(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源用電圧を昇圧した昇圧電圧を電磁弁駆動用の電磁コイルに供給オンオフする放電用スイッチング素子（８、８ａ〜８ｃ）と、
前記放電用スイッチング素子及び前記電磁コイルと入力端子に直列接続され、前記電源用電圧が供給されるオンオフ制御部からオンオフ制御される気筒選択用スイッチング素子（１０、１０ａ〜１０ｆ）と、
前記気筒選択用スイッチング素子のオン抵抗が通常制御時より高くなり、前記気筒選択用スイッチング素子の入力端子の電圧が所定のしきい値電圧に達したときに前記放電用スイッチング素子をオフ制御する保護部（３４、２３４）と、を備えるインジェクタ駆動装置。
【請求項２】
前記保護部（３４）は、前記電磁コイルに流れる電流が目標のピーク電流に達する前に、前記気筒選択用スイッチング素子の入力端子の電圧が前記所定のしきい値電圧以上に達したときに前記放電用スイッチング素子をオフ制御する請求項１記載のインジェクタ駆動装置。
【請求項３】
電源用電圧を昇圧した昇圧電圧を電磁弁駆動用の電磁コイルに供給オンオフする放電用スイッチング素子（８、８ａ〜８ｃ）と、
前記放電用スイッチング素子及び前記電磁コイルと入力端子に直列接続され、前記電源用電圧が供給されるオンオフ制御部からオンオフ制御される気筒選択用スイッチング素子（１０、１０ａ〜１０ｆ）と、
前記気筒選択用スイッチング素子の入力端子に生じる信号に応じて前記放電用スイッチング素子をオフ制御する保護部（１３４）と、を備え、
前記保護部（１３４）は、前記気筒選択用スイッチング素子の入力端子に生じる電圧と前記気筒選択用スイッチング素子に流れる電流とを乗算する乗算部（３５）を備え、前記気筒選択用スイッチング素子のオン抵抗が通常制御時より高くなり、前記乗算部による乗算結果が所定電力閾値に達したときに前記放電用スイッチング素子をオフ制御するインジェクタ駆動装置。
【請求項４】
前記保護部（１３４）は、前記電磁コイルに流れる電流が目標のピーク電流に達する前に、前記乗算部による乗算結果が所定電力閾値以上に達したときに前記放電用スイッチング素子をオフ制御する請求項３記載のインジェクタ駆動装置。
【請求項５】
前記保護部（２３４）は、前記気筒選択用スイッチング素子の入力端子の電圧と前記気筒選択用スイッチング素子に流れる電流とが正常動作範囲に入っているか否かを判定する判定部（３７）を備え、前記判定部の判定結果に応じて前記放電用スイッチング素子をオフ制御する請求項１記載のインジェクタ駆動装置。
【請求項６】
前記放電用スイッチング素子により昇圧電圧が放電された後、前記電磁コイルに定電流を供給するための定電流スイッチング素子（９、９ａ〜９ｃ）を備え、
前記保護部が、前記放電用スイッチング素子をオフ制御する際に、前記定電流スイッチング素子をオン制御する請求項１〜５の何れか一項に記載のインジェクタ駆動装置。
【請求項７】
前記保護部が、前記気筒選択用スイッチング素子の入力端子に生じる信号に応じて前記放電用スイッチング素子をオフ制御するときには、前記入力端子に生じる信号とこの信号に対応して予め定められる閾値とを比較してオフ制御するものであり、
前記閾値を任意に設定可能にする記憶部（２６）を備える請求項１記載のインジェクタ駆動装置。
【請求項８】
前記保護部（１３４）が、前記乗算部による乗算結果に応じて前記放電用スイッチング素子をオフ制御するときには、前記乗算部の乗算結果とこの結果に対応して予め定められる閾値とを比較してオフ制御するものであり、
前記閾値は任意に設定可能にする記憶部（２６）を備える請求項３記載のインジェクタ駆動装置。
【請求項９】
前記正常動作範囲は任意に設定可能である請求項５記載のインジェクタ駆動装置。
【請求項１０】
前記保護部は、ハードウェアにより構成されていることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載のインジェクタ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の気筒内に燃料を噴射するインジェクタを駆動するインジェクタ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のインジェクタ駆動装置が電磁コイルを高速駆動するときには、例えば電源用電圧（例えばバッテリ電圧）を昇圧した昇圧電圧を予めコンデンサに充電しておき、この充電エネルギーを電磁弁の電磁コイルに放電する手法がある。これは、車両の電源電圧の印加だけでは電磁弁の駆動ソレノイドを制御するのに時間が不足するためである。そこで、インジェクタ駆動装置は、この昇圧電圧を放電するための放電用スイッチング素子と、電磁弁の電磁コイルと、気筒選択用のスイッチング素子と、を直列接続して構成している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２５５７９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、始動時のクランキング時など、車両内の消費電流量が比較的大きく、電源用電圧が下がりやすい場合には、気筒選択用のスイッチング素子の制御部（オンオフ制御部相当）に供給される電源用電圧が低下してしまう。すると、制御部がこの気筒選択用のスイッチング素子を十分に駆動できず、このスイッチング素子のオン抵抗が上昇してしまう。昇圧電圧が、放電用スイッチング素子及び電磁コイルを通じて気筒選択用のスイッチング素子に供給されることにより大電流が流れると、当該スイッチング素子に大電力が印加されてしまう。
【０００５】
本発明の目的は、気筒選択用のスイッチング素子を保護できるようにしたインジェクタ駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明によれば、放電用スイッチング素子は電源用電圧を昇圧した昇圧電圧を電磁弁駆動用の電磁コイルに供給オンオフする。気筒選択用スイッチング素子は、放電用スイッチング素子及び電磁コイルに直列接続されている。オンオフ制御部には電源用電圧が供給されており、オンオフ制御部は気筒選択用スイッチング素子をオンオフ制御するが、このとき、保護部は、気筒選択用スイッチング素子の入力端子に生じる信号に応じて放電用スイッチング素子をオフ制御する。このため、オンオフ制御部に供給される電源用電圧が低下し気筒選択用のスイッチング素子を十分にオン駆動できずスイッチング素子のオン抵抗が上昇したとしても、保護部は、気筒選択用スイッチング素子のオン抵抗が通常制御時より高くなり、気筒選択用スイッチング素子の入力端子の電圧が所定のしきい値電圧に達したときに放電用スイッチング素子をオフ制御するため、気筒選択用スイッチング素子に流れる電流を抑制でき、気筒選択用のスイッチング素子を保護できる。
請求項３記載の発明によれば、保護部は、気筒選択用スイッチング素子のオン抵抗が通常制御時より高くなり、気筒選択用スイッチング素子の入力端子に生じる電圧と気筒選択用スイッチング素子に流れる電流とを乗算する乗算部による乗算結果が所定電力閾値に達したときに放電用スイッチング素子をオフ制御するため、気筒選択用スイッチング素子に流れる電流を抑制でき、気筒選択用のスイッチング素子を保護できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態に係るインジェクタ駆動装置の要部の構成例を概略的に示す電気的構成図
【図２】第１実施形態に係るインジェクタ駆動装置の全体構成例を概略的に示す電気的構成図
【図３】第１実施形態に係る動作の一例を概略的に示すタイミングチャート
【図４】第２実施形態に係るインジェクタ駆動装置の要部の構成例を概略的に示す電気的構成図
【図５】第２実施形態に係る正常動作範囲の一例を概略的に表すＩ−Ｖ特性図
【図６】第２実施形態に係る動作の一例を概略的に示すタイミングチャート
【図７】第３実施形態に係るインジェクタ駆動装置の要部の構成例を概略的に示す電気的構成図
【図８】第３実施形態に係る判定部の構成例を概略的に示す回路構成図
【図９】第３実施形態に係る判定部の判定処理内容を概略的に示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、インジェクタ駆動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。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。
【０００９】
（第１実施形態）
まず図１及び図２を参照しインジェクタ駆動装置１の電気的構成を説明する。ここで、図２はＮ気筒分の構成例を示すものであり、図１には実施形態に係る特徴を説明するため、主に制御ＩＣ４の内部構成を機能的に示しており、制御ＩＣ４の外部の構成については便宜上１気筒分の構成のみを示す。
【００１０】
図１に示すインジェクタ駆動装置１は、ＥＣＵ（Electronic(Engine) Control Unit）２に搭載され、バッテリから電源用電圧ＶＢが電源供給されることで動作する。ここでは、電源用電圧ＶＢが１２Ｖ系の具体例を示すが、２４Ｖ系であっても良いし適宜変更可能である。ＥＣＵ２には、マイクロコンピュータ（以下マイコン）３、制御ＩＣ４、駆動回路５が搭載され、ＥＣＵ２の出力端子２ａ、２ｂに接続された電磁弁駆動用の電磁コイル６に通断電制御する。
【００１１】
マイコン３は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭによる内部メモリ（何れも図示せず）などにより構成され、内部メモリに記憶されるプログラムを実行することで、制御ＩＣ４に噴射指令（噴射開始指令、噴射停止指令）を出力したり、制御ＩＣ４内に予め設定される設定値を変更したりすることが可能になっている。
【００１２】
駆動回路５は、昇圧部７、放電トランジスタ（放電用スイッチング素子相当）８、定電流トランジスタ（定電流用スイッチング素子相当）９、気筒選択トランジスタ（気筒選択用スイッチング素子相当）１０、を主体とし、電流検出用抵抗１１、ノイズフィルタ１２、及び、一方向通電用のダイオード１３〜１５を組み合わせて構成されている。
【００１３】
昇圧部７は、例えば、インダクタ１６、Ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタ１７、ダイオード１８、電解コンデンサ１９、抵抗２０〜２１を図示形態に組み合わせて構成され、制御ＩＣ４内の充電制御回路４ａからＭＯＳトランジスタ１７のゲートに与えられるオンオフ制御信号に応じて、電源用電圧ＶＢを昇圧し、電解コンデンサ１９に昇圧電圧を充電する。より詳細には、ＭＯＳトランジスタ１７のゲート（制御端子）には制御ＩＣ４内の充電制御回路４ａから昇圧パルスが与えられ、電解コンデンサ１９の正側端子に昇圧電圧を充電する。制御ＩＣ４内の充電制御回路４ａは昇圧電圧が既定の電圧に等しくなるように昇圧パルスを出力する。
【００１４】
この昇圧電圧は、放電トランジスタ８のソース（入力端子）に入力される。この放電トランジスタ８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ＩＣ４の放電制御回路４ｃから放電トランジスタ８の制御端子に与えられる制御信号に応じて入力端子（ソース）に入力された昇圧電圧を出力端子（ドレイン）側からＥＣＵ２のプラス側出力端子２ａに通電可能になっている。
【００１５】
ＥＣＵ２のプラス出力端子２ａには、ダイオード１３、１４が接続されている。これらのダイオード１３、１４は、電源用電圧ＶＢの供給端子側及びグランド端子側への通電防止用に設けられている。ダイオード１３は、ＥＣＵ２のプラス出力端子２ａと電源用電圧ＶＢの供給端子との間に逆方向接続されている。ダイオード１４は、ＥＣＵ２のプラス出力端子２ａとグランド端子との間に逆方向接続されている。ダイオード１３のアノードと電源用電圧ＶＢの供給端子との間には定電流トランジスタ９のドレイン・ソース間が接続されている。定電流トランジスタ９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ＩＣ４の定電流制御回路４ｂから定電流トランジスタ９の制御端子（ゲート）に与えられるオンオフ制御信号に応じて、入力端子（ソース）に入力された電源用電圧ＶＢを出力端子（ドレイン）側に通電可能になっている。
【００１６】
ＥＣＵ２のプラス出力端子２ａとマイナス出力端子２ｂとの間には電磁コイル６が接続されている。電磁コイル６は、例えば通電オンされるとソレノイド（図示せず）を駆動して電磁弁（図示せず）を開弁し、通電オフされるとソレノイドを駆動して電磁弁を閉弁する。
【００１７】
ＥＣＵ２のマイナス出力端子２ｂと昇圧部７の昇圧電圧の出力ノード（放電トランジスタ８の入力端子）との間には、ダイオード１５が順方向接続されている。このダイオード１５は、噴射指令オフを受け付けたときに電磁コイル６の蓄積エネルギーを昇圧部７の電解コンデンサ１９にフィードバック充電するための構成となっている。
【００１８】
ＥＣＵ２のマイナス出力端子２ｂとグランド端子との間には、気筒選択トランジスタ１０のドレイン・ソース間と電流検出用の抵抗１１とが直列接続されている。気筒選択トランジスタ１０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の気筒選択制御回路４ｄから気筒選択トランジスタ１０の制御端子（ゲート）に与えられるオンオフ制御信号に応じてオンオフする。これにより、噴射制御に必要な気筒が選択される。気筒選択トランジスタ１０の入力端子（ドレイン）の信号（電圧）は制御ＩＣ４に入力されている。また、ノイズフィルタ１２は、例えば抵抗２２及び２３とコンデンサ２４を組み合わせたローパスフィルタにより構成されている。
【００１９】
以上、図１を参照して１気筒分の駆動回路５の説明を行ったが、Ｎ（≧２）気筒の場合には、図２に示すように、ＥＣＵ２にはＮ（例えば６）気筒分のインジェクタの電磁コイル６（６ａ〜６ｆ）が接続されており、ＥＣＵ２内には、このＮ気筒分のインジェクタの電磁コイル６（６ａ〜６ｆ）を駆動するための駆動回路５が構成されている。この図２には、Ｎ気筒分設けられた構成要素２ａ、２ｂ、６、１０に添え字ａ〜ｆをそれぞれ付して示し、Ｎ／２気筒分設けられた構成要素８、９、１１、１３、１４には添え字ａ〜ｃを付して示している。図２に示すように、例えば気筒選択トランジスタ１０（１０ａ〜１０ｆ）はＮ個並列接続されている。さらに、放電トランジスタ８（８ａ〜８ｃ）はＮ／２個並列接続されており、さらに定電流トランジスタ９（９ａ〜９ｃ）もＮ／２個並列接続されている。その他の周辺回路（ダイオード１３（１３ａ〜１３ｃ）、１４（１４ａ〜１４ｃ））も合わせて構成されている。これらの放電トランジスタ８（８ａ〜８ｃ）及び定電流トランジスタ９（９ａ〜９ｃ）は、気筒の一対を１グループとして各１個構成される。これによりＮ気筒分の電磁弁の駆動回路５を構成でき、Ｎ気筒分の電磁弁を駆動できる。
【００２０】
電流検出用の抵抗１１（１１ａ〜１１ｃ）は、一対の気筒選択トランジスタ１０（１０ａ及び１０ｄ、１０ｂ及び１０ｅ、１０ｃ及び１０ｆ）毎に１つずつ直列接続されており、気筒選択トランジスタ１０（１０ａ及び１０ｄ、１０ｂ及び１０ｅ、１０ｃ及び１０ｆ）に流れる電流を検出する。この抵抗１１（１１ａ〜１１ｃ）の検出電圧は、それぞれの抵抗毎に設けられるノイズフィルタ１２（一部図示せず）を介して制御ＩＣ４に入力されている。
【００２１】
以下、制御ＩＣ４の内部構成について図１を参照しながら説明する。図１には１気筒分の構成を示しているが、図２に示すＮ気筒分の構成でも対応する構成要素が同様の制御を行うため、その説明を省略する。
【００２２】
制御ＩＣ４は、例えばロジック回路を備えたハードウェアを主として構成される。この制御ＩＣ４は、前述した充電制御回路４ａ、定電流制御回路４ｂ、放電制御回路４ｃ、気筒選択制御回路４ｄ（オンオフ制御部相当）と共に、増幅回路２５、レジスタ（記憶部相当）２６、Ｄ／Ａコンバータ２７、コンパレータ２８、２９、抵抗分圧回路３０、及び、比較回路３１を備える。レジスタ２６には、マイコン３から設定値が与えられ、レジスタ２６はこの設定値を保持する。Ｄ／Ａコンバータ２７は、このレジスタ２６に保持された設定値をＤ／Ａ変換し、コンパレータ２８にアナログしきい値として出力する。コンパレータ２８は、このＤ／Ａコンバータ２７の出力信号と気筒選択トランジスタ１０の入力端子（ドレイン）との信号（電圧）とを比較し、この比較結果をコンパレータ２９に出力する。
【００２３】
コンパレータ２８の出力には抵抗分圧回路３０が構成されている。抵抗分圧回路３０は抵抗３２及び３３を電源端子−グランド端子間に直列接続して構成される。抵抗分圧回路３０には制御ＩＣ４の内部電源電圧Ｖｃｃ（例えば５Ｖ）が与えられており、単独構成では電圧Ｖｃｃの分圧電圧を生成する。
【００２４】
コンパレータ２８は、例えば出力段を構成するトランジスタ２８ａがオープンコレクタ出力構成とされており、Ｄ／Ａコンバータ２７の出力信号（電圧）が気筒選択トランジスタの入力端子（ドレイン）の信号（電圧）よりも高いときには、出力トランジスタ２８ａをオンすることで抵抗分圧回路３０のグランド側の抵抗３２を短絡し０Ｖをコンパレータ２９の反転入力端子に出力する。逆に、Ｄ／Ａコンバータ２７の出力信号（電圧）が気筒選択トランジスタ１０の入力端子（ドレイン）の信号（電圧）よりも低いときには、出力トランジスタ２８ａをオフすることで、抵抗分圧回路３０による分圧電圧がコンパレータ２９の反転入力端子に出力される。
【００２５】
他方、増幅回路２５は、ノイズフィルタ１２を通じて入力された抵抗１１による検出電圧を増幅し、コンパレータ２９の非反転入力端子に出力する。コンパレータ２９は、この増幅回路２５の増幅信号（増幅電圧）と０Ｖ又は抵抗分圧回路３０による分圧電圧とを比較し、この比較結果を放電制御回路４ｃに出力する。なお、この比較結果は定電流制御回路４ｂにも出力される。
【００２６】
また、増幅回路２５の増幅信号（増幅電圧）は比較回路３１にも出力される。比較回路３１は、定電流制御用に予め設けられたしきい値電圧（電流上限値Ｉp2、電流下限値Ｉp1に対応）と増幅回路２５の増幅電圧とを比較し、この比較結果を定電流制御回路４ｂに出力する。定電流制御回路４ｂは、定電流トランジスタ９をオンオフ制御可能に構成され、インジェクタ電流が一定電流範囲Ｉｗ（電流上限値Ｉp2、電流下限値Ｉp1）となるように制御する。なお、電流制御部３４は、増幅回路２５、抵抗分圧回路３０、コンパレータ２８、２９、レジスタ２６、Ｄ／Ａコンバータ２７、気筒選択制御回路４ｄ、放電制御回路４ｃ、定電流制御回路４ｂ、及び、比較回路３１を用いて構成されており、保護部を構成する。
【００２７】
以下、本実施形態の作用について図３に示すタイミングチャートも参照しながら説明する。まず、通常動作について説明する。電源用電圧ＶＢが供給されると、マイコン３は制御ＩＣ４内のレジスタ２６に設定値を保持させる。このレジスタ２６には、気筒選択トランジスタ１０のドレイン電圧の限界値（上限値）に対応する設定値が保持される。Ｄ／Ａコンバータ２７は、設定値をＤ／Ａ変換しコンパレータ２８に出力するため、コンパレータ２８はこの設定値に対応するしきい値電圧Ｖdtと気筒選択トランジスタ１０のドレイン電圧Ｖｖとを比較する。初期状態では、気筒選択トランジスタ１０のドレイン電圧Ｖｖはしきい値電圧Ｖdtより低いため、コンパレータ２８はその出力トランジスタ２８ａをオフとしている。他方、電源用電圧ＶＢが供給されると、制御ＩＣ４内の充電制御回路４ａは、昇圧部７を構成するトランジスタ１７をオンオフ駆動することで昇圧部７の電解コンデンサ１９を充電制御し、電解コンデンサ１９に昇圧電圧を蓄積する。この際、放電トランジスタ８はオフ制御されているため、この電解コンデンサ１９に充電された昇圧電圧は保持される。
【００２８】
その後、マイコン３がある気筒に対応した噴射信号（噴射開始指令、噴射停止指令）を制御ＩＣ４に出力する。ＥＣＵ２の制御ＩＣ４は、ある気筒の噴射開始指令が与えられると、気筒選択制御回路４ｄが気筒選択制御信号をオン、放電制御回路４ｃが放電制御信号をオン、さらに定電流制御回路４ｂが定電流制御信号をオン制御する（図３のタイミングｔ１参照）。この結果、昇圧部７の昇圧電圧に基づく電流が、放電トランジスタ８、電磁コイル６、及び、気筒選択トランジスタ１０を通じて流れる。なお、昇圧部７の昇圧電圧は電源用電圧ＶＢよりも高いため、電流はダイオード１３の逆流防止作用により定電流トランジスタ９には通常流れない。
【００２９】
制御ＩＣ４は、ノイズフィルタ１２を介して増幅回路２５により抵抗１１の端子電圧を検出することでインジェクタ電流を検出する。インジェクタ電流がある目標ピーク電流に達したとき、コンパレータ２９の非反転入力端子には目標ピーク電流に対応した電圧が与えられる。このとき、コンパレータ２９は「Ｈ」を出力する。この結果、放電制御回路４ｃは、放電制御信号をオフとし、定電流制御回路４ｂは定電流制御信号をオフとする（図３のタイミングｔ２参照）。この結果、インジェクタ電流は減少する。この後、定電流制御回路４ｂは、増幅回路２５の増幅電圧を所定閾値（前述参照）と比較した比較回路３１の比較結果に応じて、インジェクタ電流を下限値Ｉp1〜上限値Ｉp2の所定範囲Ｉｗに保持するように制御する（図３のタイミングｔ３〜ｔ４参照）。その後、マイコン３が噴射停止指令をＥＣＵ２の制御ＩＣ４に出力すると、制御ＩＣ４内の気筒選択制御回路４ｄは気筒選択制御信号をオフ制御する（図３のタイミングｔ４参照）。この結果、気筒選択トランジスタ１０のドレイン電圧は急峻に上昇するが、電流がダイオード１５を通じて昇圧部７の電解コンデンサ１９にフィードバック充電されることによりエネルギーを昇圧部７に吸収できる。
【００３０】
通常制御はこのように行われるが、電源用電圧ＶＢが何らかの影響に応じて低下することを想定する。この原因としては、始動時のクランキング時など車両内の消費電流量が比較的大きく電源用電圧ＶＢが下がりやすい場合が挙げられる。このような場合においても、マイコン３が、ある気筒の噴射開始指令をＥＣＵ２に出力すると、気筒選択制御回路４ｄが気筒選択制御信号をオン、放電制御回路４ｃが放電制御信号をオン、さらに定電流制御回路４ｂが定電流制御信号をオン制御する（図３のタイミングｔ５参照）。
【００３１】
電源用電圧ＶＢが通常より低下すると、気筒選択制御回路４ｄ、放電制御回路４ｃ、定電流制御回路４ｂなどの各回路への供給電圧も低下する。このとき、昇圧部７は、電解コンデンサ１９に昇圧電圧が充電されていれば、昇圧部７は昇圧電圧を出力できる。また、放電制御回路４ｃは、放電トランジスタ８のソースに昇圧電圧が与えられているため、放電制御回路４ｃが放電トランジスタ８をオン制御するときには、当該放電トランジスタ８のゲート・ソース間電圧を十分高くすることができる。したがって、電源用電圧ＶＢがたとえ低下したとしても、放電トランジスタ８を十分にオンさせることができ、放電トランジスタ８のオン抵抗を低く保つことができる。
【００３２】
しかし、電源用電圧ＶＢが低下すると、気筒選択制御回路４ｄは気筒選択トランジスタ１０のゲートを十分に駆動できない虞があり、この場合、気筒選択トランジスタ１０を十分オンできない場合がある。この結果、気筒選択トランジスタ１０のドレイン・ソース間のオン抵抗が高くなる。気筒選択トランジスタ１０のドレイン・ソース間のオン抵抗が高くなると、インジェクタ電流が目標ピーク電流Ｉｐに達しなくても、気筒選択トランジスタ１０のドレイン電圧Ｖｖが異常に高くなる。このような場合、インジェクタ電流が目標ピーク電流Ｉｐに達する前に、気筒選択トランジスタ１０のドレイン電圧Ｖｖがしきい値電圧Ｖdtに達する（図３のタイミングｔ６参照）。
【００３３】
この結果、コンパレータ２８は、その出力トランジスタ２８ａをオンして抵抗分圧回路３０の抵抗３２を一瞬短絡し、コンパレータ２９の反転入力端子の入力電圧を例えば０Ｖまで低下させ、そしてコンパレータ２９は両入力端子の比較結果として「Ｈ」を出力する。このとき、放電制御回路４ｃは放電制御信号を一瞬オフとし、定電流制御回路４ｂは定電流制御信号を一瞬オフとする（図３のタイミングｔ６参照）。これにより、放電トランジスタ８及び定電流トランジスタ９を通じた放電を停止する。この場合、インジェクタ電流は目標ピーク電流Ｉｐに達することなく低下する（図３のタイミングｔ６〜ｔ７参照）。
【００３４】
所定時間経過した後、制御ＩＣ４は、気筒選択制御回路４ｄが気筒選択制御信号をオン制御している間中、定電流制御回路４ｂが定電流制御信号をオン制御し続ける（図３のタイミングｔ７〜ｔ８参照）。定電流制御回路４ｂは定電流トランジスタ９をオン制御するため、電磁コイル６に電流を流し続けることができる。この結果、ＥＣＵ２の制御ＩＣ４がマイコン３から噴射開始指令を受け付けている間、電磁コイル６に電流を極力流し続けることができ、この間、電磁弁を極力開弁させることができる。したがって、このように噴射開始指令が与えられたときに、電源用電圧ＶＢの電圧低下状態がたとえクランキング時間中に続いたとしても始動性の悪化を極力防ぐことができる。
【００３５】
例えば車両内の消費電流量が減少すると、電源用電圧ＶＢも復帰する。このような場合、気筒選択制御回路４ｄは気筒選択トランジスタ１０のゲートを十分駆動できるようになり、気筒選択トランジスタ１０のゲート・ソース間電圧を十分に上昇させることができる。この結果、前述の通常動作と同様に、昇圧部７の昇圧電圧の放電時において、放電制御回路４ｃが放電トランジスタ８をオン制御することでインジェクタ電流を目標ピーク電流Ｉｐまで制御したときでも、気筒選択トランジスタ１０のオン抵抗は十分に低く維持できる。このため、気筒選択トランジスタ１０のドレイン電圧Ｖｖがしきい値電圧Ｖdtまで達することがなくなる。これにより、電源用電圧ＶＢが復帰したときには、制御動作を自動的に復帰させることができる。これにより、別途、電源用電圧ＶＢが復帰すれば自動的に制御復帰できる（図３のタイミングｔ９以降参照）。この場合、異常検出手段を別途設ける必要はない。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態によれば、気筒選択制御回路４ｄに供給される電源用電圧ＶＢが低下したために気筒選択トランジスタ１０を十分にオン駆動できず、当該気筒選択トランジスタ１０のオン抵抗が上昇したとしても、保護部となる電流制御部３４は、気筒選択トランジスタ１０のドレイン電圧Ｖｖに応じて放電トランジスタ８をオフ制御する。このため、気筒選択トランジスタ１０に流れる電流を抑制でき、気筒選択トランジスタ１０を保護できる。
【００３７】
また、気筒選択トランジスタ１０のドレイン電圧Ｖｖの低下に応じて、放電制御回路４ｃが放電トランジスタ８をオフ制御及び定電流制御回路４ｂが定電流トランジスタ９を一旦オフ制御した後であっても、その後、定電流制御回路４ｂは定電流トランジスタ９をオン制御し続けるため、エンジン始動性の悪化を防ぐことができる。
【００３８】
レジスタ２６の設定値は、外部のマイコン３から任意に設定可能になっている。このため、ＥＣＵ２内の気筒選択トランジスタ１０、放電トランジスタ８、定電流トランジスタ９、の仕様、諸特性、又は／及び、各種抵抗１１等の抵抗値などを設計変更したとしても、この設計変更状況に合わせてレジスタ２６の設定値を変更することができ、設計の自由度を向上できる。
【００３９】
電源用電圧ＶＢが低い場合、外部のマイコン３に供給される電源電圧も低い場合もある。このような場合、ＥＣＵ２の制御ＩＣ４がマイコン３から噴射指令（噴射開始指令、噴射停止指令）を受信不能である場合も想定される。このようなことを想定すれば、制御ＩＣ４内の構成はソフトウェアで動作する構成よりも、制御ＩＣ４が単独で動作できるようにしたハードウェアで構成することが望ましい。
【００４０】
（第２実施形態）
図４〜図６は第２実施形態の説明図を示す。この第２実施形態では、電流制御部３４に替わる電流制御部１３４が、気筒選択トランジスタ１０のドレイン電圧Ｖｖと気筒選択トランジスタ１０に流れる電流とを乗算する乗算器（乗算部相当）３５を備え、乗算部３５による乗算結果に応じて放電トランジスタ８をオフ制御する形態を示す。
【００４１】
図４に示すように、保護部となる電流制御部１３４は、電流制御部３４とはその構成が変更されており、第１実施形態の図１に示す構成に加えて、電圧バッファ３６及び乗算器３５をコンパレータ２８の前段に備えている。電圧バッファ３６は、高入力低出力インピーダンスの構成であり、気筒選択トランジスタ１０のドレイン電圧Ｖｖを乗算器３５に出力する。乗算器３５は、この電圧バッファ３６の出力電圧Ｖｖと、抵抗１１の検出電流に応じて検出された電圧ＶＩとを乗算し、コンパレータ２８の反転入力端子に出力する。コンパレータ２８は、入力された乗算器３５の乗算結果と、Ｄ／Ａコンバータ２７の出力電圧とを比較し、この比較結果に応じて抵抗分圧回路３０の抵抗３２を開放／短絡する。
【００４２】
図５は気筒選択トランジスタ１０の安全動作領域（ＳＯＡ：Safe Operating Area：正常動作範囲相当）を概略的に示している。横軸は、気筒選択トランジスタ１０のドレイン・ソース間に印加される電圧を示し、縦軸は、気筒選択トランジスタ１０のドレイン電流Ｉdを示している。気筒選択トランジスタ１０は、ＳＯＡ定格を満たすように動作させることが望ましく、基本的には、当該気筒選択トランジスタ１０のドレイン・ソース間電圧Ｖdsの上限値を所定電圧Ｖlimとすると共に、ドレイン電流Ｉdの上限値を所定電流Ｉlimとした所定電力範囲内で動作することが求められる。なお、気筒選択トランジスタ１０の最大オン抵抗Ｒonにより規定される以上の電圧は発生しないため、気筒選択トランジスタ１０のドレイン・ソース間電圧Ｖdsがある中間電圧Ｖmより低い場合、ドレイン電流Ｉdはこのドレイン・ソース間電圧Ｖdsに比例した上限値に定められる。
【００４３】
本実施形態では、この気筒選択トランジスタ１０がＳＯＡ定格を満たす範囲で動作するように、気筒選択トランジスタ１０の仕様、その他の各種回路定数（例えば、ノイズフィルタ１２のフィルタ定数、乗算器３５のゲイン、電圧バッファ３６のゲイン、増幅回路２５のゲイン、レジスタ２６の設定値、など）が定められるが、乗算器３５の乗算結果が所定電力閾値Ｐdtに達したときに放電トランジスタ８をオフ制御することでＳＯＡ定格を満たす範囲で動作させるようにしている。
【００４４】
図４に示す構成を採用すると、乗算器３５の乗算結果が所定電力閾値Ｐdtに達したとき、コンパレータ２８は抵抗分圧回路３０の抵抗３２を短絡することにより、放電制御回路４ｃ及び定電流制御回路４ｂが放電トランジスタ８及び定電流トランジスタ９を強制的にオフ制御する。
【００４５】
図６に概略的なタイミングチャートを示すように、電源用電圧ＶＢが正常電圧範囲であるときには、昇圧部７の昇圧電圧が放電トランジスタ８を通じて電磁コイル６及び気筒選択トランジスタ１０に通電されたとしても、気筒選択トランジスタ１０のオン抵抗が低いため、乗算器３５の乗算結果は電力閾値Ｐdtに達することなく通常動作を持続できる（図６のタイミングｔ１〜ｔ４参照）。しかし、電源用電圧ＶＢが正常電圧範囲から低下すると、気筒選択制御回路４ｄが気筒選択トランジスタ１０を十分駆動できない場合には、気筒選択トランジスタ１０のオン抵抗が高くなり、乗算器３５の乗算結果が電力閾値Ｐdtに達する場合がある（図６のタイミングｔ５〜ｔ６ａ参照）。この場合、放電制御回路４ｃは放電トランジスタ８をオフ制御すると共に定電流制御回路４ｂが定電流トランジスタ９をオフ制御する。すると、気筒選択トランジスタ１０のドレイン電圧Ｖｖは低下し、気筒選択トランジスタ１０に流れる電流を抑制でき、気筒選択トランジスタ１０を保護できる。その後の動作は、前述実施形態と同様であるため説明を省略する（図６のタイミングｔ７以降参照）。本実施形態の構成によっても前述実施形態とほぼ同様の作用効果を奏する。
【００４６】
（第３実施形態）
図７〜図９は第３実施形態の説明図を示す。第３実施形態では、気筒選択トランジスタ１０のドレイン・ソース間電圧Ｖdsとドレイン電流Ｉdとの関係が正常動作範囲に入っているか否かを判定する判定部３７を備え、判定部３７の判定結果に応じて気筒選択トランジスタ１０をオフ制御する形態を示す。
【００４７】
図７に示すように、制御ＩＣ４は、第１実施形態のコンパレータ２８に替わる判定部３７を、電流制御部３４に替わる電流制御部２３４内に備える。判定部３７には、気筒選択トランジスタ１０のドレイン電圧Ｖｖが入力されており、さらに増幅回路２５の出力電圧が検出電圧ＶＩとして入力されている。判定部３７は、これらの電圧Ｖｖ及びＶＩ及びマイコン３から与えられる設定値に応じて、抵抗分圧回路３０の抵抗３２を開放／短絡する。図８は判定部３７をハードウェアにより構成した場合の構成例を示し、図９は判定部３７の処理を理解しやすくするためフローチャートを用いて流れを示している。判定部３７は、コンパレータ３８〜４０、乗算回路４１、加算回路４２、ゲート回路４３、及び、トランジスタ４４を備える。
【００４８】
図８及び図９に示す「ａ」、「ｂ」は、図５に示す安全動作領域（正常動作領域に対応）内を表現するために用いられる設定値であり、マイコン３から制御ＩＣ４内のレジスタ２６（図７には図示せず）に格納される設定値を示す。これによりマイコン３が安全動作領域を任意に設定できる。これらの「ａ」、「ｂ」は、図５に示すように、電流上限値Ｉlimをとる最大電圧をＶ０とし、電圧上限値Ｖlimをとる最大電流をＩ０とすれば、
【００４９】
【数１】
0006308082.tif 000002
のように表すことができる。
【００５０】
図８に示すように、判定部３７は、コンパレータ３８により安全動作領域の電圧の上限値Ｖlimに比例対応して予め設定されたしきい値電圧Ｖ１とドレイン電圧Ｖｖとを比較し、ドレイン・ソース間電圧Ｖdsが上限値Ｖlim以下であるか否かを判定する（図９のＳ１でＮＯであるか）。また判定部３７は、コンパレータ３９により安全動作領域の電流の上限値Ｉlimに比例対応した予め設定されたしきい値電圧Ｖ２と電圧ＶＩとを比較し、ドレイン電流Ｉdが上限値Ｉlim以下であるか否かを判定する（図９のＳ２でＮＯであるか）。また、判定部３７は、乗算回路４１を用いて設定値ａとドレイン電圧Ｖｖを乗算し、さらに加算回路４２により乗算回路４１の乗算結果と設定値ｂとを加算し、さらに、コンパレータ４０により加算回路４２の加算結果と電圧ＶＩとを比較する。これにより判定部３７は、ドレイン電流Ｉｄがａ・Ｖds＋ｂ以下であるか否かを判定する（図９のＳ３でＮＯであるか）。このドレイン電流Ｉｄがａ・Ｖds＋ｂ以下であるか否かを示す判定条件は、図５に示すＩｄ−Ｖds特性において、電圧上限値Ｖlim及び電流上限値Ｉlim付近において限度値が傾斜する特性Ａ１を表すものである。
【００５１】
ゲート回路４３は、例えばＯＲゲートなどにより構成され、これらの判定結果を満たすか否かを判定し、何れかの判定結果がＹＥＳであるときには（Ｓ１〜Ｓ３でＹＥＳ）、出力トランジスタ４４をオンすることで抵抗分圧回路３０の抵抗３２を短絡してコンパレータ２９の閾値電圧を０まで低下させる。これにより、コンパレータ２９は「Ｈ」を出力し、放電制御回路４ｃが放電トランジスタ８を強制的にオフ制御すると共に定電流制御回路４ｂが定電流トランジスタ９を強制的にオフ制御する。これにより、判定部３７は、気筒選択トランジスタ１０が図５に示す安全動作領域内で動作しているか否かを判定でき、この安全動作領域を逸脱するタイミングで放電トランジスタ８及び定電流トランジスタ９をオフ制御できる。
【００５２】
本実施形態では、安全動作領域を正常動作範囲そのものとして設定した形態を示したが、気筒選択トランジスタ１０の安全動作領域にマージンを見込んで正常動作範囲として設定しても良い。
【００５３】
（他の実施形態）
前述実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形または拡張が可能である。
気筒選択トランジスタ１０のドレイン電圧Ｖｖがしきい値電圧Ｖdtに達したタイミングにおいて、放電制御回路４ｃが放電トランジスタ８をオフ制御すると共に定電流制御回路４ｂが定電流トランジスタ９を一瞬オフ制御し、その後所定時間経過後に、定電流トランジスタ９を再度オンし続けた形態を示したが、所定時間経過後であっても定電流制御回路４ｂは定電流トランジスタ９をオフ制御し続けても良い。
【００５４】
第１実施形態と第２実施形態の構成を併用しても良く、気筒選択トランジスタ１０のドレイン電圧Ｖｖのしきい値電圧Ｖdt未満となる条件と、乗算器３５の乗算結果が電力閾値Ｐdt未満となる条件の２通りの条件を共に採用しても良い。
前記の第１〜第３実施形態では、制御ＩＣ４の処理内容をハードウェアで構成した形態を示したが、例えばソフトウェアを実行することで処理を実現しても良い。また、第３実施形態で説明した図９の処理内容はソフトウェアを実行することで処理を実現しても良い。
【００５５】
気筒選択トランジスタ１０としてＮチャネル型のＭＯＳトランジスタを用いた形態を示したが、これに限らず、各種のトランジスタ、スイッチング素子を適用できる。放電トランジスタ８、定電流トランジスタ９としてＰチャネル型のＭＯＳトランジスタを用いた形態を示したが、これに限らず、各種のトランジスタ、スイッチング素子を適用できる。
【００５６】
各実施形態の構成は適宜組み合わせて適用することができる。なお、特許請求の範囲に付した括弧付き符号は本願明細書の構成要素に対応する符号を付したものであり構成要素の一例を挙げたものである。したがって、本願に係る発明は当該特許請求の範囲の構成要素に付した符号の要素に限られるわけではなく、特許請求の範囲内の用語又はその均等の範囲で様々な拡張が可能である。
【符号の説明】
【００５７】
図面中、８、８ａ〜８ｃは放電トランジスタ（放電用スイッチング素子）、９、９ａ〜９ｃは定電流トランジスタ（定電流スイッチング素子）、１０、１０ａ〜１０ｆは気筒選択トランジスタ（気筒選択用スイッチング素子）、２６はレジスタ（記憶部）、３４、１３４、２３４は電流制御部（保護部）、３５は乗算器（乗算部）、３７は判定部、を示す。
【図１】
0006308082.tif 000003
【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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