(57)【要約】【課題】電荷充電開始タイミングにおけるインジェクタ電流値がパルス毎に大きく変動したとしても精度良くインジェクタの開弁制御できるようにした電子制御装置を提供する。【解決手段】充電制御回路１７は、連続して発生する充電オンパルスＰに応じてピエゾアクチュエータ４に充電制御する。電荷計測回路２３は、ピエゾアクチュエータ４に充電される電荷量を計測電荷Ｑinjとして計測する。電荷計測回路２３は、充電制御開始タイミングｔ１４の後で且つピエゾインジェクタ３の電流値が実際に充電し始めるタイミングｔ１７よりも前の経過タイミングｔ１８から計測電荷Ｑinjの計測を開始する。充電制御回路１７は、電荷計測回路２３により計測された計測電荷Ｑinjが閾値電荷Ｑth（Ｑth1，Ｑth2）に達したときに充電スイッチ制御信号Ｃ２をオフして充電制御を停止する。【選択図】図３
2018145804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容量性アクチュエータ（４）を使用したインジェクタ（３）を制御する電子制御装置（２，２０２，３０２）であって、
連続して発生する充電オンパルス（Ｐ）に応じて容量性アクチュエータ（４）に充電制御する充電制御部（１７）と、
前記容量性アクチュエータに充電される電荷量を計測電荷（Ｑinj）として計測する計測部（２３）と、を備え、
前記計測部は、前記充電制御部による充電制御開始タイミング（ｔ１４）の後で且つ前記インジェクタの電流値が実際に充電し始めるタイミング（ｔ１７）よりも前の経過タイミング（ｔ１８）から前記計測電荷の計測を開始し、
前記充電制御部は、前記計測部により計測された計測電荷が前記閾値電荷に達したときに充電制御を停止する電子制御装置。
【請求項２】
前記計測部の前記充電制御開始タイミングから前記経過タイミングまでの間の電荷計測待機期間（Ｔｗ）を記憶する記憶部（６ａ）、をさらに備え、
前記記憶部の電荷計測待機期間は、前記充電制御部による充電制御開始タイミング（ｔ１４）から前記インジェクタの電流値が実際に充電開始し始めるタイミング（ｔ１７）までの間の期間の中で書換可能に構成されている請求項１記載の電子制御装置。
【請求項３】
前記記憶部の電荷計測待機期間は、電子制御装置（２０２）の本体の出荷時検査工程において測定された前記期間に応じて外部から書換可能に構成されている請求項２記載の電子制御装置。
【請求項４】
前記充電制御部による充電制御開始タイミングをモニタすると共に、前記インジェクタの電流値が実際に充電開始し始めるタイミングをモニタし、これらのモニタして算出された期間に基づいて前記記憶部の電荷計測待機期間を補正する補正部（３０５）、をさらに備える請求項２記載の電子制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、噴射弁を制御する電子制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、圧電素子などの容量性アクチュエータを使用したインジェクタが供されており、出願人は、このインジェクタを駆動する電子制御装置の開発を進めている。この種の電子制御装置は、パルス状の駆動電流を容量性アクチュエータに印加することでインジェクタを開弁・閉弁制御している（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１記載の技術によれば、インジェクタからの燃料噴射を停止する際に、圧電素子の電荷量が０になる前に圧電素子の電荷の放電を停止するようにしており、これにより、燃料噴射休止中にも圧電素子に電荷を蓄積することができ、次の燃料噴射時において圧電素子に供給する新規の電荷量を少なくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２８５８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この種の電子制御装置は、電荷を蓄積するための電力蓄積部を備えており、この電力蓄積部から電荷を容量性アクチュエータに充電制御することで開弁制御している。
【０００５】
発明者は、充電電荷量を閾値電荷に一致するように充電制御することでインジェクタを精度良く開弁制御することを試みている。しかしながら、電子制御装置の回路特性またはその構成素子のバラつきの影響を考慮すると、充電制御開始タイミングから実際にインジェクタ電流が影響し始めるまでの間に遅延時間を生じ、この遅延時間による誤差が大きく影響することで精度良く開弁制御できないことが判明している。
【０００６】
発明者らは、容量式アクチュエータに電荷を実際に充電開始するタイミングにおけるインジェクタ電流値が大きく影響することを突き止めており、このインジェクタ電流値がパルス毎に変動することから、単純にオフセット補正しても精度よく補正できないことを確認している。また前述のタイミングにおける電流値を一定とするように制御してしまうと、制御の自由度が少なくなり好ましくない。
【０００７】
本発明の目的は、実際に電荷を充電開始するタイミングにおけるインジェクタ電流値が連続して発生する充電オンパルス毎に大きく変動したとしても精度良くインジェクタを開弁制御できるようにした電子制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の発明は、容量性アクチュエータを使用したインジェクタを制御する電子制御装置を対象としており、連続して発生する充電オンパルスに応じて容量性アクチュエータに充電制御する充電制御部と、容量性アクチュエータに充電される電荷量を計測電荷として計測する計測部と、を備え、計測部は、充電制御部による充電制御開始タイミングの後で且つインジェクタの電流値が実際に充電し始めるタイミングよりも前の経過タイミングから計測電荷の計測を開始し、充電制御部は、計測部により計測された計測電荷が閾値電荷に達したときに充電制御を停止するようにしている。
【０００９】
充電制御部が、容量性アクチュエータに充電オンパルスを連続して発生させるようにして連続的に充電することで、たとえ実際に電荷を充電開始するタイミングにおけるインジェクタ電流値（スタート電流）が変動したとしても、当該スタート電流値の影響に依ることなく今回の充電制御における制御電荷量のバラつきを極力抑制できるようになる。この結果、精度良くインジェクタを開弁制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態における噴射制御システムの電気的構成を示すブロック図
【図２】全体の流れを概略的に説明するタイミングチャート
【図３】ピエゾアクチュエータに対する電荷の充電方法を説明するタイミングチャート
【図４】インジェクタ電流の模式的特性を示す説明図
【図５】１パルスの充電スイッチ制御信号に対応したインジェクタ電流の変化を模式的に示す図（その１）
【図６】１パルスの充電スイッチ制御信号に対応したインジェクタ電流の変化を模式的に示す図（その２）
【図７】制御電荷量のバラつきの影響を表す図
【図８】第２実施形態における噴射制御システムの電気的構成を概略的に示すブロック図
【図９】充電スイッチ制御信号に対応したインジェクタ電流の変化を示すタイミングチャート
【図１０】出荷時検査工程における電荷計測待機期間の書込方法を概略的に示すフローチャート
【図１１】第３実施形態における噴射制御システムの電気的構成を概略的に示すブロック図
【図１２】実制御時における電荷計測待機期間の書込方法を概略的に示すフローチャート
【図１３】充電スイッチ制御信号に対応したインジェクタ電流の変化を示すタイミングチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、電子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いる。そして、第２実施形態以降の説明では、その前の実施形態で説明した同一又は類似の構成及び同一又は類似の動作については必要に応じて説明を省略する。
【００１２】
（第１実施形態）
図１から図７は第１実施形態の説明図を示している。図１はディーゼル式の内燃機関の噴射制御システム１を概略的に示している。
【００１３】
この噴射制御システム１の電子制御装置２は、例えば自動車などの車両に搭載されたディーゼルエンジンなどの内燃機関に燃料を噴射供給するＮ個のピエゾインジェクタ３を駆動する。ピエゾインジェクタ３には、高圧燃料が蓄積されたコモンレール（図示せず）が接続されており、当該ピエゾインジェクタ３が開弁制御されることによりコモンレールからピエゾインジェクタ３のノズルを通じて内燃機関に燃料を噴射供給する。ピエゾインジェクタ３はピエゾアクチュエータ（容量性アクチュエータ相当）４を使用して構成されるが、このピエゾアクチュエータ４はそれぞれ容量特性を備えており、ピエゾインジェクタ４の駆動／非駆動は電荷の充放電により行われる。
【００１４】
この図１に示す電子制御装置２は、ピエゾインジェクタ３のピエゾアクチュエータ４に電荷を充放電させるように回路構成され、ピエゾインジェクタ３により燃料の噴射タイミングを制御する。説明の簡略化のため、１気筒分のピエゾインジェクタ３を示して説明するが、２気筒、４気筒、６気筒などの複数気筒においても本開示の内容は同様に適用できる。
【００１５】
電子制御装置２は、マイコン５、ピエゾインジェクタ制御回路（以下、制御回路と略す）６、電力蓄積部としての充電コンデンサ７、充電スイッチ８、放電スイッチ９、充放電コイル１０、気筒選択スイッチ１１、電圧バッファ１２〜１４、及び、電流検出抵抗１５、を図示形態に接続して構成される。
【００１６】
マイコン５は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなど（何れも図示せず）を備えており、図示しない各種のセンサ信号を入力して各種指令信号（例えば噴射指令信号）を生成し制御回路６に出力する。また、このマイコン５は、制御回路６との間でシリアル通信可能に接続されている。
【００１７】
制御回路６は、例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）による集積回路装置であり、例えばロジック回路、ＣＰＵなどによる制御主体と、レジスタ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭなどの記憶部６ａ、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ように構成され、マイコン５から各種指令信号を受けて制御を実行する。この制御回路６は、機能的に記述すれば図１に示すように、電源回路１６、充電制御回路（充電制御部相当）１７、放電制御回路１８、気筒選択制御回路１９、に分けて構成されている。
【００１８】
ピエゾインジェクタ３のピエゾアクチュエータ４は電子制御装置２の上流端子２ａと下流端子２ｂとの間に接続されている。下流端子２ｂとグランドノードＧとの間には、気筒選択スイッチ１１及び電流検出抵抗１５が直列接続されている。この気筒選択スイッチ１１は、例えばボディダイオード１１ａ付きのＮチャネル型のＭＯＳトランジスタにより構成され、図１には簡略化して図示している。制御回路６の気筒選択制御回路１９は、電圧バッファ１４を介して気筒選択制御信号を気筒選択スイッチ１１に印加することで気筒選択スイッチ１１をオン・オフ制御する。
【００１９】
また、制御回路６の電源回路１６は、図示しないバッテリ電圧を所定範囲（例えば２３８Ｖ程度）に昇圧し、充電コンデンサ７に当該昇圧電圧を充電させる。充電コンデンサ７は、例えばアルミ電解コンデンサを用いて構成されている。充電コンデンサ７の後段には充電スイッチ８が接続されている。この充電スイッチ８は、例えばボディダイオード８ａ付きのＮチャネル型のＭＯＳトランジスタ（図示せず）により構成され、図１には簡略化して図示している。この充電スイッチ８は、そのボディダイオード８ａが充放電コイルとの共通接続点から充電コンデンサ７の充電ノードＮ１の側に順方向となるように構成されている。制御回路６の充電制御回路１７は、電圧バッファ１２を介して充電スイッチ制御信号を充電スイッチ８に印加することで充電スイッチ８をオン・オフ制御する。
【００２０】
この充電スイッチ８と上流端子２ａとの間には充放電コイル１０が接続されている。また、充電スイッチ８及び充放電コイル１０の間の共通接続ノードＮ２とグランドノードＧとの間には放電スイッチ９が接続されている。この放電スイッチ９は、例えばボディダイオード９ａ付きのＮチャネル型のＭＯＳトランジスタ（図示せず）により構成され、図１には簡略化して図示している。
【００２１】
放電スイッチ９は、そのボディダイオード９ａがグランドノードＧから充電スイッチ８及び充放電コイル１０の間の共通接続ノードＮ２の側に向けて順方向になるように構成されている。制御回路６の放電制御回路１８は、電流検出抵抗１５に流れる電流を検出し、この検出電流に応じて電圧バッファ１３を介して放電スイッチ制御信号を放電スイッチ９に印加することで放電スイッチ９をオン・オフ制御する。
【００２２】
充電制御回路１７は、充電オン制御回路２０、論理ゲート２１、タイマ２２、電荷計測回路（計測部相当）２３、閾値設定回路２４、比較部２５、及び、前述した記憶部６ａとしての機能ブロックを備える。充電オン制御回路２０は、噴射指令信号をアクティブレベルとして受け付けると、充電オンパルスＰを所定回数（例えば１０回）だけ論理ゲート２１及びタイマ２２に出力する。論理ゲート２１は、例えばＡＮＤゲートにより構成され、充電オン制御回路２０の出力と比較部２５の出力との論理演算を行い、充電スイッチ制御信号Ｃ２として電圧バッファ１２を介して充電スイッチ８の制御端子（ＭＯＳトランジスタのゲート）に出力する。タイマ２２は、充電オン制御回路２０から充電オンパルスＰを入力すると、この充電オンパルスＰの立上りから記憶部６ａに記憶されている電荷計測待機期間Ｔｗを計測し、充電オンパルスＰの立上りタイミングから電荷計測待機期間Ｔｗを計測したタイミングにおいて電荷計測許可信号ＥＮを電荷計測回路２３に出力するように構成される。
【００２３】
電荷計測回路２３は、電流検出抵抗１５に流れる電流を検出するように構成され、電荷計測許可信号ＥＮを入力すると、この入力タイミングから検出電流を時間積分することでピエゾインジェクタ３に蓄積される電荷量Ｑinjを測定する。そして電荷計測回路２３は、この電荷量Ｑinjに対応した電圧を比較部２５に出力する。閾値設定回路２４は、ピエゾインジェクタ３の充電電荷の閾値電荷Ｑthに対応した閾値電圧を設定し比較部２５に出力する。比較部２５は、例えばコンパレータにより構成され、電荷計測回路２３により測定された電荷量Ｑinjに対応した電圧と、閾値設定回路２４の閾値電荷Ｑthに対応した閾値電圧とを比較し、この比較結果を論理ゲート２１に出力する。このようにしてフィードバック系が構成されている。
【００２４】
前述構成の動作を説明する。本実施形態では、充電制御時の動作に特徴を備えるが、この動作説明を行う前に、まず基本的な噴射制御処理について図１の電気的構成及び図２のタイミングチャートを参照しながら説明する。
【００２５】
ここでは、ピエゾインジェクタ３を開弁・閉弁制御し燃料を噴射するときの動作説明を行う。通常通り電源電圧が電子制御装置２に投入されると、制御回路６はマイコン５と協働して噴射制御処理する。電子制御装置２がピエゾインジェクタ３から燃料を噴射させるときには、マイコン５が図２のタイミングｔ１においてピエゾインジェクタ３に対応した噴射指令信号のアクティブレベル「Ｈ」を制御回路６に出力する。制御回路６は、この噴射指令信号のアクティブレベル「Ｈ」を受け付けると、気筒選択スイッチ１１をオン制御し、その後、充電オン制御回路２０により充電オンパルスＰを出力することで充電スイッチ８をオン・オフするチョッパ制御を開始する。
【００２６】
制御回路６が、図２の期間Ｔ１に示すようにチョッパ制御を行うことによりピエゾアクチュエータ４にはピエゾ駆動電流が繰り返しパルス状に印加される。これにより、ピエゾアクチュエータ４の端子電圧は徐々に上昇する。このとき、ピエゾアクチュエータ４の端子電圧が徐々に上昇することに伴い、ピエゾインジェクタ３のノズルは徐々に開放しノズルが最大位置まで開放される。所定の充電停止条件が成立すると、制御回路６はチョッパ制御を停止し充電スイッチ８をオフ状態に保持する。この所定の充電停止条件は、ピエゾアクチュエータ４の充電処理が十分に行われる条件を考慮すれば、様々な条件を適用できるものであり、その説明を省略する。そして制御回路６は、噴射指令信号をノンアクティブレベル「Ｌ」として受け付けるまで、気筒選択スイッチ１１をオン制御したまま、充電スイッチ８をオフした状態を保持する。これにより、燃料が内燃機関の気筒内に噴射される。
【００２７】
この後、マイコン５が、図２のタイミングｔ２において噴射指令信号をノンアクティブレベル「Ｌ」として制御回路６に出力すると、制御回路６は、この噴射指令信号のノンアクティブレベルを受け付ける。すると、制御回路６は、放電制御回路１８により放電スイッチ９のオン・オフによるチョッパ制御を開始する。制御回路６が、チョッパ制御を行うことによりピエゾアクチュエータ４に蓄積された電荷が放電されるようになる。このとき制御回路６の放電制御回路１８は、図２の期間Ｔ２において放電スイッチ９の制御端子に繰り返しパルス状にオン・オフ制御信号を印加するため、ピエゾアクチュエータ４に蓄積された電荷はパルス状に放電されるようになり、ピエゾインジェクタ３のノズルは徐々に閉塞する。そして所定の放電停止条件が成立すると、制御回路６は、放電スイッチ９をオフ制御することでチョッパ制御を停止する。これにより燃料の噴射処理を停止できる。この所定の放電停止条件としては、ピエゾアクチュエータ４の放電が十分に行われる条件を考慮すれば様々な条件を適用できるものであり、その説明を省略する。図２に示すように一回の噴射処理Ｆ１はこのような流れで行われるが、その後、制御回路６がピエゾインジェクタ３の噴射指令信号を受け付けるたびに、噴射処理Ｆ２〜Ｆ５に示すように処理を繰り返すことになる。
【００２８】
本実施形態では、ピエゾアクチュエータ４に対する電荷の充電方法に特徴を備えているため、以下では、図１に示すブロック構成及び図３に示すタイミングチャートを参照してその説明を行う。イグニッションスイッチ等の電源スイッチ（図示せず）がオンされると、マイコン５及び制御回路６にはバッテリによる電源電圧が供給される。
【００２９】
マイコン５は図示しないセンサからセンサ信号を入力すると、このセンサ信号に応じて噴射指令信号のアクティブレベル「Ｈ」を制御回路６に出力する。制御回路６が図３のタイミングｔ１において噴射指令信号のアクティブレベル「Ｈ」を受け付けると、充電オン制御回路２０は、前述したように充電オンパルスＰを所定回数（例えば１０回）だけ連続的、周期的に出力する。初期段階では、ピエゾインジェクタ３に蓄積される電荷量が閾値電荷Ｑthよりも少ない。
【００３０】
例えば、１回目のタイミングｔ１〜ｔ１１における充電オンパルスＰの「Ｈ」期間において、電荷計測回路２３の計測電荷Ｑinjが閾値電荷Ｑthよりも低いときには、論理ゲート２１は、充電オン制御回路２０の充電オンパルスＰが「Ｈ」となるときに充電スイッチ８をオンするための充電スイッチ制御信号Ｃ２を出力する。
【００３１】
その後、電荷計測回路２３の計測電荷Ｑinjが図３のタイミングｔ１０において閾値電荷Ｑth1に達すると、論理ゲート２１は、充電オンパルスＰが「Ｈ」であったとしても充電スイッチ８をオフするための充電スイッチ制御信号Ｃ２を出力する。その後、充電オンパルスＰがタイミングｔ１１にて「Ｌ」に立ち下がると、タイマ２２は電荷計測許可信号ＥＮをノンアクティブレベル「Ｌ」とする。すると、電荷計測回路２３は計測電荷Ｑinjをクリアし初期値０に戻す。
【００３２】
このような動作は、図３のタイミングｔ１４〜ｔ１９において再度続いて出力される充電オンパルスＰにおいても同様である。この図３のタイミングｔ１４〜ｔ１９の期間を考慮すれば、充電オンパルスＰを「Ｈ」に変化させるタイミングｔ１４の時点でもインジェクタ電流Ｉinjは還流電流の影響で減り続けている。充電オン制御回路２０がタイミングｔ１４において次の充電オンパルスＰを「Ｈ」としたときには電荷計測回路２３の計測電荷Ｑinjが閾値電荷Ｑth（図示ではＱth1）よりも低くなる。このため、論理ゲート２１は、タイミングｔ１４において充電オン制御回路２０の充電オンパルスＰが「Ｈ」となると、充電スイッチ８をオン制御する充電スイッチ制御信号Ｃ２を出力する。
【００３３】
その後、電荷計測回路２３の計測電荷Ｑinjが図３のタイミングｔ１５において閾値電荷Ｑth（図示ではＱth2）に達して超えると、論理ゲート２１は、充電オンパルスＰが「Ｈ」であったとしても充電スイッチ８をオフするための充電スイッチ制御信号Ｃ２を出力する。その後、充電オンパルスＰがタイミングｔ１９にて立ち下がると、タイマ２２は電荷計測許可信号ＥＮをノンアクティブレベル「Ｌ」とする。すると、電荷計測回路２３は計測電荷Ｑinjをクリアし初期値０に戻す。
【００３４】
ところで、充電制御回路１７が充電スイッチ制御信号Ｃ２をタイミングｔ１、ｔ１４においてオンに変化させたとしても、回路特性上、インジェクタ電流Ｉinjが増加開始するタイミングｔ１２、ｔ１７までには遅延時間Ｔonを生じる。また、充電スイッチ制御信号Ｃ２がタイミングｔ１０、ｔ１５においてオフに変化したとしても、インジェクタ電流Ｉinjが減少開始するタイミングｔ１６、ｔ２０までオーバーシュートする特性を示す。
【００３５】
これは、一旦、充電スイッチ８を通じてピエゾアクチュエータ４に電荷を充電した後、充電スイッチ８がオフされたとしても充放電コイル１０には電流が流れ続けることで放電スイッチ９のボディダイオード９ａを通じて還流電流が流れ続け、この影響で、充電オンパルスＰの変化に遅れてインジェクタ電流Ｉinjが変化するためである。
【００３６】
本実施形態では、特に充電スイッチ制御信号Ｃ２をオンに変化するときの影響を考慮し、電荷計測許可信号ＥＮを「Ｈ」出力するタイミングを計るための電荷計測待機期間Ｔｗを遅延時間Ｔonよりも先となるように設定して記憶部６ａに予め記憶させている。このため、電荷計測許可タイミングｔ１３、ｔ１８は、それぞれタイミングｔ１、ｔ１４より後で且つタイミングｔ１２、ｔ１７より前のタイミングとされている。
【００３７】
なお図３に示しているように、閾値設定回路２４は、一回の充電オンパルスＰ毎に閾値電荷ＱthをＱth1→Ｑth2に切替えるようにしても良いし（タイミングｔ１４参照）切替えないようにしても良いが、閾値電荷ＱthをＱth1→Ｑth2に切り替えるようにしたときには、充電スイッチ制御信号Ｃ２のオフタイミングｔ１５は、この閾値電荷Ｑthの変化Ｑth1→Ｑth2に依存して変化することになる。これにより、精度よくピエゾインジェクタ３を開弁制御できるようになる。以下、ピエゾインジェクタ３を精度良く開弁制御できるようになる理由を以下に述べる。
【００３８】
＜技術的意義の説明＞
図４にインジェクタ電流Ｉinjの模式的特性を示すように、例えば充電スイッチ制御信号Ｃ２の変化に対してインジェクタ電流Ｉinjの変化が遅れなく追従する場合には、充電制御回路１７は、タイミングｔ２１において充電スイッチ制御信号Ｃ２をオンした後、電荷量Ｑｃが閾値電荷Ｑthに達したタイミングｔ２２で充電スイッチ制御信号Ｃ２をオフすれば良い。
【００３９】
しかし図３に示したように、インジェクタ電流Ｉinjは、タイミングｔ１２から一旦増加した後にタイミングｔ１６から徐々に低下するように変化するが、このインジェクタ電流Ｉinjが、ボディダイオード９ａの還流電流の影響で０まで低下しきる前に、再度タイミングｔ１４において充電オンパルスＰを発生させることで充電スイッチ８をオン制御し、タイミングｔ１７から再充電開始するように構成している。
【００４０】
図３の充電スイッチ制御信号Ｃ２のタイミングｔ１４〜ｔ１５における１パルスに対応したインジェクタ電流Ｉinjの変化を図５に概略的に示している。この図５に示したように、充電オンパルスＰが連続して発生していると、充電スイッチ制御信号Ｃ２がオンするときにも、インジェクタ電流Ｉinjとして還流電流が流れ続けており（期間Ｔon）、また、充電スイッチ制御信号Ｃ２がオフした後においてもインジェクタ電流Ｉinjがオーバーシュートして流れ続ける（期間Ｔoff）。このとき、放電スイッチ９のボディダイオード９ａに流れる還流電流による蓄積電荷量をＱｒとし、充電スイッチ制御信号Ｃ２のオン期間中に閾値電荷Ｑthまで蓄積することとした場合、その後の充電開始タイミングｔ１７から充電スイッチ制御信号Ｃ２がオフするタイミングｔ１５までの蓄積電荷量をＱth−Ｑｒと定義できる。また、その後のタイミングｔ２０までのオーバーシュート電荷量をＱos、とすれば、充電スイッチ制御信号Ｃ２の１回のオン期間に応じて遅延して蓄積される制御電荷量Ｑｃは、以下のように表すことができる。
【００４１】
Ｑｃ  ＝  Ｑｔｈ−Ｑｒ＋Ｑｏｓ  …（１）
発明者は、（１）式の制御電荷量Ｑｃのバラつきを各種のパラメータが変化したとしても所定値以下に抑えるようにシミュレーションを試みている。発明者は、ここでの各種パラメータとして、還流電流による減少勾配ａｒ、制御電荷量Ｑｃを蓄積するときのインジェクタ電流Ｉinjの増加勾配ａｃ、充電スイッチ制御信号Ｃ２のオンタイミングｔ１４からインジェクタ電流Ｉinjが実際に増加し始めるタイミングｔ１７までの期間Ｔon、充電スイッチ制御信号Ｃ２のオフタイミングｔ１５からインジェクタ電流Ｉinjが実際に減少し始めるタイミングｔ２０までの期間Ｔoff、とし、これらのパラメータを実際に起こり得る最大値と最小値との間で変化させ、この変化の影響による制御電荷量Ｑｃのバラつきへの関与を検証している。
【００４２】
（１）式において、オーバーシュート電荷量Ｑｏｓは下記の（２）式のように求めることができる。
Ｑｏｓ＝［２×ＳＱＲＴ｛Ｉstart＾２＋２×ａｃ×（Ｑth−Ｑｒ）｝＋ａｃ×Ｔoff］
×  Ｔoff／２…（２）
ここでＳＱＲＴはルートを示している。また、還流電流による蓄積電荷量Ｑｒは、インジェクタ電流Ｉinjの時間積分に応じて下記の（３）式のように求めることができる。
【００４３】
Ｑｒ＝（２×Ｉstart＋ａｒ×Ｔon）×Ｔon／２…（３）
但し、（２）式、（３）式では、インジェクタ電流Ｉinjが実際に増加し始めるタイミングの電流をスタート電流Ｉstartと定義している。
【００４４】
発明者が、このように検証した結果、遅延時間Ｔon、Ｔoffよりも増加勾配ａｃ及び減少勾配ａｒの変化に応じた制御電荷量Ｑｃのバラつきの影響が大きくなり、さらに、この増加勾配ａｃ及び減少勾配ａｒよりもスタート電流Ｉstartの変化に応じた制御電荷量Ｑｃのバラつきの影響が大きくなることが判明している。
【００４５】
このため発明者は、インジェクタ電流Ｉinjのスタート電流Ｉstartの変化に応じた制御電荷量Ｑｃのバラつきの影響を抑えることが制御電荷量Ｑｃのバラつきの影響を抑える上では有効な手段であることを見出している。また、図３に示した制御電荷量Ｑｃの測定開始タイミングｔ１８を調整することで補正可能であることを突き止めている。
【００４６】
図６には、充電スイッチ制御信号Ｃ２のオンタイミングｔ１４から電荷計測待機期間Ｔｗだけ待機して制御電荷量Ｑｃを測定開始した場合の定性的な説明図を示している。このときの充電スイッチ制御信号Ｃ２の１回のオン期間による制御電荷量Ｑｃは（１ａ）式のように示すことができる。
【００４７】
Ｑｃ  ＝  Ｑｔｈ−Ｑｒａ＋Ｑｏｓ  …（１ａ）
ここで、Ｑｒａは電荷計測待機期間Ｔｗだけ待機したタイミングｔ１８から実際に充電開始するタイミングｔ１７までに蓄積されるいわゆる補正後の電荷量を示している。この補正後の電荷量Ｑｒａは、以下の（３ａ）式のように示すことができる。
【００４８】
Ｑｒａ＝  {２×Ｉstart＋ａｒ×（Ｔon−Ｔｗ）}×（Ｔon−Ｔｗ）／２  …（３ａ）
発明者は、スタート電流Ｉstartを最小値０Ａから最大値（例えば１２Ａ）まで変化させると共に、閾値電荷Ｑthを所定制御範囲（例えば１５μＣ〜３５μＣ）で変化させることを仮定した上で、制御電荷量Ｑｃのバラつきの影響を図７のように観察している。なお、その他のパラメータは標準値ＴＹＰを用いて評価を行っている。
【００４９】
図７には、遅延時間Ｔonから電荷計測待機期間Ｔｗを減算した差分Ｔon−Ｔｗを横軸にすると共に制御電荷量Ｑｃのバラつきを縦軸として示している。ここでＴonは０．８５［μｓ］としている。この図７に示すように、電荷計測回路２３による制御電荷量Ｑｃの測定開始タイミングｔ１８を、充電スイッチ制御信号Ｃ２のオンタイミングｔ１４から遅延させると共に実際に充電開始するタイミングｔ１７よりも前にするように電荷計測待機期間Ｔｗを設定することが望ましいことが判明している。
【００５０】
このように電荷計測待機期間Ｔｗを設定することで、制御電荷量Ｑｃのバラつきを極力低下させることができ、特により条件を選定することで制御電荷量Ｑｃのバラつきを目標値以下にできることが確認された。これにより、特にスタート電流Ｉstartが最小値０Ａから最大値の間の何れの値となったとしても、制御電荷量Ｑｃのバラつきを低減できる。
【００５１】
以下、設計時における電荷計測待機期間Ｔｗ（後述実施形態の電荷計測待機期間Ｔｗの標準値）の決定方法を概略的に説明する。前述の（１ａ）式に（２）式（３ａ）式を代入し、電荷計測待機期間Ｔｗの変化に応じた制御電荷量ＱｃのバラつきΔＱｃ（Ｔｗ）が最小値となるように最適化問題を解くことで回路構成の素子値を決定する。数式的に展開すれば、制御電荷量ＱｃのバラつきをΔＱｃ（Ｔｗ）＝Ｍａｘ｛Ｑｃ（Ｔｗ，Ｉstart）｝−Ｍｉｎ｛Ｑｃ（Ｔｗ，Ｉstart）｝として定義することができ、
Ｑｃ（Ｔｗ，Ｉstart）＝
Ｑth  −Ｉstart×（Ｔon−Ｔw）−ａｒ・（Ｔon−Ｔｗ）＾２／２
＋  Ｔoff・ＳＱＲＴ［｛Ｉstart−ａｃ×（Ｔon−Ｔｗ）｝＾２＋ａｃ×｛２×Ｑth−（ａｃ＋ａｒ）×（Ｔon−Ｔｗ）＾２｝］  ＋  ａｃ×Ｔoff＾２／２  …（４）
として求めることができる。
【００５２】
このとき、スタート電流Ｉstartを最小値０から最大値Ｉstart_max（例えば１２Ａ）まで変化させながら、スタート電流Ｉstart以外のパラメータを標準値に設定して最適化問題を解くことが望ましいが、全てのパラメータを変化させて解いても良い。これにより、回路構成の素子値等を設計でき、制御電荷量ＱｃのバラつきΔＱｃ（Ｔｗ）が最小値となる条件を満たす電荷計測待機期間Ｔｗを当該待機期間Ｔｗの標準的な基本値として決定できる。
【００５３】
＜本実施形態の概念的なまとめ＞
本実施形態によれば、電荷計測回路２３がピエゾアクチュエータ４に充電される電荷量を計測電荷Ｑinjとして計測するときに、充電制御開始タイミングｔ１４の後で且つピエゾインジェクタ３の電流値Ｉinjが実際に充電し始めるタイミングｔ１７よりも前のタイミングｔ１８から計測電荷Ｑinjの計測を開始し、この計測電荷Ｑinjが閾値電荷Ｑth（Ｑth1，Ｑth2）に達したタイミングで充電スイッチ制御信号Ｃ２をオフして充電制御を停止するようにしている。このため、特にスタート電流Ｉstartが最小値０Ａから最大値の間の何れの値となったとしても、１回の充電スイッチ制御信号Ｃ２のオン期間に対応した制御電荷量Ｑｃのバラつきを低減できる。
【００５４】
（第２実施形態）
図８から図１０は第２実施形態の追加説明図を示している。本実施形態では、記憶部６ａの電荷計測待機期間Ｔｗが期間Ｔonの中で書換可能に構成されることを特徴としている。また、この期間Ｔonを出荷時検査工程において測定し、この測定結果に応じて外部から電荷計測待機期間Ｔｗを書換可能にしている、ことを特徴としている。
【００５５】
図８は図１に代わる噴射制御システム２０１を概略的に示している。噴射制御システム２０１は、電子制御装置２０２を備える。この電子制御装置２０２は、マイコン２０５や前述実施形態で説明した制御回路６及び、その他ブロック要素７〜１５を備える。
【００５６】
図８に示したように、マイコン２０５は、基本的な電荷計測待機期間Ｔｗの値を不揮発的に記憶する記憶部（例えば、フラッシュメモリ）３０を備えており、標準的な待機期間Ｔｗを基本値として記憶部３０の内部に保持している。この電荷計測待機期間Ｔｗは、設計者が電子制御装置２０２の回路構成を設計した後、この回路構成の素子値を決定して各種電子部品を組み込んだときの設計値に対応して予め定められた所定の期間であり、電子部品の組込工程又は検査工程において、この電荷計測待機期間Ｔｗの基本値を記憶部３０に記憶させている。
【００５７】
その後、出荷時検査工程において、外部から出荷検査用機器３１をマイコン２０５及び制御回路６に接続して電子制御装置２０２の本体を検査するときに、出荷検査用機器３１がピエゾインジェクタ４に流れる電流を検出する検出器３３を接続すると共に、電子制御装置２０２の内部の充電スイッチ制御信号Ｃ２を入力し、図９に対応図を示すように、充電スイッチ制御信号Ｃ２とインジェクタ電流Ｉinjとを同期検出して検査する工程を設けることが望ましい。
【００５８】
図１０に工程の処理内容を示す。出荷検査用機器３１は、図１０のＳ１において充電スイッチ制御信号Ｃ２をモニタすることで充電スイッチ制御信号Ｃ２の立ち上がるタイミングをモニタし、Ｓ２においてインジェクタ電流Ｉinjを検出器３３によりモニタすることでインジェクタ電流Ｉinjが実際に充電開始し始めるタイミングをモニタし、これらのモニタされたタイミングに応じて、Ｓ３において遅延時間Ｔonを実測する（図９のＴon参照）。
【００５９】
そして、出荷検査用機器３１は、Ｓ４において電荷計測待機期間Ｔｗの初期補正値を算出する。このとき、電荷計測待機期間Ｔｗの初期補正値は、遅延時間Ｔonの標準値から遅延時間Ｔonの実測値を減算することで求められる。また出荷検査用機器３１は、Ｓ５において電荷計測待機期間Ｔｗの初期補正値を記憶部３０に書込む（図８の「補正値」参照）。
【００６０】
マイコン２０５は、電源投入されているときに、Ｓ６において電荷計測待機期間Ｔｗの標準値に初期補正値を加算器３２により加算することで最終補正値を算出し、Ｓ７においてこの算出された最終補正値を制御回路６の記憶部６ａに書込む。これにより、制御回路６の記憶部６ａに電荷計測待機期間Ｔｗの最終補正値を書き換えることができる。この結果、制御回路６は、この電荷計測待機期間Ｔｗの最終補正値に基づいて制御できる。
【００６１】
＜本実施形態の概念的なまとめ＞
本実施形態においては、記憶部６ａの電荷計測待機期間Ｔｗは期間Ｔonに応じて書換可能に構成されている。また特に、記憶部６ａの電荷計測待機期間Ｔｗは、電子制御装置２０２の本体の出荷時検査工程にて測定された期間Ｔonに応じて外部から書換可能に構成されている。これにより、出荷時において個々の電子制御装置２０２の本体の内部回路構成の素子値等に応じて電荷計測待機期間Ｔｗを調整できる。
【００６２】
（第３実施形態）
図１１から図１３は第３実施形態の追加説明図を示している。本実施形態では、記憶部６ａの電荷計測待機期間Ｔｗが期間Ｔonに応じて書換可能に構成されることを特徴としている。また、充電制御回路１７による充電制御開始タイミングをモニタすると共に、インジェクタ電流Ｉinjが実際に充電開始し始めるタイミングをモニタし、これらのモニタして算出された期間に応じて記憶部６ａの電荷計測待機期間Ｔｗを補正する、ことを特徴としている。
【００６３】
図１１は図１、図８に代わる噴射制御システムを概略的に示している。図１１に示したように、噴射制御システム３０１は電子制御装置３０２を備えており、電子制御装置３０２はマイコン３０５や前述実施形態で説明した制御回路６及び、その他ブロック要素７〜１５を備える。
【００６４】
マイコン３０５は、基本的な電荷計測待機期間Ｔｗの値を不揮発的に記憶する記憶部（例えば、フラッシュメモリ）３０を備えており、標準的な電荷計測待機期間Ｔｗを基本値として記憶部３０の内部に保持している。このマイコン３０５は本実施形態では補正部として機能する。この記憶部３０に記憶される標準的な電荷計測待機期間Ｔｗは、第２実施形態で説明した標準的な電荷計測待機期間Ｔｗの基本値と同様である。
【００６５】
また、マイコン３０５は測定部３３としての機能を備えている。このマイコン３０５は、測定部３３の機能により充電スイッチ制御信号Ｃ２の変化タイミング（充電制御開始タイミング）をモニタし、また、電流検出抵抗１５の端子間電圧を、所定電流に対応した所定電圧Ｖthと比較する比較部３４の出力を参照することでモニタする。比較部３４は例えばコンパレータにより構成されている。これにより、マイコン３０５は測定部３３によりインジェクタ電流Ｉinjが所定値に達したタイミングを検出可能になっている。
【００６６】
図１２には電子制御装置３０２のマイコン３０５による処理内容を示している。図１２には図１０と同一の処理を行う部分には同一ステップ番号を付しており、また類似の処理を行う部分には添え字ａを付したステップ番号を付している。
【００６７】
この図１２に示すように、マイコン３０５は、測定部３３により、Ｓ１において充電スイッチ制御信号Ｃ２をモニタすることで充電スイッチ制御信号Ｃ２が「Ｈ」になるタイミングをモニタし、Ｓ２ａにおいて比較部３４の出力をモニタすることでインジェクタ電流Ｉinjが実際に充電開始し始めるタイミングをモニタし、これらのモニタされたタイミングに応じて、Ｓ３において遅延時間Ｔonを実測する。この遅延時間Ｔonの実測結果を図１３に示している。そして、マイコン３０５はＳ４ａにおいて電荷計測待機期間Ｔｗの初期補正値を算出する。
【００６８】
このとき、電荷計測待機期間Ｔｗの補正値は、遅延時間Ｔonの標準値から遅延時間Ｔonの実測値を減算することで求められる。この補正値は、回路構成の温度特性また経年劣化の影響に応じて変化するため、この影響に応じた補正処理を行うことができる。また測定部３３は、Ｓ５ａにおいて電荷計測待機期間Ｔｗの補正値を記憶部３０に書込む。
【００６９】
そしてマイコン３０５は、Ｓ６において最終補正値を算出し、Ｓ７においてこの算出された最終補正値を制御回路６の内部の記憶部６ａに書込む。これにより、制御回路６の記憶部６ａに電荷計測待機期間Ｔｗの最終補正値を書換えることができる。この結果、制御回路６は、この電荷計測待機期間Ｔｗの最終補正値に基づいてピエゾインジェクタ３を制御できるようになる。
【００７０】
＜本実施形態の概念的なまとめ＞
本実施形態においては、記憶部６ａの電荷計測待機期間Ｔｗは期間Ｔonに応じて書換可能に構成されている。また特に、記憶部６ａの電荷計測待機期間Ｔｗは、測定部３３により測定された期間Ｔonに応じて書換可能に構成されている。これにより、出荷時において個々の電子制御装置３０２の本体の内部回路構成の素子値等に応じて電荷計測待機期間Ｔｗを調整できる。
【００７１】
図１１の回路構成を適用したときには、電流検出抵抗１５の端子間電圧が所定値（例えば閾値電流Ｉth＝１Ａに対応した閾値電圧Ｖth）に達したタイミングを用いてインジェクタ電流Ｉinjが閾値電流Ｉthに達するタイミングを検出し、これにより遅延期間Ｔonの実測値を算出している。このため、インジェクタ電流Ｉinjが定常的に０Ａに定着した状態からピエゾインジェクタ３の初回の開弁処理タイミングでこの補正処理を実施することが望ましい。また、インジェクタ電流Ｉinjが実際に充電開始するタイミングを検出できれば、どのようなタイミングで実行しても良い。すなわち、この図１２の処理は、イグニッションスイッチがオンされ電子制御装置３０２に電源投入されたときの初回の噴射時に行うこともできるし、また、図２に示した噴射処理Ｆ１〜Ｆ５の初回の開弁処理タイミングで行うこともできる。また、インジェクタ電流Ｉinjと充電スイッチ制御信号Ｃ２に応じて変化する信号を検出できれば、図１１に示した回路構成を用いなくても良い。
【００７２】
＜本実施形態の概念的なまとめ＞
以上説明したように、本実施形態によれば、記憶部６ａの電荷計測待機期間Ｔｗは期間Ｔonに応じて書換可能に構成されている。また特に、マイコン３０５は、充電スイッチ制御信号Ｃ２及びインジェクタ電流Ｉinjをモニタして得られた期間に基づいて記憶部６ａの電荷計測待機期間Ｔｗを補正できる。これにより、実制御時において個々の電子制御装置３０２の本体の温度特性又は経年劣化に応じて変化する各種特性に合わせるように電荷計測待機期間Ｔｗを調整できる。
【００７３】
（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。前述した複数の実施形態を組み合わせて構成することができる。
【００７４】
マイコン５、２０５、３０５、制御回路６に代えて各種の制御装置を用いても良い。この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。
【００７５】
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。
【００７６】
また本発明は、前述した実施形態に準拠して記述したが、本発明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。本発明は、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。
【符号の説明】
【００７７】
図面中、２，２０２，３０２は電子制御装置、３はピエゾインジェクタ（インジェクタ）、４はピエゾアクチュエータ（容量性アクチュエータ）、６ａは記憶部、１７は充電制御回路（充電制御部）、２３は電荷計測回路（計測部）、を示す。
【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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【図１３】
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