(57)【要約】【課題】簡易的な構成を用いて閉弁タイミングを正確に検出できるようにした電子制御装置を提供する。【解決手段】放電スイッチ９は電磁コイル３ａ，３ｂに通電オン・オフするために設けられている。また気筒選択スイッチ１６，１７は噴射弁２ａ，２ｂを選択するために設けられている。ダイオード２０，２１は、気筒選択スイッチ１６，１７の側に生じる信号を電源回路４に還流する。制御ＩＣ６は、気筒選択スイッチ１６，１７の側に生じる電圧を検出した検出電圧Ｖloに応じて還流終了を判定し、還流終了判定されたことを条件として放電スイッチ９をオフした状態で気筒選択スイッチ１６を少なくとも一回以上オン・オフ制御する。【選択図】図１
2018127996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源回路（４）が内燃機関に燃料を供給する噴射弁（２ａ，２ｂ）を開弁・閉弁するための誘導性負荷（３ａ，３ｂ）に電源（Ｖboost，ＶＢ）を供給するように構成された電子制御装置であって、
前記誘導性負荷（３ａ，３ｂ）に通電オン・オフするための上流スイッチ（９，１０）と、
前記噴射弁を選択するための下流スイッチ（１６，１７）と、
前記下流スイッチの側に生じる信号を前記電源に還流する還流回路（２０，２１）と、
前記下流スイッチの側に生じる電圧を検出した検出電圧に応じて前記還流回路による還流終了を判定する終了判定部（６）と、
前記終了判定部により終了判定されたことを条件として前記上流スイッチをオフした状態で前記下流スイッチを少なくとも一回以上オン・オフ制御するオンオフ制御部（６）と、
を備える電子制御装置。
【請求項２】
前記終了判定部は、前記還流回路による還流終了を判定するときに、当該還流期間中の電圧（Ｖｈ）よりも低く定められる第１閾値電圧（Ｖth1）を下回ることを条件として還流終了であると判定する請求項１記載の電子制御装置。
【請求項３】
前記終了判定部は、前記還流回路による還流終了を判定するときに、当該還流期間中の電圧（Ｖｈ）を検出し、当該還流期間の検出電圧よりも低く所定値（Ｖsys1）だけ低く定めた電圧を第１閾値電圧（Ｖth1）とし当該第１閾値電圧を下回ることを条件として還流終了であると判定する請求項１記載の電子制御装置。
【請求項４】
前記オンオフ制御部は、前記下流スイッチをオンした後に前記検出電圧が第２閾値電圧（Ｖth2）を下回ったときに前記下流スイッチをオフする請求項１から３の何れか一項に記載の電子制御装置。
【請求項５】
前記オンオフ制御部は、前記下流スイッチをオンしたタイミング（ｔ６ｂ，ｔ６ｆ）から第１所定時間（Ｔ１）を経過したタイミング（ｔ６ｄ，ｔ６ｇ）で前記下流スイッチをオフする請求項１から３の何れか一項に記載の電子制御装置。
【請求項６】
前記オンオフ制御部は、前記下流スイッチをオフしたタイミング（ｔ６ｄ）の後に前記検出電圧が第３閾値電圧（Ｖth3）を上回ったときには前記下流スイッチを再度オンする請求項１から５の何れか一項に記載の電子制御装置。
【請求項７】
前記終了判定部が前記還流回路による還流終了を判定したタイミング（ｔ６ｂ）から第２所定時間（Ｔ２）の経過後のタイミング（ｔ６ｇ）にて、前記オンオフ制御部は前記下流スイッチのオン・オフ制御を停止する請求項１から６の何れか一項に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、噴射弁を開弁・閉弁制御する電子制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電子制御装置は、噴射弁を開弁・閉弁し燃料を噴射するために用いられる。従来、噴射弁の閉弁タイミングを検出するときには、噴射弁の内部に構成されるニードルが閉弁するときの起電力を測定し、この測定結果に基づいて閉弁タイミングを検出している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
電子制御装置は、噴射弁を閉弁制御するときには当該噴射弁の駆動用の電磁コイルに通電されている電流を遮断する。電流が遮断されると電磁コイルの通電ノードにはフライバック電圧を生じる。このためこのフライバックに応じた電力を有効活用するため当該フライバック電圧に応じて生じる電流を電源回路に還流する還流回路を設けることがある。この種の還流回路が設けられていると、フライバック電圧を電源回路に還流する還流期間の後に生じる残留電圧期間と、噴射弁の閉弁タイミングとが概ね重なることになり、閉弁タイミングを検出することが難しくなる。
【０００４】
そこで、特許文献１記載の技術によれば、還流回路による還流後に生じる残留電圧に重畳する起電力を、異なるカットオフ周波数が設定された２種類のフィルタによりそれぞれフィルタ処理し、このフィルタ処理後の電圧の差分を比較し、このフィルタ後の電圧の差分が変曲点となる時間に基づいて閉弁タイミングを検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−９６７２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１記載の技術を用いると、回路を構成する素子の公差が大きい場合、又は、温度変化が大きくなることが想定される場合には、この影響が時定数の変化に影響することになり残留電圧の減少度が変化する。このため、高精度に閉弁タイミングを検出できない虞がある。しかも、特許文献１記載の技術によれば、起電力を抽出するために２種類のフィルタを用いた複雑な演算処理を必要としてしまう。
【０００７】
本発明の目的は、簡易的な構成を用いて閉弁タイミングを正確に検出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、内燃機関に燃料を供給する噴射弁を開弁・閉弁するための誘導性負荷に通電オン・オフするための上流スイッチと、噴射弁を選択するための下流スイッチと、下流スイッチの側に生じる信号を電源に還流する還流回路と、下流スイッチの側に生じる電圧を検出した検出電圧に応じて還流回路による還流終了を判定する終了判定部と、終了判定部により終了判定されたことを条件として上流スイッチをオフした状態で下流スイッチを少なくとも一回以上オン・オフ制御するオンオフ制御部と、を備える。
【０００９】
この請求項１記載の発明によれば、終了判定部により還流終了が判定されたことを条件として上流スイッチをオフした状態で下流スイッチを少なくとも一回以上オン・オフ制御するため、下流スイッチの側に生じる電圧を安定化することができ、噴射弁の閉弁時において誘導性負荷に生じる起電力による電圧変化を検出しやすくなる。これにより、簡易的な構成を用いて閉弁タイミングを正確に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態における電子制御装置の電気的構成図
【図２】第１実施形態における噴射弁を模式的に示す構造図
【図３】第１実施形態における各部の信号変化を概略的に示すタイミングチャート
【図４】第１実施形態における処理動作を概略的に示すフローチャート
【図５】第１実施形態において図３のタイミングチャートの要部の拡大図
【図６】第２実施形態における処理動作を概略的に示すフローチャート
【図７】第２実施形態における各部の信号変化を概略的に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５は第１実施形態の説明図である。図１は電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１０１の電気的構成例を概略的に示す。図１に示すように、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気筒の内燃機関Ａ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）２ａ，２ｂを駆動する装置である。ここではＮ＝２気筒の例を示している。噴射弁２ａ，２ｂは常閉型の電磁弁であり、噴射弁２ａ，２ｂには燃料ポンプ（図示せず）により加圧された加圧燃料が供給され、電子制御装置１０１により制御されることで開弁・閉弁される。噴射弁２ａ，２ｂが開弁したときには加圧された燃料が内燃機関Ａに供給される。
【００１３】
噴射弁２ａ，２ｂは、図２に示すように、電磁石を構成する固定コアを含む固定子３ｙ、燃料噴射口を開閉するニードルを含む可動子３ｚ、固定子３ｙを励磁する電磁コイル（以下、コイルと略す：誘導性負荷相当）３ａ，３ｂをそれぞれ備える。コイル３ａ，３ｂはｍＨオーダー（数Ω程度）の値に設計されている。
【００１４】
燃料噴射しないときには、コイル３ａ，３ｂには電流が通電されておらず、このとき可動子３ｚは、燃料噴射口の方向に図示しない弾性手段（例えば、ばね）により付勢されている。したがって、コイル３ａ，３ｂが励磁されていないと、加圧燃料が噴射弁２ａ又は２ｂに供給されたとしても当該燃料が内燃機関Ａに噴射されることはない。励磁電流がコイル３ａ又は３ｂに供給されると可動子３ｚは固定子３ｙに向けて誘引される。すると、燃料噴射口は開状態となり加圧燃料が内燃機関Ａに噴射される。
【００１５】
さて電子制御装置１０１は、電源回路４、噴射指令信号を出力するマイクロコンピュータ（以下マイコンと略す）５、制御ＩＣ６、上流側回路７、及び、下流側回路８を備える。電源回路４は、互いに異なる二種類の電源（例えば電源電圧ＶＢ，昇圧電圧Ｖboost）を上流側回路７に出力するように構成され、例えば図示しないイグニッションスイッチが操作されることでバッテリ電圧が電子制御装置１０１に供給されると当該バッテリ電圧を電源電圧ＶＢとして出力可能にすると共に、当該バッテリ電圧を図示しないＤＣＤＣコンバータにより昇圧した昇圧電圧Ｖboostを出力コンデンサ４ａに生成し当該出力コンデンサ４ａから出力可能にする。
【００１６】
マイコン５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなど（何れも図示せず）を備えて構成され、ＲＯＭに記憶されたプログラムに基づいて各種処理動作を行う。このマイコン５は、外部に設けられた図示しないセンサからのセンサ信号に基づいて噴射指令タイミングを算出し、この噴射指令タイミングにおいて燃料の噴射指令信号を制御ＩＣ６に出力する。
【００１７】
制御ＩＣ６は、例えばＡＳＩＣ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、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ように構成される。この制御ＩＣ６は終了判定部、オンオフ制御部として用いられる。
【００１８】
上流側回路７は、コイル３ａ，３ｂに昇圧電圧Ｖboostを通電オン・オフするための放電スイッチ（上流スイッチ相当）９、電源電圧ＶＢを用いて定電流制御するための定電流制御用スイッチ（以下定電流スイッチと略す：上流スイッチ相当）１０、ダイオード１１，１２、抵抗１３、及び、コンデンサ１４を図示形態に接続して構成され、上流側の出力端子１ａに接続されている。
【００１９】
放電スイッチ９及び定電流スイッチ１０は、例えばｎチャネル型のＭＯＳトランジスタを用いて構成される。これらの放電スイッチ９及び定電流スイッチ１０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）を用いて構成しても良いが、本実施形態では、ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタを用いた場合について説明する。放電スイッチ９を構成するＭＯＳトランジスタのドレインには電源回路４から昇圧電圧Ｖboostが供給され、ソースは上流側の出力端子１ａに接続されており、ゲートには制御ＩＣ６から制御信号が与えられる。これにより放電スイッチ９は、制御ＩＣ６の制御に応じて電源回路４の昇圧電圧Ｖboostを出力端子１ａに通電する。
【００２０】
定電流スイッチ１０を構成するＭＯＳトランジスタのドレインには電源回路４から電源電圧ＶＢが供給され、ソースは順方向にダイオード１１を介して上流側の出力端子１ａに接続されており、ゲートには制御ＩＣ６から制御信号が与えられる。これにより定電流スイッチ１０は、制御ＩＣ６の制御に応じて電源電圧ＶＢを出力端子１ａに通電する。
【００２１】
ダイオード１１は、電源回路４の昇圧電圧Ｖboostの出力ノードから電源電圧ＶＢの出力ノードへの逆流防止用に接続されている。上流側の出力端子１ａとグランドノード１５との間には還流用のダイオード１２が逆方向に接続されていると共に抵抗１３及びコンデンサ１４が並列接続されている。還流用のダイオード１２は、噴射弁２ａ、２ｂの閉弁時に還流する電流経路に接続されている。
【００２２】
下流側回路８は、噴射弁２ａ，２ｂを選択するための気筒選択スイッチ（下流スイッチ相当）１６，１７、コンデンサ１８，１９、還流回路としてのダイオード２０，２１、及び、電流検出抵抗２２を図示形態に接続して構成され、下流側の出力端子１ｂ，１ｃに接続されている。電流検出抵抗２２は例えば０．３Ω程度に設定されている。
【００２３】
気筒選択スイッチ１６，１７は、例えばｎチャネル型のＭＯＳトランジスタを用いて構成される。コンデンサ１４，１８の容量値は、例えば１０００ｐＦ〜２２００ｐＦ程度に設定されており、エミッションノイズ対策用または静電気保護用に設けられている。抵抗１３は、例えば２０ｋΩ程度の値に設定されている。この抵抗１３は、還流後の上流側の出力端子１ａをグランドレベルに安定化するために設けられている。
【００２４】
気筒選択スイッチ１６，１７もまた、他種類のトランジスタ（例えばバイポーラトランジスタ）を用いて構成しても良いが、本実施形態では、ＭＯＳトランジスタを用いた場合について説明する。
【００２５】
気筒選択スイッチ１６，１７を構成するＭＯＳトランジスタのドレインは、それぞれ下流側の出力端子１ｂ，１ｃに接続され、ソースは電流検出抵抗２２を通じてグランドノード１５に接続され、ゲートは制御ＩＣ６に接続されている。これにより、気筒選択スイッチ１６，１７は、制御ＩＣ６の制御に応じてコイル３ａ，３ｂに流れる電流を選択的に通電できる。
【００２６】
下流側の出力端子１ｂ，１ｃとグランドノード１５との間にはコンデンサ１８，１９がそれぞれ接続されている。また、下流側の出力端子１ｂ，１ｃと、電源回路４による昇圧電圧Ｖboostの出力ノードとの間には、還流用のダイオード２０，２１がそれぞれ順方向接続されている。
【００２７】
ダイオード２０，２１は、それぞれ噴射弁２ａ，２ｂの閉弁時においてコイル３ａ，３ｂにそれぞれ流れる還流電流の通電経路に接続されており、下流側の気筒選択スイッチ１６，１７の側から電源回路４の出力コンデンサ４ａに向けて電流を還流する還流回路であり、噴射弁２ａ，２ｂの閉弁時には電源回路４の出力コンデンサ４ａに還流電流を充電させるように接続されている。
【００２８】
制御ＩＣ６は、前述したスイッチ９，１０，１６，１７をオンまたはオフに制御する。そして制御ＩＣ６は電流検出抵抗２２の端子間電圧を検出することで噴射弁２ａ，２ｂのコイル３ａ，３ｂに通電される電流を検出し、この検出信号に応じて各種制御を実行する。
【００２９】
前述構成の動作を説明する。バッテリ電圧が電子制御装置１０１に供給されると、電源回路４は電源電圧ＶＢを生成すると共に昇圧電圧Ｖboostを生成出力する。図１には簡略化して示しているため、図示していないが、この電源回路４の電源出力はマイコン５及び制御ＩＣ６に与えられるようになっており、これによりマイコン５及び制御ＩＣ６は起動する。
【００３０】
図３のタイミングｔ１に示すように、マイコン５が、噴射弁２ａの噴射指令信号のアクティブレベル「Ｈ」を制御ＩＣ６に出力すると、制御ＩＣ６は気筒選択スイッチ１６をオン制御すると共に放電スイッチ９及び定電流スイッチ１０をオン制御し、これにより、噴射弁２ａのコイル３ａに電流を供給し噴射弁２ａを開弁開始させる。
【００３１】
このとき、噴射弁２ａのコイル３ａには昇圧電圧Ｖboostが供給されるため、噴射弁２ａを開弁するための電流が急激に上昇し、噴射弁２ａの固定子３ｙの電磁石を速やかに磁化できる。この結果、噴射弁２ａの内部のニードルが電磁石により誘引されるようになり噴射弁２ａは最終的に全開する。図３に噴射弁２ａの開弁遷移状態を示すように、コイル３ａへの電力供給が開始されたタイミングｔ１から噴射弁２ａが完全に開弁するタイミングｔａまでには遅れ時間Ｔａを生じる。
【００３２】
制御ＩＣ６は、電流検出抵抗２２の端子電圧を検出することで電流値を計測する。制御ＩＣ６は、図３のタイミングｔ２において、コイル３ａの通電電流（以下、インジェクタ電流と称す）が定められたピーク電流閾値Ｉｐに達すると放電スイッチ９及び定電流スイッチ１０をオフ制御する。その後、制御ＩＣ６は、図３のタイミングｔ３〜ｔ４において、このインジェクタ電流が予め定められた定電流範囲となるように定電流スイッチ１０をオン・オフ制御する。これにより制御ＩＣ６は、インジェクタ電流をある一定範囲の定電流範囲とするように制御できる。
【００３３】
その後、図３のタイミングｔ５において、マイコン５が噴射弁２ａの噴射指令信号をノンアクティブレベル「Ｌ」として制御ＩＣ６に出力すると、制御ＩＣ６は放電スイッチ９、定電流スイッチ１０、及び、気筒選択スイッチ１６をオフ制御する。すると、インジェクタ電流が急激に低下し、噴射弁２ａの固定子３ｙの電磁石の磁化を停止できる。この結果、電磁石により誘引されていた噴射弁２ａの内部のニードルが、電磁力の消滅に応じて弾性手段（例えばばね）の付勢力により元位置に戻され、この結果、噴射弁２ａが閉弁する。図３には噴射弁２ａの閉弁遷移状態を示しているが、コイル３ａへの電力供給が停止されたタイミングｔ５から噴射弁２ａが完全に閉弁するタイミングｔ７までの間に遅延時間Ｔｂを生じる。
【００３４】
さてここで、図３のタイミングｔ５においては、全スイッチ９，１０，１６をオン状態からオフに変化させるため、噴射弁２ａのコイル３ａにそれまで流れていた電流が急に遮断される。このときコイル３ａに蓄積されたエネルギは、還流用のダイオード２０を通じて電源回路４の昇圧電圧Ｖboostの出力ノードに与えられる。
【００３５】
このとき、下流側の出力端子１ｂの電圧Ｖloが、昇圧電圧Ｖboostに近い電圧Ｖｈ（約６５Ｖ：正確にはＶｈ＝Ｖboost＋Ｖｆ）に達すると、出力端子１ｂの電圧Ｖloはこの電圧Ｖｈで飽和し、還流電流がダイオード２０に流れるようになり、噴射弁２ａのコイル３ａに蓄積されたエネルギを電源回路４の出力コンデンサ４ａに回生できる。これにより、噴射弁２ａのコイル３ａに蓄積されたエネルギは徐々に放電されるようになる。そして電流がダイオード２０に流れなくなると還流は終了する。
【００３６】
還流終了直後には、上流側の出力端子１ａの端子電圧が−１Ｖ程度（＝ダイオード１２の順方向電圧のマイナス値）になっており、下流側の出力端子１ｂの端子電圧Ｖloが６５Ｖ程度となる。このため、還流終了後においては、出力端子１ｂの電圧Ｖloに基づく電荷が、上流側回路７のコンデンサ１４と下流側回路８のコンデンサ１８との間で再分配されるようになり、さらに電圧Ｖloは、これらのコンデンサ１４及び１８とコイル３ａと抵抗１３とに応じて定まる時定数に基づいて低下する。この還流終了後に変化する電圧Ｖloを、以降、還流後残留電圧と称する。
【００３７】
他方、コイル３ａへの通電が停止されると、コイル３ａの電磁力により誘引されていた可動子３ｚのニードルが弾性手段（図示せず）による付勢力に応じて閉位置に移動し、これにより噴射弁２ａは閉弁する。特に図３に示す噴射弁２ａの閉弁タイミングｔ７においては、可動子３ｚのニードルが素早く移動することでコイル３ａに相互誘導作用を大きく生じる。これによりコイル３ａには誘導起電力を生じることになり出力端子１ｂの電圧Ｖloが上昇する。制御ＩＣ６は、このコイル３ａに誘起される逆起電力の変曲点（例えば、出力端子１ｂの電圧Ｖloの立上り、最大値、立下りのうち何れか１点又は２点以上のタイミング）を取得することに応じて閉弁タイミングｔ７を算出できる。
【００３８】
噴射弁２ａの正確な閉弁タイミングｔ７が、出力端子１ｂの還流後残留電圧として緩やかに減少する期間と重なると、還流後残留電圧の時定数に応じた緩やかな電圧変化とコイル３ａに誘起される逆起電力とが重畳してしまい正確な閉弁タイミングｔ７を算出し難くなる。
【００３９】
このため本実施形態では、制御ＩＣ６は、図３のタイミングｔ５において、全スイッチ９、１０，１６を一旦オフ制御するものの、その後で且つ閉弁タイミングｔ７の前のタイミングｔ６において気筒選択スイッチ１６を再度オン・オフ制御するようにしている。なお、タイミングｔ６の時点で気筒選択スイッチ１６をオン・オフしない場合の前述の還流後残留電圧を、図３のタイミングｔ６〜ｔ７以降にかけて破線で概略的に示している。
【００４０】
タイミングｔ６において気筒選択スイッチ１６を再度オン・オフ制御することで、コイル３ａ、コンデンサ１４，１８等に蓄積されているエネルギを、タイミングｔ６の時点でグランドノード１５に速やかに放電でき、還流後残留電圧と、その後、閉弁タイミングｔ７でコイル３ａに誘起される誘導起電圧とを極力分離できる。
【００４１】
噴射弁２ａの閉弁タイミングｔ７では、コイル３ａに誘起される誘導起電力に基づいて、出力端子１ａの電圧Ｖloは再度上昇するが、制御ＩＣ６は、このコイル３ａに誘起される逆起電力を出力端子１ｂの電圧Ｖloを取得することで検出し、この逆起電力の変曲点を取得することで閉弁タイミングｔ７を算出する。これにより、正確な閉弁タイミングｔ７を算出、取得できる。これにより、噴射弁２ａの閉弁タイミングｔ７の時点で生じる誘導起電圧を、還流後残留電圧に極力重畳することなく計測でき、閉弁タイミングｔ７の検出時にゆらぎ要素となる還流後残留電圧の影響を排除でき、閉弁タイミングｔ７を正確に求めることができる。
【００４２】
図３のタイミングｔ１１〜ｔ１７では、噴射弁２ｂのコイル３ｂの通電制御方法について示しているが、この流れについては噴射弁２ａのコイル３ａの通電制御方法と概ね同様である。このため、噴射弁２ａに係るタイミングｔ１〜ｔ７にそれぞれ対応するように噴射弁２ｂに係るタイミングにそれぞれｔ１１〜ｔ１７を付して説明を省略する。
【００４３】
＜具体例＞
以下、このような制御方法を実現するための具体例について、図４のフローチャート、図５のタイミングチャート、を参照しながら説明する。図４は、還流後残留電圧を放電するときの処理動作の具体例を示しており、図５は、図３に示したタイミングチャートの要部の拡大図を示している。
【００４４】
まず制御ＩＣ６は、図４のＳ１において出力端子１ｂの電圧Ｖloを取得し、Ｓ２においてこの電圧Ｖloが昇圧電圧Ｖboostより低くなったか否かを判定する。図５のタイミングｔ５において、マイコン５が噴射指令信号をノンアクティブレベル「Ｌ」として制御ＩＣ６に出力すると、制御ＩＣ６は、放電スイッチ９、定電流スイッチ１０、及び気筒選択スイッチ１６を全てオフ制御する。
【００４５】
すると前述したように、コイル３ａには逆起電力を生じることになり、出力端子１ｂの電圧Ｖloは、昇圧電圧Ｖboostに近い電圧Ｖｈ（正確にはＶｈ＝Ｖboost＋Ｖｆ）まで急激に上昇する。この場合、この逆起電力はダイオード２０を通じて電源回路４の出力コンデンサ４ａに還流、充電される。制御ＩＣ６は、電圧Ｖloが昇圧電圧Ｖboostよりも大きいと判定したときには、電流を還流している最中であると判断する。このＳ２の電圧条件Ｖlo＞Ｖboostは、ダイオード２０の順方向電圧Ｖｆを考慮していないが、順方向電圧Ｖｆを考慮して条件を導出しても良い。また、このＳ２の電圧条件に用いる昇圧電圧Ｖboostは制御ＩＣ６が昇圧電圧Ｖboostの出力ノードの電圧を検出し、この検出電圧の実測値を用いても良いし、昇圧電圧Ｖboostの出力標準値を用いても良い。
【００４６】
制御ＩＣ６は、Ｓ２にてＹＥＳと判定すると、Ｓ１にて検出、取得された電圧Ｖloから所定値Ｖsys1を減算することで第１閾値電圧Ｖth1を算出する。この所定値Ｖsys1は予め定められた所定電圧である。本実施形態では、電圧Ｖloに応じて第１閾値電圧Ｖth1を逐次算出する。したがって、この第１閾値電圧Ｖth1は還流時の電圧Ｖｈよりも低い電圧となる。
【００４７】
ダイオード２０を通じた還流処理が終了すると、図５のタイミングｔ６ａ〜ｔ６ｂに示すように、電圧Ｖloは前述したように還流後残留電圧として緩やかに低下する。この還流後残留電圧が、Ｓ５における条件Ｖlo＜Ｖth1を満たすと、制御ＩＣ６は、還流終了と判定しＳ５にてＹＥＳと判定する。制御ＩＣ６は、図４のＳ６において、図５のタイミングｔ６ｂにて気筒選択スイッチ１６をオン制御する。これにより、コイル３ａ及びコンデンサ１８等に蓄積された残留電圧を急速に放電できる。
【００４８】
そして制御ＩＣ６は、Ｓ７において電圧Ｖloの値を取得し、Ｓ８において電圧Ｖloが第２閾値電圧Ｖth2より下回ったか否かを判定する。この第２閾値電圧Ｖth2は、第１閾値電圧Ｖth1よりも低く予め定められる所定の電圧である。制御ＩＣ６は、図５のタイミングｔ６ｃに示すように、Ｓ８の条件Ｖlo＜Ｖth2を満たすタイミングにおいて、気筒選択スイッチ１６を再度オフ制御する（図４のＳ９）。
【００４９】
そして制御ＩＣ６は、その後、図４のＳ１０において電圧Ｖloを取得し、図５のタイミングｔ７ａ〜ｔ７ｃにおける電圧Ｖloの変曲点に基づいて閉弁タイミングｔ７を算出する。コイル３ａの電流が遮断されると、当該コイル３ａの通電電流に応じた可動子３ｚの誘引が解かれる。すると、可動子３ｚは噴射弁２ａの噴射口を全閉する位置まで移動する。このとき、可動子３ｚが動作するためコイル３ａには誘導起電力が生じることになり電圧Ｖloが上昇する。
【００５０】
この再上昇時の電圧Ｖloの変曲点は、グランドレベルから立ち上がるタイミングｔ７ａ、最大値となるタイミングｔ７ｂ、最大値から下降しグランドレベルに達するタイミングｔ７ｃ、の少なくとも一つ以上のタイミングである。制御ＩＣ６は、この電圧Ｖloをタイミングｔ６〜ｔ７ｃにかけて連続的にサンプリングすることで変曲点のタイミングｔ７ａ〜ｔ７ｃを算出し、このタイミングｔ７ａ〜ｔ７ｃに基づいて閉弁タイミングｔ７を算出できる。可動子３ｚは噴射口を全閉する直前のタイミングで最大速度となるためこのタイミングｔ７ｂにて誘導起電力が最大となり、この電圧値が最大となるタイミングｔ７ｂに基づいて閉弁タイミングｔ７として算出すると良い。
【００５１】
＜比較例＞
発明者は、還流後残留電圧の傾きが素子の公差や温度による回路の時定数の変化に影響を受けることを把握している。これは閉弁タイミングｔ７を高精度に検出するための妨げとなっている。
【００５２】
＜本実施形態に係る概念的なまとめ＞
要するに、本実施形態によれば、制御ＩＣ６は、還流終了が判定されたことを条件として、放電スイッチ９及び定電流スイッチ１０をオフした状態で気筒選択スイッチ１６を一回オン・オフ制御している。このため、気筒選択スイッチ１６を通じて還流後残留電圧を急速に放電することができ、この還流後残留電圧の放電期間を閉弁タイミングｔ７と極力分離できる。これにより、前述したような簡易的な構成を用いて、閉弁タイミングｔ７を極力正確に検出できる。
【００５３】
制御ＩＣ６は、ダイオード２０による還流終了を判定するときに、当該還流期間中の電圧Ｖｈ（≒Ｖboost）よりも低く定められる第１閾値電圧Ｖth1を下回ることを条件として還流終了であると判定している。特に制御ＩＣ６は、ダイオード２０による還流終了を判定するときに、当該還流期間中の電圧Ｖｈを検出し、当該還流期間の検出電圧Ｖｈよりも低く所定値Ｖsys1だけ低く定めた電圧を第１閾値電圧Ｖth1とし当該第１閾値電圧Ｖth1を下回ることを条件として還流終了であると判定している。
【００５４】
このような場合、還流終了後から気筒選択スイッチ１６をオンさせるまでの期間を極力短くできる。また、還流期間中に気筒選択スイッチ１６をオンさせてしまうと当該気筒選択スイッチ１６を通じて大電流が流れるため好ましくないが、還流終了したと判定した後に気筒選択スイッチ１６をオンさせているため、コイル３ａ及びコンデンサ１８等の蓄積電力を出力コンデンサ４ａに回生しつつ、その後に回生利用不能な電力を速やかに放電できるようになる。
【００５５】
制御ＩＣ６は、気筒選択スイッチ１６をオンした後に電圧Ｖloが第２閾値電圧Ｖth2を下回ったときに気筒選択スイッチ１６をオフ制御している。すなわち、例えば噴射弁２ａが実際に閉弁するタイミングｔ７の前には、少なくとも一回は電圧Ｖloを第２閾値電圧Ｖth2を下回る電圧にまで低下させることができ、開弁タイミングｔ７の周辺で生じる逆起電力による電圧Ｖloの変化を容易に分離でき、開弁タイミングｔ７を極力正確に検出できる。
【００５６】
（第２実施形態）
図６および図７は第２実施形態の追加説明図を示している。前述実施形態と同一部分については同一符号を付して説明を省略し、また、同一処理を行う処理内容には同一のステップ番号を付して説明する。図６は、還流後残留電圧を放電するときの動作の具体例についてフローチャートで示している。本実施形態では、制御ＩＣ６が内蔵タイマを用いて経過時間を計測して気筒選択スイッチ１６のオン・オフタイミングを制御する形態を説明する。
【００５７】
この図６に示すように、制御ＩＣ６は、ステップＳ１〜Ｓ６の処理を前述実施形態の説明と同様の処理を行うことで、電圧Ｖloが第１閾値電圧Ｖth1を下回るときに気筒選択スイッチ１６をオン制御する。これにより、コンデンサ１８等に蓄積された残留電圧を急速に放電できる。
【００５８】
そして制御ＩＣ６は、図６のＳ６ａにおいて内蔵タイマにより所定時間Ｔ１を経過したか否かを判定し、所定時間Ｔ１を経過すると、図６のＳ９において気筒選択スイッチ１６をオフ制御する。
【００５９】
次に、制御ＩＣ６は、内蔵タイマにより予め定められる第２所定時間Ｔ２を経過したか否かを判定する。ここで、この所定時間Ｔ２は、図７に示すように第１所定時間Ｔ１より大きい時間に設定されており、気筒選択スイッチ１６をオンしたタイミングｔ６ｂから誘導起電力が検出されることが想定されるタイミングｔ７ａの直前のタイミングｔ８までの時間とすることが望ましい。
【００６０】
制御ＩＣ６は、第２所定時間Ｔ２を経過したときにはＳ１２にてＹＥＳと判定し、強制的にＳ１０において電圧Ｖloを取得した上で、Ｓ１１において電圧Ｖloの変曲点（タイミングｔ７ａ〜ｔ７ｃ）に基づいて閉弁タイミングｔ７を算出する（図７のタイミングｔ８以降参照）。
【００６１】
また、制御ＩＣ６は、Ｓ１２において所定時間Ｔ２を経過していなければ、Ｓ７において電圧Ｖloを取得し、Ｓ１３において電圧Ｖloが閾値電圧Ｖth3（例えば１Ｖ）を下回っているか否かを判定する（図７のタイミングｔ６ｅ）。制御ＩＣ６は、この電圧Ｖloが閾値電圧Ｖth3以上であるときには、Ｓ６に処理を戻して気筒選択スイッチ１６を再度オン・オフ制御する（図７のタイミングｔ６ｆ、ｔ６ｇ）。
【００６２】
すなわち制御ＩＣ６が、図７のタイミングｔ６ｂにおいて気筒選択スイッチ１６をオン制御して所定時間Ｔ１を経過したとしても、コイル３ａ及びコンデンサ１４等に残留電力が蓄積されていることがある。したがって制御ＩＣ６が、この所定時間Ｔ１の経過タイミングｔ６ｄで再度気筒選択スイッチ１６をオフしたときにおいても、図７のタイミングｔ６ｄ〜ｔ６ｆに示したように、コイル３ａの蓄積エネルギがコンデンサ１８に放出されることになり、電圧Ｖloが閾値電圧Ｖth3以上となることがある。このため、制御ＩＣ６は、図６のＳ１２にて所定時間Ｔ２を経過したことを判定するまでの間、図６のＳ６〜Ｓ９に示すように、気筒選択スイッチ１６のオン、オフを繰り返している。
【００６３】
すると、コイル３ａ及びコンデンサ１８に残留した電力を概ね全て放電できるようになる。このＳ６〜Ｓ９の処理による気筒選択スイッチ１６のオン・オフ制御回数は、少なくとも一回以上オン・オフ制御すれば良いが、２回又は３回以上の複数回とすることが望ましい。なお、より望ましくは二回以下とすると良い。特に、二回オン・オフを繰り返すことで概ね全ての残留電力を放電できる。この結果、所定時間Ｔ２を経過するまでの間に、残留電力を概ね全て放電できるようになり、可動子３ｚの移動に伴うコイル３ａの誘導起電力に応じた電圧変化を極力正確に検出でき、閉弁タイミングｔ７を極力正確に算出できる。これにより噴射量を正確に検出できるようになり当該閉弁タイミングｔ７及び噴射量を後の制御に活用できる。
【００６４】
＜本実施形態の概念的なまとめ＞
また、制御ＩＣ６は、気筒選択スイッチ１６をオフしたタイミングｔ６ｄの後に検出電圧が第３閾値電圧Ｖth3を上回ったときには気筒選択スイッチ１６を再度オンするようにしているため、たとえエネルギがコイル３ａやコンデンサ１８等に残留していたとしても、このエネルギを再放電できるようになる。したがって、コイル３ａの誘導起電力に応じた電圧変化を極力正確に検出できるようになり、閉弁タイミングｔ７を極力正確に算出できる。
【００６５】
また制御ＩＣ６は還流終了を判定したタイミングｔ６ｂから第２所定時間Ｔ２の経過後のタイミングｔ６ｇにて、気筒選択スイッチ１６のオン・オフ制御を停止するようにしているため、閉弁タイミングｔ７の前には確実に気筒選択スイッチ１６をオフさせることができるようになり、この後、電圧Ｖloの変化を用いて閉弁タイミングｔ７を容易に検出できる。
【００６６】
（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必要に応じて組み合わせて構成しても良い。
【００６７】
第１実施形態では、還流期間中の電圧Ｖloを検出し、この検出電圧Ｖloから所定値Ｖsys1だけ低く定めた電圧を第１閾値電圧Ｖth1として逐次算出する形態を示したが、これに限らず、第１閾値電圧Ｖth1を固定電圧としても良い。
【００６８】
「下流スイッチの側に生じる信号、電圧」として、気筒選択スイッチ１６，１７に接続される出力端子１ｂ，１ｃの信号、電圧を適用した形態を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、電流検出抵抗２２との間の共通接続点の信号、電圧を適用しても良いし、また、下流側回路８の中の他のノードの信号、電圧を適用しても良い。また、回路構成は前述実施形態に示した構成に限られるものではない。
【００６９】
出力端子１ｂ，１ｂに生じる電圧を、電源回路４における昇圧電圧Ｖboostの出力コンデンサ４ａに還流する形態を示したが、これに限定されるものではなく、電源回路４の電源電圧ＶＢの出力ノードにコンデンサ（図示せず）を設けている場合には、このコンデンサに還流するように回路構成しても良い。すなわち、定電流スイッチ１０の側に還流する構成にも適用できる。
【００７０】
マイコン５、制御ＩＣ６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。
【００７１】
前述実施形態では、説明の簡略化のため、２気筒分の噴射弁２ａ，２ｂのコイル３ａ，３ｂを表記して説明を行ったが、４気筒、６気筒などの他の気筒数の場合においても同様の内容を実施できる。
【００７２】
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１６，１７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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【符号の説明】
【００７５】
図面中、１０１は電子制御装置、２ａ，２ｂは噴射弁、３ａ，３ｂは電磁コイル（誘導性負荷）、６は制御ＩＣ（終了判定部、オンオフ制御部）、９は放電スイッチ（上流スイッチ）、１０は定電流スイッチ（上流スイッチ）、１６，１７は気筒選択スイッチ（下流スイッチ）、２０，２１はダイオード（還流回路）、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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