(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁式の燃料噴射弁を駆動するために当該燃料噴射弁に印加される電圧の昇圧を制御する燃料噴射弁用の昇圧制御装置であって、
電源の電圧を昇圧するための昇圧回路と、
前記燃料噴射弁を開弁させるために、前記昇圧回路によって昇圧された昇圧電圧を前記燃料噴射弁に印加する印加手段と、
前記燃料噴射弁に通電される電流又は電圧に基づいて、前記燃料噴射弁の閉弁タイミングを検出する閉弁タイミング検出手段と、
少なくとも前記燃料噴射弁への駆動電圧の印加中において前記昇圧回路による昇圧動作を実行するとともに、前記閉弁タイミングを検出する際に、前記昇圧回路による昇圧動作を停止させるように制御する制御手段と、
を備えていることを特徴とする燃料噴射弁用の昇圧制御装置。
【請求項２】
前記制御手段によって制御される前記昇圧電圧の目標値として、目標昇圧電圧を設定する目標昇圧電圧設定手段を、さらに備え、
前記印加手段は、前記燃料噴射弁を開弁するために前記昇圧電圧を前記燃料噴射弁に印加した後、前記燃料噴射弁を開弁状態に保持するために、前記燃料噴射弁の印加電圧を前記電源電圧に切り替えるように構成されており、
前記燃料噴射弁の印加電圧が前記昇圧電圧から前記電源電圧に切り替わったときに、前記制御手段は、前記昇圧回路による昇圧動作を実行させ、前記目標昇圧電圧設定手段は、前記目標昇圧電圧をより大きな値に設定することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁用の昇圧制御装置。
【請求項３】
前記印加手段は、前記燃料噴射弁を開弁するために前記昇圧電圧を前記燃料噴射弁に印加した後、前記燃料噴射弁を開弁状態に保持するために、前記燃料噴射弁の印加電圧を前記電源電圧に切り替えるように構成されており、
前記制御手段は、前記燃料噴射弁の印加電圧が前記昇圧電圧から前記電源電圧に切り替わったときに、前記昇圧回路による昇圧動作を開始させるとともに、その後、第１所定時間が経過したときに、前記昇圧動作を停止させることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁用の昇圧制御装置。
【請求項４】
内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記検出された内燃機関の運転状態に応じて、前記第１所定時間を設定する昇圧動作時間設定手段と、
をさらに備えていることを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射弁用の昇圧制御装置。
【請求項５】
前記印加手段は、前記燃料噴射弁を開弁するために前記昇圧電圧を前記燃料噴射弁に印加した後、前記燃料噴射弁を開弁状態に保持するために、前記燃料噴射弁の印加電圧を前記電源電圧に切り替えるように構成されており、
前記制御手段は、前記燃料噴射弁の印加電圧が前記昇圧電圧から前記電源電圧に切り替わったときに、前記昇圧回路による昇圧動作を開始させるとともに、前記燃料噴射弁への前記昇圧電圧の印加の開始時から第２所定時間が経過したときに、前記昇圧動作を停止させることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁用の昇圧制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記昇圧動作が停止されてから所定の第１停止時間が経過したときに、前記昇圧動作を再開させることを特徴とする請求項５に記載の燃料噴射弁用の昇圧制御装置。
【請求項７】
前記印加手段は、前記燃料噴射弁を開弁するために前記昇圧電圧を前記燃料噴射弁に印加した後、前記燃料噴射弁を開弁状態に保持するために、前記燃料噴射弁の印加電圧を前記電源電圧に切り替えるように構成されており、
前記制御手段は、前記燃料噴射弁の印加電圧が前記昇圧電圧から前記電源電圧に切り替わったときに、前記昇圧回路による昇圧動作を開始させるとともに、前記燃料噴射弁への前記電源電圧の印加の終了時よりも第３所定時間前に、前記昇圧動作を停止させることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁用の昇圧制御装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記燃料噴射弁への前記電源電圧の印加の終了時から所定の第２停止時間が経過したときに、前記昇圧動作を再開させることを特徴とする請求項７に記載の燃料噴射弁用の昇圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関などに設けられた電磁式の燃料噴射弁を駆動するために、当該燃料噴射弁に印加される電圧の昇圧を制御する燃料噴射弁用の昇圧制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の昇圧制御装置を、車両用の内燃機関の燃料噴射制御装置に適用したものとして、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この燃料噴射制御装置は、車両に搭載されたバッテリの電圧を昇圧するための昇圧回路をＥＣＵ内に備えており、昇圧した高電圧を、電磁式の燃料噴射弁に印加することにより、その燃料噴射弁の応答性を高め、迅速に開弁するようにしている。また、この燃料噴射制御装置では、燃料噴射弁に通電される電流又は電圧の波形の変曲点を検出することにより、燃料噴射弁が全閉状態になったときの閉弁タイミングを検出している。そして、その閉弁タイミングに基づき、燃料噴射弁に対する給電時間を補正し、それにより、適切な燃料噴射量が得られるようにしている。
【０００３】
また、昇圧回路を備えた燃料噴射制御装置では一般に、昇圧回路から燃料噴射弁への高電圧の印加により、昇圧回路の昇圧電圧が低下するため、その印加後、次回の高電圧の印加に備えて、昇圧回路において昇圧動作を実行するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−５５５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した昇圧回路には、昇圧動作の実行時に大きな電流が発生する。そのような大電流がＥＣＵ内の基準グランドに流れると、基準グランドの電位が０Ｖよりも高い側に変動する、いわゆるグランド浮きが生じることがある。この場合には、ＥＣＵ内のＣＰＵが基準とするロジックグランドでもグランド浮きが生じるため、電圧値に基づくＣＰＵへの入力信号が、グランド浮きに伴って変動することがある。その結果、燃料噴射弁の閉弁タイミングを適正に検出できず、その検出精度が低下してしまう。
【０００６】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、燃料噴射弁への昇圧電圧の印加による適切な開弁を確保しながら、燃料噴射弁の閉弁タイミングの検出精度を向上させることができる燃料噴射弁用の昇圧制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、電磁式の燃料噴射弁４を駆動するために燃料噴射弁４に印加される電圧の昇圧を制御する燃料噴射弁用の昇圧制御装置であって、電源（実施形態における（以下、本項において同じ）バッテリ１１）の電圧ＶＢを昇圧するための昇圧回路２０と、燃料噴射弁４を開弁させるために、昇圧回路２０によって昇圧された昇圧電圧ＶＣを燃料噴射弁４に印加する印加手段（ＥＣＵ２）と、燃料噴射弁４に通電される電流ＩＡＣ又は電圧ＶＩＮＪに基づいて、燃料噴射弁４の閉弁タイミングを検出する閉弁タイミング検出手段（ＥＣＵ２）と、少なくとも燃料噴射弁４への駆動電圧の印加中において昇圧回路２０による昇圧動作を実行するとともに、閉弁タイミングを検出する際に、昇圧回路２０による昇圧動作を停止させるように制御する制御手段（ＥＣＵ２）と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、電源の電圧を昇圧回路によって昇圧し、その昇圧電圧を燃料噴射弁に印加することにより、燃料噴射弁を、高い応答性で、迅速に開弁することができる。また、少なくとも燃料噴射弁への駆動電圧の印加中において、制御手段によって、昇圧回路による昇圧動作を実行するとともに、閉弁タイミング検出手段により、燃料噴射弁に通電される電流又は電圧に基づいて、燃料噴射弁が全閉状態になったときの閉弁タイミングを検出する際に、制御手段によって、昇圧回路による昇圧動作を停止する。これにより、その昇圧動作の実行時に発生する大きな電流が、燃料噴射弁の閉弁タイミングの検出時に、例えばＥＣＵ内の基準グランドなどに流れることがなく、グランド浮きを防止することができる。その結果、閉弁タイミング検出手段により、燃料噴射弁の閉弁タイミングを適切に検出することができ、その検出精度を向上させることができる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の燃料噴射弁用の昇圧制御装置において、制御手段によって制御される昇圧電圧ＶＣの目標値として、目標昇圧電圧ＶＣＯＢＪを設定する目標昇圧電圧設定手段（ＥＣＵ２）を、さらに備え、印加手段は、燃料噴射弁４を開弁するために昇圧電圧ＶＣ（高電圧ＶＩＮＪＨ）を燃料噴射弁４に印加した後、燃料噴射弁４を開弁状態に保持するために、燃料噴射弁４の印加電圧（駆動電圧ＶＩＮＪ）を電源電圧ＶＢ（低電圧ＶＩＮＪＬ）に切り替えるように構成されており、燃料噴射弁４の印加電圧（駆動電圧ＶＩＮＪ）が昇圧電圧（高電圧ＶＩＮＪＨ）から電源電圧（低電圧ＶＩＮＪＬ）に切り替わったときに（図３のタイミングｔ２）、制御手段は、昇圧回路２０による昇圧動作を実行させ、目標昇圧電圧設定手段は、目標昇圧電圧ＶＣＯＢＪをより大きな値（高い目標値ＶＣＯＢＪＨ）に設定することを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、印加手段により、昇圧電圧を燃料噴射弁に印加した後、その印加電圧を電源電圧に切り替える。これにより、燃料噴射弁を、高い応答性で迅速に開弁することができるとともに、昇圧電圧よりも低い電源電圧によって、開弁状態に適切に保持することができる。
【００１１】
また、燃料噴射弁の印加電圧が昇圧電圧から電源電圧に切り替わったときに、制御手段によって昇圧回路による昇圧動作を実行させ、目標昇圧電圧設定手段によって目標昇圧電圧をより大きな値に設定する。この場合、制御手段により、昇圧回路による昇圧電圧は、より大きな値に設定された目標昇圧電圧になるように制御されることによって、昇圧度合が高くなる。このため、燃料噴射弁への印加によって低下した昇圧電圧を、迅速に高くすることができ、それにより、燃料噴射弁への次回の印加に備えて、十分な昇圧電圧を確保することができる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の燃料噴射弁用の昇圧制御装置において、印加手段は、燃料噴射弁４を開弁するために昇圧電圧ＶＣ（高電圧ＶＩＮＪＨ）を燃料噴射弁４に印加した後、燃料噴射弁４を開弁状態に保持するために、燃料噴射弁４の印加電圧（駆動電圧ＶＩＮＪ）を電源電圧ＶＢ（低電圧ＶＩＮＪＬ）に切り替えるように構成されており、制御手段は、燃料噴射弁４の印加電圧（駆動電圧ＶＩＮＪ）が昇圧電圧（高電圧ＶＩＮＪＨ）から電源電圧（低電圧ＶＩＮＪＬ）に切り替わったときに（図４のタイミングｔ１２）、昇圧回路２０による昇圧動作を開始させるとともに、その後、第１所定時間ＴＡ１が経過したときに（図４のタイミングｔ１３）、昇圧動作を停止させることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、請求項２と同様、燃料噴射弁を、高い応答性で迅速に開弁することができるとともに、開弁状態に適切に保持することができる。また、印加手段による燃料噴射弁への印加電圧が昇圧電圧から電源電圧に切り替わったときに、昇圧回路による昇圧動作を開始させ、その後、第１所定時間が経過したときに、昇圧動作を停止させる。上記の第１所定時間として、燃料噴射弁への印加電圧の切り替わり時点から、燃料噴射弁の閉弁タイミングまでの時間よりも短い時間を設定することにより、燃料噴射弁への電源電圧の印加終了時、すなわち閉弁タイミング検出手段による燃料噴射弁の閉弁タイミングの検出時に、昇圧回路による昇圧動作の停止を確保しながら、その停止前までに、昇圧電圧をある程度高めることができる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の燃料噴射弁用の昇圧制御装置において、内燃機関３の運転状態を検出する運転状態検出手段（ＥＣＵ２、クランク角センサ６１、アクセル開度センサ６２）と、検出された内燃機関３の運転状態に応じて、第１所定時間ＴＡ１を設定する昇圧動作時間設定手段（ＥＣＵ２）と、をさらに備えていることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、運転状態検出手段によって内燃機関の運転状態を検出し、その検出された運転状態に応じて、第１所定時間を適切に設定することができる。例えば、内燃機関の回転数が高いほど、燃料噴射弁の開弁時間が短く、閉弁タイミングが早くなる。したがって、内燃機関の回転数が高いときには、第１所定時間を短くすることにより、燃料噴射弁の閉弁タイミング前に、昇圧回路による昇圧動作を適切に停止させることができる。
【００１６】
請求項５に係る発明は、請求項１に記載の燃料噴射弁用の昇圧制御装置において、印加手段は、燃料噴射弁４を開弁するために昇圧電圧ＶＣ（高電圧ＶＩＮＪＨ）を燃料噴射弁４に印加した後、燃料噴射弁４を開弁状態に保持するために、燃料噴射弁４の印加電圧（駆動電圧ＶＩＮＪ）を電源電圧ＶＢ（低電圧ＶＩＮＪＬ）に切り替えるように構成されており、制御手段は、燃料噴射弁４の印加電圧（駆動電圧ＶＩＮＪ）が昇圧電圧（高電圧ＶＩＮＪＨ）から電源電圧（低電圧ＶＩＮＪＬ）に切り替わったときに（図５のタイミングｔ２２）、昇圧回路２０による昇圧動作を開始させるとともに、燃料噴射弁４への昇圧電圧（高電圧ＶＩＮＪＨ）の印加の開始時から第２所定時間ＴＡ２が経過したときに（図５のタイミングｔ２３）、昇圧動作を停止させることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、前述した請求項２及び３と同様、燃料噴射弁を、高い応答性で迅速に開弁することができるとともに、開弁状態に適切に保持することができる。また、印加手段による燃料噴射弁への印加電圧が昇圧電圧から電源電圧に切り替わったときに、昇圧回路による昇圧動作を開始させ、燃料噴射弁への昇圧電圧の印加の開始時から第２所定時間が経過したときに、昇圧動作を停止させる。上記の第２所定時間として、燃料噴射弁への昇圧電圧の印加開始時点から、燃料噴射弁の閉弁タイミングまでの時間、すなわち燃料噴射弁の開弁時間よりも短い所定時間を設定することにより、請求項３と同様、燃料噴射弁の閉弁タイミングの検出時に、昇圧回路による昇圧動作の停止を確保しながら、その停止前までに、昇圧電圧をある程度高めることができる。
【００１８】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載の燃料噴射弁用の昇圧制御装置において、制御手段は、昇圧動作が停止されてから所定の第１停止時間ＴＳ１が経過したときに（図５のタイミングｔ２５）、昇圧動作を再開させることを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、上記の第１停止時間を適切に設定することにより、燃料噴射弁の閉弁タイミングの際に、昇圧回路による昇圧動作の停止を確保しながら、燃料噴射弁の閉弁後、昇圧回路による昇圧動作を適切に再開させることができる。
【００２０】
請求項７に係る発明は、請求項１に記載の燃料噴射弁用の昇圧制御装置において、印加手段は、燃料噴射弁４を開弁するために昇圧電圧ＶＣ（高電圧ＶＩＮＪＨ）を燃料噴射弁４に印加した後、燃料噴射弁４を開弁状態に保持するために、燃料噴射弁４の印加電圧（駆動電圧ＶＩＮＪ）を電源電圧ＶＢ（低電圧ＶＩＮＪＬ）に切り替えるように構成されており、制御手段は、燃料噴射弁４の印加電圧（駆動電圧ＶＩＮＪ）が昇圧電圧（高電圧ＶＩＮＪＨ）から電源電圧（低電圧ＶＩＮＪＬ）に切り替わったときに（図５のタイミングｔ２２）、昇圧回路２０による昇圧動作を開始させるとともに、燃料噴射弁４への電源電圧（低電圧ＶＩＮＪＬ）の印加の終了時（図５のタイミングｔ２４）よりも第３所定時間ＴＡ３前に（図５のタイミングｔ２３）、昇圧動作を停止させることを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、前述した請求項２及び３と同様、燃料噴射弁を、高い応答性で迅速に開弁することができるとともに、開弁状態に適切に保持することができる。また、印加手段による燃料噴射弁への印加電圧が昇圧電圧から電源電圧に切り替わったときに、昇圧回路による昇圧動作を開始させ、燃料噴射弁への電源電圧の印加の終了時よりも第３所定時間前に、昇圧動作を停止させる。上記の第３所定時間として、できる限り短い時間を設定することにより、昇圧回路による昇圧動作の停止前までの昇圧動作の実行により、昇圧電圧をより高めることができる。
【００２２】
請求項８に係る発明は、請求項７に記載の燃料噴射弁用の昇圧制御装置において、制御手段は、燃料噴射弁４への電源電圧（低電圧ＶＩＮＪＬ）の印加の終了時（図５のタイミングｔ２４）から所定の第２停止時間ＴＳ２が経過したときに（図５のタイミングｔ２５）、昇圧動作を再開させることを特徴とする。
【００２３】
この構成によれば、上記の第２停止時間を適切に設定することにより、燃料噴射弁の閉弁タイミングの際に、昇圧回路による昇圧動作の停止を確保しながら、燃料噴射弁の閉弁後に、昇圧回路における昇圧動作を適切に再開させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態による燃料噴射弁用の昇圧制御装置を、これを適用した内燃機関とともに概略的に示す図である。
【図２】燃料噴射弁を駆動するための駆動回路を示す回路図である。
【図３】昇圧制御処理による第１動作例を示すタイミングチャートである。
【図４】昇圧制御処理による第２動作例を示すタイミングチャートである。
【図５】昇圧制御処理による第３動作例を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１に示す内燃機関（以下「エンジン」という）３は、例えば４つの気筒（図示せず）を有する車両用のガソリンエンジンであり、各気筒には、燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）４が設けられており、インジェクタ４から燃焼室（図示せず）に燃料が直接、噴射される。また、インジェクタ４の動作は、後述するＥＣＵ２によって制御される。
【００２６】
インジェクタ４は、電磁式のものであり、いずれも図示しないが、ケーシング内の上端部に固定された電磁石と、この電磁石の下方に配置されたアーマチュアと、これらの電磁石とアーマチュアの間に配置されたばねと、アーマチュアの下側に一体に設けられた弁体などで構成されている。電磁石は、ヨークと、その外側に巻かれたコイル４ａとを有しており、このコイル４ａに、図２に示す駆動回路１０が接続されている。また、上記のばねは、弁体を閉弁側に付勢するように設けられている。
【００２７】
図２は、ＥＣＵ２に含まれる駆動回路１０を示している。同図に示すように、駆動回路１０は、バッテリ１１の電圧（例えば１２Ｖ）を昇圧するための昇圧回路２０と、インジェクタ４のコイル４ａに電圧を印加し、インジェクタ４を駆動するためのインジェクタ駆動回路３０で構成されている。これらの回路２０、３０の動作は、後述するＣＰＵ４０によって制御される。なお、バッテリ１１は、エンジン３を動力源とする発電機（図示せず）を用いて充電される。
【００２８】
昇圧回路２０は、第１スイッチ２１、第２スイッチ２２、コイル２３、ダイオード２４及びコンデンサ２５で構成されている。第１スイッチ２１は、Ｎチャンネル型のＦＥＴで構成されており、そのドレインは、バッテリ１１に接続されたコイル２３の出力側に接続されている。また、第１スイッチ２１のソース及びゲートはそれぞれ、グランド及びＣＰＵ４０に接続されている。このゲートにＣＰＵ４０から第１駆動信号ＳＤ１が入力されると、第１スイッチ２１がＯＮされ、そのドレイン−ソース間が通電状態になる。
【００２９】
第２スイッチ２２もまた、Ｎチャンネル型のＦＥＴで構成されており、そのドレインは、第１スイッチ２１とコイル２３の間に接続されている。また、第２スイッチ２２のソース及びゲートはそれぞれ、コンデンサ２５及びＣＰＵ４０に接続されている。このゲートにＣＰＵ４０から第２駆動信号ＳＤ２が入力されると、第２スイッチ２２がＯＮされ、そのドレイン−ソース間が通電状態になる。
【００３０】
また、ダイオード２４は、第２スイッチ２２と並列に設けられており、そのアノード側が第２スイッチ２２のドレインに接続され、カソード側が第２スイッチ２２のソースに接続されている。
【００３１】
この昇圧回路２０では、次のようにして昇圧動作が行われる。まず、第１駆動信号ＳＤ１を出力し、第１スイッチ２１をＯＮする。これにより、バッテリ１１の電圧（以下「バッテリ電圧」という）ＶＢがコイル２３に印加されることによって、コイル２３にコイル電流ＩＬが流れ、電気エネルギが蓄えられる。
【００３２】
この状態から、第１駆動信号ＳＤ１の出力を停止し、第１スイッチ２１をＯＦＦするとともに、その直後に、第２駆動信号ＳＤ２を出力し、第２スイッチ２２をＯＮする。これにより、コイル２３に蓄えられている電気エネルギが、第２スイッチ２２を介してコンデンサ２５に供給され、蓄電される。これに伴い、コイル電流ＩＬが低下するとともに、コンデンサ２５の電圧（以下「コンデンサ電圧」という）ＶＣが上昇する。
【００３３】
その後、第２駆動信号ＳＤ２の出力を停止し、第２スイッチ２２をＯＦＦするとともに、その直後に、第１駆動信号ＳＤ１を出力し、第１スイッチ２１をＯＮすることにより、コイル２３に、電気エネルギが再び蓄えられる。以後、同様に、第１及び第２スイッチ２１、２２の一方のＯＮ動作と他方のＯＦＦ動作を互いに同期させながら交互に切り替えることにより、昇圧動作が行われる。
【００３４】
インジェクタ駆動回路３０は、Ｎチャンネル型のＦＥＴでそれぞれ構成された第３〜第５スイッチ３１〜３３と、ツェナーダイオード３４などで構成されている。
【００３５】
第３スイッチ３１のドレイン、ソース、及びゲートはそれぞれ、昇圧回路２０、インジェクタ４のコイル４ａの一端、及びＣＰＵ４０に接続されている。このゲートにＣＰＵ４０から第３駆動信号ＳＤ３が入力されると、第３スイッチ３１がＯＮされ、そのドレイン−ソース間が通電状態になる。
【００３６】
第４スイッチ３２のドレイン、ソース、及びゲートはそれぞれ、バッテリ１１、インジェクタ４のコイル４ａの一端、及びＣＰＵ４０に接続されている。このゲートにＣＰＵ４０から第４駆動信号ＳＤ４が入力されると、第４スイッチ３２がＯＮされ、そのドレイン−ソース間が通電状態になる。
【００３７】
第５スイッチ３３のドレイン、ソース、及びゲートはそれぞれ、インジェクタ４のコイル４ａの他端、グランド、及びＣＰＵ４０に接続されている。このゲートにＣＰＵ４０から第５駆動信号ＳＤ５が入力されると、第５スイッチ３３がＯＮされ、そのドレイン−ソース間が通電状態になる。
【００３８】
ツェナーダイオード３４は、アノード側がグランドに接続され、カソード側がインジェクタ４のコイル４ａの他端に接続されている。
【００３９】
以上の構成により、このインジェクタ駆動回路３０では、ＣＰＵ４０からの第３〜第５駆動信号ＳＤ３〜ＳＤ５に応じて、第３〜第５スイッチ３１〜３３のＯＮ／ＯＦＦを切り替え、インジェクタ４のコイル４ａへの電圧の印加状態を制御することにより、インジェクタ４の動作が制御される。
【００４０】
具体的には、第３〜第５スイッチ３１〜３３がＯＦＦ状態のときには、インジェクタ４のコイル４ａが印加されず、コイル４ａに駆動電流ＩＡＣが流れないことで、インジェクタ４は、その弁体がばねの付勢力で閉弁位置に位置することによって、閉弁状態に保持される。
【００４１】
この状態から、第３及び第５スイッチ３１、３３をＯＮすると、昇圧されたコンデンサ電圧ＶＣがインジェクタ４のコイル４ａに印加されることにより、コイル４ａに大きな駆動電流ＩＡＣが流れ、インジェクタ４の電磁石が過励磁される（過励磁制御）。この過励磁により、ばねの付勢力に抗して、弁体が開放側に引き寄せられることで、インジェクタ４が開弁し、インジェクタ４から燃料が噴射される。
【００４２】
その後、第３スイッチ３１をＯＦＦし、コンデンサ電圧ＶＣの印加を終了するとともに、第４スイッチ３２をＯＮすると、バッテリ電圧ＶＢがインジェクタ４のコイル４ａに印加される。これにより、コイル４ｂに小さな駆動電流ＩＡＣが流れることによって、インジェクタ４は開弁状態に保持され、燃料の噴射が継続される（保持制御）。
【００４３】
この状態から、第４及び第５スイッチ３２、３３をＯＦＦすると、バッテリ電圧ＶＢの印加が終了し、それに伴い、弁体がばねの付勢力で全閉状態になる閉弁位置に復帰することによって、インジェクタ４が閉弁し、燃料の噴射が終了する。また、インジェクタ４のコイル４ａに残留した電流は、ツェナーダイオード３４を介してグランドに流れ、それにより、インジェクタ４の電磁石は、非励磁状態になる。
【００４４】
以上のように、インジェクタ４を開弁する際には、まず過励磁制御を実行することにより、昇圧されたコンデンサ電圧ＶＣを、インジェクタ４のコイル４ａに印加し、電磁石を過励磁することによって、燃料の高い圧力に抗してインジェクタ４を迅速に開弁させるのに十分な磁力が確保される。また、それに引き続いて保持制御を実行し、バッテリ電圧ＶＢをコイル４ａに印加することによって、消費電力を抑制した状態で、インジェクタ４の開弁状態が保持される。
【００４５】
また、図１に示すように、昇圧回路２０およびインジェクタ駆動回路３０にはそれぞれ電圧計５１、５２が設けられている。前者の電圧計５１は、コンデンサ電圧ＶＣを検出し、その検出信号をＣＰＵ４０に出力する一方、後者の電圧計５２は、インジェクタ４の駆動電圧ＶＩＮＪを検出し、その検出信号をＣＰＵ４０に出力する。
【００４６】
また、エンジン３のクランクシャフト（図示せず）には、クランク角センサ６１（運転状態検出手段）が設けられている。クランク角センサ６１は、クランクシャフトの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号及びＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。
【００４７】
ＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば１°）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＴＤＣ信号は、いずれかの気筒においてピストン（図示せず）が吸気行程の開始時の上死点よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを示す信号であり、本実施形態のようにエンジン３が４気筒タイプの場合には、クランク角１８０度ごとに出力される。
【００４８】
ＥＣＵ２にはさらに、アクセル開度センサ６２（運転状態検出手段）から、車両のアクセルペダル（図示せず）の踏み込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が出力される。
【００４９】
ＣＰＵ４０は、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などとともに、マイクロコンピュータから成るＥＣＵ２を構成するものである。ＥＣＵ２は、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従って、第１及び第２スイッチ２１、２２のＯＮ／ＯＦＦを制御し、昇圧回路２０の昇圧動作を制御する昇圧制御や、第３〜第５スイッチ３１〜３３のＯＮ／ＯＦＦを制御することによって、インジェクタ４を駆動し、燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御する燃料噴射制御などを実行する。なお、ＥＣＵ２は、本発明の印加手段、閉弁タイミング検出手段、制御手段、目標昇圧電圧設定手段、運転状態検出手段及び昇圧動作時間設定手段に相当する。
【００５０】
また、詳細な説明は省略するが、ＥＣＵ２により、インジェクタ４の閉弁タイミングが、コイル４ａに通電されるインジェクタ４の駆動電流ＩＡＣ又は駆動電圧ＶＩＮＪに基づいて検出される。なお、この検出は、例えば前述した従来技術と同様にして、インジェクタ４の駆動電流ＩＡＣ又は駆動電圧ＶＩＮＪの波形の変曲点を検出することによって行うことが可能である。
【００５１】
次に、図３〜５のタイミングチャートを参照しながら、インジェクタ４への駆動電圧ＶＩＮＪの印加による燃料噴射制御を行う際の昇圧制御について説明する。なお、図３〜５の各タイミングは、エンジン３のクランク角に対応し、エンジン３の運転状態などに応じて決まるものである。また、以下の説明では、昇圧回路２０の昇圧動作によってコンデンサ２５に蓄電された前述したコンデンサ電圧ＶＣを、「昇圧電圧ＶＣ」というものとする。
【００５２】
図３は、昇圧回路２０による昇圧電圧ＶＣの目標値である目標昇圧電圧ＶＣＯＢＪを、インジェクタ４への駆動電圧ＶＩＮＪの印加中に、より大きな値に設定するときの動作例（以下「第１動作例」という）を示している。なお、同図（ａ）〜（ｅ）に示すように、インジェクタ４への駆動電圧ＶＩＮＪの印加直前（タイミングｔ１の直前）では、駆動電圧ＶＩＮＪは０Ｖであり、目標昇圧電圧ＶＣＯＢＪは通常の目標値ＶＣＯＢＪＬ（例えば４０Ｖ）であり、昇圧回路２０の昇圧電圧ＶＣは高電圧ＶＣＨ（例えば４０Ｖ）であり、昇圧回路２０による昇圧動作は停止した状態であり、さらに昇圧動作停止信号はＯＦＦ状態になっている。
【００５３】
図３に示すように、まず、タイミングｔ１において、駆動電圧ＶＩＮＪとして、高電圧ＶＩＮＪＨをインジェクタ４に印加する。それにより、インジェクタ４の開弁が開始され、このインジェクタ４は、高い応答性で、迅速に開弁する。なお、タイミングｔ１から後述するタイミングｔ２において、昇圧電圧ＶＣは、インジェクタ４への印加に伴う放電により、印加時の高電圧ＶＣＨよりも低下する。
【００５４】
インジェクタ４の開弁後、タイミングｔ２において、駆動電圧ＶＩＮＪを、高電圧ＶＩＮＪＨから、バッテリ電圧ＶＢによる低電圧ＶＩＮＪＬに切り替え、この低電圧ＶＩＮＪＬをインジェクタ４に印加する。それにより、開弁したインジェクタ４は、その開弁状態のまま保持される。
【００５５】
また、タイミングｔ２では、目標昇圧電圧ＶＣＯＢＪを、通常の目標値ＶＣＯＢＪＬ（例えば４０Ｖ）よりも大きい目標値ＶＣＯＢＪＨ（例えば４５Ｖ）に設定するとともに、昇圧回路２０による昇圧動作を開始させる。これにより、図３（ｃ）に示すように、放電によって低下していた昇圧電圧ＶＣは、高い昇圧度合いによって迅速に昇圧される。
【００５６】
その後、タイミングｔ３において、目標昇圧電圧ＶＣＯＢＪを、元の通常の目標値ＶＣＯＢＪＬに戻す。この場合、図３（ｄ）に示すように、昇圧回路２０による昇圧動作は継続しているものの、目標昇圧電圧ＶＣＯＢＪが低下したことで、昇圧電圧ＶＣの昇圧度合が低くなる。
【００５７】
そして、タイミングｔ４において、昇圧回路２０による昇圧動作を停止させるための昇圧動作停止信号がＯＮ状態になり、それにより、昇圧回路２０による昇圧動作の実行が停止される。このタイミングｔ４は、インジェクタ４への駆動電圧ＶＩＮＪ（低電圧ＶＩＮＪＬ）の印加が終了することによってインジェクタ４が閉弁するタイミングｔ５よりも前である。また、昇圧動作停止信号は、インジェクタ４が閉弁した後のタイミングｔ６においてＯＦＦ状態になり、昇圧回路２０による昇圧動作が可能になる。
【００５８】
以上のように、第１動作例を実現する場合の昇圧制御では、インジェクタ４が閉弁するタイミングｔ５において、昇圧回路２０による昇圧動作を停止する。これにより、その昇圧動作の実行時に発生する大きな電流が、インジェクタ４の閉弁タイミングの検出時に、例えばＥＣＵ２内の基準グランドなどに流れることがなく、グランド浮きを防止することができる。その結果、インジェクタ４への昇圧電圧ＶＣの印加による適切な開弁を確保しながら、インジェクタ４の閉弁タイミングを適切に検出することができ、その検出精度を向上させることができる。
【００５９】
図４は、駆動電圧ＶＩＮＪが高電圧ＶＩＮＪＨから低電圧ＶＩＮＪＬに切り替わってから、インジェクタ４への駆動電圧ＶＩＮＪ（低電圧ＶＩＮＪＬ）の印加が終了するまでの間に、昇圧回路２０による昇圧動作を所定時間、実行するとともに、駆動電圧ＶＩＮＪの印加終了によるインジェクタ４の閉弁後に、昇圧動作を再開させるときの動作例（以下「第２動作例」という）を示している。なお、本動作例では、前述した第１動作例と異なり、目標昇圧電圧ＶＣＯＢＪは、通常の目標値ＶＣＯＢＪＬ（例えば４０Ｖ）に常に設定されており、したがって、図４では、目標昇圧電圧ＶＣＯＢＪのタイミングチャートは省略するものとする。また、同図（ａ）〜（ｄ）に示すように、インジェクタ４への駆動電圧ＶＩＮＪの印加直前では、駆動電圧ＶＩＮＪ、昇圧回路２０の昇圧電圧ＶＣ、昇圧動作、及び昇圧動作停止信号は、前記第１動作例のそれらと同じである。
【００６０】
図４に示すように、本動作例では第１動作例と同様にまず、タイミングｔ１１において、駆動電圧ＶＩＮＪとしての高電圧ＶＩＮＪＨをインジェクタ４に印加した後、タイミングｔ１２において、駆動電圧ＶＩＮＪを低電圧ＶＩＮＪＬに切り替える。これにより、タイミングｔ１１において開弁したインジェクタ４は、その開弁状態のまま保持される。
【００６１】
また、タイミングｔ１２において、昇圧回路２０による昇圧動作を開始させ、第１所定時間ＴＡ１の経過後のタイミングｔ１３において、昇圧動作停止信号がＯＮ状態になり、それにより、昇圧回路２０による昇圧動作が停止される。上記のタイミングｔ１２〜ｔ１３の間における昇圧動作の実行により、低下した昇圧電圧ＶＣが昇圧される。
【００６２】
上記の第１所定時間ＴＡ１は、エンジン３の回転数ＮＥや、アクセル開度ＡＰなどに基づくエンジン負荷に応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって算出される。なお、このマップでは、第１所定時間ＴＡ１は、回転数ＮＥが高いほど、またエンジン負荷が高いほど、短くなるように設定されている。
【００６３】
その後、タイミングｔ１４において、インジェクタ４への駆動電圧ＶＩＮＪの印加が終了し、その後のタイミングｔ１５において、昇圧動作停止信号がＯＦＦ状態になる。それにより、図４（ｃ）に示すように、昇圧回路２０による昇圧動作が再開し、その後のタイミングｔ１６において、昇圧動作が停止する。なお、この昇圧動作の停止は、例えば、昇圧電圧ＶＣが高電圧ＶＣＨに達した時点などに行われる。
【００６４】
以上のように、第２動作例を実現する場合の昇圧制御では、前述した第１動作例の場合と同様、インジェクタ４の適切な開弁を確保しながら、インジェクタ４の閉弁タイミングの検出精度を向上させることができる。また、エンジン３の運転状態に応じて、第１所定時間ＴＡ１を適切に設定することにより、インジェクタ４の閉弁タイミングｔ１４前に、昇圧回路２０による昇圧動作を適切に停止させることができるとともに、その停止前までに、昇圧電圧ＶＣをある程度高めることができる。
【００６５】
図５は、駆動電圧ＶＩＮＪが高電圧ＶＩＮＪＨから低電圧ＶＩＮＪＬに切り替わってから、インジェクタ４への駆動電圧ＶＩＮＪ（低電圧ＶＩＮＪＬ）の印加が終了するまでの間に、昇圧回路２０による昇圧動作を実行させ、その昇圧動作を、インジェクタ４への駆動電圧ＶＩＮＪの印加開始から所定時間が経過したときに停止させるとともに、その停止から所定時間が経過したときに再開させるときの動作例（以下「第３動作例」）を示している。なお、本動作例では、前述した第２動作例と同様、目標昇圧電圧ＶＣＯＢＪが通常の目標値ＶＣＯＢＪＬに常に設定されているので、図５では、目標昇圧電圧ＶＣＯＢＪのタイミングチャートは省略するものとする。また、同図（ａ）〜（ｃ）に示すように、インジェクタ４への駆動電圧ＶＩＮＪの印加直前では、駆動電圧ＶＩＮＪ、昇圧回路２０の昇圧電圧ＶＣ、及び昇圧動作は、前記第１及び第２動作例のそれらと同様である。
【００６６】
図５に示すように、本動作例ではまず、タイミングｔ２１において、高電圧ＶＩＮＪＨをインジェクタ４に印加するとともに、同図（ｄ）に示すように、ソフトウェアによるカウントアップ式のタイマを始動させる。その後、タイミングｔ２２において、駆動電圧ＶＩＮＪを低電圧ＶＩＮＪＬに切り替える。これにより、タイミングｔ２１において開弁したインジェクタ４は、その開弁状態のまま保持される。
【００６７】
また、タイミングｔ２２において、昇圧回路２０による昇圧動作を開始させる。これにより、低下した昇圧電圧ＶＣが昇圧される。
【００６８】
その後、タイマによって第２所定時間ＴＡ２が計測されたときに（タイミングｔ２３）、昇圧回路２０による昇圧動作を停止させるとともに、タイマをリセットし、再始動させる。なお、上記の第２所定時間ＴＡ２は、インジェクタ４への駆動電圧ＶＩＮＪの印加時間ＴＢ、すなわちインジェクタ４の開弁による燃料噴射時間よりも短く設定されている。
【００６９】
さらにその後、タイミングｔ２４において、インジェクタ４への駆動電圧ＶＩＮＪの印加が終了する。そして、再始動されたタイマによって所定の第１停止時間ＴＳ１（＞ＴＢ−ＴＡ２）が計測されたときに（タイミングｔ２５）、昇圧回路２０による昇圧動作を再開させ、その後のタイミングｔ２６において、昇圧動作を停止させる。なお、この昇圧動作の停止は、前記第２動作例と同様に、例えば、昇圧電圧ＶＣが高電圧ＶＣＨに達した時点などに行われる。
【００７０】
以上のように、第３動作例を実現する場合の昇圧制御では、前述した第１及び第２動作例の場合と同様、インジェクタ４の適切な開弁を確保しながら、インジェクタ４の閉弁タイミングの検出精度を向上させることができる。また、エンジン３の運転状態などに応じて、第２所定時間ＴＡ２及び第１停止時間ＴＳ１を適切に設定することにより、インジェクタ４の閉弁タイミングｔ２４前に、昇圧回路２０による昇圧動作を適切に停止させることができ、また、その停止前までに昇圧電圧ＶＣをある程度高められるとともに、インジェクタ４の閉弁後、昇圧動作を適切に再開させることができる。
【００７１】
なお、上記の第３動作例では、インジェクタ４への駆動電圧ＶＩＮＪの印加開始のタイミングｔ２１を基準として、昇圧回路２０による昇圧動作を停止させたが、インジェクタ４への駆動電圧ＶＩＮＪの印加終了のタイミングｔ２４を基準として、昇圧動作を停止させてもよい。
【００７２】
具体的には、タイミングｔ２４よりも第３所定時間ＴＡ３前のタイミングｔ２３において、昇圧動作を停止させる。この場合、タイミングｔ２３は、インジェクタ４の燃料噴射時間ＴＢから第３所定時間ＴＡ３を減じた時間（＝ＴＢ−ＴＡ３）が、タイミングｔ２１から経過したとき、すなわちタイマによって計測されたときのタイミングである。また、タイミングｔ２４から所定の第２停止時間ＴＳ２が経過したときに（タイミングｔ２５）、昇圧回路２０による昇圧動作を再開させ、その後のタイミングｔ２６において、昇圧動作を停止させる。なお、上記の第２停止時間ＴＳ２は、タイミングｔ２４においてリセットされるタイマによって計測される。
【００７３】
このように、インジェクタ４への駆動電圧ＶＩＮＪの印加終了のタイミングｔ２４を基準として、昇圧回路２０による昇圧動作を停止させる場合も、前記タイミングｔ２１を基準とする場合と同様の効果を得ることができる。
【００７４】
なお、本発明は、説明した上記実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。第１〜第３動作例ではいずれも、インジェクタ４を開弁するために、高電圧ＶＩＮＪＨを印加してから低電圧ＶＩＮＪＬに切り替えるようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、駆動電圧ＶＩＮＪの切り替えを省略し、高電圧ＶＩＮＪＨをインジェクタ４に常時、印加することも可能である。また、インジェクタ４の閉弁タイミングの検出については、前述した以外の他の適当な検出手法を採用してもよい。
【００７５】
また、実施形態のインジェクタ４は、車両用の直噴式のガソリンエンジン用のものであるが、これに限らず、ポート噴射式のエンジンや、ディーゼルエンジン、クランク軸が鉛直に配置された船外機などのような船舶推進用エンジンなど、産業用の各種の内燃機関に用いられるものでもよい。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することができる。
【符号の説明】
【００７６】
２  ＥＣＵ（印加手段、閉弁タイミング検出手段、制御手段、
目標昇圧電圧設定手段、運転状態検出手段、昇圧動作時間設定手段）
３  内燃機関
４  燃料噴射弁
１０  駆動回路
１１  バッテリ（電源）
２０  昇圧回路
３０  インジェクタ駆動回路
４０  ＣＰＵ
６１  クランク角センサ（運転状態検出手段）
６２  アクセル開度センサ（運転状態検出手段）
ＶＢ  バッテリ電圧
ＶＣ  コンデンサ電圧
ＶＩＮＪ  インジェクタの駆動電圧
ＩＡＣ  インジェクタの駆動電流
ＮＥ  エンジン回転数
ＶＣＯＢＪ  目標昇圧電圧
ＶＣＯＢＪＬ  通常の目標値
ＶＣＯＢＪＨ  高い目標値
ＶＩＮＪＨ  インジェクタの駆動電圧の高電圧
ＶＩＮＪＬ  インジェクタの駆動電圧の低電圧
ＴＡ１  第１所定時間
ＴＡ２  第２所定時間
ＴＡ３  第３所定時間
ＴＢ  インジェクタへの印加時間
ＴＳ１  第１停止時間
ＴＳ２  第２停止時間
【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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