(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
昇圧スイッチ（１６）のオン／オフに応じてエネルギを充放電して電源電圧を昇圧動作し昇圧電圧を充電する充電コンデンサ（１８）を備える昇圧回路（５）と、
前記充電コンデンサとは別体で当該充電コンデンサの後に設けられ前記充電コンデンサの昇圧電圧を再充電可能にする放電コンデンサ（７；７１、７２）と、
前記充電コンデンサと前記放電コンデンサとの間に接続され前記充電コンデンサと前記放電コンデンサとの間を通電／分離可能に構成され、通電するときには前記充電コンデンサの昇圧電圧を前記放電コンデンサに再充電する分離回路（６；６１、６２）と、
前記放電コンデンサとソレノイド型のインジェクタ（２ａ、２ｂ；２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ）の誘導性負荷（３ａ、３ｂ；３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ）との間に接続され前記放電コンデンサから前記誘導性負荷に放電切替可能に構成され、放電するときには前記放電コンデンサの充電電圧を前記誘導性負荷に放電する放電切替回路（８；８１、８２）と、
前記分離回路により前記充電コンデンサと前記放電コンデンサとの間を通電しているときには前記放電切替回路により前記放電コンデンサから前記誘導性負荷に放電しないように切替えると共に、前記分離回路により前記充電コンデンサと前記放電コンデンサとの間を分離するときに前記放電切替回路により前記放電コンデンサから前記誘導性負荷に放電可能に、前記分離回路及び前記放電切替回路を制御する制御部（４）と、
前記制御部が前記放電切替回路を放電オフに制御することで、前記ソレノイド型の前記インジェクタの前記誘導性負荷に生じるフライバック電流を、前記分離回路の前に接続された前記充電コンデンサに回収する回収回路（１３、１４；１３１、１４１、１３２、１４２）と、
前記誘導性負荷に流れる負荷電流がピーク電流閾値に達することを検知する検知部（４）と、をさらに備え、
前記制御部が、前記放電コンデンサに再充電される電圧を、前記放電切替回路を通じて前記誘導性負荷に印加することで前記検知部により前記誘導性負荷に流れる負荷電流が前記ピーク電流閾値に達することが検知されるまでの間に、前記昇圧回路により前記電源電圧を昇圧動作させて前記昇圧電圧を前記充電コンデンサに充電するときには、前記分離回路により前記充電コンデンサと前記放電コンデンサとの間を分離するように制御する放電電力制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の放電電力制御装置であって、
前記放電コンデンサの容量値は、前記充電コンデンサの容量値より小さい放電電力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インジェクタを駆動するときに用いられる放電電力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インジェクタを駆動するときには電磁弁を駆動して燃料を噴射制御する（例えば特許文献１参照）。例えば特許文献１記載の技術では、昇圧電源装置がバッテリ電圧を昇圧して出力用コンデンサを充電し、出力用コンデンサに充電される電気エネルギをインジェクタの開弁用電気負荷に放電させる。このとき、充電制御回路が出力用コンデンサの充電電圧が目標電圧となるように充電回路を動作させている。
【０００３】
昇圧回路は例えばスイッチ素子（昇圧スイッチ相当）を用いて構成され、スイッチ素子をオンオフ動作することにより電源電圧のエネルギを充放電し、コンデンサはこのとき放電されるエネルギを充電する。このコンデンサの充電電圧はインジェクタのコイルに流れる電流（以下、インジェクタ電流と略す）の通電経路内に存在する抵抗成分（例えば出力用コンデンサのＥＳＲ、充電電流の検出抵抗など）により低下し、インジェクタのコイルにかかる電圧が低下する。このとき、コンデンサの充電電圧を検出し、この検出された充電電圧が閾値より下回ると昇圧回路のスイッチ素子を通じて充電を開始し、すなわちコンデンサの蓄積電荷を放電中に充電を開始する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−５０９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えばインジェクタ電流がピーク電流閾値に達する直前に、昇圧回路のインダクタに蓄積されたエネルギがコンデンサに放出されると、ピーク電流閾値に達することが検出される直前にコンデンサの電圧が急激に上昇する。このコンデンサの急激な電圧上昇に応じて、インジェクタ電流がピーク電流に達する直前に当該ピーク電流の傾きが変化し、この傾きの違いによりピーク電流閾値を超えて流れてしまい、これにより噴射開始タイミングが標準よりも速くなってしまう虞がある。インダクタの充放電周期及び充電電流の傾きは、昇圧回路に入力される電源電圧の高低に応じて変化する。このため、昇圧回路のエネルギ放出タイミングを前述したような影響を受けないタイミングとすることは困難であり、噴射開始タイミングがばらついてしまう。
【０００６】
本発明の開示の目的は、インジェクタの噴射タイミングを安定化できるようにした放電電力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記載の発明によれば、次のように作用する。充電コンデンサは昇圧回路により昇圧された電源電圧の昇圧電圧を充電する。分離回路は充電コンデンサと放電コンデンサとの間を通電／分離可能になっているが、通電するときには充電コンデンサに充電された電圧を放電コンデンサに再充電する。放電切替回路は放電コンデンサからインジェクタの誘導性負荷に放電切替可能になっているが、放電するときには放電コンデンサの再充電電圧を誘導性負荷に放電する。制御部が、放電切替回路を放電オフに制御することで、回収回路は、ソレノイド型のインジェクタの誘導性負荷に生じるフライバック電流を、分離回路の前に接続された充電コンデンサに回収するため、充電コンデンサにフライバック電流を回収できるようになる。
ここで制御部は、放電コンデンサに再充電される電圧を、放電切替回路を通じてインジェクタの誘導性負荷に印加するときには、分離回路を分離するように制御する。すなわち、放電コンデンサに再充電された電圧を誘導性負荷に印加するときには、制御部が分離回路を分離状態にするため、昇圧回路による電源電圧の昇圧動作は放電コンデンサの端子間電圧の変動に影響することがなくなる。しかも、制御部は、放電コンデンサに再充電される電圧を、放電切替回路を通じて誘導性負荷に印加することで検知部により誘導性負荷に流れる負荷電流がピーク電流閾値に達することが検知されるまでの間に、昇圧回路により電源電圧を昇圧動作させて昇圧電圧を充電コンデンサに充電するときには、分離回路により充電コンデンサと放電コンデンサとの間を分離するように制御するため、分離回路が通電オフしている間、インジェクタの誘導性負荷の電流の上昇度は緩やかに低下することになり、急激に上昇変化することはなくなる。これにより、たとえ昇圧スイッチのオンオフ動作に応じたエネルギの充放電周期及び充電電流の傾きが電源電圧の高低に応じて変化したとしても、噴射タイミングを極力標準タイミングとするように制御でき、噴射タイミングを安定化できる。
請求項２記載の発明によれば、放電コンデンサの容量値は、前記充電コンデンサの容量値より小さくなっているため、充電コンデンサから放電コンデンサへの再充電効率を良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態の構成を概略的に示す電気的構成図
【図２】要部の動作を概略的に示すタイミングチャート
【図３】電流の流れの説明図（その１）
【図４】電流の流れの説明図（その２）
【図５】負荷電流がピーク電流閾値付近に達するときの要部の電圧、電流の変化を概略的に示すタイミングチャート
【図６】図５に対応した比較対象例を概略的に示すタイミングチャート
【図７】第２実施形態の構成を概略的に示す電気的構成図
【図８】要部の動作を概略的に示すタイミングチャート
【図９】電流の流れを説明するための説明図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、燃料噴射制御装置の内部に構成される放電電力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。なお、各種のスイッチとしてのトランジスタはＭＯＳトランジスタを用いて以下の説明を行うが、これはバイポーラトランジスタなど他種類のトランジスタを用いても良い。
【００１０】
（第１実施形態）
図１は燃料噴射制御装置としての電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１０１の電気的構成例を概略的なブロック図により示す。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（≧１）気筒のエンジンに燃料を噴射供給するＮ個のソレノイド式のインジェクタ２を駆動する装置であり、そのインジェクタ２を構成する誘導性負荷としてのコイル３ａ、３ｂの通電開始タイミング及び通電時間を制御する。本実施形態ではＮ＝２気筒の例を示す。
【００１１】
図１に示すように、電子制御装置１０１は、制御ＩＣ４、昇圧回路５、分離回路としての分離スイッチ６、放電コンデンサ７、放電切替回路としての放電スイッチ８、定電流スイッチ９、気筒選択スイッチ１０ａ、１０ｂ、を主構成として備えている。また、電子制御装置１０１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１１〜１４、電流検出抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３などを備えている。電子制御装置１０１は放電電力制御装置として構成される。
【００１２】
制御ＩＣ４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なる制御部、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭなどの非遷移的実体的記録媒体となる記憶部、予め定められる閾値と電流検出抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の検出電流とを比較する比較部、信号を増幅する各種増幅部など（何れも図示せず）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。特に、制御ＩＣ４は、昇圧スイッチ１６、分離スイッチ６、放電スイッチ８、定電流スイッチ９、及び、気筒選択スイッチ１０ａ、１０ｂをオン／オフ制御し、電流検出抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に流れる電流を当該電流検出抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の端子間電圧により検出し、この検出信号に応じて各種制御を実行する。
【００１３】
本実施形態では、２気筒分のインジェクタ２ａ、２ｂのコイル３ａ、３ｂが同一の一のコモンラインＬ１に接続されることにより構成されている。この一のコモンラインＬ１には、昇圧回路５、分離スイッチ６、放電コンデンサ７、放電スイッチ８、及び、定電流スイッチ９が電気的に接続されている。
【００１４】
昇圧回路５は、インダクタ１５、昇圧スイッチ１６、ダイオード１７、及び、充電コンデンサ１８を主とした昇圧型のＤＣＤＣコンバータにより構成され、さらに電流検出抵抗Ｒ２、Ｒ３を備える。昇圧スイッチ１６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ＩＣ４からオン／オフ駆動される。電源電圧としてのバッテリ電圧ＶＢの供給ノードＮＢとグランド電位のノードＮＳとの間には、インダクタ１５、昇圧スイッチ１６を構成するＭＯＳトランジスタのドレインソース間、及び、電流検出抵抗Ｒ２が直列接続されている。
【００１５】
制御ＩＣ４には電流検出抵抗Ｒ２の端子電圧が入力されており、これにより制御ＩＣ４は昇圧スイッチ１６、インダクタ１５に流れる電流を検出可能になっている。インダクタ１５と昇圧スイッチ１６との共通接続ノードにはダイオード１７のアノードが接続されており、ダイオード１７のカソードのノードＮ１とグランド電位のノードＮＳとの間には、充電コンデンサ１８と電流検出抵抗Ｒ３とが直列接続されている。
【００１６】
充電コンデンサ１８は、例えば電解コンデンサにより構成され、インダクタ１５からダイオード１７を通じて供給される電力を充電する。電流検出抵抗Ｒ３が充電コンデンサ１８と直列接続されているが、制御ＩＣ４にはこの電流検出抵抗Ｒ３の両端電圧が入力されている。これにより、制御ＩＣ４は充電コンデンサ１８の充電電流を検出可能になっている。
【００１７】
この充電コンデンサ１８の後段には分離スイッチ６が構成されている。この分離スイッチ６は、充電コンデンサ１８と放電コンデンサ７との間を通電／分離可能に構成されており、本実施形態ではＮチャネル型のＭＯＳトランジスタにより構成されている。分離スイッチ６を構成するトランジスタのゲートは制御ＩＣ４に接続され、そのドレインはダイオード１７のカソードに接続され、ソースは放電コンデンサ７の一端子に接続されている。制御ＩＣ４は、この分離スイッチ６のトランジスタのゲートに制御信号を入力することでドレインソース間を通電オン／通電オフに制御する。なお、分離スイッチ６のオン期間と昇圧スイッチ１６のオン期間との関係を述べると、例えば制御ＩＣ４は分離スイッチ６が充電コンデンサ１８と放電コンデンサ７との間を通電する期間よりも短い期間を単位周期として昇圧スイッチ１６をオン／オフする。
【００１８】
分離スイッチ６の後段には放電コンデンサ７が構成されている。この放電コンデンサ７は例えば電解コンデンサにより構成される。この放電コンデンサ７は、分離スイッチ６を構成するＭＯＳトランジスタのソースとグランド電位のノードＮＳとの間に接続されており、充電コンデンサ１８とは別体に構成されている。放電コンデンサ７は、充電コンデンサ１８の蓄積電荷を再充電可能になっている。放電コンデンサ７の容量値は充電コンデンサ１８の容量値よりも小さく設定されていることが望ましい。後述するように、充電コンデンサ１８の蓄積電荷を放電コンデンサ７に再充電させるが、このときの充放電効率性を考慮すると、放電コンデンサ７の容量値は充電コンデンサ１８の容量値よりも小さく設定されていることが望ましいためである。
【００１９】
放電コンデンサ７の後段には放電スイッチ８が構成されている。この放電スイッチ８は、放電コンデンサ７とコイル３ａ、３ｂとの間に接続され、放電コンデンサ７からコイル３ａ、３ｂに当該放電コンデンサ７の蓄積電荷を放電切替可能に構成されており、本実施形態ではＮチャネル型のＭＯＳトランジスタにより構成されている。
【００２０】
放電スイッチ８を構成するＭＯＳトランジスタのゲートは制御ＩＣ４に接続されており、そのドレインは分離スイッチ６を構成するトランジスタのソースと放電コンデンサ７との共通接続ノードＮ２に接続され、ソースは電子制御装置１０１の上流側の出力端子１ｃに接続されている。
【００２１】
また、バッテリ電圧ＶＢの供給ノードＮＢと上流側の出力端子１ｃとの間には、定電流スイッチ９とダイオード１１とが直列接続されている。定電流スイッチ９はＮチャネル型のＭＯＳトランジスタを用いて構成される。定電流スイッチ９を構成するＭＯＳトランジスタのゲートは制御ＩＣ４に接続され、ドレインはバッテリ電圧ＶＢの供給ノードＮＢに接続され、ソースは電子制御装置１０１の上流側の出力端子１ｃに接続されている。この定電流スイッチ９のトランジスタのソースと出力端子１ｃとの間にはダイオード１１が順方向接続されている。また、この上流側の出力端子１ｃとグランド電位のノードＮＳとの間には還流用のダイオード１２が逆方向接続されている。
【００２２】
電子制御装置１０１の上流側の端子１ｃと下流側の端子１ａ、１ｂとの間には、駆動対象となるインジェクタ２ａ、２ｂのコイル３ａ、３ｂがそれぞれ接続されている。ここで一のコモンラインＬ１に対して一対のインジェクタ２ａ、２ｂのコイル３ａ、３ｂが接続されている。下流側の端子１ａとグランド電位のノードＮＳとの間には気筒選択スイッチ１０ａが構成されている。また下流側の端子１ｂとグランド電位のノードＮＳとの間には気筒選択スイッチ１０ｂが構成されている。これらの気筒選択スイッチ１０ａ、１０ｂはＮチャネル型のＭＯＳトランジスタにより構成されている。
【００２３】
気筒選択スイッチ１０ａを構成するＭＯＳトランジスタは、そのドレインが端子１ａに接続されており、そのソースが電流検出抵抗Ｒ１の一端子に接続されている。気筒選択スイッチ１０ｂを構成するＭＯＳトランジスタは、そのドレインが端子１ｂに接続されており、そのソースが電流検出抵抗Ｒ１の一端子に接続されると共に、気筒選択スイッチ１０ａのトランジスタのソースに共通接続されている。
【００２４】
電流検出抵抗Ｒ１は、これらの一対の気筒選択スイッチ１０ａ、１０ｂを構成するトランジスタのドレインソース間に直列接続されている。この電流検出抵抗Ｒ１の端子間電圧は制御ＩＣ４に入力され、制御ＩＣ４は、電流検出抵抗Ｒ１の端子間電圧を検出することによって、気筒選択スイッチ１０ａ、１０ｂ、コイル３ａ、３ｂに流れる電流の情報を取得できる。
【００２５】
下流側の端子１ａと充電コンデンサ１８の充電ノードＮ１との間には、ダイオード１３が順方向接続されている。このため、下流側の端子１ａの電圧が、充電コンデンサ１８の充電ノードＮ１の電圧よりダイオード１３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１３を通じて充電コンデンサ１８に流されることになり、充電コンデンサ１８を充電できる。
【００２６】
また下流側の端子１ｂと充電コンデンサ１８の充電ノードＮ１との間にもダイオード１４が順方向接続されている。このため、下流側の端子１ｂの電圧が、充電コンデンサ１８の充電ノードＮ１の電圧よりダイオード１４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１４を通じて充電コンデンサ１８に流されることになり、充電コンデンサ１８を充電できる。これらのダイオード１３、１４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。
【００２７】
前述構成の動作について説明する。図２は全体の流れをタイミングチャートにより概略的に示している。通常、制御ＩＣ４は、各気筒に燃料を噴射するため、予め昇圧回路５に昇圧動作を行わせる。このとき制御ＩＣ４は昇圧スイッチ１６をオン／オフする。昇圧スイッチ１６のオン時にはインダクタ１５はエネルギを蓄積し、昇圧スイッチ１６のオフ時にはインダクタ１５のエネルギが充電コンデンサ１８に充電される。この動作が繰り返されることにより、充電コンデンサ１８の充電ノードＮ１の電圧がバッテリ電圧ＶＢを超える所定電圧に達するように上昇する。その後、制御ＩＣ４は、分離スイッチ６を構成するトランジスタをオン制御し、分離スイッチ６を接続状態に制御することによって放電コンデンサ７にも昇圧電圧を充電させる。これにより、例えば図２のタイミングｔ１において、充電コンデンサ１８及び放電コンデンサ７には所定の昇圧電圧が充電されることになる。
【００２８】
ある気筒に燃料を噴射するときには、制御ＩＣ４は、噴射駆動信号のアクティブレベル「Ｈ」をその気筒に対応した気筒選択スイッチ１０ａに出力することで、図２のタイミングｔ２において気筒選択スイッチ１０ａをオンさせる。このタイミングｔ２と同時またはその直後に、制御ＩＣ４は分離スイッチ６をオフすることで分離スイッチ６の両端を分離状態とし、タイミングｔ２と同時またはその直後に放電スイッチ８をオンする。
【００２９】
気筒選択スイッチ１０ａ及び放電スイッチ８がオンされると、放電コンデンサ７の充電電圧がコイル３ａに放電され、図２のタイミングｔ２〜ｔ３に示すように、コイル３ａの負荷電流が上昇する。制御ＩＣ４は、電流検出抵抗Ｒ１の端子間電圧を検出し、このコイル３ａの負荷電流の上昇を検出する。そして制御ＩＣ４は、図２のタイミングｔ３において、コイル３ａの負荷電流がピーク電流閾値Ｐｔに達したことを検知すると放電スイッチ８をオフする。制御ＩＣ４は、このタイミングｔ３において放電スイッチ８をオフすると同時又はその後に分離スイッチ６をオンすることで分離スイッチ６の両端を接続状態とする。
【００３０】
制御ＩＣ４は、分離スイッチ６をオンすることで、充電コンデンサ１８に充電された昇圧電圧を放電コンデンサ７に再充電できるようになり、放電コンデンサ７には再充電昇圧電圧として充電される。また、制御ＩＣ４は昇圧回路５により生成される昇圧電圧を放電コンデンサ７に直接充電させることができる。
【００３１】
放電スイッチ８がオフしたときには、インジェクタ２ａのコイル３ａの両端には誘導起電圧を生じているため、その後、このコイル３ａの接続経路にフライバック電流を生じる。このフライバック電流は、図３に矢印Ａ０で示すように、ダイオード１２、インジェクタ２ａのコイル３ａ、ダイオード１３、及び、充電コンデンサ１８を通じて流れる。すなわち本実施形態の回路構成を適用すると、フライバックエネルギを充電コンデンサ１８に回収できる。
【００３２】
このフライバックエネルギの回収に応じて、図２のタイミングｔ３〜ｔ４に示すように、コイル３ａの負荷電流は低下する。その後、制御ＩＣ４は、図２のタイミングｔ４〜ｔ５に示すように、電流検出抵抗Ｒ１により検出されるコイル３ａの負荷電流が予め定められた定電流の範囲になるように定電流スイッチ９をオン／オフ制御する。その後、制御ＩＣ４は、コイル３ａの噴射駆動信号をノンアクティブレベル「Ｌ」とすることで、気筒選択スイッチ１０ａをオフ制御し、当該気筒に対する噴射制御を停止する。
【００３３】
ある気筒の噴射制御はこのような基本的流れで行われる。その後、制御ＩＣ４が一対の他の気筒を選択するときには、気筒選択スイッチ１０ｂをオン制御し、前述と同様の流れにより、分離スイッチ６、放電スイッチ８、定電流スイッチ９をオン／オフ制御することで、図２のタイミングｔ１２〜ｔ１６に示すように、コイル３ａの負荷電流と同様の負荷電流をコイル３ｂに通電できる。この結果、一対の気筒、すなわち２気筒分のインジェクタ２ａ、２ｂのコイル３ａ、３ｂに通電制御できる。
【００３４】
以下、昇圧回路５の昇圧スイッチ１６の切替タイミング、及び、コイル３ａの負荷電流がピーク電流閾値Ｐｔの付近となるときの要部の電流、電圧の詳細な変化について、図４及び図５を参照しながら詳細に説明する。
【００３５】
図４は図２のタイミングｔ２〜ｔ３の時間に流れる電流経路を理解しやすく矢印Ａ１〜Ａ３を用いて図示している。制御ＩＣ４は、放電スイッチ８がオンする期間よりも短い期間を単位周期として昇圧スイッチ１６をオン／オフする。このため、制御ＩＣ４が昇圧スイッチ１６をオンすると図４の矢印Ａ１に示すように電流を流し、昇圧スイッチ１６をオフすると図４の矢印Ａ２に示すように電流を流す。
【００３６】
また、放電スイッチ８がオンしている最中には、図４の矢印Ａ３に示すように、コイル３ａの負荷電流が放電コンデンサ７からコイル３ａ、気筒選択スイッチ１０ａ及び電流検出抵抗Ｒ１を通じて流れる。このため、図２のタイミングｔ２〜ｔ３においては、昇圧回路５と放電コンデンサ７とは電気的に遮断されるため、昇圧回路５の昇圧ポンピング動作が放電コンデンサ７の端子間電圧の変動に影響することはない。
【００３７】
図５は、コイル３ａの負荷電流がピーク電流閾値Ｐｔの付近となるときの、コイル３ａの負荷電流、放電コンデンサ７の端子間電圧、充電コンデンサ１８の端子間電圧、昇圧スイッチ１６がオンしたときにインダクタ１５にエネルギを蓄積するときの電流、及び、充電コンデンサ１８にエネルギを蓄積するときの充電電流、をタイミングチャートにより概略的に示している。
【００３８】
図５に示すように、制御ＩＣ４が昇圧スイッチ１６をオンすると、図５のタイミングｔ２１〜ｔ２２に示すように、電流検出抵抗Ｒ２により検出される電流はインダクタ１５のインピーダンスに応じて上昇し、昇圧スイッチ１６をオフすると、図５のタイミングｔ２２〜ｔ２３に示すように、インダクタ１５の蓄積エネルギに応じた電流が充電コンデンサ１８に流れる。充電コンデンサ１８の端子間電圧はインダクタ１５の蓄積エネルギが充電コンデンサ１８に流れ込むタイミングｔ２２で瞬間的に上昇する。これにより、図５のタイミングｔ２１〜ｔ２５に示すように、制御ＩＣ４が昇圧回路５の昇圧スイッチ１６をオン／オフすることで充電コンデンサ１８の端子間電圧を周期的に上昇させることができる。
【００３９】
他方、制御ＩＣ４が、図５のタイミングｔ３１〜ｔ３２に示すように、放電スイッチ８をオンすることで放電コンデンサ７からコイル３ａに負荷電流を通電すると、放電コンデンサ７の端子間電圧は、コイル３ａの通電経路内に存在する抵抗成分（例えば放電コンデンサ７のＥＳＲ、電流検出抵抗Ｒ１）の電力消費によって低下し続ける。前述したように、昇圧回路５の昇圧動作が放電コンデンサ７の端子値電圧の変動に影響することはないため、分離スイッチ６がオフしており分離スイッチ６の両端が分離状態である限り、コイル３ａの負荷電流の上昇度は緩やかに低下することになり、急激な上昇変化を伴うことはなくなる。これにより、たとえ、インダクタ１５の充放電周期及び充電電流の傾きがバッテリ電圧ＶＢの高低に応じて変化したとしても、噴射タイミングを極力標準タイミングとするように制御でき、噴射タイミングを安定化できる。
【００４０】
例えば、充電コンデンサ１８と放電コンデンサ７とを一体化して昇圧回路５の充電用コンデンサとして用いて動作させたときには、図６に模式的に示すように図５のタイミングチャートに対応したコイル３ａの負荷電流の信号波形を得ている。
【００４１】
図６に示す技術においては、充電用コンデンサの充電電圧がタイミングｔ３１において充電開始閾値Ｖthを下回ると、昇圧回路５は昇圧スイッチ１６をオン制御しインダクタ１５に通電開始するようになっており、この後、昇圧回路５が昇圧スイッチ１６をオフするとインダクタ１５のエネルギが充電用コンデンサに通電され充電用コンデンサの充電電圧を上昇させるようになっている。
【００４２】
このとき、昇圧スイッチ１６がオンからオフに切り替わると、図６のタイミングｔ３２において充電電流が急激に充電用コンデンサに流れることになり当該充電用コンデンサの電圧が急激に上昇する。制御ＩＣ４はピーク電流を検出するために所定の回路遅延時間Ｔを要するため、ピーク電流が検出されたときには、実際にコイル３ａの電流がピーク電流閾値Ｐｔよりも大幅に高い電流値Ｐｔａまで流れてしまっていることが判明した。これにより噴射タイミングが標準よりも速くなる。
【００４３】
インダクタ１５の充放電周期及び充電用コンデンサの充電電流の傾きは、バッテリ電圧ＶＢの高低に応じて変化する。このため、昇圧回路５のエネルギ放出タイミングを前述したような影響を受けないタイミングとすることは困難であり、噴射開始タイミングがばらついてしまうことが判明している。
【００４４】
＜本実施形態のまとめ＞
本実施形態によれば、充電コンデンサ１８、放電コンデンサ７、分離スイッチ６、及び、放電スイッチ８を設け、制御ＩＣ４が、放電コンデンサ７に再充電される電圧を、放電スイッチ８を通じてコイル３ａに印加するときには、分離スイッチ６をオフ制御して分離スイッチ６の両端を分離状態に制御した。これにより、昇圧回路５の昇圧動作が放電コンデンサ７の端子間電圧の変動に影響することはなくなり、分離スイッチ６がオフしている間、インジェクタ２ａのコイル３ａの負荷電流の上昇度は緩やかに低下することになり、急激に上昇変化することはなくなる。このため、たとえ制御ＩＣ４がピーク電流を検出するために負荷電流がピーク電流閾値Ｐｔに達してから回路遅延時間Ｔを要したとしても、図５のタイミングｔ３２付近に示すように、その変化は微小電流となる。これにより、たとえインダクタ１５の充放電周期及び充電コンデンサ１８の充電電流の傾きがバッテリ電圧ＶＢの高低に応じて変化したとしても、この影響が放電コンデンサ７の放電電流には影響されなくなり、噴射タイミングを極力標準タイミングとするように制御でき、噴射タイミングを安定化できる。
【００４５】
制御ＩＣ４が放電スイッチ８をオフに制御することで放電オフしたときには充電コンデンサ１８と放電コンデンサ７との間に接続される分離スイッチ６をオンしている。このため、放電コンデンサ７の放電期間中以外において昇圧回路５が昇圧動作していれば昇圧電圧を充電コンデンサ１８及び放電コンデンサ７に充電させることができる。
【００４６】
また、放電コンデンサ７の容量値が充電コンデンサ１８の容量値よりも小さく設定されているときには、充電コンデンサ１８から放電コンデンサ７への再充電効率を良好にすることができる。
【００４７】
また、回収回路としてのダイオード１３、１４が、放電スイッチ８をオフにすることでコイル３ａに生じるフライバック電流を充電コンデンサ１８に回収するように接続されているため電力使用効率を向上できる。
【００４８】
（第２実施形態）
図７から図９は第２実施形態の追加説明図を示す。本実施形態ではＮ＝４気筒分の燃料噴射制御装置に適用した構成例を示す。電子制御装置２０１は、制御ＩＣ４、昇圧回路５、分離回路としての分離スイッチ６１、６２、放電コンデンサ７１、７２、放電切替回路としての放電スイッチ８１、８２、定電流スイッチ９１、９２、気筒選択スイッチ１０１ａ、１０１ｂ、１０２ａ、１０２ｂを主構成として備えている。また、電子制御装置２０１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１１１、１１２、１２１、１２２、１３１、１３２、１４１、１４２、電流検出抵抗Ｒ１１、Ｒ１２などを備えている。
【００４９】
図７に示すように、充電コンデンサ１８を備える昇圧回路５の構成は、第１実施形態と同様であるため説明を省略する。本実施形態においては、コモンラインＬ１、Ｌ２が２つ設けられている。また、分離スイッチ６１、６２、放電コンデンサ７１、７２、放電スイッチ８１、８２、定電流スイッチ９１、９２は、それぞれ２つ並列に設けられている。分離スイッチ６１、放電コンデンサ７１、放電スイッチ８１、及び、定電流スイッチ９１は、同一のコモンラインＬ１に接続されている。分離スイッチ６２、放電コンデンサ７２、放電スイッチ８２、及び、定電流スイッチ９２は、同一のコモンラインＬ２に接続されている。充電コンデンサ１８と分離スイッチ６１、６２とはノードＮ１で共通接続されており、これにより、充電コンデンサ１８に充電された昇圧電圧はコモンラインＬ１、Ｌ２に接続された放電コンデンサ７１、７２に再充電可能に構成されている。
【００５０】
また、コモンラインＬ１には端子１１ｃを通じて一対のインジェクタ２１ａ、２１ｂのコイル３１ａ、３１ｂが接続されており、これらのインジェクタ２１ａ、２１ｂのコイル３１ａ、３１ｂに対応するように一対の気筒選択スイッチ１０１ａ、１０１ｂが設けられている。また、コモンラインＬ２には端子１２ｃを通じて一対のインジェクタ２２ａ、２２ｂのコイル３２ａ、３２ｂが接続されており、これらのインジェクタ２２ａ、２２ｂのコイル３２ａ、３２ｂに対応するように一対の気筒選択スイッチ１０２ａ、１０２ｂが設けられている。
【００５１】
上流側の端子１１ｃにはインジェクタ２１ａ、２１ｂのコイル３１ａ、３１ｂが共通接続されると共に、上流側の端子１２ｃにはインジェクタ２２ａ、２２ｂのコイル３２ａ、３２ｂが共通接続されている。また、下流側の端子１１ａ、１１ｂにはインジェクタ２１ａ、２１ｂのコイル３１ａ、３１ｂがそれぞれ接続されている。また、下流側の端子１２ａ、１２ｂにはインジェクタ２２ａ、２２ｂのコイル３２ａ、３２ｂがそれぞれ接続されている。
【００５２】
下流側の端子１１ａ、１１ｂとグランド電位のノードＮＳとの間には、気筒選択スイッチ１０１ａ、１０１ｂがそれぞれ接続されている。下流側の端子１２ａ、１２ｂとグランド電位のノードＮＳとの間には、気筒選択スイッチ１０２ａ、１０２ｂがそれぞれ接続されている。
【００５３】
また、下流側の端子１１ａ、１１ｂと充電コンデンサ１８の充電ノードＮ１との間にはダイオード１３１、１４１が順方向接続されている。また、下流側の端子１２ａ、１２ｂと充電コンデンサ１８の充電ノードＮ１との間にはダイオード１３２、１４２が順方向接続されている。
【００５４】
電流検出抵抗Ｒ１１は、同一のコモンラインＬ１に接続される一対のインジェクタ２１ａ、２１ｂのコイル３１ａ、３１ｂに対応して設けられており、一対の気筒選択スイッチ１０１ａ、１０１ｂに直列接続されている。電流検出抵抗Ｒ１２も同様に、同一のコモンラインＬ２に接続される一対のインジェクタ２２ａ、２２ｂのコイル３２ａ、３２ｂに対応して設けられており、一対の気筒選択スイッチ１０２ａ、１０２ｂに直列接続されている。そして、これらの電流検出抵抗Ｒ１１、Ｒ１２の端子間電圧が制御ＩＣ４に入力されている。個々の要素は第１実施形態と同様の構成であり、本実施形態では、これらの各要素が２対存在する構成に相当するものであるため、同一機能を備える部分には同一の符号に１０を乗じた符号を１０以上の位に付すと共に、当該符号の一の位に「１」「２」を付して基本的な構成説明及びその機能説明を省略する。
【００５５】
前述構成の動作について第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。本実施形態では、充電コンデンサ１８が１つ構成され、その後段の分離スイッチ６１、６２、放電コンデンサ７１、７２、放電スイッチ８１、８２は、２つのコモンラインＬ１、Ｌ２に１つずつ構成されている。このため、充電コンデンサ１８が４気筒分のインジェクタ２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂのコイル３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂを十分に駆動するための昇圧エネルギを蓄積するための容量値に設定することが望ましいが、この充電コンデンサ１８による昇圧電圧の供給能力が低下したときには、当該充電能力が低下するまでの間に昇圧回路５が充電コンデンサ１８を再充電することが望ましい。
【００５６】
特に、制御ＩＣ４が、コモンラインＬ１、Ｌ２に接続されるインジェクタ２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂを交互に切り替えて噴射制御処理するという、いわゆる近接多段噴射処理するときには、２つのコモンラインＬ１、Ｌ２を交互に切り替え、一方のコモンライン（例えばＬ１）においてフライバックエネルギを回収しているときに、他方のコモンライン（例えばＬ２）において、昇圧回路５から昇圧電圧をコイル（例えば３２ｂ）に供給することにより、制御対象となるインジェクタを素早く切り替えることが望ましい。このような場合、昇圧回路５の昇圧電圧が大きく低下することがあるため、充電コンデンサ１８に素早く充電することが望ましく、以下の手順を用いて各回路を動作させることが望ましい。
【００５７】
図８は全体の流れをタイミングチャートにより概略的に示している。まず、制御ＩＣ４は各気筒に燃料を噴射するため昇圧回路５に昇圧動作を行わせる。このため、制御ＩＣ４は昇圧スイッチ１６をオン／オフし、充電コンデンサ１８の充電電圧を、バッテリ電圧ＶＢを超える所定電圧に達するように上昇させる。このとき、制御ＩＣ４は図８のタイミングｔ４１に示すように、分離スイッチ６１、６２をオン制御することで分離スイッチ６１、６２を共に接続状態とし、放電コンデンサ７１、７２にも昇圧電圧を充電させる。これにより、充電コンデンサ１８及び放電コンデンサ７１、７２には予め定められた所定の昇圧電圧が充電される。
【００５８】
制御ＩＣ４が、一のコモンラインＬ１に接続されるインジェクタ２１ａのコイルに通電することで所定の第１気筒に燃料を噴射するときには、図８のタイミングｔ４２に示すように、噴射駆動信号のアクティブレベル「Ｈ」を当該所定の第１気筒に対応した気筒選択スイッチ１０１ａの制御端子に出力することで気筒選択スイッチ１０１ａをオン制御する。このタイミングｔ４２と同時またはその直後に、制御ＩＣ４は、分離スイッチ６１をオフし、このタイミングｔ４２と同時またはその直後に放電スイッチ８１をオンする。
【００５９】
気筒選択スイッチ１０１ａ及び放電スイッチ８１がオンされると、放電コンデンサ７１の充電電圧がコイル３１ａに放電され、図８のタイミングｔ４２〜ｔ４３に示すように、コイル３１ａの負荷電流が上昇する。制御ＩＣ４は、電流検出抵抗Ｒ１１の端子間電圧を検出することで、コイル３１ａの負荷電流を検出する。そして制御ＩＣ４は、図８のタイミングｔ４３において、コイル３１ａの負荷電流がピーク電流閾値Ｐｔに達したことを検知すると、放電スイッチ８１をオフする。制御ＩＣ４は、放電スイッチ８１をオフすると同時又はその後に分離スイッチ６１をオンする。制御ＩＣ４が分離スイッチ６１をオンすることで、充電コンデンサ１８に充電された充電電圧を放電コンデンサ７１に再充電できる。また、昇圧回路５が昇圧電圧を放電コンデンサ７１に直接充電させることができる。
【００６０】
制御ＩＣ４が、放電スイッチ８１を切り替えることにより放電コンデンサ７から放電オフしたときにおいても、インジェクタ２１ａのコイル３１ａの両端には電圧を生じているため、放電スイッチ８１をオフした後においてもこのコイル３１ａにフライバック電流を生じる。このフライバック電流は、図９の矢印Ａ４に示すように、ダイオード１２１、インジェクタ２１ａのコイル３１ａ、ダイオード１３１、及び、充電コンデンサ１８の経路で流れる。すなわち、本実施形態の回路構成を適用すると、フライバックエネルギを充電コンデンサ１８に回収できる。なお、コモンラインＬ１に接続される分離スイッチ６１はオンしているため、フライバック電流はこの分離スイッチ６１の後段に接続された放電コンデンサ７１にも流れることになり、この放電コンデンサ７１にもフライバックエネルギを回収できる。このフライバックエネルギの回収に応じて、コイル３１ａの負荷電流は低下するが、その後、制御ＩＣ４は、電流検出抵抗Ｒ１１により検出される負荷電流が予め定められた定電流の範囲になるように制御する。
【００６１】
他方、例えばこのフライバックエネルギを回収している間、制御ＩＣ４は、所定の第１気筒の気筒選択スイッチ１０１ａをオンしたまま、他のコモンラインＬ２に接続されるインジェクタ２２ｂのコイル３２ｂに通電することで所定の第２気筒に燃料を噴射する。このとき制御ＩＣ４は、図８のタイミングｔ４４に示すように、コイル３２ｂの噴射駆動信号のアクティブレベル「Ｈ」を当該所定の第２気筒に対応した気筒選択スイッチ１０２ｂの制御端子に出力することで気筒選択スイッチ１０２ｂをオンさせる。
【００６２】
また、制御ＩＣ４は、このタイミングｔ４４と同時またはその直後に放電スイッチ８２をオン制御する。気筒選択スイッチ１０２ｂ及び放電スイッチ８２がオンされると、図８のタイミングｔ４４〜ｔ４５に示すように、放電コンデンサ７２の充電電圧がインジェクタ２２ｂのコイル３２ｂに放電され、インジェクタ２２ｂのコイル３２ｂの負荷電流が上昇する。このとき、コモンラインＬ２の分離スイッチ６２はオフ状態とされることで当該分離スイッチ６２の両端は分離状態とされる。このため、放電コンデンサ７２がインジェクタ２２ｂのコイル３２ｂに印加する負荷電流は、昇圧回路５の昇圧動作によって影響されることもなく、また図９に電流の流れを矢印Ａ５に示すように、一のコモンラインＬ１に流れているフライバック電流から影響されることもない。このため放電電流を安定化できる。
【００６３】
昇圧回路５がこの第２気筒のインジェクタ２２ｂのコイル３２ｂへ昇圧電圧を印加するときには、その直前に行われた第１気筒のインジェクタ２１ａのコイル３１ａへの昇圧電圧の印加に伴い、充電コンデンサ１８の端子間電圧が低下している可能性があるが、本実施形態においても、昇圧回路５は図５に示すように、分離スイッチ６２により充電コンデンサ１８と放電コンデンサ７２との間を分離している最中も充電コンデンサ１８の端子間電圧を充電している。このため、放電コンデンサ７２の放電中においても充電コンデンサ１８には独立して充電することができる。このため、たとえ制御ＩＣ４が放電コンデンサ７１、７２から近接多段噴射処理するように連続して放電させるように制御したとしても、これらの放電コンデンサ７１、７２の放電能力を極力低下させないように保持することができる。この結果、各インジェクタ２１ａ、２２ｂのコイル３１ａ、３２ｂへの負荷電流を十分に上昇させることができる。その後の動作は前述実施形態と同様であるため基本的な動作については説明を省略する。この結果、二対の気筒、すなわち４気筒分のインジェクタ２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂのコイル３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂに所謂近接多段噴射技術を用いて通電制御できる。
【００６４】
例えば従来技術を適用すれば、放電コンデンサから放電中に昇圧回路が充電制御を停止させてしまうと近接多段噴射時に充電能力が足りなくなる虞があるが、本実施形態によれば、放電コンデンサ７１、７２からコイル３１ａ、３２ｂに放電するときに、それぞれ分離スイッチ６１、６２をオフするようにしているため、放電コンデンサ７１、７２から放電している最中に昇圧回路５が充電コンデンサ１８に昇圧電圧を充電できるようになる。これにより、昇圧回路５の昇圧タイミングの影響が放電コンデンサ７１、７２の充電状態に影響することがなくなり、前述実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００６５】
コモンラインＬ２に接続される放電コンデンサ７２が放電している最中に、コモンラインＬ１から図９に示す矢印Ａ４の経路でコイル３１ａに生じるフライバックエネルギを充電コンデンサ１８に回収できる。また、このコモンラインＬ１に生じる電流を回収するときには、制御ＩＣ４はコモンラインＬ２に接続される分離スイッチ６２を通電オフに制御している。このため、コモンラインＬ１に接続される放電コンデンサ７２の放電中であっても、コモンラインＬ１に流れるフライバック電流に応じた電力を充電コンデンサ１８に適切に回収できる。
【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組み合わせて構成することができる。
【００６７】
制御ＩＣ４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。
【００６８】
前述実施形態では、説明の簡略化のため、２気筒、４気筒分のインジェクタを表記して説明を行ったが、６気筒などの他気筒の場合においても同様の内容を実施できる。
前述実施形態では、「分離回路」は単体のＮチャネル型のＭＯＳトランジスタによる分離スイッチ６、６１、６２により構成された形態を示したが、トランジスタの種類は限られず、また、その他の素子を複数組み合わせて構成しても良い。前述実施形態では、「放電切替回路」は、単体のＮチャネル型のＭＯＳトランジスタによる放電スイッチ８、８１、８２により構成された形態を示したが、トランジスタの種類は限られず、また、その他抵抗などの素子を組み合わせて構成しても良い。同様に「回収回路」は単一のダイオード１３、１４、１３１、１３２、１４１、１４２に関わらずその他の回路構成を採用しても良い。
【００６９】
第２実施形態では、一のコモンラインＬ１に接続されるインジェクタ２１ａのコイル３１ａに生じるフライバックエネルギを回収している間に、放電コンデンサ７２が他のコモンラインＬ２に接続されるインジェクタ２２ｂのコイル３２ｂに放電するように制御する形態を示したが、これはワーストケースを示しており、時間的に余裕があるときには例えば一のコモンラインＬ１に接続されるインジェクタ２１ａのコイル３１ａの定電流制御を行っている間に、放電コンデンサ７２が他のコモンラインＬ２に接続されるインジェクタ２２ｂのコイル３２ｂに放電するように制御しても良い。このような場合においても前述実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００７０】
なお、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。
【符号の説明】
【００７１】
図面中、１０１、２０１は電子制御装置（放電電力制御装置）、２ａ、２ｂ、２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂはインジェクタ、３ａ、３ｂ、３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂはコイル（誘導性負荷）、４は制御ＩＣ（制御部）、５は昇圧回路、６、６１、６２は分離スイッチ（分離回路）、７、７１、７２は放電コンデンサ、８、８１、８２は放電スイッチ（放電切替回路）、１３、１４、１３１、１４１、１３２、１４２は、ダイオード（回収回路）、１８は充電コンデンサ、Ｌ１、Ｌ２はコモンライン、を示す。
【図１】
0006657983.tif 000002
【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】
0006657983.tif 000009
【図９】
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