源５００）からコンデンサ５３３に電圧をチャージするように入力切替部１０００を制御する。このように昇圧電圧源５１６の電圧が低い場合に、昇圧回路５１４へ高電圧源６０１の電圧印加を行う。

図１１は本実施例における制御装置の制御方法を用いた場合について、横軸を時間として、昇圧電圧源５１６の昇圧電圧ＶＨ、噴射パルス、駆動電流、弁体変位量を示した図である。図１１には、昇圧回路のコンデンサへのチャージにバッテリ電圧ＶＢを用いる場合を破線で記載し、高電圧源を用いる場合を実線で記載する。第１噴射パルス１１０１と第２噴射パルス１１０２との間隔１１０３であった場合に、バッテリ電圧ＶＢを用いて昇圧回路５１４でコンデンサ５３３に電圧をチャージすると、昇圧電圧ＶＨは図１１の破線に示すように時間がかかっていた。この場合、駆動電流が８１２に示すように傾きが小さくなり、結果として弁体変位量が８１３に示すように遅れてしまう虞があった。

これに対し、本実施例の上記した制御によれば、昇圧電圧源５１６の電圧値が初期値である昇圧電圧ＶＨへ復帰するまでの時間を図１１の１１０３に示す期間から１１０５に示す期間へ短縮することができるので、駆動電流を８１２から８１０に示すように傾きを大きくすることができ、急速に立ち上げることが可能となる。これにより弁体変位量を８１３から８１１に示すように遅れが無いようにすることができるため、これにより噴射量ばらつきを低減することができる。結果、ＰＮの抑制効果を高めることが可能である。

また、高電圧源６０１は、高電圧源６０１に接続された電子機器の使用によって、電圧が低下する場合がある。このように、高電圧源６０１の使用率が高い場合に、昇圧回路５１４のコンデンサ５３３のチャージに高電圧源６０１を用いると、高電圧源６０１の電圧がさらに低下し、他の電子機器の使用に支障をきたす場合がある。したがって、高電圧源６０１の電圧ＶＨ２をＣＰＵ１０４で検出するＡ／Ｄ変換の端子ｙ１０５を設け、高電圧源の使用率が高いか、もしくは高電圧源の電圧値があらかじめ、制御装置１５０に設定された閾値を下回る場合には、スイッチング素子１００１をＯＦＦ、スイッチング素子１００２をＯＮにして、昇圧回路５１４のコンデンサ５３３のチャージにバッテリ電圧源５００のバッテリＶＢを用いるようにＥＣＵ１５０のＣＰＵ１０４で制御するとよい。

この結果、高電圧源６０１に接続された電子機器の動作を保証しつつ、燃料噴射装置１０１の電磁弁を安定的に駆動できる。なお、スイッチング素子１００１、スイッチング素子１００２はたとえばＦＥＴで構成される。

制御部（ＣＰＵ１０４）には、高電圧源６０１が使えない所定の条件が設定されている。制御部（ＣＰＵ１０４）は、高電圧源６０１が使えない所定の条件を満たす場合に、高電圧源６０１からコンデンサ５３３に電圧をチャージするように入力切替部１０００を制御するとよい。高電圧源６０１が使えない所定の条件とは、たとえば高電圧源６０１が故障し、電圧が著しく低下する場合である。具体的には、高電圧源６０１が故障し、電圧ＶＨ２が著しく低下する場合に、昇圧回路５１４へのコンデンサ５３３のチャージにバッテリ電圧ＶＢを使うように制御する。これにより、フェイルセーフ時の燃料噴射装置１０１の動作を保証することができ、車両の走行安全性を確保することができる。

次に、図７、８、１０、１１を用いて本実施例におけるＥＣＵ１５０の制御方法について説明する。図７で示したように、期間７０４では噴射パルスの期間が第１気筒と第３気筒でオーバーラップする。この場合に、たとえば図１０の昇圧回路５１４のコンデンサ５３３のチャージにバッテリ電圧ＶＢ５００を用いた場合に、図８に示すように昇圧回路５１４の出力電圧が初期値である昇圧電圧ＶＨに復帰せず、弁体２１４が目標リフト量に到達するまでの時間が増加して、噴射量が低下する場合があった。

そこで本実施例では、ＥＣＵ１５０のＣＰＵ１０４は、噴射パルス幅または、弁体２１４の開弁期間すなわち噴射期間が２気筒でオーバーラップする場合に、図１０に示すスイッチング素子１００１をＯＮ、スイッチング素子１００２をＯＦＦにして、高電圧源６０１の電圧ＶＨ２でコンデンサ５３３にチャージするように制御する。つまりＥＣＵ１５０のＣＰＵ１０４は、電磁弁（燃料噴射装置１０１）に駆動電圧を送るための噴射パルスの期間が2気筒でオーバーラップする場合に、高電圧源６０１からコンデンサ５３３に電圧をチャージするように入力切替部１０００を制御する。高電圧源６０１でコンデンサ５３３にチャージすることで、図１１に示すように、昇圧電圧源５１６の電圧の初期値である昇圧電圧ＶＨに復帰するまでの時間が１１０５のように短くなる。このため、次の燃料噴射を行うタイミングでのソレノイド２０５への印加電圧の低下を抑制し、噴射量ばらつきを抑制できる。結果として、ＰＮの低減効果を向上させることが可能となる。

また図１１に示すように、１回目の噴射パルス１１０１と２回目の噴射パルス１１０２の間隔１１０３が短い場合には、昇圧回路５１４のコンデンサ５３３へのチャージにバッテリ電圧源５００のバッテリ電圧ＶＢを用いると、噴射パルス１１０２を通電するタイミングｔ１１１で電圧が初期値ＶＨに復帰しないということがあり得る。すると、弁体２１４が目標リフト量に到達するまでの時間１１０４が長くなり、噴射量が低下する場合があった。したがって、噴射パルスの間隔１１０３が短い場合には、昇圧回路５１４のコンデンサ５３３へのチャージに高電圧６０１を印加するように制御するとよい。

つまりＥＣＵ１５０のＣＰＵ１０４は、電磁弁（燃料噴射装置１０１）を多段噴射で制御する場合に、１サイクルにおける噴射間隔が設定間隔以下の場合に高電圧源６０１からコンデンサ５３３に電圧をチャージするように入力切替部１０００を制御する。この結果、噴射パルス１１０２をＯＮにするタイミングｔ１１１において、昇圧電圧が初期値ＶＨに復帰させておくことができる。したがって、弁体２１４が目標リフト量に到達するまでの時間が、噴射パルス１１０１をＯＮにする場合と比べて同等となり、噴射量ばらつきを抑制できる。またＥＣＵ１５０のＣＰＵ１０４は、電磁弁（燃料噴射装置１０１）を多段噴射で制御する場合に、１サイクルにおける噴射間隔が設定間隔を超える場合に低電圧源（バッテリ電圧源５００）からコンデンサ５３３に電圧をチャージするように入力切替部１０００を制御するのが良い。これにより省電力にて多段噴射を実現することが可能となる。

また、１燃焼サイクル中における燃料噴射装置１０１の噴射回数が多くなるほど、噴射間隔１１０３は短くなる。そこで１燃焼サイクル中における噴射回数があらかじめＥＣＵのＣＰＵ５０１に設定された回数（たとえば３～４回以上）になる場合には、ＣＰＵ１０４は、昇圧回路５１４のコンデンサ５３３へのチャージに高電圧６０１を用いるように入力切替部１０００を制御する。ＥＣＵ１５０のＣＰＵ１０４は、電磁弁（燃料噴射装置１０１）を多段噴射で制御する場合に、1サイクルにおける噴射回数が設定回数以上の場合に高電圧源６０１からコンデンサ５３３に電圧をチャージするように入力切替部１０００を制御する。

さらには、エンジンの回転数が高い場合は、１燃焼サイクルの時間も短くなる。よって、ＣＰＵ１０４は、エンジンの回転数が設定値以上の高回転数である場合には、昇圧回路５１４への電圧印加に高電圧源６０１を用いるようにスイッチ１００１をＯＮにし、スイッチ１００２をＯＦＦにするように制御するとよい。また、ＣＰＵ１０４は、エンジンの回転数が設定値未満の低回転数の場合は、１燃焼サイクルの時間が長くなるため、昇圧回路５１４への電圧印加にバッテリ電圧ＶＢ５００を用いるようにスイッチ１００１をＯＦＦにし、スイッチ１００２をＯＮにするように制御してもよい。つまりＥＣＵ１５０のＣＰＵ１０４は、電磁弁（燃料噴射装置１０１）の１サイクルにおける噴射回数が設定回数未満の場合に低電圧源（バッテリ電圧源５００）からコンデンサ５３３に電圧をチャージするように入力切替部１０００を制御する。

また、分割噴射の回数が、ＥＣＵ１５０にあらかじめ設定された回数（たとえば３～４回未満）となる場合には、昇圧回路５１４のコンデンサ５３３のチャージにバッテリＶＢを用いるように制御してもよい。とくに分割噴射回数が多い条件で、高電圧源６０１を昇圧回路５１４に用いることで、高電圧源６０１に接続されている電子機器の電力をまかないつつ、昇圧回路５１４の電圧低下を低減し、ＰＮを抑制することができる。

また、入力切替部１０００は、昇圧回路５１４の内部にあってもよいし、ＥＣＵ１５０の内部で昇圧回路５１４の外にあってもよい。さらに入力切替部１０００は、ＥＣＵ１５０の外部にあってもよい。高圧電源６０１を搭載しない車両があった場合、入力切替部１０００をＥＣＵの外に構成することで、ＥＣＵは、高圧電源６０１が車両に搭載されている場合、されていなかった場合であっても同一の回路構成で対応できるため、ＥＣＵのコストを抑制できる。

上述では燃料噴射装置を対象にした場合の効果を説明したが、ソレノイドを有する電磁弁であれば同じ課題を有する。よって本実施例は、燃料噴射装置１０１だけではなく電磁弁を制御するための制御装置に適用することが可能である。

以下、図１２を用いて、本発明の実施例３に関わる車両の構成について説明する。図１２は、実施例３における車両の構成を記載した図である。図１２において、図１、５、６、１０と同じ符号である部品については同じものを意味するため、詳細な説明は省略する。

実施例３では、実施例１、２におけるＥＣＵ１５０を搭載した車両の構成について説明する。
図１２より、エンジン１２０１と、電気モーター１２０２の間には、動力切替部１２０３が配置される。動力切替部１２０３は、シャフト１２０６に伝える駆動力をエンジン１２０１と電気モーター１２０２から選択できるように構成されている。シャフト１２０６が回転すると、車両のタイヤ１２０７に駆動力が伝達され、タイヤ１２０７が回転し、車両が走行する。動力切替部１２０３とＥＣＵ１５０との間には発電機１２０４が設けられ、エンジンの動力や、シャフト１２０６の回転エネルギーを改正して発電機１２０４に電力として蓄えることができる。ＥＣＵ１５０は、ハイブリッドシステムを制御するためのハイブリッド制御装置１２０５と通信するように構成される。ＥＣＵ１５０を介してハイブリッド制御装置１２０５は、モーター１２０２を制御したり、動力部切替部１２０３のＯＮ・ＯＦＦを制御し、シャフト１２０６に伝達する動力減を電気モーター１２０２とエンジン１２０１から選択できるよう構成される。

また、高電圧源６０１は、ハイブリッド制御装置１２０５を介して電気モーター１２０２に接続される。なおハイブリッド制御装置１２０５は、ＥＣＵ１０４と同一の部品の場合でもよいし、別部品として構成してもよい。

以上の通り本実施例のＥＣＵ１５０は１４Ｖよりも高い電圧を出力する高電圧源６０１と、電気モーター１２０２とエンジン１２０１を有する車両に搭載される電磁弁（燃料噴射装置１０１）を制御する。また電磁弁（燃料噴射装置１０１）は、エンジン１２０１の筒内に直接燃料を噴射するように構成される。そして図１２に図示はないが、図６、又は図１０のＥＣＵ１０４のＣＰＵ１０４は高電圧源６０１で電磁弁（燃料噴射装置１０１）に供給する電圧を昇圧する昇圧回路５１４のコンデンサ５３３をチャージさせる。

高電圧源６０１は、内燃機関と電気モーターを搭載したハイブリッド自動車などに用いると有効であり、とくに電気モーター１２０２は印加電圧でモーターの出力特性が決まることから燃費向上やコンパクトによるコスト抑制などに寄与する。また、内燃機関のエンジン１２０１においては、吸気ポートに燃料噴射装置が搭載される場合に比べて、筒内に燃料噴射装置が搭載される場合の方が、１燃焼サイクル中の噴射を分割することで、燃料の壁面付着を抑制したり、筒内に噴射した混合気の効果が高い。したがって、本発明の第１、第２実施例における構成は、車両駆動用の電気モーター１２０２と筒内直接噴射式のエンジン１２０１を有した実施例３の車両に用いることで、噴射量ばらつきを低減する効果が大きくでき、ＰＮを抑制できる。

１０１…燃料噴射装置、１０４…ＣＰＵ、１５０…ＥＣＵ、２０５…ソレノイド、５００…バッテリ電圧源、５０２…駆動ＩＣ、５０５～５０７…スイッチング素子、５１５…接地電位、５１６…昇圧電圧源

Claims (6)

1. 低電圧源と、前記低電圧源の電圧よりも高い電圧を出力する高電圧源と、を有し、内燃機関の気筒ごとに設けられた、１燃焼サイクル中に複数回の燃料噴射が可能である燃料噴射装置を制御する制御装置であって、
   前記低電圧源又は前記高電圧源から出力された電圧をコンデンサに蓄電し当該電圧を昇圧して前記燃料噴射装置へ供給する昇圧回路と、
   前記低電圧源から前記昇圧回路への通電と、前記高電圧源から前記昇圧回路への通電を選択的に切り替える入力切替部と、
   前記昇圧回路及び前記入力切替部の動作を制御して、前記低電圧源又は前記高電圧源の電圧を用いて前記燃料噴射装置の駆動を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記高電圧源の使用率が所定値よりも低く、かつ前記高電圧源の電圧値が設定閾値以上である場合に、１燃焼サイクル中の連続する前記燃料噴射において、前記燃料噴射装置に駆動電圧を印加するためのパルス信号がオフしてから次にオンとなるタイミングまでに前記昇圧回路の出力電圧が初期値に復帰するように、前記入力切替部の切り替え動作を制御して前記高電圧源を前記昇圧回路と通電させる、
   燃料噴射装置を制御する制御装置。
2. 前記制御部は、前記内燃機関の異なる気筒間で、前記燃料噴射装置に駆動電圧を印加するためのパルス信号の期間が重なる場合には、前記高電圧源の電圧を用いて前記昇圧回路のコンデンサに蓄電が行われるように前記入力切替部を制御する、
   請求項１に記載の燃料噴射装置を制御する制御装置。
3. 前記制御部は、１燃焼サイクル中の前記燃料噴射の回数が設定回数以上の場合には、前記高電圧源の電圧を用いて前記昇圧回路のコンデンサに蓄電が行われるように前記入力切替部を制御する、
   請求項１に記載の燃料噴射装置を制御する制御装置。
4. 前記制御部は、１燃焼サイクル中の前記燃料噴射の回数が設定回数未満の場合には、前記低電圧源の電圧を用いて前記昇圧回路のコンデンサに蓄電が行われるように前記入力切替部を制御する、
   請求項３に記載の燃料噴射装置を制御する制御装置。
5. 前記制御部は、１燃焼サイクル中の前記燃料噴射の間隔が設定間隔以下の場合には、前記高電圧源の電圧を用いて前記昇圧回路のコンデンサに蓄電が行われるように前記入力切替部を制御する、
   請求項１に記載の燃料噴射装置を制御する制御装置。
6. 前記制御部は、１燃焼サイクル中の前記燃料噴射の間隔が設定間隔を超える場合には、前記低電圧源の電圧を用いて前記昇圧回路のコンデンサに蓄電が行われるように前記入力切替部を制御する、
   請求項５に記載の燃料噴射装置を制御する制御装置。

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