(57)【要約】【課題】回路サイズを抑制しながら、燃料噴射弁及びその他のアクチュエータを性能良く駆動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】充電スイッチＴ２は、ピエゾインジェクタ５１に電気的に接続され当該ピエゾインジェクタ５１を開弁させるために第１昇圧回路１４の第１昇圧電圧をコイルＬ２を通じてピエゾインジェクタ５１に充電させる。放電スイッチＴ３は、ピエゾインジェクタ５１を閉弁させるためにピエゾインジェクタ５１に蓄積された電荷をコイルＬ２を通じて放電する。第２昇圧回路１５は、ポンプ４の駆動用に設けられ第１昇圧回路１４の第１昇圧電圧Ｖboost1に応じて電源電圧より高い第２昇圧電圧Ｖboost2を生成する。第２昇圧回路１５は、コイルＬ２と、放電スイッチＴ３と、第２昇圧電圧Ｖboost2を充電する充電コンデンサＣ２と、コイルＬ２、及び充電コンデンサＣ２の間に設けられた逆流防止用の昇圧スイッチＴ５及びダイオードＤ２と、を備える。【選択図】図２
2019019778.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容量性の燃料噴射弁と前記燃料噴射弁以外の他のアクチュエータとを駆動する電子制御装置（２）であって、
前記燃料噴射弁の駆動用に設けられ電源電圧を昇圧した第１昇圧電圧（Ｖboost1）を供給可能な第１昇圧回路（１４）と、
前記燃料噴射弁に電気的に接続され当該燃料噴射弁を開弁させるために前記第１昇圧回路の第１昇圧電圧をコイル（Ｌ２）を通じて前記容量性の燃料噴射弁に充電させるための充電スイッチ（Ｔ２）と、
前記燃料噴射弁を閉弁させるために前記容量性の燃料噴射弁に蓄積された電荷を前記コイルを通じて放電するための放電スイッチ（Ｔ３）と、
前記他のアクチュエータの駆動用に設けられ前記第１昇圧回路の第１昇圧電圧に応じて前記電源電圧より高い第２昇圧電圧（Ｖboost2）を生成する第２昇圧回路（１５）と、を備え、
前記第２昇圧回路は、前記コイルと、前記放電スイッチと、前記第２昇圧電圧を充電する充電コンデンサ（Ｃ２）と、前記コイル及び前記充電コンデンサの間に設けられた逆流防止用の昇圧スイッチ（Ｔ５）及びダイオード（Ｄ２）と、を備えて構成される電子制御装置。
【請求項２】
前記第２昇圧回路は、前記燃料噴射弁の閉弁時には逆流防止用の昇圧スイッチをオンし、前記放電スイッチをオン・オフすることで前記充電コンデンサを充電させる請求項１記載の電子制御装置。
【請求項３】
前記第２昇圧回路の第２昇圧電圧の満充電電圧（Ｖbt2）は、前記第１昇圧回路の第１昇圧電圧の満充電電圧（Ｖbt1）より低い請求項１または２記載の電子制御装置。
【請求項４】
前記第２昇圧回路は、始動時には前記燃料噴射弁が開弁しない程度の電流を当該燃料噴射弁に印加することで昇圧動作を行う請求項１から３の何れか一項に記載の電子制御装置。
【請求項５】
前記第１昇圧回路の第１昇圧電圧の供給ノードを前記第２昇圧回路の第２昇圧電圧の供給ノードに出力するバイパススイッチ（Ｔｘ）、を備え、
始動時に前記第２昇圧回路が第２昇圧電圧を生成し始めるときには前記バイパススイッチをオンし、前記第２昇圧回路は、前記第１昇圧回路の昇圧電圧の供給ノードから前記第２昇圧電圧を所定の閾値まで昇圧する請求項１記載の電子制御装置。
【請求項６】
前記他のアクチュエータは、燃料圧を加圧するためのポンプ（４）又は燃料圧を減圧するための減圧弁（９）により構成される請求項１から５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、噴射弁を制御すると共に他のアクチュエータを駆動する電子制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関に容量式の燃料噴射弁を用いて燃料を噴射制御するための電子制御装置が知られているが、この種の電子制御装置は、容量式の燃料噴射弁を駆動するため、バッテリ電圧と当該バッテリ電圧を昇圧した高電圧を用いている。近年、噴射性能の向上が要求されており、高圧ポンプ（ＨＰＦＰ）を採用すると共に、昇圧回路を用いて高電圧を印加することで吐出量のばらつきを抑制できるように要望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−９９１６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、これらの燃料噴射弁や他のアクチュエータを性能良く駆動するためには昇圧電圧値をそれぞれ変更しなければならないことがある。このため、これまでそれぞれ個別に昇圧回路を設け、異なる昇圧電圧値を生成していたが、昇圧回路を２系統準備することはコイルなどの大型部品も２系統分準備しなければならず、電子制御装置の小型化の妨げとなる。
【０００５】
そこで発明者は、これらの昇圧回路を共通化することで電子制御装置の小型化を試みている。しかしながら、燃料噴射弁や他のアクチュエータを駆動制御するときには、必要な昇圧電圧値を必要なタイミングで供給することが望まれていることから、単純に昇圧回路を共通化するだけでは、必要な機能を満足に実現できない虞がある。
【０００６】
本発明の開示の目的は、回路サイズを抑制しながら、燃料噴射弁及びその他のアクチュエータを性能良く駆動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】
【０００７】
請求項１記載の発明は、容量性の燃料噴射弁と燃料噴射弁以外の他のアクチュエータとを駆動する電子制御装置を対象としている。この請求項１記載の発明によれば、第１昇圧回路は、燃料噴射弁の駆動用に設けられ電源電圧を昇圧した第１昇圧電圧を供給可能になっている。また充電スイッチは、燃料噴射弁に電気的に接続され当該燃料噴射弁を開弁させるために第１昇圧回路の第１昇圧電圧をコイルを通じて容量性の燃料噴射弁に充電させるために設けられる。また放電スイッチは、燃料噴射弁を閉弁させるために容量性の燃料噴射弁に蓄積された電荷をコイルを通じて放電するために設けられる。
【０００８】
また第２昇圧回路は、他のアクチュエータの駆動用に設けられており第１昇圧回路の第１昇圧電圧に応じて電源電圧より高い第２昇圧電圧を生成する。そして、第２昇圧回路は、前記のコイルと、放電スイッチと、第２昇圧電圧を充電する充電コンデンサと、コイル及び充電コンデンサの間に設けられた逆流防止用の昇圧スイッチ及びダイオードと、を備えて構成されている。
【０００９】
したがって第２昇圧回路が、容量性の燃料噴射弁に通電するときに使用するコイルを共用して構成できるため回路サイズを極力抑制できる。第１及び第２昇圧回路がそれぞれ第１及び第２昇圧電圧を生成するため、燃料噴射弁や他のアクチュエータを駆動制御するときに、必要な昇圧電圧値を必要なタイミングで供給でき、燃料噴射弁及び燃料噴射弁以外の他のアクチュエータを性能良く駆動制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態における燃料噴射システムの構成例
【図２】第１実施形態における電子制御装置の電気的構成図
【図３】第１実施形態におけるポンプ駆動に係るタイミングチャート
【図４】第１実施形態における通常時の噴射制御に係るタイミングチャート
【図５】第２実施形態における電子制御装置の電気的構成図
【図６】第２実施形態における始動時の昇圧制御に係る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実施形態の説明では、第１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４は第１実施形態の説明図を示している。図１は４気筒内燃機関用燃料噴射システム１の構成例を示している。この燃料噴射システム１は、電子制御装置（ＥＣＵ（Electronic Control Unit））２を備え、コモンレール３に燃料を供給する高圧ポンプ（以下、ポンプと略す）４、及び、４気筒分の燃料噴射弁としてのピエゾインジェクタ５１〜５４を接続して構成される。
【００１３】
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６に燃料を噴射供給する４個の例えばピエゾインジェクタ５１〜５４を駆動する。この電子制御装置２は、基本的に４気筒など複数気筒分のピエゾインジェクタ５１〜５４を駆動するが、各気筒のピエゾインジェクタ５１〜５４の基本的な駆動方式は同じであるため、説明の簡略化のため、図２には１気筒分のピエゾインジェクタ５１の駆動用回路を図示している。この図２に示すように、ピエゾインジェクタ５１はピエゾ素子Ｐ１を備えるが、このピエゾ素子Ｐ１は容量特性を備える。このため、当該ピエゾインジェクタ５１の駆動／非駆動は電荷の充放電により行われる。この図２に示す電子制御装置２は、ピエゾインジェクタ５１のピエゾ素子Ｐ１に電荷を充放電させるように回路構成され、これにより、ピエゾインジェクタ５１による燃料の噴射タイミングを制御する。
【００１４】
図１に示すように、ポンプ４は燃料タンク８から燃料を汲み上げるように構成され、コモンレール３の内部に燃料を蓄積、加圧する。電子制御装置２は、ポンプ４の燃料吸入部に設けられた電磁駆動式の吸入調量弁（図示せず）を電磁コイル７１（図２参照）への通電に応じて制御し、この結果、ポンプ４によりコモンレール３の圧力を所定範囲の圧力に制御する。また、コモンレール３には燃料圧を減圧するための電磁駆動式の減圧弁９が設置されている。なお、図２に示す電子制御装置２には減圧弁９の駆動回路も搭載されているが、減圧弁９の駆動方式はポンプ４の駆動方式と同様であり、ポンプ４の駆動用回路と同様の構成である。このため、説明の簡略化のため図２にはその電気的構成を省略している。
【００１５】
図１に示すように、電子制御装置２は、コモンレール３に設置された圧力センサ１０により燃料圧力を検知し、コモンレール３の内部の燃料圧力が規定値を超えたときには、電磁コイル（図示せず）への通電制御に応じて減圧弁９を開弁することで、コモンレール３の内部の燃料をリターン配管（図示せず）に戻して所定範囲内の圧力に戻すように制御する。
【００１６】
内燃機関６にはクランク角センサ１１が設置されている。このクランク角センサ１１は、運転状態を検出するためのセンサとして設けられクランクが所定角度回転する度にクランク角信号を出力する。電子制御装置２はクランク角センサ１１のクランク角信号に応じてエンジン回転数を算出可能になっている。また図示していないが、車両内には、運転者によるアクセルペダルの操作量であるアクセル開度を検出するアクセルセンサ、各種媒体（例えば冷却水、吸入空気）の温度を検出するための温度センサ、が設置され、電子制御装置２は、これらのセンサ信号Ｓを入力し、このセンサ信号Ｓに基づいて制御処理を実行する。
【００１７】
さて図２に示すように、電子制御装置２は、マイコン１２、制御ＩＣ１３、バッテリによる電源電圧（基準電圧相当）ＶＢを昇圧しピエゾインジェクタ５１を駆動するための第１昇圧電圧Ｖboost1を供給可能にする第１昇圧回路１４、ポンプ４を駆動するための第２昇圧電圧Ｖboost2を生成する第２昇圧回路１５、を備える。
【００１８】
第１昇圧回路１４は、コイルＬ１、昇圧駆動用の昇圧スイッチＴ１、ダイオードＤ１、及び、第１充電コンデンサＣ１を備えた昇圧型のＤＣＤＣコンバータにより構成され第１昇圧電圧Ｖboost1を生成する。この第１昇圧回路１４は、電源電圧ＶＢを昇圧した第１昇圧電圧Ｖboost1を第１充電コンデンサＣ１に蓄積する。
【００１９】
また電子制御装置２は、この第１充電コンデンサＣ１に蓄積された充電電圧を使用してピエゾインジェクタ５１を駆動するため、充電スイッチＴ２、放電スイッチＴ３、気筒選択スイッチＴ４、及び充放電コイルＬ２を備える。充電スイッチＴ２はピエゾインジェクタ５１のピエゾ素子Ｐ１に電荷を充電するためのスイッチであり、放電スイッチＴ３はピエゾインジェクタ５１のピエゾ素子Ｐ１から電荷を放電するためのスイッチである。また、気筒選択スイッチＴ４は、４気筒分のピエゾインジェクタ５１〜５４から１つのピエゾインジェクタ５１を選択するためのスイッチである。充放電コイルＬ２は、ピエゾインジェクタ５１を駆動するときのコイル抵抗成分を補い、充放電電荷量を制御するために設けられる。
【００２０】
また、電子制御装置２は、ポンプ４の電磁コイル７１を駆動するための第２昇圧回路１５を備える。この第２昇圧回路１５は、技術作用的に考慮すれば充放電コイルＬ２を用いて動作するものであり、さらに昇圧スイッチＴ５、ダイオードＤ２、及び第２充電コンデンサＣ２を接続して動作する。また電子制御装置２は、第２充電コンデンサＣ２に蓄積された充電電圧を使用してポンプ４を駆動するため、ポンプ定電流スイッチＴ６、ポンプ駆動スイッチＴ７、及び、ポンプ選択スイッチＴ８を主構成として備える。ポンプ定電流スイッチＴ６はポンプ４の電磁コイル７１を定電流駆動するために設けられるスイッチである。また電子制御装置２は、これらの主構成に付随する周辺回路、例えば、ダイオードＤ３〜Ｄ５などを備える。
【００２１】
マイコン１２は、前述のセンサ信号Ｓを入力して各種指令信号（例えば昇圧開始指令信号、噴射指令信号、及び圧力調整指令信号）を生成して制御ＩＣ１３に出力する。制御ＩＣ１３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、特にマイコン１２から各種指令信号を受けて制御を実行する。
【００２２】
＜具体的な結線説明＞
前述したように、第１昇圧回路１４は、コイルＬ１、昇圧スイッチＴ１、ダイオードＤ１、及び、第１充電コンデンサＣ１を備える。昇圧スイッチＴ１は、例えばＮチャネル型のＭＯＳトランジスタにより構成され、制御ＩＣ１３によりオン・オフ制御される。
【００２３】
電源電圧ＶＢの供給ノードＮＢとグランドノードＮＳとの間には、コイルＬ１、及び、昇圧スイッチＴ１を構成するＭＯＳトランジスタのドレインソース間が直列接続されている。コイルＬ１と昇圧スイッチＴ１との共通接続ノードＮｍには、ダイオードＤ１のアノードが接続されており、ダイオードＤ１のカソードのノードＮ１とグランドノードＮＳとの間には第１充電コンデンサＣ１が接続されている。第１充電コンデンサＣ１は例えばアルミ電解コンデンサにより構成され、コイルＬ１からダイオードＤ１を通じて供給される電力を充電する。図２には検出用の結線を図示していないが、制御ＩＣ１３には第１充電コンデンサＣ１の端子間電圧が入力されており、制御ＩＣ１３は第１充電コンデンサＣ１の充電電圧、すなわち第１昇圧電圧Ｖboost1を検出可能になっている。この第１充電コンデンサＣ１の電圧Ｖboost1はピエゾインジェクタ５１の駆動用に用意されている。
【００２４】
充電スイッチＴ２及び放電スイッチＴ３は、それぞれ例えばＮチャネル型のＭＯＳトランジスタにより構成され、制御ＩＣ１３によりオン・オフ制御される。第１充電コンデンサＣ１の充電ノードＮ１とグランドノードＮＳとの間には、充電スイッチＴ２を構成するＭＯＳトランジスタのドレインソース間と、放電スイッチＴ３を構成するＭＯＳトランジスタのドレインソース間と、が直列接続されている。
【００２５】
充電スイッチＴ２は、ピエゾインジェクタ５１のピエゾ素子Ｐ１に電荷を蓄積するために設けられており、ピエゾ素子Ｐ１に電荷を蓄積するときに制御ＩＣ１３によりオン制御される。放電スイッチＴ３は、ピエゾインジェクタ５１のピエゾ素子Ｐ１に蓄積された電荷を放電するために設けられており、ピエゾ素子Ｐ１から蓄積電荷を放電するときに制御ＩＣ１３によりオン制御される。
【００２６】
これらの充電スイッチＴ２と放電スイッチＴ３の共通接続ノードＮ２と上流端子２ａとの間には充放電コイルＬ２が接続されている。上流端子２ａと下流端子２ｂとの間にはピエゾインジェクタ５１のピエゾ素子Ｐ１が接続されており、下流端子２ｂとグランドノードＮＳとの間には、気筒選択スイッチＴ４及び電流検出抵抗（図示せず）が接続されている。この気筒選択スイッチ（選択スイッチ相当）Ｔ４は、例えばＮチャネル型のＭＯＳトランジスタにより構成され、制御ＩＣ１３によりオン・オフ制御される。
【００２７】
また前述したように、第２昇圧回路１５は、技術作用的に考慮するならば充放電コイルＬ２を用いて構成されるものであり、さらに昇圧スイッチＴ５、ダイオードＤ２、及び、第２充電コンデンサＣ２を備えて昇圧動作するように構成されている。
【００２８】
昇圧スイッチＴ５は、例えばＰチャネル型のＭＯＳトランジスタにより構成され、制御ＩＣ１３によりオン・オフ制御される。ノードＮ２とグランドノードＮＳとの間には、昇圧スイッチＴ５を構成するＭＯＳトランジスタのソースドレイン間、ダイオードＤ２のアノードカソード間、及び、第２充電コンデンサＣ２が直列接続されている。第２充電コンデンサＣ２の電圧Ｖboost2はポンプ４（及び減圧弁９）の駆動用に用意されている。第１及び第２充電コンデンサＣ１及びＣ２が共に満充電されていれば、第１昇圧電圧Ｖboost1は第２昇圧電圧Ｖboost2より大幅に高くなる。
【００２９】
第２充電コンデンサＣ２もまた例えばアルミ電解コンデンサにより構成され、ノードＮ２から昇圧スイッチＴ５及びダイオードＤ２を通じて通電される電力を充電する。また図示しないが、制御ＩＣ１３には第２充電コンデンサＣ２の端子間電圧が入力されており、これにより、制御ＩＣ１３は第２充電コンデンサＣ２の充電電圧、すなわち昇圧電圧Ｖboost2を検出可能になっている。回路接続を考慮すれば、昇圧スイッチＴ５が制御ＩＣ１３によりオンされたときには、ノードＮ２から第２充電コンデンサＣ２への一方向に通電するように接続されており、この逆方向への逆流を防ぐことができる。
【００３０】
他方、ポンプ駆動スイッチＴ７は、例えばＮチャネル型のＭＯＳトランジスタにより構成され、制御ＩＣ１３によりオン・オフ制御される。第２充電コンデンサＣ２の充電電圧Ｖboost2の充電ノードＮ３と上流端子２ｃとの間にはポンプ駆動スイッチＴ７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。このポンプ駆動スイッチＴ７は、ポンプ４を駆動するための電磁コイル７１に第２昇圧電圧Ｖboost2を供給するために設けられている。
【００３１】
また、ポンプ定電流スイッチＴ６は、例えばＮチャネル型のＭＯＳトランジスタにより構成され、噴射制御ＩＣ１３によりオン・オフ制御される。また、電源電圧ＶＢの供給ノードＮＢと上流端子２ｃとの間には、ポンプ定電流スイッチＴ６を構成するＭＯＳトランジスタのドレインソース間、及び、ダイオードＤ３のアノードカソード間が接続されている。上流端子２ｃとグランドノードＮＳとの間には還流用のダイオードＤ４が逆方向接続されている。また、上流端子２ｃと下流端子２ｄとの間にはポンプ４の電磁コイル７１が接続されている。
【００３２】
下流端子２ｄとグランドノードＮＳとの間にはポンプ選択スイッチＴ８が接続されている。ポンプ選択スイッチＴ８は、ポンプ４の駆動を選択するために設けられるスイッチである。ポンプ選択スイッチＴ８は、例えばＮチャネル型のＭＯＳトランジスタにより構成され、制御ＩＣ１３によりオン・オフ制御される。このポンプ選択スイッチＴ８を構成するＭＯＳトランジスタは、そのドレインが下流端子２ｄに接続されており、ソースが電流検出抵抗（図示せず）を通じてグランドノードＮＳに接続されている。下流端子２ｄと第２充電コンデンサＣ２の充電ノードＮ３との間にはダイオードＤ５が順方向接続されている。
【００３３】
このため、下流端子２ｄの電圧が、第２充電コンデンサＣ２のノードＮ３の電圧よりダイオードＤ５の順方向電圧Ｖｆ以上に上昇するときには、電流がダイオードＤ５を通じて第２充電コンデンサＣ２に流れることになり、第２充電コンデンサＣ２に電力を回収できる。このダイオードＤ５は、フライバック電流に応じたエネルギを回収する回収回路として用いられる。この構成において、制御ＩＣ１３は、昇圧スイッチＴ１，Ｔ５、充電スイッチＴ２、放電スイッチＴ３、気筒選択スイッチＴ４、ポンプ定電流スイッチＴ６、ポンプ駆動スイッチＴ７、及び、ポンプ選択スイッチＴ８をオン・オフ制御することで各種制御を実行する。
【００３４】
特に、制御ＩＣ１３が第１充電コンデンサＣ１を昇圧制御するときには昇圧スイッチＴ１をオン・オフ制御することで第１昇圧電圧Ｖboost1を昇圧制御する。また制御ＩＣ１３が第２充電コンデンサＣ２を昇圧制御するときには、ピエゾインジェクタ５１の放電作用を利用して第２昇圧電圧Ｖboost2を生成する。そして制御ＩＣ１３は、第１及び第２昇圧電圧Ｖboost1及びＶboost2を用いて、ピエゾインジェクタ５１、及びポンプ４を駆動制御する。
【００３５】
前述構成の作用、動作を説明する。
通常通り、運転者によりイグニッションスイッチ等の電源スイッチ（図示せず）がオンされ電源電圧ＶＢが投入されると、制御ＩＣ１３はマイコン１２と協働して噴射制御処理する。通常、噴射制御開始する前には、第１及び第２充電コンデンサＣ１及びＣ２にそれぞれの満充電閾値Ｖbt1，Ｖbt2を上回るように充電制御される。以下では、満充電閾値Ｖbt1，Ｖbt2まで充電された電圧を満充電電圧と称する。
【００３６】
＜基本的なポンプ駆動制御＞
まず図３を参照し、ポンプ４の電磁コイル７１の基本的な駆動制御処理について説明する。例えば、電子制御装置２がピエゾインジェクタ５１から燃料を噴射させると、コモンレール３に蓄積された燃料圧力が低下する。このとき電子制御装置２は、圧力センサ１０により燃料圧力を検知し当該燃料圧力が圧力下限閾値以下にまで低下したときにポンプ４を駆動することで燃料圧力を上昇させる。これにより燃料圧力が所定範囲となるように調整する。このポンプ４の駆動時には、マイコン１２が圧力調整指令信号を噴射制御ＩＣ１３に出力することで電磁コイル７１に通電してポンプ４を動作させる。
【００３７】
制御ＩＣ１３は、圧力調整指令信号としてポンプ駆動指令信号のアクティブレベル「Ｈ」を受け付けると、ポンプ選択スイッチＴ８をオン制御すると共にポンプ駆動スイッチＴ７をオン制御し、第２昇圧電圧Ｖboost2をポンプ４の電磁コイル７１に通電させる。制御ＩＣ１３は、ポンプ駆動電流Ｉpuがピーク閾値に達するとポンプ駆動スイッチＴ７をオフ制御する。その後、ポンプ駆動電流Ｉpuは低下するが、ポンプ駆動電流Ｉpuがピーク閾値より低い定電流範囲に達すると、ポンプ定電流スイッチＴ６をオン・オフ制御することでポンプ駆動電流Ｉpuを一定範囲に保持する。これによりポンプ４の動作を保持する。そして、制御ＩＣ１３は、圧力調整指令信号のポンプ駆動指令信号をノンアクティブレベルとして受け付けると、全てのスイッチＴ６〜Ｔ８をオフ制御することでポンプ４の動作を停止させる。
【００３８】
このような一連の動作の中で、図３に示すように、制御ＩＣ１３が、ポンプ駆動指令信号のアクティブレベル「Ｈ」を受付け、ポンプ駆動スイッチＴ７をオン制御すると、第２充電コンデンサＣ２に蓄積された充電電力が消費され第２昇圧電圧Ｖboost2が低下するが、第２昇圧電圧Ｖboost2が低下したときに充電要求閾値Ｖbu2に達すると充電要求フラグを立てることで第２昇圧電圧Ｖboostを昇圧開始可能にする。本実施形態では、充電要求フラグが立ったことを条件として、噴射制御処理時において第２充電コンデンサＣ２に充電制御する。以下、この説明を行う。
【００３９】
＜噴射制御＞
図４を参照しながら噴射制御処理について説明する。電子制御装置２が、ピエゾインジェクタ５１から燃料を噴射させるときには、マイコン１２が、図４のタイミングｔ１においてピエゾインジェクタ５１に対応した噴射指令信号のアクティブレベル「Ｈ」を制御ＩＣ１３に出力する。
【００４０】
制御ＩＣ１３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、充電スイッチＴ２をオン制御しつつ気筒選択スイッチＴ４をオン制御する。充電スイッチＴ２をオン・オフパルス制御するようにしても良い。充電スイッチＴ２及び気筒選択スイッチＴ４がオンされると、ピエゾ素子Ｐ１に対する印加電圧は上昇し、ピエゾインジェクタ５１の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ＩＣ１３は充電スイッチＴ２のオン制御を停止しオフ制御する。この所定の充電停止条件は、ピエゾ素子Ｐ１の充電処理が充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。
【００４１】
そして、制御ＩＣ１３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、充電スイッチＴ２をオフする状態を保持する。これにより、燃料が内燃機関６の気筒内に噴射される。
【００４２】
この後、マイコン１２が図４のタイミングｔ３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ＩＣ１３に出力すると、制御ＩＣ１３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ＩＣ１３は、昇圧スイッチＴ５をオン制御すると共に、放電スイッチＴ３のオン・オフチョッパ制御を開始する。
【００４３】
制御ＩＣ１３が放電スイッチＴ３をチョッパ制御することによりピエゾ素子Ｐ１に蓄積された電荷が放電される。このとき制御ＩＣ１３は、図４の期間ｔ３〜ｔ４において放電スイッチＴ３のゲートに繰り返しパルス状にオン制御信号を印加する。このため、ピエゾ素子Ｐ１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５１のノズルは徐々に閉塞する。このとき、昇圧スイッチＴ５がオンされているため、ピエゾ素子Ｐ１の蓄積電荷が、充放電コイルＬ２の誘導起電力の作用により昇圧スイッチＴ５及びダイオードＤ２を通じて第２充電コンデンサＣ２に回収される。
【００４４】
具体的に詳述すると、放電スイッチＴ３がオンしたときには当該放電スイッチＴ３を通じてピエゾ素子Ｐ１の両端子間に蓄積された電荷が放電されるものの、当該放電スイッチＴ３がオフしたタイミングでは充放電コイルＬ１の両端子間に流れている電流が瞬時に遮断される。このため、充放電コイルＬ１に生じている誘導起電圧に応じた電流が昇圧スイッチＴ５を通じて第２充電コンデンサＣ２に流れ込み、ピエゾ素子Ｐ１の蓄積電荷のエネルギを第２充電コンデンサＣ２に回収できる。このとき、図４の期間ｔ３〜ｔ４に示すように第２充電コンデンサＣ２の充電電圧は上昇する。
【００４５】
そして、第２昇圧電圧Ｖboost2が所定の満充電閾値（所定の閾値相当）Ｖbt2を超えると、制御ＩＣ１３はタイミングｔ４において、第２充電コンデンサＣ２の充電を停止するため昇圧スイッチＴ５をオフ制御する。これと同時又はその後には、制御ＩＣ１３は放電スイッチＴ３をオン継続制御する（図４の期間ｔ４〜ｔ５参照）。放電スイッチＴ３がオンし続けるため、ピエゾ素子Ｐ１の蓄積電荷は放電スイッチＴ３を通じて放電され続ける。そして所定の放電停止条件が成立すると、制御ＩＣ１３は放電スイッチＴ３をオフ制御する。これにより燃料噴射口のノズルを閉塞することができ、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、ピエゾ素子Ｐ１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。
【００４６】
ここではいわゆる単発噴射について説明した。噴射制御処理はこれらの一連の制御処理が繰り返されることで実施されるが、この内容説明は本実施形態の特徴に関係しないため省略する。
【００４７】
＜噴射制御処理とポンプ駆動処理との関係＞
噴射制御処理は、前述したようにクランク角１８０°ＣＡの間に１回だけ単発で実行されることもあれば、多段噴射（例えば３回の場合、パイロット噴射、メイン噴射、アフター噴射、例えば５回の場合、パイロット噴射、プレ噴射、メイン噴射、アフター噴射、ポスト噴射）されることもある。これに対し、前述の図３に図示したポンプ４の駆動処理は、例えばクランク角１８０°ＣＡ毎に１回とすることが多く噴射制御処理に比較して少ない回数となることが多い。しかも、ピエゾインジェクタ５１の駆動用の第１昇圧電圧Ｖboost1の満充電閾値Ｖbt1は、ポンプ４の駆動用の第２昇圧電圧Ｖboost2の満充電閾値Ｖbt2に比較して高くなる。このため、ピエゾインジェクタ５１からの回収エネルギはポンプ４の駆動エネルギを上回ることが多く、前述したように各種制御を実行することで噴射制御処理及びポンプ駆動処理の何れも性能良く実現できる。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態によれば、第２昇圧回路１５を、コイルＬ２と、放電スイッチＴ３と、充電コンデンサＣ２と、逆流防止用の昇圧スイッチＴ５及びダイオードＤ２とを備えるように構成した。このため、ピエゾインジェクタ５１の閉弁時にコイルＬ２に蓄えられたエネルギを利用してポンプ４の駆動用の第２昇圧電圧Ｖboost2を生成できるようになり、ピエゾインジェクタ５１を駆動するときに電流制限用に使用しているコイルＬ２を、ピエゾインジェクタ５１からの電荷引き抜き時において第２昇圧回路１５の昇圧用のコイルＬ２として利用できる。これにより、例えば第１昇圧回路１４を２系統別々に設けた場合に比較して、大型部品となるコイルＬ１の使用個数を削減できる。
【００４９】
第２昇圧回路１５は、ピエゾインジェクタ５１の閉弁時には逆流防止用の昇圧スイッチＴ５をオンし、放電スイッチＴ３をオン・オフすることで第２充電コンデンサＣ２を充電させているため、第２充電コンデンサＣ２を性能良く充電できる。
【００５０】
（第２実施形態）
図５及び図６は第２実施形態の追加説明図を示している。本実施形態は始動時の昇圧制御について説明する。図５に電子制御装置２に代わる電子制御装置１０２の電気的構成を示す。図５に示した電子制御装置１０２が、図１に示す電子制御装置２と異なるところは、ノードＮ１とノードＮ３との間にバイパススイッチＴｘが接続されているところにある。このバイパススイッチＴｘは、例えばＰチャネル型のＭＯＳトランジスタにより構成される。このバイパススイッチＴｘを構成するＭＯＳトランジスタのソースドレイン間は、ノードＮ１とノードＮ３との間に接続されており、当該ＭＯＳトランジスタのゲートは制御ＩＣ１３によりオン・オフ制御される。その他の構成は第１実施形態と同様であるため、その構成説明を省略する。
【００５１】
＜始動時の昇圧制御に係る動作説明＞
図６は始動時の動作をタイミングチャートで概略的に示している。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１２及び制御ＩＣ１３にはバッテリによる電源電圧ＶＢが供給される。マイコン１２及び制御ＩＣ１３に電源電圧ＶＢが供給されると、マイコン１２が昇圧開始指令信号を制御ＩＣ１３に送信する。
【００５２】
制御ＩＣ１３は、マイコン１２から昇圧開始指令信号を受け付けると、まずバイパススイッチＴｘをオン制御する。このバイパススイッチＴｘがオンされると、電気的には第１及び第２充電コンデンサＣ１及びＣ２が並列接続される。
【００５３】
そして、制御ＩＣ１３が昇圧スイッチＴ１のオン・オフ制御を繰り返すことで、第１及び第２充電コンデンサＣ１及びＣ２をそれぞれの昇圧電圧Ｖboost1，Ｖboost2を満充電閾値Ｖbt1、Ｖbt2まで充電する。昇圧スイッチＴ１がオンしたときには、コイルＬ１がエネルギを蓄積し、昇圧スイッチＴ１がオフしたときには、コイルＬ１の蓄積エネルギが両充電コンデンサＣ１及びＣ２に充電される。制御ＩＣ１３が昇圧スイッチＴ１を繰り返しオン・オフ制御すると、図６に示すように、第１昇圧電圧Ｖboost1，第２昇圧電圧Ｖboost2が共に上昇する。
【００５４】
制御ＩＣ１３は第１及び第２充電コンデンサＣ１及びＣ２の端子間電圧、すなわち第１昇圧電圧Ｖboost1、第２昇圧電圧Ｖboost2を検出する。第２昇圧電圧Ｖboost2の満充電閾値Ｖbt2は、第１昇圧電圧Ｖboost1の満充電閾値Ｖbt1より低い。このため、第２昇圧電圧Ｖboost2が、当該第２昇圧電圧Ｖboost2の満充電閾値Ｖbt2に達したときに、制御ＩＣ１３は、第２昇圧電圧Ｖboost2の昇圧制御を停止するためバイパススイッチＴｘをオフ制御する。
【００５５】
制御ＩＣ１３は、バイパススイッチＴｘをオフ制御した後も、昇圧スイッチＴ１をオン・オフ制御し続ける。このとき、第２昇圧電圧Ｖboost2を保持したまま、第１昇圧電圧Ｖboost1を昇圧できる。第１昇圧電圧Ｖboost1がその満充電閾値Ｖbt1に達すると、制御ＩＣ１３は、第１昇圧電圧Ｖboost1の昇圧制御を停止するため昇圧スイッチＴ１をオフ制御する。なお図６に示すように、始動時には昇圧スイッチＴ５はオフのまま保持される。これにより、第１及び第２充電コンデンサＣ１及びＣ２の何れにも満充電閾値Ｖbt1、Ｖbt2まで満充電できる。
【００５６】
＜昇圧電圧Ｖboost2が充電要求閾値Vbt2にまで低下したときの昇圧動作＞
第１実施形態で説明したように、制御ＩＣ１３は、ポンプ４を駆動するときに第２昇圧電圧Ｖboost2が低下し充電要求閾値Ｖbu2に達すると充電要求フラグを立てることで第２昇圧電圧Ｖboostを昇圧開始可能にする。
【００５７】
このような場合においても、本実施形態に係る回路構成を採用した場合には、制御ＩＣ１３がバイパススイッチＴｘをオン制御することで直接第２充電コンデンサＣ２に充電制御できる。このため、第２実施形態の回路構成を用いることで、第１実施形態に示したように噴射制御時にコイルＬ２を通じて充電しなくても第２充電コンデンサＣ２を満充電閾値Ｖbt2まで直接充電できる。
【００５８】
＜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、始動時に第２昇圧回路１５が第２昇圧電圧Ｖboost2を生成し始めるときには、バイパススイッチＴｘをオンし、第２昇圧回路１５は、第１昇圧回路１４の昇圧電圧Ｖboost1の供給ノードＮ１から第２昇圧電圧Ｖboost2を満充電閾値Ｖbt2まで昇圧するようにした。これにより、たとえ第２昇圧回路１５の第２昇圧電圧Ｖboost2が低下したとしても満充電閾値Ｖbt2まで再充電することができ、ポンプ４を信頼性良く駆動できる。
【００５９】
（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。
【００６０】
第１実施形態では、電子制御装置本体２の始動時の第２昇圧回路１５による昇圧制御処理の説明を行わなかったが、例えば第１実施形態の回路構成を採用したときには、電子制御装置２の始動時に、ピエゾインジェクタ５１が開弁しない程度の電流をピエゾインジェクタ５１に印加することで第２昇圧回路１５の昇圧動作を行うようにしても良い。
【００６１】
この場合、例えば、制御ＩＣ１３が充電スイッチＴ２をオン制御しつつ昇圧スイッチＴ５のオン・オフ周期を通常より長くしながらオン・オフ制御することで第２充電コンデンサＣ２の充電電圧を昇圧制御すると良い。この始動時における第２充電コンデンサＣ２の昇圧制御方法は、第１実施形態に示した回路構成に限らず第２実施形態のようにバイパススイッチＴｘなど他の回路を付加した場合においても同様に適用できる。
【００６２】
ピエゾインジェクタ５１〜５４による燃料噴射弁、ポンプ４などの燃料噴射弁以外の他のアクチュエータを駆動するために、２つの充電コンデンサＣ１及びＣ２を用いた形態を説明したが、３つ以上の複数の充電コンデンサを接続した形態でも同様に適用できる。
【００６３】
マイコン１２、制御ＩＣ１３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。
【００６４】
燃料噴射弁としては、ピエゾインジェクタ５１〜５４を適用した形態を示したが、容量性の燃料噴射弁を適用できる。アクチュエータとしては、ポンプ４、減圧弁９を適用した形態を示したが、その他のアクチュエータに適用しても良い。このような場合においても同様の作用効果を奏する。
【００６５】
また、図２、図５には１気筒分のピエゾインジェクタ５１のピエゾ素子Ｐ１、及び、ポンプ４の駆動用の電磁コイル７１を駆動する構成を図示して説明を行ったが、複数気筒分のピエゾインジェクタ５１〜５４を制御するときに、第１昇圧回路１４は全てのピエゾインジェクタ５１〜５４を駆動するために共用すると良く、また、第２昇圧回路１５は、ポンプ４及び減圧弁９を駆動するために共用すると良い。
【００６６】
前述実施形態では、説明の簡略化のため、４気筒分のピエゾインジェクタ５１〜５４を表記して説明を行ったが、６気筒などの複数気筒分の制御を行う場合においても同様の内容を実行できる。各種のスイッチＴ１〜Ｔ８、Ｔｘは、ＭＯＳトランジスタにより構成した形態を示したが、他種のトランジスタ等を用いることができる。
【００６７】
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。
【００６８】
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】
【００６９】
図面中、２は電子制御装置、４は燃料供給ポンプ（アクチュエータ）、９は減圧弁（アクチュエータ）、１４は第１昇圧回路、１５は第２昇圧回路、５１〜５４はピエゾインジェクタ（容量性の燃料噴射弁）、Ｐ１はピエゾ素子、Ｖboost1は第１昇圧電圧、Ｖboost2は第２昇圧電圧、Ｔ２は充電スイッチ、Ｔ３は放電スイッチ、Ｔ５は昇圧スイッチ、Ｄ２はダイオード、Ｃ１，Ｃ２は充電コンデンサ、Ｌ２はコイル、Ｔｘはバイパススイッチ、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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