(57)【要約】【課題】ブースト電圧生成に要する時間の短縮を図った燃料噴射制御装置を提供する。【解決手段】燃料噴射制御装置は、昇圧コイル、昇圧スイッチ、昇圧コンデンサおよび放電スイッチを備える。さらに、燃料噴射制御装置は、昇圧制御部、放電制御部およびコンデンサ制御部を備える。昇圧制御部は、昇圧スイッチを繰り返しオンオフ作動させる昇圧制御を実行することで、昇圧コンデンサの高電位側電圧を目標電圧Ｖｔｒｇにまで昇圧させる。放電制御部は、放電スイッチをオン作動させる放電制御を実行することで、燃料噴射弁を開弁作動させる。コンデンサ制御部は、昇圧コンデンサの低電位側電圧を、昇圧制御の実行期間では放電制御の開始時点より所定電圧だけ低くさせ、放電制御の実行期間では所定電圧を印加する。【選択図】図３
2020020302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を噴射する燃料噴射弁（１）への通電状態を制御することにより燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置であって、
バッテリ電圧（ＶＢ）を昇圧する昇圧コイル（３１）と、
前記昇圧コイルへの前記バッテリ電圧の通電オンオフを切り替える昇圧スイッチ（３３）と、
前記昇圧スイッチによる切り替え毎に、前記昇圧コイルにより昇圧された電圧の電力を充電していく昇圧コンデンサ（３２）と、
オン作動することで前記昇圧コンデンサの高電位側を前記燃料噴射弁に接続して、前記昇圧コンデンサに充電された電力を前記燃料噴射弁へ放電させる放電スイッチ（４１）と、
前記昇圧スイッチを繰り返しオンオフ作動させる昇圧制御を実行することで、前記昇圧コンデンサの高電位側電圧を目標電圧（Ｖｔｒｇ）にまで昇圧させる昇圧制御部（Ｓ１２）と、
前記放電スイッチをオン作動させる放電制御を実行することで、前記燃料噴射弁を開弁作動させる放電制御部（Ｓ２２）と、
前記昇圧コンデンサの低電位側電圧を、前記昇圧制御の実行期間では前記放電制御の開始時点より所定電圧（ＶＢ）だけ低くさせ、前記放電制御の実行期間では前記所定電圧を印加させるコンデンサ制御部（Ｓ１１、Ｓ２１）と、
を備える燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記目標電圧は、前記放電制御の放電開始時に要求される要求電圧（Ｖｒｅｑ）より前記所定電圧の分だけ低い値に設定されている請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記コンデンサ制御部は、前記昇圧制御の実行期間には前記昇圧コンデンサの低電位側をグランドに接続する請求項１または２に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記所定電圧は前記バッテリ電圧であり、
前記バッテリ電圧が大きいほど、前記目標電圧を低い値に可変設定する可変設定部（７３）を備える請求項１〜３のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記燃料噴射弁の噴射間隔が長いほど、前記昇圧制御の開始時期を遅らせる請求項１〜４のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書における開示は、燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、通電により開弁作動して燃料を噴射させる燃料噴射弁と、その燃料噴射弁への通電を制御することで燃料噴射状態を制御する制御装置とが知られている。
【０００３】
特許文献１に開示されている制御装置では、以下のように燃料噴射弁への通電を制御している。先ず、バッテリ電圧を昇圧させた電圧（ブースト電圧）を燃料噴射弁に印加し、燃料噴射弁を流れる電流（駆動電流）がピーク電流設定値にまで上昇したことに伴いブースト電圧の印加を終了させる。その後、駆動電流を所定の定電流に維持させるようにバッテリ電圧を燃料噴射弁へ印加して、消費電力を抑制させつつ開弁状態を維持させる。要するに、バッテリ電圧印加に先立ちブースト電圧を印加することで、駆動電流をピーク電流設定値まで急上昇させ、これにより、燃料噴射弁による磁気吸引力を急上昇させて、燃料噴射弁の開弁作動を速やかに開始させる。
【０００４】
上述の如く昇圧させる昇圧回路は、昇圧コイル、昇圧スイッチおよび昇圧コンデンサを有する。昇圧スイッチのオン作動により昇圧コイルが通電オンされると、昇圧コイルにエネルギーが蓄積され、その後、昇圧スイッチのオフ作動により昇圧コイルが通電オフされると、昇圧コイルに蓄積されているエネルギーが昇圧コンデンサに蓄電される。この通電オンオフを繰り返すことで昇圧コンデンサの電圧を昇圧させていき、ブースト電圧を生成させる。ブースト電圧が目標電圧に達して昇圧が完了した後、昇圧コンデンサの高電位側を燃料噴射弁に接続させるべく、放電スイッチをオン作動させて、燃料噴射弁への通電を開始させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２２９８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年では、燃料の噴射間隔を短くする要求が高くなってきている。特に、１燃焼サイクル中に複数回噴射（多段噴射）させる場合にはその要求が高い。そして、噴射間隔を短縮させるには、昇圧回路によるブースト電圧の生成に要する時間を短くする必要がある。
【０００７】
開示される１つの目的は、ブースト電圧生成に要する時間の短縮を図った燃料噴射制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、開示された１つの態様は、
燃料を噴射する燃料噴射弁（１）への通電状態を制御することにより燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置であって、
バッテリ電圧（ＶＢ）を昇圧する昇圧コイル（３１）と、
昇圧コイルへのバッテリ電圧の通電オンオフを切り替える昇圧スイッチ（３３）と、
昇圧スイッチによる切り替え毎に、昇圧コイルにより昇圧された電圧の電力を充電していく昇圧コンデンサ（３２）と、
オン作動することで昇圧コンデンサの高電位側を燃料噴射弁に接続して、昇圧コンデンサに充電された電力を燃料噴射弁へ放電させる放電スイッチ（４１）と、
昇圧スイッチを繰り返しオンオフ作動させる昇圧制御を実行することで、昇圧コンデンサの高電位側電圧を目標電圧（Ｖｔｒｇ）にまで昇圧させる昇圧制御部（Ｓ１２）と、
放電スイッチをオン作動させる放電制御を実行することで、燃料噴射弁を開弁作動させる放電制御部（Ｓ２２）と、
昇圧コンデンサの低電位側電圧を、昇圧制御の実行期間では、放電制御の開始時点より所定電圧（ＶＢ）だけ低くさせ、放電制御の実行期間では所定電圧を印加するコンデンサ制御部（Ｓ１１、Ｓ２１）と、
を備える燃料噴射制御装置とされる。
【０００９】
ここで、昇圧コンデンサへの充電により高電位側電圧が上昇していく速度（充電速度）は、高電位側電圧が高い時ほど遅い。そのため、充電開始に伴い高電位側電圧が高くなっていくほど、充電速度が遅くなっていく。したがって、充電期間においては、高電位側電圧を低くしておいた方が充電速度を速くできるので、充電に要する時間を短くできる。その一方で、放電開始時においては、高電位側電圧を高くしておいた方が、燃料噴射弁を流れる駆動電流を通電開始時点から急上昇させることができる。よって、通電開始から燃料噴射弁が開弁作動を開始するまでの開弁遅れ時間を短くでき、開弁作動を速やかに開始させる点で有利である。
【００１０】
これらの点を鑑み、かつ、低電位側電圧を低くすればその低くした分だけ高電位側電圧も低くなることに着目し、上記制御装置では、昇圧コンデンサの低電位側電圧を、昇圧制御の実行期間では、放電制御の開始時点より所定電圧（ＶＢ）だけ低くさせる。そのため、昇圧制御時の高電位側電圧が低くなるので、昇圧制御時における高電位側電圧の上昇速度が速くなる。よって、昇圧コンデンサの高電位側電圧を目標電圧にまで昇圧させるのに要する期間（充電期間）を短くできる。また、上記制御装置によれば、放電開始時には昇圧制御時よりも低電位側電圧は高くされるので、燃料噴射弁に流れる駆動電流を急上昇させることができ、燃料噴射弁の開弁作動を速やかに開始できる。
【００１１】
なお、上記括弧内の参照番号は、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、技術的範囲を何ら制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態に係る燃料噴射制御装置、およびその装置の制御対象となる燃料噴射弁を示す回路図である。
【図２】第１実施形態の従来技術において、燃料噴射弁に流れる駆動電流、昇圧コンデンサの高電位側電圧、および昇圧ＳＷの駆動信号の各々について、経過時間に対する変化を示す図。
【図３】第１実施形態において、燃料噴射弁に流れる駆動電流、昇圧コンデンサの高電位側電圧、および昇圧ＳＷの駆動信号の各々について、経過時間に対する変化を示す図。
【図４】第１実施形態において、昇圧制御の処理手順を示すフローチャート。
【図５】第１実施形態において、放電制御の処理手順を示すフローチャート。
【図６】第１実施形態と従来技術との充電時間の違いを示す図。
【図７】昇圧コンデンサの昇圧特性を示す図。
【図８】第２実施形態に係る燃料噴射制御装置の一部を示す回路図。
【図９】第２実施形態において、バッテリ電圧が高い場合における、経過時間に対するブースト電圧の変化を示す図。
【図１０】第２実施形態において、バッテリ電圧が低い場合における、経過時間に対するブースト電圧の変化を示す図。
【図１１】第３実施形態において、昇圧開始の遅れ時間とエンジン回転数との関係を示す図。
【図１２】第３実施形態において、経過時間に対するブースト電圧の変化を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本開示の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。
【００１４】
（第１実施形態）
図１に示す燃料噴射弁１は、点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）に搭載されており、内燃機関の燃焼室へ直接燃料を噴射する直噴式である。燃料噴射弁１へ供給される燃料は燃料ポンプにより圧送され、燃料ポンプは内燃機関の回転駆動力により駆動する。内燃機関は複数の気筒を備え、各気筒に燃料噴射弁１が設けられている。
【００１５】
制御装置５は、燃料噴射弁１への通電状態を制御することで燃料の噴射状態を制御する燃料噴射制御装置に相当する。具体的には、制御装置５は、通電オン時期を制御することで噴射開始時期を制御し、通電オフ時期を制御することで噴射終了時期を制御し、通電期間を制御することで、１回の開弁に伴い噴孔から噴射される燃料の量（燃料噴射量）を制御する。また、燃料噴射弁１および制御装置５は燃料噴射システムを提供する。
【００１６】
制御装置５は、マイクロコンピュータ（マイコン１０）、制御集積回路（制御ＩＣ２０）、昇圧回路３０、放電回路、定電流回路および気筒スイッチ回路を備える。さらに制御装置５は、これらのマイコン１０、制御ＩＣ２０および各種回路を収容する筐体５ａを備える。筐体５ａには、高電位側端子５ｂおよび低電位側端子５ｃが設けられている。高電位側端子５ｂは、燃料噴射弁１の高電位側と配線で接続され、低電位側端子５ｃは、燃料噴射弁１の低電位側と配線で接続されている。
【００１７】
マイコン１０は、少なくとも１つの演算処理装置（ＣＰＵ１１）と、演算処理装置により実行されるプログラムおよびデータを記憶する記憶媒体としての少なくとも１つの記憶装置（メモリ１２）とを有する。記憶媒体は、プロセッサによって読み取り可能なプログラムを非一時的に格納する非遷移的実体的記憶媒体である。記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスクなどによって提供されうる。制御装置５は、１つのコンピュータ、またはデータ通信装置によってリンクされた一組のコンピュータ資源によって提供されうる。プログラムは、マイコン１０によって実行されることによって、制御装置５をこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される方法を実行するように制御装置５を機能させる。
【００１８】
本実施形態では、メモリ１２に予め記憶されている各種プログラムをＣＰＵ１１が実行することで、燃料噴射弁１への通電状態を制御（噴射制御）する。
【００１９】
具体的には、マイコン１０は、先ず、内燃機関の運転状態に基づき、燃料噴射量の目標値（目標噴射量）および目標噴射開始時期を算出する。上記運転状態の具体例としてはエンジン負荷およびエンジン回転数ＮＥが挙げられる。次に、目標噴射量に対応する燃料噴射弁１への通電時間と、目標噴射開始時期に対応する通電開始時期を算出する。次に、算出した通電時間および通電開始時期を指令する噴射指令信号を制御ＩＣ２０へ出力する。なお、目標噴射量に対応する通電時間は、燃料噴射弁１へ供給される燃料の圧力が高いほど短い時間に設定される。
【００２０】
マイコン１０は、１燃焼サイクル中に同一の燃料噴射弁１から複数回燃料を噴射させる多段噴射を実行するか否かの決定と、多段噴射を実行する場合の噴射回数（段数）の算出を、内燃機関の運転状態に基づき実行する。マイコン１０は、上記多段噴射を実行している時には多段噴射制御部を提供する。
【００２１】
制御ＩＣ２０は、マイコン１０から出力された噴射指令信号等に基づき、以下に詳述する昇圧回路３０、放電回路、定電流回路および気筒ＳＷ回路の作動を制御する。制御ＩＣ２０は、車両に搭載されたバッテリの電圧（バッテリ電圧ＶＢ）から所定の制御電圧を生成する、図示しない制御電圧生成回路を有する。例えば、バッテリ電圧ＶＢは約１４Ｖであり、制御電圧は約５Ｖである。制御ＩＣ２０は、後述する各種のスイッチング素子（以下、ＳＷと記載）のゲート端子に制御電圧を印加することでスイッチング素子をオン作動させる。
【００２２】
昇圧回路３０は、バッテリ電圧ＶＢを昇圧してブースト電圧ＶＣを生成するための回路であり、昇圧コイル３１、昇圧コンデンサ３２、昇圧ＳＷ３３（昇圧スイッチ）およびダイオード３４を有する。放電回路は放電ＳＷ４１（放電スイッチ）を有し、放電ＳＷ４１がオン作動することで、昇圧回路３０により昇圧されたブースト電圧ＶＣが燃料噴射弁１の高電位側へ印加される。放電ＳＷ４１をオフさせた状態で昇圧ＳＷ３３をオン作動させると、昇圧コイル３１にエネルギーが蓄積されて、昇圧ＳＷ３３をオフ作動させると、昇圧コイル３１に蓄積されたエネルギーが昇圧コンデンサ３２に蓄電される。昇圧ＳＷ３３がオン作動とオフ作動を繰り返すことにより、オフ作動する毎に昇圧コンデンサ３２の電圧、つまりブースト電圧ＶＣが上昇していく。このように昇圧されて蓄電された電力の電圧がブースト電圧ＶＣに相当する。
【００２３】
さらに昇圧回路３０は、昇圧コンデンサ３２の低電位側の電圧を変更させる低電位変更回路を有する。この低電位変更回路は、昇圧コンデンサ３２の低電位側に接続されており、第１ＳＷ３５および第２ＳＷ３６を有する。第１ＳＷ３５は、オン作動することで、昇圧コンデンサ３２の低電位側をグランドに接続する。第２ＳＷ３６は、オン作動することで、昇圧コンデンサ３２の低電位側にバッテリ電圧ＶＢを印加させる。なお、第１ＳＷ３５には抵抗３５ａが並列に接続されており、第２ＳＷ３６にはダイオード３６ａが直列に接続されている。第１ＳＷ３５および第２ＳＷ３６のいずれか一方がオン作動している時には、他方はオフ作動する。これにより、低電位変更回路は、昇圧コンデンサ３２の低電位側の電圧を、バッテリ電圧ＶＢとグランド電圧とに切り替える。
【００２４】
制御ＩＣ２０は、ブースト電圧ＶＣを検出する回路である昇圧モニタ２１を有する。制御ＩＣ２０は、昇圧モニタ２１で検出されるブースト電圧ＶＣが目標電圧Ｖｔｒｇになるまで昇圧ＳＷ３３のオンオフ作動を繰り返すように制御（昇圧制御）する。このように、ブースト電圧ＶＣが目標電圧Ｖｔｒｇに達した時点で、昇圧コンデンサ３２への充電が完了し、昇圧回路３０は昇圧ＳＷ３３のオンオフ作動による昇圧を終了させる。
【００２５】
気筒ＳＷ回路は、気筒ＳＷ６１を有する。上述の如く昇圧コンデンサ３２への充電が完了した後、気筒ＳＷ６１および放電ＳＷ４１をオン作動させると、ブースト電圧ＶＣが燃料噴射弁１の高電位側へ印加され、ブースト電圧ＶＣによる電流（駆動電流）が燃料噴射弁１に流れる。
【００２６】
定電流回路は、定電流ＳＷ５１およびダイオード５２を有する。放電ＳＷ４１をオフ作動させた状態で気筒ＳＷ６１および定電流ＳＷ５１をオン作動させると、バッテリ電圧ＶＢが燃料噴射弁１の高電位側へ印加され、バッテリ電圧ＶＢによる駆動電流が燃料噴射弁１に流れる。
【００２７】
制御ＩＣ２０は、先述した昇圧モニタ２１に加えて、電流モニタ２２およびバッテリ電圧モニタ２３を有する。電流モニタ２２は、燃料噴射弁１の低電位側に接続されたシャント抵抗６１ａによる電圧降下量を検出することで、駆動電流を検出する。バッテリ電圧モニタ２３はバッテリ電圧ＶＢを検出する。
【００２８】
昇圧ＳＷ３３、第１ＳＷ３５、第２ＳＷ３６、放電ＳＷ４１、定電流ＳＷ５１および気筒ＳＷ６１は、電界効果トランジスタの一種であるＭＯＳＦＥＴであり、これらのオンオフ作動は制御ＩＣ２０により制御される。制御ＩＣ２０は、昇圧モニタ２１および電流モニタ２２により検出された値と、マイコン１０から出力された先述の噴射指令信号とに基づき、上述した複数のスイッチング素子の作動を制御（噴射制御）する。
【００２９】
以下、このような噴射制御を実行した場合における各種の駆動信号、駆動電流、ブースト電圧ＶＣ等の変化について、図２および図３を用いて、多段噴射を実行した場合の一態様を説明する。
【００３０】
図２は、本実施形態に対する従来技術としての噴射制御装置において、噴射制御を実行したときの各種変化を示すタイミングチャートであり、この従来技術では、第１ＳＷ３５および第２ＳＷ３６等の低電位変更回路が廃止されている。図２および図３の（ａ）欄は、燃料噴射弁１の燃料噴射弁１を流れる駆動電流の変化を示す。（ｂ）欄は、昇圧コンデンサ３２の高電位側の電圧の変化を示す。（ｃ）欄は、昇圧ＳＷ３３のゲート端子に入力される制御電圧の信号（駆動信号）の変化を示す。（ｄ）欄は、第１ＳＷ３５のゲート端子に入力される駆動信号の変化を示す。（ｅ）欄は、第２ＳＷ３６のゲート端子に入力される駆動信号の変化を示す。
【００３１】
制御ＩＣ２０は、噴射指令信号が入力されることに先立ち、バッテリ電圧ＶＢを目標電圧Ｖｔｒｇまで昇圧させて、昇圧コンデンサ３２への充電を完了させておく。本実施形態に係る初回の充電時間Ｔ１では、第１ＳＷ３５をオン作動、かつ、第２ＳＷ３６をオフ作動させることで、昇圧コンデンサ３２の低電位側をグランドに接続している（（ｄ）（ｅ）欄参照）。
【００３２】
本実施形態に係る目標電圧Ｖｔｒｇは、放電開始時に要求されるブースト電圧ＶＣである要求電圧Ｖｒｅｑより、所定電圧の分だけ低い値に設定されている。所定電圧は、バッテリ電圧ＶＢを想定した値（例えば１４Ｖ）に固定して設定されている（（ｂ）欄参照）。一方、従来技術に係る目標電圧Ｖｔｒｇは、要求電圧Ｖｒｅｑと同じ値に設定されている。
【００３３】
その後、噴射指令信号が制御ＩＣ２０へ入力されると、制御ＩＣ２０は、放電ＳＷ４１をオン作動させて、昇圧コンデンサ３２から燃料噴射弁１へ放電させる放電制御を開始する。つまり、燃料噴射弁１への通電開始時にはブースト電圧ＶＣを燃料噴射弁１に印加させて、駆動電流を急上昇させる（（ａ）欄参照）。
【００３４】
その後、制御ＩＣ２０は、電流モニタ２２により検出された駆動電流の値がピーク電流設定値Ｉｔｈに達するまでブースト電圧ＶＣによる通電を継続させる。そして、ピーク電流設定値Ｉｔｈに達したことを検知すると、ブースト電圧ＶＣによる通電を停止させる（（ａ）欄参照）。ピーク電流設定値Ｉｔｈは予め設定された固定値である。放電制御期間ではブースト電圧ＶＣが低下していくが、昇圧制御時の目標電圧Ｖｔｒｇは、放電終了時点での低下したブースト電圧ＶＣよりも低い値に設定されている。
【００３５】
その後、制御ＩＣ２０は、電流モニタ２２により検出された駆動電流の値が所定の定電流Ｉａになるよう、定電流ＳＷ５１をオンオフ作動させて、駆動電流をデューティ制御する（（ａ）欄参照）。その後、制御ＩＣ２０は、燃料噴射弁１への通電開始から、目標噴射量に対応する通電時間が経過した時点で、定電流ＳＷ５１および気筒ＳＷ６１をオフ作動させて、燃料噴射弁１への通電を終了させる。
【００３６】
要するに、放電ＳＷ４１は、噴射指令信号に基づきオン作動することで、ブースト電圧ＶＣを燃料噴射弁１へ印加開始させる。印加開始とともに磁気吸引力が上昇していき、その磁気吸引力が制御弁の開弁に要する力（必要開弁力）にまで達すると、制御弁が開弁を開始し、その後ニードルが開弁を開始する。定電流ＳＷ５１は、ブースト電圧ＶＣの印加終了の後、バッテリ電圧ＶＢによる駆動電流を所定の定電流Ｉａに維持させるようにオンオフ作動を繰り返すことで、制御弁の開弁状態を維持させる。
【００３７】
次に、上述した昇圧制御および放電制御を制御ＩＣ２０が実行処理するにあたり、その処理手順を説明する。
【００３８】
図４に示す昇圧制御の処理は、昇圧電圧ＶＣが所定の電圧以下になると充電開始要求フラグがオンになり開始され、当該処理が終了すると、充電開始要求フラグをオフにする。なお、充電開始要求フラグがオンの状態では、制御ＩＣ２０は放電ＳＷ４１をオフ作動させている。多段噴射の２段目以降では、放電制御が終了した時点で、充電開始要求フラグはオフからオンに切り替えられる。
【００３９】
先ず、図４のステップＳ１１では、第２ＳＷ３６をオフ作動させた後、第１ＳＷ３５をオン作動させる。これにより、昇圧コンデンサ３２の低電位側はグランドに接続される。なお、以下の説明では、第１ＳＷ３５および第２ＳＷ３６をまとめてコンデンサＳＷと呼ぶ場合がある。
【００４０】
続くステップＳ１２では、昇圧ＳＷ３３のオンオフを所定周期で繰り返し切り替えて、ブースト電圧ＶＣを上昇させる。続くステップＳ１３では、昇圧モニタ２１により検出されたブースト電圧ＶＣが目標電圧Ｖｔｒｇ以上になっているか否かを判定する。先述した通り、目標電圧Ｖｔｒｇは、要求電圧Ｖｒｅｑよりバッテリ電圧ＶＢ分だけ小さい値に設定されている。
【００４１】
ステップＳ１３にてブースト電圧ＶＣが目標電圧Ｖｔｒｇ以上であると肯定判定されるまでは、ステップＳ１２の処理を継続させ、肯定判定された場合には、続くステップＳ１４にて充電ＳＷ３３をオフ作動させ、昇圧制御を終了する。
【００４２】
図５に示す放電制御の処理は、放電開始要求フラグがオンになると開始され、当該処理が終了すると、放電開始要求フラグをオフにする。なお、放電開始要求フラグがオンの状態では、制御ＩＣ２０は気筒ＳＷ６１をオン作動させている。噴射指令信号により通電開始が指令されたタイミングで、放電開始要求フラグはオフからオンに切り替えられる。
【００４３】
先ず、図５のステップＳ２１では、第１ＳＷ３５をオフ作動させた後、第２ＳＷ３６をオン作動させる。これにより、昇圧コンデンサ３２の低電位側にバッテリ電圧ＶＢが印加される。
【００４４】
続くステップＳ２２では、放電ＳＷ４１をオン作動させて、ブースト電圧ＶＣを燃料噴射弁１に印加させる。続くステップＳ２３では、電流モニタ２２により検出された駆動電流がピーク電流設定値Ｉｔｈ以上になっているか否かを判定する。
【００４５】
ステップＳ２３にて駆動電流がピーク電流設定値Ｉｔｈ以上であると肯定判定されるまでは、ステップＳ２２の処理を継続させ、肯定判定された場合には、続くステップＳ２４にて放電ＳＷ４１をオフ作動させ、放電制御を終了する。
【００４６】
なお、ステップＳ１２の処理を実行している時の制御ＩＣ２０は、昇圧ＳＷ３３を繰り返しオンオフ作動させる昇圧制御を実行することで、昇圧コンデンサ３２の高電位側電圧を目標電圧Ｖｔｒｇにまで昇圧させる「昇圧制御部」に相当する。ステップＳ２２の処理を実行している時の制御ＩＣ２０は、放電ＳＷ４１をオン作動させる放電制御を実行することで、燃料噴射弁１を開弁作動させる「放電制御部」に相当する。ステップＳ１１、Ｓ２１の処理を実行している時の制御ＩＣ２０は、昇圧コンデンサ３２の低電位側電圧を、昇圧制御の実行期間では、放電制御の開始時点より所定電圧だけ低くさせる「コンデンサ制御部」に相当する。
【００４７】
次に、図３に示す本実施形態と図２に示す従来技術との違いを図２、図３および図６を用いて説明しつつ、本実施形態により発揮される作用効果を説明する。なお、図６中の実線は本実施形態に係るブースト電圧ＶＣの変化を示し、点線は従来技術に係るブースト電圧ＶＣの変化を示す。
【００４８】
従来技術では目標電圧Ｖｔｒｇを要求電圧Ｖｒｅｑに設定しているのに対し、本実施形態では目標電圧Ｖｔｒｇを、要求電圧Ｖｒｅｑよりもバッテリ電圧ＶＢの分だけ低い値に設定している。そのため、多段噴射に係る１段目の噴射に用いる電力の充電について、本実施形態の充電時間Ｔ１は、従来技術の充電時間Ｔ１ａに比べて、目標電圧Ｖｔｒｇを低くしている分だけ短くなっている。
【００４９】
ブースト電圧ＶＣは、放電に伴い要求電圧Ｖｒｅｑから低下していくが、放電期間中にブースト電圧ＶＣが低下する量は、本実施形態と従来技術とで同じである。したがって、２段目以降の噴射に用いる電力の充電について、その充電量は本実施形態と従来技術とで同じであり、その充電に伴いブースト電圧ＶＣが上昇する量（昇圧量ΔＶＣ）も本実施形態と従来技術とで同じである。但し、その昇圧量ΔＶＣだけブースト電圧ＶＣを上昇させるのに要する充電時間が、本実施形態と従来技術とで異なる。以下、その理由について説明する。
【００５０】
図７に示す昇圧コンデンサ３２の昇圧特性は、昇圧コンデンサ３２の高電位側の電圧（ブースト電圧ＶＣ）が昇圧制御に伴い上昇していく時の時間変化である。図示されるように、昇圧コンデンサ３２への充電により高電位側電圧が上昇していく速度（充電速度）は、高電圧であるほど遅い。そのため、充電開始に伴いブースト電圧ＶＣが高くなっていくほど、充電速度が遅くなっていく。したがって、充電期間においては、昇圧コンデンサ３２の低電位側電圧を低くすることでブースト電圧ＶＣを低くさせておいた方が、充電速度を速くできる。
【００５１】
この点を鑑み、本実施形態では、昇圧コンデンサ３２の低電位側の電圧をグランドおよびバッテリ電圧ＶＢに切り替えるコンデンサＳＷを備える。そして、昇圧制御の実行期間では、コンデンサＳＷは低電位側電圧をグランドに切り替え、放電制御の実行期間では、コンデンサＳＷは低電位側電圧をバッテリ電圧ＶＢに切り替える。そのため、充電時の低電位側電圧は放電時よりバッテリ電圧ＶＢ（所定電圧）の分だけ低くなる。よって、充電時における高電位側電圧の上昇速度を速くでき、本実施形態に係る充電時間Ｔ２を従来技術に係る充電時間Ｔ２ａより短くできる。よって、多段噴射における各段の噴射間隔の短縮を図ることができる。
【００５２】
その一方で、放電開始時においては、低電位側電圧を高くすることでブースト電圧ＶＣを高くしておいた方が、駆動電流を通電開始時点から急上昇させることができる。よって、通電開始からニードルが開弁作動を開始するまでの遅れ時間を短くでき、開弁作動を速やかに開始させる点で有利である。換言すれば、昇圧コンデンサ３２の低電位側電圧を低くしたままの状態で放電制御を実行すると、昇圧量ΔＶＣを増大させない限り、放電に用いるブースト電圧ＶＣが要求電圧Ｖｒｅｑより低くなってしまい、開弁の遅れ時間が長くなる。
【００５３】
この点を鑑み、本実施形態では、コンデンサＳＷは、放電制御の実行期間に低電位側電圧をバッテリ電圧ＶＢに切り替える。そのため、放電開始時の低電位側電圧は充電時よりバッテリ電圧ＶＢ（所定電圧）の分だけ高くなる。よって、駆動電流を通電開始時点から急上昇させることができ、制御弁の開弁作動を速やかに開始できるので、開弁遅れ時間を短くして、噴射開始の応答遅れ時間を短くできる。その結果、多段噴射に係る噴射間インターバルを短くでき、１回の多段噴射内で噴射可能な段数を増やすことができる。
【００５４】
要するに、本実施形態では、昇圧コンデンサ３２の昇圧特性のうち、昇圧速度の速い部分であって急激に昇圧していく部分の領域を用いて昇圧させることにより、充電時間Ｔ２の短縮を図る。
【００５５】
さらに本実施形態では、目標電圧Ｖｔｒｇは、放電制御の放電開始時に要求される要求電圧Ｖｒｅｑより所定電圧の分だけ低い値に設定されている。これによれば、充電期間における昇圧コンデンサ３２の低電位側電圧を、放電開始時点における低電位側電圧より所定電圧だけ低くすることを、容易に実現できる。
【００５６】
さらに本実施形態では、コンデンサ制御部は、昇圧制御の実行期間には昇圧コンデンサ３２の低電位側をグランドに接続する。これによれば、昇圧制御の低電位側電圧を安定した電位にできる。
【００５７】
さらに本実施形態では、コンデンサ制御部は、放電制御の実行期間には昇圧コンデンサ３２の低電位側にバッテリ電圧ＶＢを印加する。これによれば、バッテリ電圧ＶＢを利用して低電位側電圧を所定電圧だけ大きくすることを実現させるので、所定電圧を生成する専用の回路を不要にできる。
【００５８】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、図４のステップＳ１３においてブースト電圧ＶＣが目標電圧Ｖｔｒｇに達したか否かを判定するにあたり、目標電圧Ｖｔｒｇの値は、予め設定された固定値である。これに対し本実施形態では、バッテリ電圧ＶＢが大きいほど目標電圧Ｖｔｒｇを低い値に可変設定する。
【００５９】
具体的には、本実施形態に係る制御装置５は、図８に示す電圧比較回路７０を備える。電圧比較回路７０は、以下に説明する閾電圧生成部７１、閾電圧比較部７２、目標電圧設定部７３および目標電圧比較部７４を有する。
【００６０】
閾電圧生成部７１は、比較判定閾値となる閾電圧Ｖｔｈを生成する。この閾電圧Ｖｔｈは予め設定された固定値であり、目標電圧Ｖｔｒｇよりも十分に小さい値、かつバッテリ電圧ＶＢよりも高い値に設定されている。
【００６１】
閾電圧比較部７２は、閾電圧生成部７１により生成された閾電圧Ｖｔｈと、昇圧モニタ２１で検出されるブースト電圧ＶＣとを大小比較する。充電に伴い上昇していくブースト電圧ＶＣが閾電圧Ｖｔｈを超えると、閾電圧比較部７２は、目標電圧Ｖｔｒｇを設定する指令信号を制御ＩＣ２０へ出力する。
【００６２】
目標電圧設定部７３は、バッテリ電圧モニタ２３で検出されるバッテリ電圧ＶＢを要求電圧Ｖｒｅｑから差し引いた値の電圧を、目標電圧Ｖｔｒｇとして生成する。このように生成される目標電圧Ｖｔｒｇは、バッテリ電圧ＶＢが大きいほど小さい値に可変設定されていると言える。
【００６３】
目標電圧比較部７４は、目標電圧設定部７３により生成された目標電圧Ｖｔｒｇと、昇圧モニタ２１で検出されるブースト電圧ＶＣとを大小比較する。充電に伴い上昇していくブースト電圧ＶＣが目標電圧Ｖｔｒｇを超えると、目標電圧比較部７４は、昇圧制御を終了させる指令信号を制御ＩＣ２０へ出力する。
【００６４】
制御ＩＣ２０は、閾電圧比較部７２から指令信号が出力されると、目標電圧Ｖｔｒｇの設定を固定するように目標電圧設定部７３の作動を制御する。これにより、ブースト電圧ＶＣが閾電圧Ｖｔｈに達した時点でのバッテリ電圧ＶＢに基づき、目標電圧Ｖｔｒｇが可変設定されることになる。
【００６５】
図９および図１０に示す例では、ブースト電圧ＶＣが閾電圧Ｖｔｈに達した時点でのバッテリ電圧ＶＢが、符号ＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３、ＶＢ４、ＶＢ５、ＶＢ６で示されている。これらのバッテリ電圧ＶＢ１〜ＶＢ６の値は、その時の昇圧制御に用いられる目標電圧Ｖｔｒｇに反映されている。つまり、図９に示す如くその時のバッテリ電圧ＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３が高いほど、目標電圧Ｖｔｒｇは低い値に設定され、図１０に示す如くその時のバッテリ電圧ＶＢ４、ＶＢ５、ＶＢ６が低いほど、目標電圧Ｖｔｒｇは高い値に設定される。
【００６６】
以上により、本実施形態では、バッテリ電圧ＶＢが大きいほど、目標電圧Ｖｔｒｇを低い値に可変設定する可変設定部７３を備える。そのため、放電開始時に燃料噴射弁１に印加される電圧の、要求電圧Ｖｒｅｑに対する過不足が抑制される。
【００６７】
（第３実施形態）
上記第２実施形態では、次回の噴射に要するブースト電圧ＶＣを生成するべく、今回の噴射に係る放電制御の終了と同時に昇圧制御を開始している。これに対し本実施形態では、第２実施形態と同様にしてバッテリ電圧ＶＢに応じて目標電圧Ｖｔｒｇを可変設定し、かつ、燃料噴射弁１の噴射間隔が長いほど、昇圧制御の開始時期を遅らせる。この噴射間隔は、多段噴射を実行する場合には、各段の噴射間隔のことを意味する。
【００６８】
ここで、エンジン回転数と噴射間隔とは相関性が高く、高エンジン回転数であるほど噴射間隔は短くなる。この点を鑑み、本実施形態では、図１１に示すように、高エンジン回転数であるほど、昇圧制御の開始時期を遅らせる時間（遅れ時間ＴＤ）を短く設定している。また、エンジン回転数が所定値Ｎｅ以上である場合には、遅れ時間ＴＤをゼロに設定し、放電制御の終了と同時に昇圧制御を開始させる。
【００６９】
図１２に示す例では、エンジン回転数が所定値Ｎｅ未満であるため、昇圧開始の遅れ時間ＴＤが設定され、放電制御の終了から遅れ時間ＴＤが経過した時点で昇圧制御を開始させている。
【００７０】
ここで、バッテリ電圧ＶＢの値は刻一刻と変化する。そのため、バッテリ電圧ＶＢに応じて目標電圧Ｖｔｒｇを可変設定するにあたり、放電開始時のバッテリ電圧ＶＢは、目標電圧Ｖｔｒｇの設定に用いたバッテリ電圧ＶＢと異なる値になっている可能性がある。その場合、放電開始時にコンデンサＳＷをバッテリ電圧ＶＢに切り替えることでバッテリ電圧ＶＢだけ加算させたブースト電圧ＶＣは、目標電圧Ｖｔｒｇに対して過不足が生じている可能性がある。
【００７１】
この点を鑑み、本実施形態では、燃料噴射間隔が長いほど、昇圧制御の開始時期を遅らせる。そのため、目標電圧Ｖｔｒｇの設定に用いたバッテリ電圧ＶＢと、放電開始時に加算させるバッテリ電圧ＶＢとの差異を抑制できる。よって、加算後のブースト電圧ＶＣの目標電圧Ｖｔｒｇに対する過不足が生じることを抑制できる。
【００７２】
（他の実施形態）
上述した実施形態について、以下に例示するように種々変形して実施することが可能である。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００７３】
上記各実施形態では、昇圧コンデンサ３２の低電位側に所定電圧を印加させるにあたり、その所定電圧にバッテリ電圧ＶＢを用いている。これに対し、バッテリ電圧ＶＢとは異なる値の所定電圧を生成する回路を設け、バッテリ電圧ＶＢとは異なる所定電圧を昇圧コンデンサ３２の低電位側に印加させてもよい。
【００７４】
上記各実施形態では、昇圧コンデンサ３２の低電位側電圧を昇圧制御時には低くさせておくにあたり、その低電位側をグランドに接続している。これに対し、グランドよりも高い電圧を、昇圧制御時の低電位側に印加してもよい。但しその電圧は、放電開始時よりも低い電圧であることを要する。
【００７５】
上記各実施形態では、昇圧コンデンサ３２の低電位側電圧を変化させるにあたり、コンデンサＳＷは、放電開始のタイミングでグランド接続からバッテリ電圧ＶＢ印加に切り替えているが、放電開始を待たずしてバッテリ電圧ＶＢに切り替えてもよい。
【００７６】
上記各実施形態では、ピーク電流設定値Ｉｔｈを固定して設定しているが、バッテリ電圧ＶＢや目標電圧Ｖｔｒｇ等に応じてピーク電流設定値Ｉｔｈを可変設定してもよい。
【００７７】
上記各実施形態では、図４および図５の処理を制御ＩＣ２０が実行しているが、マイコン１０が実行してもよいし、マイコン１０および制御ＩＣ２０の両方で実行してもよい。つまり、昇圧制御部、放電制御部およびコンデンサ制御部は、制御ＩＣ２０により提供される場合に限らず、マイコン１０により提供されてもよいし、制御ＩＣ２０およびマイコン１０の両方で提供されてもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１  燃料噴射弁、  ３１  昇圧コイル、  ３２  昇圧コンデンサ、  ３３  昇圧スイッチ、  ４１  放電スイッチ、  ７３  可変設定部、  Ｓ１１  コンデンサ制御部、  Ｓ１２  昇圧制御部、  Ｓ２１  コンデンサ制御部、  Ｓ２２  放電制御部、  ＶＢ  バッテリ電圧、  ＶＢ  所定電圧、  Ｖｒｅｑ  要求電圧、  Ｖｔｒｇ  目標電圧。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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