(57)【要約】【課題】電磁負荷の応答を早めつつ、コンデンサの充電電圧が部品耐量を超えるのを抑制することのできる燃料噴射制御装置を提供すること。【解決手段】燃料噴射制御装置は、コンデンサ２０と、バッテリ電圧を昇圧してコンデンサを充電する充電回路２１と、オンすることでコンデンサに蓄積されたエネルギをソレノイドに供給する放電スイッチと、オンすることでバッテリ電圧をソレノイドに供給する定電流スイッチと、オンすることでソレノイドのローサイド側をグランドに接続する駆動スイッチと、ソレノイドに生じる逆起電力エネルギをコンデンサに回収する回収回路と、充電回路の駆動、放電スイッチ、定電流スイッチ、及び駆動スイッチのオンオフを制御する制御部２７と、を備える。制御部は、駆動スイッチをオフさせて燃料噴射を停止させる前に充電回路による充電を停止させ、駆動スイッチをオフさせた後に、充電回路による充電を再開させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃料噴射のための電磁負荷（Ｌ１１，Ｌ１２）の駆動を制御する燃料噴射制御装置であって、
コンデンサ（２０）と、
電源電圧を昇圧して前記コンデンサを充電する充電回路（２１）と、
前記コンデンサと前記電磁負荷との間に配置され、オンすることで前記コンデンサに蓄積されたエネルギを前記電磁負荷に供給する放電スイッチ（２２）と、
前記電磁負荷のハイサイド側に配置され、オンすることで前記電源電圧を前記電磁負荷に供給する定電流スイッチ（２３）と、
前記電磁負荷に対してローサイド側に配置された駆動スイッチ（２４）と、
前記駆動スイッチがオフされたときに、前記電磁負荷に生じる逆起電力エネルギを前記コンデンサに回収するための回収手段（２６）と、
前記充電回路の駆動、前記放電スイッチのオンオフ、前記定電流スイッチのオンオフ、及び前記駆動スイッチのオンオフを制御する制御手段（２７）と、を備え、
前記制御手段は、
前記駆動スイッチをオフさせて燃料噴射を停止させる前に前記充電回路による充電を停止させ、
前記駆動スイッチをオフさせた後に、前記充電回路による充電を再開させることを特徴とする燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記逆起電力エネルギの回収が完了した後に、前記充電回路による充電を再開させることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記充電回路は、前記電源電圧が一端に供給されるインダクタ（Ｌ１０）と、前記インダクタの他端とグランドとの間に配置された昇圧スイッチ（Ｑ１０）と、前記昇圧スイッチとグランドとの間に介在し、前記コンデンサに流れる電流を検出する電流検出手段（Ｒ１０）と、を有し、
前記制御手段は、前記電流検出手段の検出結果に基づき、前記逆起電力エネルギによる電流が流れなくなった時点で、前記充電回路による充電を再開させることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記電流検出手段の検出結果と所定の閾値とを比較し、その比較結果に応じた信号を出力するオペアンプ（４１）を有し、
前記オペアンプの閾値（Ｖ１）が、前記充電回路の充電動作により前記コンデンサに流れる電流に応じた電圧値よりも大きい値とされていることを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
複数の燃料噴射弁のそれぞれに設けられたソレノイドを前記電磁負荷とし、各ソレノイドの駆動を制御する請求項１〜４いずれか１項に記載の燃料噴射制御装置であって、
前記制御手段は、前記コンデンサの充電電圧が所定レベル（Ｖ２）以下になると、前記充電回路による充電を再開させることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
前記所定レベルとは、前記燃料噴射弁が開弁するために必要な充電電圧とされていることを特徴とする請求項５に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項７】
燃料噴射弁に設けられたソレノイドを前記電磁負荷とし、前記ソレノイドの駆動を制御する請求項１〜６いずれか１項に記載の燃料噴射制御装置であって、
前記制御手段は、
前記燃料噴射弁の噴射信号ＴＱが開弁を指示する期間ｔ１から、所定時間ｔ２（０＜ｔ２＜ｔ１）を減算した時間を時間ｔとすると、
前記噴射信号ＴＱが開弁指示を開始してから、前記時間ｔの経過後に、前記充電回路による充電を停止させることを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項８】
前記所定時間ｔ２は、前記充電回路を構成する昇圧スイッチのオンオフの周期とされることを特徴とする請求項７に記載の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射のための電磁負荷の駆動を制御する燃料噴射制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載のように、内燃機関の燃料噴射のための電磁負荷の駆動を制御する燃料噴射制御装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１４０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図８は、特許文献１に示されるような従来の燃料噴射制御装置の概略構成を示している。図８では、後述する本実施形態の要素と共通乃至関連する要素に対し、本実施形態の要素の符号に１００を加算した符号を付与している。たとえば、ダイオードＤ１０に対応するダイオードには符号Ｄ１１０を付与し、充電回路２１に対応する充電回路には符号１２１を付与している。また、電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃと電圧Ｖａについては、同じ符号を付与している。
【０００５】
図８には、一例として、２気筒エンジン用の燃料噴射制御装置１１０を示している。燃料噴射制御装置１１０は、電磁負荷であるソレノイドＬ１１１，Ｌ１１２の駆動を制御する。ソレノイドＬ１１１，Ｌ１１２は、エンジンに搭載されるインジェクタ１１１，１１２に用いられる。
【０００６】
燃料噴射制御装置１１０は、コンデンサ１２０と、充電回路１２１と、放電スイッチ１２２と、定電流スイッチ１２３と、駆動スイッチ１２４と、電流検出回路１２５と、回収回路１２６と、制御部１２７と、を備えている。
【０００７】
コンデンサ１２０は、開弁駆動時にソレノイドＬ１１１，Ｌ１１２に供給するエネルギを蓄える。充電回路１２１は、バッテリ電圧ＶＢを昇圧してコンデンサ１２０を充電する回路であり、インダクタＬ１１０と、トランジスタＱ１１０と、抵抗Ｒ１１０と、ダイオードＤ１１０と、を有している。
【０００８】
燃料噴射制御装置１１０の電源端子１３０にはバッテリ電圧ＶＢが供給され、電源端子１３０には電源ライン１３１が接続されている。インダクタＬ１１０の一端は電源ライン１３１に接続されており、インダクタＬ１１０の他端にはトランジスタＱ１１０が接続されている。トランジスタＱ１１０はｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴであり、ドレインがインダクタＬ１１０に接続され、ソースが抵抗Ｒ１１０を介してグランドに接続されている。インダクタＬ１１０とトランジスタＱ１１０との接続点には、ダイオードＤ１１０のアノードが接続されている。トランジスタＱ１１０と抵抗Ｒ１１０との接続点と、ダイオードＤ１１０のカソードとの間に、コンデンサ１２０が配置されている。
【０００９】
放電スイッチ１２２は、トランジスタＱ１１１，Ｑ１１２を有している。トランジスタＱ１１１，Ｑ１１２はいずれもｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴであり、各ソースがダイオードＤ１１０とコンデンサ１２０の接続点に接続されている。トランジスタＱ１１１のドレインは、燃料噴射制御装置１１０の出力端子１３２を介して、ソレノイドＬ１１１のハイサイド側に接続されている。トランジスタＱ１１２のドレインは、燃料噴射制御装置１１０の出力端子１３３を介して、ソレノイドＬ１１２のハイサイド側に接続されている。
【００１０】
定電流スイッチ１２３は、トランジスタＱ１２１，Ｑ１２２を有している。トランジスタＱ１２１，Ｑ１２２はいずれもｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴであり、各ソースが電源ライン１３１に接続されている。トランジスタＱ１２１のドレインは、逆流阻止用のダイオードＤ１１１及び出力端子１３２を介して、ソレノイドＬ１１１のハイサイド側と接続されている。トランジスタＱ１２２のドレインは、逆流阻止用のダイオードＤ１１２及び出力端子１３３を介して、ソレノイドＬ１１２のハイサイド側と接続されている。ダイオードＤ１１１のアノードが、トランジスタＱ１２１のドレインに接続され、カソードがトランジスタＱ１１１のドレインに接続されている。ダイオードＤ１１１とトランジスタＱ１１１の接続点とグランドとの間には、ダイオードＤ１１３がアノードをグランド側にして配置されている。同様に、ダイオードＤ１１２のアノードが、トランジスタＱ１２２のドレインに接続され、カソードがトランジスタＱ１１２のドレインに接続されている。ダイオードＤ１１２とトランジスタＱ１１２の接続点とグランドとの間には、ダイオードＤ１１４がアノードをグランド側にして配置されている。
【００１１】
駆動スイッチ１２４は、トランジスタＱ１３１，Ｑ１３２を有している。トランジスタＱ１３１，Ｑ１３２はいずれもｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴであり、各ソースがグランドに接続されている。トランジスタＱ１３１のドレインは、燃料噴射制御装置１１０の出力端子１３４を介して、ソレノイドＬ１１１のローサイドに接続されている。トランジスタＱ１３２のドレインは、燃料噴射制御装置１１０の出力端子１３５を介して、ソレノイドＬ１１２のローサイド側に接続されている。
【００１２】
電流検出回路１２５は、抵抗Ｒ１１１，Ｒ１１２を有している。抵抗Ｒ１１１は、トランジスタＱ１３１のソースとグランドとの間に配置されており、ソレノイドＬ１１１に流れる電流を検出する。抵抗Ｒ１１２は、トランジスタＱ１３２のソースとグランドとの間に配置されており、ソレノイドＬ１１２に流れる電流を検出する。
【００１３】
回収回路１２６は、ダイオードＤ１１５，Ｄ１１６を有している。ダイオードＤ１１５のアノードは、ソレノイドＬ１１１のローサイド側に接続され、カソードは、ダイオードＤ１１０とコンデンサ１２０との接続点に接続されている。ダイオードＤ１１６のアノードは、ソレノイドＬ１１２のローサイド側に接続され、カソードは、ダイオードＤ１１０とコンデンサ１２０との接続点に接続されている。
【００１４】
制御部１２７は、マイコン１３６（マイクロコンピュータ）と、駆動ＩＣ１３７と、を有している。マイコン１３６は、エンジン回転数、アクセル開度など、図示しない各種センサにて検出されるエンジンの運転情報に基づいて、各インジェクタ１１１，１１２に対応する噴射信号ＴＱを生成し、駆動ＩＣ１３７に出力する。駆動ＩＣ１３７は、噴射信号ＴＱに基づき、放電スイッチ１２２、定電流スイッチ１２３、及び駆動スイッチ１２４を制御することで、ソレノイドＬ１１１，Ｌ１１２に電流を流し、インジェクタ１１１，１１２を開弁させる。また、トランジスタＱ１１０を制御することで、コンデンサ１２０を充電する。
【００１５】
図９は、インジェクタ１１１による燃料噴射のタイミングチャートを示している。駆動ＩＣ１３７は、コンデンサ１２０の充電電圧、すなわちコンデンサ１２０の正極側の電圧Ｖａをモニタしており、この充電電圧Ｖａが、バッテリ電圧ＶＢよりも高い所定の目標電圧まで昇圧されるように、トランジスタＱ１１０の駆動を制御する。これにより、トランジスタＱ１１０のオン時にインダクタＬ１１０に蓄積されるエネルギが、図９に示すように、トランジスタＱ１１０のオフ時にダイオードＤ１１０を介してコンデンサ１２０に充電電流Ｉｃとして流れ、コンデンサ１２０が充電される。
【００１６】
駆動ＩＣ１３７は、インジェクタ１１１の噴射信号ＴＱが開弁を指示する期間（Ｈレベルの期間）において、トランジスタＱ１３１をオンさせる。また、噴射信号ＴＱがＨレベルになると、上記したトランジスタＱ１３１とともに、トランジスタＱ１１１をオンさせる。そして、図９に示すように、電流検出回路１２５の抵抗Ｒ１１１にて検出される駆動電流Ｉａが目標ピーク電流に達すると、駆動ＩＣ１３７は、トランジスタＱ１１１をオフさせる。トランジスタＱ１１１のオンにより、コンデンサ１２０からソレノイドＬ１１１に電圧が印加され、その放電エネルギにより、駆動電流Ｉａが急激に立ち上がってインジェクタ１１１が開弁する。
【００１７】
駆動ＩＣ１３７は、図９に示すように、トランジスタＱ１１１をオフさせてから、トランジスタＱ１３１をオフさせるまでの間、インジェクタ１１１を開弁状態に保つべく駆動電流Ｉａが一定となるように、トランジスタＱ１２１の駆動を制御する。
【００１８】
駆動ＩＣ１３７は、インジェクタ１１１の噴射信号ＴＱが閉弁を指示するＬレベルの信号になると、トランジスタＱ１２１，Ｑ１３１をオフさせる。すると、ソレノイドＬ１１１に逆起電力エネルギが生じる。回収回路１２６のダイオードＤ１１５は、この逆起電力エネルギにともなう還流電流Ｉｂを、コンデンサ１２０に還流させる。これにより、コンデンサ１２０が充電される。
【００１９】
上記した従来の燃料噴射制御装置１１０では、充電電圧Ｖａが目標電圧よりも低いと、図９に示すように、還流電流Ｉｂが生じる期間中に、充電回路１２１（トランジスタＱ１１０）によるコンデンサ１２０の充電がなされることとなる。このため、充電電圧Ｖａが急激に上昇し、コンデンサ１２０の部品耐量（耐圧）を超える虞がある。なお、充電電圧Ｖａの破線は、還流電流Ｉｂの回収がない場合の変化を示している。
【００２０】
本発明は上記問題点に鑑み、電磁負荷の応答を早めつつ、コンデンサの充電電圧が部品耐量を超えるのを抑制することのできる燃料噴射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】
【００２１】
ここに開示される発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲及びこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後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、発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００２２】
開示された発明のひとつは、内燃機関の燃料噴射のための電磁負荷（Ｌ１１，Ｌ１２）の駆動を制御する燃料噴射制御装置であって、
コンデンサ（２０）と、
電源電圧を昇圧してコンデンサを充電する充電回路（２１）と、
コンデンサと電磁負荷との間に配置され、オンすることでコンデンサに蓄積されたエネルギを電磁負荷に供給する放電スイッチ（２２）と、
電磁負荷のハイサイド側に配置され、オンすることで電源電圧を電磁負荷に供給する定電流スイッチ（２３）と、
電磁負荷に対してローサイド側に配置された駆動スイッチ（２４）と、
駆動スイッチがオフされたときに、電磁負荷に生じる逆起電力エネルギをコンデンサに回収するための回収手段（２６）と、
充電回路の駆動、放電スイッチのオンオフ、定電流スイッチのオンオフ、及び駆動スイッチのオンオフを制御する制御手段（２７）と、を備え、
制御手段は、
駆動スイッチをオフさせて燃料噴射を停止させる前に充電回路による充電を停止させ、
駆動スイッチをオフさせた後に、充電回路による充電を再開させることを特徴とする。
【００２３】
これによれば、充電回路により、コンデンサを充電することができる。また、回収手段により、電磁負荷に生じる逆起電力エネルギを、コンデンサに回収することができる。したがって、電磁負荷の応答を早めることができる。さらに、駆動スイッチをオフさせる前に充電回路による充電を停止させ、駆動スイッチをオフさせた後に充電回路による充電を再開させる。このように、回収手段による逆起電力エネルギの回収期間の少なくとも一部において、充電回路によるコンデンサの充電を禁止するため、コンデンサの充電電圧が部品耐量を超えるのを従来に較べて抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態に係る燃料噴射制御装置の概略構成を示す図である。
【図２】駆動ＩＣのうち、充電制御部の概略構成を示す図である。
【図３】充電回路の停止タイミングを説明するタイミングチャートである。
【図４】燃料噴射時のタイミングチャートである。
【図５】第１変形例を示す図であり、図２に対応している。
【図６】第２実施形態に係る燃料噴射制御装置のうち、駆動ＩＣの充電制御部の概略構成を示す図である。
【図７】閾値電圧Ｖ２を説明する図である。
【図８】従来の燃料噴射制御装置の概略構成を示す図である。
【図９】燃料噴射時の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、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。なお、各実施形態において、共通乃至関連する要素には同一の符号を付与するものとする。
【００２６】
（第１実施形態）
先ず、図１に基づき、本実施形態に係る燃料噴射制御装置の概略構成を説明する。本実施形態において、燃料噴射制御装置は、エンジンＥＣＵとして構成されている。以下においては、エンジンＥＣＵとしての機能のうち、インジェクタの駆動を制御する機能について説明する。
【００２７】
図１に示す燃料噴射制御装置１０は、車両のエンジンルームに配置されており、エンジン（内燃機関）の各気筒に設けられたインジェクタ（燃料噴射用電磁弁）を制御する。本実施形態では、直噴型２気筒ガソリンエンジンの各気筒（＃１，＃２）に設けられた２つのインジェクタ１１，１２を制御する。
【００２８】
２つのインジェクタ１１，１２は、それぞれに設けられたソレノイドＬ１１，Ｌ１２（コイル）の通電時には、ソレノイドＬ１１，Ｌ１２が発生する電磁力によって開放され、燃料を噴射するようになっている。また、ソレノイドＬ１１，Ｌ１２への非通電時には、それぞれに設けられた図示しないバネの付勢力により閉鎖されるようになっている。なお、ソレノイドＬ１１，Ｌ１２が、特許請求の範囲に記載の電磁負荷に相当する。
【００２９】
この燃料噴射制御装置１０は、図８に示した従来構成同様、コンデンサ２０と、充電回路２１と、放電スイッチ２２と、定電流スイッチ２３と、駆動スイッチ２４と、電流検出回路２５と、回収回路２６と、制御部２７と、を備えている。
【００３０】
コンデンサ２０は、電解コンデンサである。コンデンサ２０は、開弁駆動時にソレノイドＬ１１，Ｌ１２に印加するエネルギを蓄える。
【００３１】
充電回路２１は、バッテリ電圧ＶＢを昇圧して、コンデンサ２０を充電する回路である。充電回路２１は、インダクタＬ１０（コイル）と、トランジスタＱ１０と、抵抗Ｒ１０と、ダイオードＤ１０と、を有している。なお、バッテリ電圧ＶＢが、特許請求の範囲に記載の電源電圧に相当し、トランジスタＱ１０が昇圧スイッチに相当する。また、抵抗Ｒ１０が電流検出手段に相当する。
【００３２】
燃料噴射制御装置１０の電源端子３０にはバッテリ電圧ＶＢが供給される。この電源端子３０には、電源ライン３１が接続されている。インダクタＬ１０の一端は電源ライン３１に接続されており、インダクタＬ１０の他端には、トランジスタＱ１０が接続されている。本実施形態では、トランジスタＱ１０としてｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴを採用しており、ドレインがインダクタＬ１０に接続されている。トランジスタＱ１０のソースは、抵抗Ｒ１０を介してグランドに接続されている。
【００３３】
また、インダクタＬ１０とトランジスタＱ１０との接続点には、逆流阻止用のダイオードＤ１０のアノードが接続されている。トランジスタＱ１０と抵抗Ｒ１０との接続点と、ダイオードＤ１０のカソードとの間に、コンデンサ２０が配置されている。コンデンサ２０の正極がダイオードＤ１０のカソードに接続され、負極がトランジスタＱ１０と抵抗Ｒ１０との接続点に接続されている。したがって、抵抗Ｒ１０により、コンデンサ２０に流れる電流、すなわち還流電流Ｉｂと充電電流Ｉｃを検出することができる。
【００３４】
放電スイッチ２２は、コンデンサ２０と対応するソレノイドＬ１１，Ｌ１２との間に配置され、オンすることで、コンデンサ２０に蓄積されたエネルギをソレノイドＬ１１，Ｌ１２に放電させるスイッチである。放電スイッチ２２は、ソレノイドＬ１１に対応するトランジスタＱ１１と、ソレノイドＬ１２に対応するトランジスタＱ１２と、を有している。本実施形態では、トランジスタＱ１１，Ｑ１２として、ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴを採用している。
【００３５】
トランジスタＱ１１のソースは、ダイオードＤ１０とコンデンサ２０との接続点、すなわちコンデンサ２０の正極に接続され、ドレインは、燃料噴射制御装置１０の出力端子３２を介して、ソレノイドＬ１１のハイサイド側に接続されている。同じく、トランジスタＱ１２のソースは、コンデンサ２０の正極に接続され、ドレインは、燃料噴射制御装置１０の出力端子３３を介して、ソレノイドＬ１２のハイサイド側に接続されている。
【００３６】
定電流スイッチ２３は、対応するソレノイドＬ１１，Ｌ１２のハイサイド側に配置され、オンすることで、ソレノイドＬ１１，Ｌ１２にバッテリ電圧ＶＢを供給するスイッチである。定電流スイッチ２３は、ソレノイドＬ１１に対応するトランジスタＱ２１と、ソレノイドＬ１２に対応するトランジスタＱ２２と、を有している。本実施形態では、トランジスタＱ２１，Ｑ２２として、ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴを採用している。
【００３７】
トランジスタＱ２１のソースは電源ライン３１に接続されており、ドレインは、逆流阻止用のダイオードＤ１１及び出力端子３２を介して、ソレノイドＬ１１のハイサイド側に接続されている。同様に、トランジスタＱ２２のソースは電源ライン３１に接続されており、ドレインは、逆流阻止用のダイオードＤ１２及び出力端子３３を介して、ソレノイドＬ１２のハイサイド側に接続されている。ダイオードＤ１１のアノードが、トランジスタＱ２１のドレインに接続され、カソードがトランジスタＱ１１のドレインに接続されている。ダイオードＤ１１とトランジスタＱ１１の接続点とグランドとの間には、ダイオードＤ１３がアノードをグランド側にして配置されている。同様に、ダイオードＤ１２のアノードが、トランジスタＱ２２のドレインに接続され、カソードがトランジスタＱ１２のドレインに接続されている。ダイオードＤ１２とトランジスタＱ１２の接続点とグランドとの間には、ダイオードＤ１４がアノードをグランド側にして配置されている。
【００３８】
駆動スイッチ２４は、対応するソレノイドＬ１１，Ｌ１２に対してローサイド側に配置されており、オンすることで、ソレノイドＬ１１，Ｌ１２のローサイドをグランドに接続させる。この駆動スイッチ２４は、ソレノイドＬ１１に対応するトランジスタＱ３１と、ソレノイドＬ１２に対応するトランジスタＱ３２と、を有している。本実施形態では、トランジスタＱ３１，Ｑ３２として、ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴを採用している。
【００３９】
トランジスタＱ３１のソースは、後述する抵抗Ｒ１１を介してグランドに接続されており、ドレインは、燃料噴射制御装置１０の出力端子３４を介して、ソレノイドＬ１１のローサイド側に接続されている。同じく、トランジスタＱ３２のソースは、後述する抵抗Ｒ１２を介してグランドに接続されており、ドレインは、燃料噴射制御装置１０の出力端子３５を介して、ソレノイドＬ１２のローサイド側に接続されている。
【００４０】
電流検出回路２５は、対応するソレノイドＬ１１，Ｌ１２に流れる駆動電流Ｉａを検出する。電流検出回路２５は、ソレノイドＬ１１に対応する抵抗Ｒ１１と、ソレノイドＬ１２に対応する抵抗Ｒ１２と、を有している。抵抗Ｒ１１は、トランジスタＱ３１のソースとグランドとの間に配置されており、抵抗Ｒ１２は、トランジスタＱ３２のソースとグランドとの間に配置されている。
【００４１】
回収回路２６は、駆動スイッチ２４がオフされたときに、対応するソレノイドＬ１１，Ｌ１２に生じる逆起電力エネルギを、コンデンサ２０に回収するためのものである。回収回路２６が、特許請求の範囲に記載の回収手段に相当する。回収回路２６は、ソレノイドＬ１１に対応するダイオードＤ１５と、ソレノイドＬ１２に対応するダイオードＤ１６と、を有している。ダイオードＤ１５のアノードは、出力端子３４を介してソレノイドＬ１１のローサイド側に接続され、カソードは、ダイオードＤ１０とコンデンサ２０との接続点、すなわちコンデンサ２０の正極に接続されている。したがって、ダイオードＤ１６のアノードと、トランジスタＱ３１のドレインが電気的に接続されている。同じく、ダイオードＤ１６のアノードは、出力端子３５を介してソレノイドＬ１２のローサイド側に接続され、カソードは、コンデンサ２０の正極に接続されている。したがって、ダイオードＤ１６のアノードと、トランジスタＱ３２のドレインが電気的に接続されている。
【００４２】
制御部２７は、マイコン３６と、駆動ＩＣ３７と、を有している。制御部２７が、特許請求の範囲に記載の制御手段に相当する。マイコン３６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、レジスタ、及びＩ／Ｏポートなどを備えて構成されたマイクロコンピュータである。たとえば、マイコン３６は、エンジンが出力すべき目標トルクを算出する。また、エンジンが要求される目標トルクを生じるために、図示しないスロットルバルブを適切な開度に制御するとともに、エンジンの燃料噴射量及び点火タイミングを制御する。
【００４３】
マイコン３６は、エンジン回転数、アクセル開度など、図示しない各種センサにて検出されるエンジンの運転情報に基づいて、各インジェクタ１１，１２に対応する噴射信号ＴＱを生成し、駆動ＩＣ３７に出力する。マイコン３６は、開弁を指示する期間において、噴射信号ＴＱとして電圧レベルがＨレベルの信号を出力し、閉弁を指示する期間において、噴射信号ＴＱとしてＬレベルの信号を出力する。
【００４４】
駆動ＩＣ３７は、噴射信号ＴＱに基づき、放電スイッチ２２、定電流スイッチ２３、及び駆動スイッチ２４を制御することで、ソレノイドＬ１１，Ｌ１２に電流を流し、インジェクタ１１，１２を開弁させる。また、トランジスタＱ１０を制御することで、コンデンサ２０を充電する。
【００４５】
次に、図２に基づき、駆動ＩＣ３７のうち、トランジスタＱ１０の駆動を制御する部分、すなわち充電制御部の構成について説明する。
【００４６】
図２に示すように、駆動ＩＣ３７は、充電制御部として、駆動信号生成部４０と、オペアンプ４１と、再開タイミング信号生成部４２と、ラッチ回路４３と、ＡＮＤゲート４４と、を有している。
【００４７】
駆動信号生成部４０は、コンデンサ２０の正極側の電圧、すなわちコンデンサ２０の充電電圧Ｖａをモニタしており、充電電圧Ｖａに応じた駆動信号Ｓ１を生成して、ＡＮＤゲート４４に出力する。充電電圧Ｖａが、バッテリ電圧ＶＢよりも高い所定の目標電圧よりも低い場合、本実施形態の駆動信号生成部４０は、トランジスタＱ１０を駆動させるべく、駆動信号Ｓ１として、ＨレベルとＬレベルとを所定周期で繰り返す信号を出力する。一方、充電電圧Ｖａが目標電圧以上の場合、駆動信号Ｓ１として、Ｌレベルの信号を出力する。
【００４８】
オペアンプ４１及び再開タイミング信号生成部４２は、後述するように、充電回路２１（トランジスタＱ１０）を駆動停止状態から再開させるタイミング信号を生成する。オペアンプ４１の入力端子のうち、非反転入力端子は、抵抗Ｒ１０のハイサイド側に接続されており、非反転入力端子には、抵抗Ｒ１０に流れる電流、すなわちコンデンサ２０に流れる電流に応じた電圧が入力される。一方、反転入力端子には、閾値電圧Ｖ１が入力される。本実施形態では、閾値電圧Ｖ１として、充電電流Ｉｃに応じた電圧よりも大きい値が設定されている。
【００４９】
再開タイミング信号生成部４２は、オペアンプ４１の出力に基づいて再開タイミング信号を生成する。再開タイミング信号生成部４２は、還流電流Ｉｂが流れなくなると、トランジスタＱ１０の駆動を再開させるべく、再開タイミング信号としてＨレベルの信号を一時的に出力するように構成されている。本実施形態では、再開タイミング信号生成部４２がヒステリシスを有しており、オペアンプ４１の出力が、ＨレベルからＬレベルに立ち下がってから、所定時間後にＨレベルの信号を出力するように構成されている。
【００５０】
ラッチ回路４３は、ＳＲ型のラッチ回路であり、入力端子のうち、セット端子（Ｓ）にマイコン３６から停止タイミング信号が入力され、リセット端子（Ｒ）に再開タイミング信号生成部４２から再開タイミング信号が入力される。そして、反転出力端子（Ｑの反転出力）からＡＮＤゲート４４に対してタイミング信号Ｓ２が出力される。マイコン３６から、停止タイミング信号として、トランジスタＱ１０の駆動を停止させるためのＨレベルの信号が一時的にセット端子に入力されると、ラッチ回路４３は、リセット端子にＨレベルの信号が入力されるまで、タイミング信号Ｓ２として、トランジスタＱ１０の駆動を停止させるためのＬレベルの信号を出力する。一方、リセット端子にトランジスタＱ１０の駆動を再開させるためのＨレベルの信号が一時的に入力されると、ラッチ回路４３は、セット端子にＨレベルの信号が入力されるまで、タイミング信号Ｓ２として、Ｈレベルの信号を出力する。
【００５１】
ＡＮＤゲート４４は、入力される駆動信号Ｓ１及びタイミング信号Ｓ２に応じて、トランジスタＱ１０のゲートに制御信号Ｓ３を出力する。タイミング信号Ｓ２としてＨレベルの信号が入力されている期間において、駆動信号Ｓ１としてＨレベルの信号が入力されると、制御信号Ｓ３として、トランジスタＱ１０をオンさせるべくＨレベルの信号を出力する。したがって、タイミング信号Ｓ２としてＨレベルの信号が入力されている期間において、制御信号Ｓ３は、駆動信号Ｓ１に従って、ＨレベルとＬレベルとを所定周期で繰り返す。一方、駆動信号Ｓ１及びタイミング信号Ｓ２の少なくとも一方がＬレベルの場合、制御信号Ｓ３として、トランジスタＱ１０をオフさせるＬレベルの信号を出力する。したがって、コンデンサ２０の充電電圧Ｖａが目標電圧未満の場合でも、タイミング信号Ｓ２がＬレベルの期間は、制御信号Ｓ３として、Ｌレベルの信号が出力される。
【００５２】
次に、図３に基づき、マイコン３６から出力される停止タイミング信号について説明する。
【００５３】
マイコン３６は、噴射信号ＴＱを基準として停止タイミング信号を生成し、ラッチ回路４３のセット端子に出力する。ここで、噴射信号ＴＱとして開弁を指示するＨレベルの信号の出力期間をｔ１、出力期間ｔ１から所定時間ｔ２を除算した時間をｔとする。噴射信号ＴＱとして開弁を指示するＨレベルの立ち上がりから、上記時間ｔが経過すると、マイコン３６は、停止タイミング信号として、Ｈレベルの信号を一時的に出力する。
【００５４】
所定時間ｔ２は、０＜ｔ２＜ｔ１の範囲内で設定することができる。しかしながら、ｔ２を長くすると、その分、充電回路２１によるコンデンサ２０の充電ができなくなるため、好ましくは、駆動電流Ｉａが目標ピーク電流に到達した後、すなわち放電スイッチ２２をオフさせた後で停止タイミング信号としてＨレベルの信号を出力するように、所定時間ｔ２が設定されるとよい。本実施形態では、図３に示すように、所定時間ｔ２を、トランジスタＱ１０のオンオフの周期、すなわち制御信号Ｓ３の周期としている。なお、周期は、製造時の部品ばらつき、使用環境温度、経年劣化によってばらつく。そこで、本実施形態では、製造時の部品ばらつき、使用環境温度によるばらつき、品質保証期間での経年劣化を考慮して、周期が最大となる時間を、所定時間ｔ２として設定している。所定時間ｔ２はマイコンの内蔵メモリに記憶されている。
【００５５】
次に、図４に基づき、燃料噴射時における燃料噴射制御装置１０の動作について説明する。図４は、インジェクタ１１の燃料噴射時のタイミングチャートを示している。説明を省略するが、インジェクタ１２についても同様である。
【００５６】
上記したように、マイコン３６が駆動ＩＣ３７に、インジェクタ１１の噴射信号ＴＱとして開弁を指示するＨレベルの信号を出力すると、駆動ＩＣ３７は、噴射信号ＴＱがＨレベルの期間、すなわち駆動期間において、トランジスタＱ３１をオンさせる。また、噴射信号ＴＱがＨレベルになると、駆動ＩＣ３７は、トランジスタＱ１１をオンさせる。駆動期間のうち、トランジスタＱ１１がオンされる放電期間では、コンデンサ２０からソレノイドＬ１１に電圧が印加され、その放電エネルギにより、駆動電流Ｉａが急激に立ち上がってインジェクタ１１が開弁する。
【００５７】
そして、抵抗Ｒ１１にて検出される駆動電流Ｉａが目標ピーク電流に達すると、駆動ＩＣ３７は、トランジスタＱ１１をオフさせる。駆動ＩＣ３７は、放電期間が終了してから駆動期間が終了するまでの定電流期間において、インジェクタ１１を開弁状態に保つべく、駆動電流Ｉａが目標ピーク電流よりも小さい値で一定となるようにトランジスタＱ２１の駆動を制御する。
【００５８】
駆動ＩＣ３７は、駆動期間が終了する、すなわち噴射信号ＴＱが閉弁を指示するＬレベルの信号になると、トランジスタＱ２１，Ｑ３１をオフさせる。すると、ソレノイドＬ１１に逆起電力エネルギが生じる。この逆起電力エネルギにともなう還流電流Ｉｂは、ダイオードＤ１５を通じてコンデンサ２０に還流される。詳しくは、グランド→ダイオードＤ１３→出力端子３２→ソレノイドＬ１１→出力端子３４→ダイオードＤ１５→コンデンサ２０→抵抗Ｒ１０→グランドの還流経路が形成される。これにより、コンデンサ２０が充電され、充電電圧Ｖａが上昇する。
【００５９】
また、駆動ＩＣ３７は、コンデンサ２０の充電電圧Ｖａが目標電圧まで昇圧されるように、トランジスタＱ１０の駆動を制御する。ただし、コンデンサ２０の充電電圧Ｖａが目標電圧未満の場合でも、停止タイミング信号としてＨレベルの信号が出力されてから、再開タイミング信号としてＨレベルの信号が出力されるまでの充電禁止期間においては、タイミング信号Ｓ２がＬレベルの信号となる。したがって、充電禁止期間において、駆動ＩＣ３７は充電回路２１の駆動を禁止、すなわちトランジスタＱ１０をオフさせる。
【００６０】
次に、本実施形態に係る燃料噴射制御装置１０の効果について説明する。
【００６１】
本実施形態によれば、充電回路２１により、コンデンサ２０を充電することができる。また、回収回路２６により、ソレノイドＬ１１，Ｌ１２に生じる逆起電力エネルギを、コンデンサ２０に回収することができる。したがって、ソレノイドＬ１１，Ｌ１２（インジェクタ１１，１２）の応答を早めることができる。さらに、駆動スイッチ２４をオフさせる前に充電回路２１による充電を停止させ、駆動スイッチ２４をオフさせた後に充電回路２１による充電を再開させる。このように、回収回路２６による逆起電力エネルギの回収期間の少なくとも一部において、充電回路２１によるコンデンサ２０の充電を禁止するため、図４に示すように、コンデンサ２０の充電電圧が部品耐量（耐圧）を超えるのを従来に較べて抑制することができる。たとえば部品耐量は８５Ｖ、目標電圧は７５Ｖ、充電電圧Ｖａは７０〜８０Ｖとされる。図４では、参考線として、従来の波形（図９の実線に相当）を破線で示している。
【００６２】
特に本実施形態では、制御部２７が、逆起電力エネルギの回収が完了した後、すなわち還流電流Ｉｂが流れなくなった後に、充電回路２１による充電を再開させる。このように、回収回路２６による逆起電力エネルギの回収期間中は、充電回路２１によるコンデンサ２０の充電を禁止させるため、コンデンサ２０の充電電圧が部品耐量を超えるのを、より効果的に抑制することができる。
【００６３】
加えて本実施形態では、駆動ＩＣ３７が、抵抗Ｒ１０に流れる電流に応じた電圧値と閾値電圧Ｖ１とを比較するオペアンプ４１を有しており、閾値電圧Ｖ１が、充電電流Ｉｃに応じた電圧値よりも大きい値とされている。このため、充電電流Ｉｃが流れてもオペアンプ４１はＬレベルの信号を出力する。したがって、充電電流Ｉｃが流れることで、再開タイミング信号として誤ってＨレベルの信号が出力されるのを抑制することができる。すなわち、トランジスタＱ１０、ひいては充電回路２１の誤作動を抑制することができる。
【００６４】
加えて本実施形態では、停止タイミングを決定する所定時間ｔ２を、トランジスタＱ１０のオンオフの周期、すなわち制御信号Ｓ３の周期としている。これによれば、還流電流Ｉｂが流れる時点で、充電回路２１による充電動作が完了する。換言すれば、還流電流Ｉｂが流れる前に、充電電流Ｉｃが流れ終わる。したがって、コンデンサ２０の充電電圧が部品耐量を超えるのを、より効果的に抑制することができる。なお、本実施形態では、製造時の部品ばらつき、使用環境温度によるばらつき、品質保証期間での経年劣化を考慮して、周期が最大となる時間を、所定時間ｔ２として設定している。これにより、還流電流Ｉｂが流れる前に、より確実に充電回路２１の充電動作を停止させることができる。
【００６５】
なお、本実施形態では、駆動信号生成部４０が、充電電圧Ｖａが目標電圧よりも低い場合、トランジスタＱ１０を駆動させるべく、駆動信号Ｓ１として、ＨレベルとＬレベルとを所定周期で繰り返す信号を出力する例を示した。しかしながら、図５に示す第１変形例のように、抵抗Ｒ１０に流れる電流も加味して、駆動信号Ｓ１を生成してもよい。具体的には、充電電圧Ｖａが目標電圧よりも低い場合、抵抗Ｒ１０に流れる電流が下限値に達するとトランジスタＱ１０をオンさせ、上限値に達するとトランジスタＱ１０をオフさせるような駆動信号Ｓ１としてもよい。
【００６６】
（第２実施形態）
本実施形態において、第１実施形態に示した燃料噴射制御装置１０と共通する部分についての説明は割愛する。
【００６７】
図６は、図２に対応しており、第２実施形態に係る燃料噴射制御装置１０のうち、駆動ＩＣ３７の充電制御部の概略構成を示している。本実施形態では、第１実施形態に示した構成に加え、駆動ＩＣ３７が、オペアンプ４５と、ＯＲゲート４６をさらに有している。
【００６８】
オペアンプ４５及びＯＲゲートも４６も、オペアンプ４１及び再開タイミング信号生成部４２とともに、充電回路２１（トランジスタＱ１０）を駆動停止状態から再開させるタイミング信号を生成する。特にオペアンプ４５及びＯＲゲートも４６は、電圧Ｖａが低下しすぎるのを抑制する、すなわち保護機能を果たす。
【００６９】
オペアンプ４５の入力端子のうち、反転入力端子は、コンデンサ２０の正極側の電圧、すなわちコンデンサ２０の充電電圧Ｖａが入力され、非反転入力端子には、閾値電圧Ｖ２が入力される。本実施形態では、閾値電圧Ｖ２として、インジェクタ１１，１２が開弁するのに必要な電圧が設定されている。オペアンプ４５は、充電電圧Ｖａが、閾値電圧Ｖ２以上でＬレベルの信号を出力し、閾値電圧Ｖ２よりも小さい場合にＨレベルの信号を出力する。
【００７０】
ＯＲゲート４６の入力端子の一方は、オペアンプ４５の出力端子と接続され、他方は再開タイミング信号生成部４２の出力端子と接続されている。ＯＲゲート４６は、オペアンプ４５の出力信号及び再開タイミング信号の少なくとも一方がＨレベルの場合、Ｈレベルの信号を一時的に出力する。ＯＲゲート４６からラッチ回路４３のリセット端子にＨレベルの信号が入力されると、セット端子にＨレベルの信号が入力されるまで、ラッチ回路４３は、タイミング信号Ｓ２としてＨレベルの信号を出力する。
【００７１】
ところで、インジェクタ１１，１２のオーバーラップ制御を実施した場合、第１実施形態に記載の構成では、トランジスタＱ１０の駆動期間中において、充電禁止期間の占める割合が高くなる。このため、場合によっては、充電電圧Ｖａが低下する虞がある。これに対し、本実施形態では、充電電圧Ｖａが低下して閾値電圧Ｖ２に到達すると、オペアンプ４５の出力が一時的にＨレベルとなり、ラッチ回路４３は、タイミング信号Ｓ２としてＨレベルの信号を出力する。したがって、図７に示すように、充電電圧Ｖａが閾値電圧Ｖ２以下になるのを抑制することができる。
【００７２】
特に本実施形態では、閾値電圧Ｖ２を、インジェクタ１１，１２の開弁に必要な電圧（たとえば６０Ｖ）としているため、充電電圧Ｖａの低下によりインジェクタ１１，１２が駆動できなくなる前に、充電回路２１によるコンデンサ２０の充電を再開させることができる。なお、閾値電圧Ｖ２は、上記した値に限定されない。
【００７３】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００７４】
燃料噴射制御装置１０が、エンジンＥＣＵとして構成され、駆動ＩＣ３７に加えてマイコン３６も有する例を示した。しかしながら、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）がマイコン３６を備え、ＥＤＵ（Electronic Drive Unit）が駆動ＩＣ３７、コンデンサ２０、充電回路２１、放電スイッチ２２、定電流スイッチ２３、駆動スイッチ２４、回収回路２６などを備える構成としてもよい。
【００７５】
上記実施形態では、２気筒の直噴型ガソリンエンジンに適用される燃料噴射制御装置１０の例を示したが、３つ以上の気筒を有するエンジンに適用することもできる。また、ディーゼルエンジンにも適用することができる。
【００７６】
上記実施形態では、還流電流Ｉｂが流れ終わってから、充電回路２１によるコンデンサ２０の充電動作を再開させる例を示した。しかしながら、還流電流Ｉｂが流れている途中で、充電回路２１によるコンデンサ２０の充電動作を再開させてもよい。たとえば、抵抗Ｒ１０に流れる電流に応じた電圧が閾値電圧Ｖ１を下回るとともに、再開タイミング信号生成部４２が、再開タイミング信号としてＨレベルの信号を一時的に出力する構成としてもよい。駆動スイッチ２４をオフさせて燃料噴射を停止させる前に充電回路２１による充電を停止させ、駆動スイッチ２４をオフさせた後に、充電回路２１による充電を再開させる構成であれば、従来よりも、コンデンサの充電電圧Ｖａが急激に上昇するのを抑制することができる。すなわち、充電電圧Ｖａが部品耐量を超えるのを従来に較べて抑制することができる。
【００７７】
内燃機関の燃料噴射のための電磁負荷としては、インジェクタ１１，１２のソレノイドＬ１１，Ｌ１２に限定されない。燃料圧送ポンプ用電磁弁のソレノイドにも適用できる。
【符号の説明】
【００７８】
１０…燃料噴射制御装置、１１，１２…インジェクタ、２０…コンデンサ、２１…充電回路、２２…放電スイッチ、２３…定電流スイッチ、２４…駆動スイッチ、２５…電流検出回路、２６…回収回路、２７…制御部、３０…電源端子、３１…電源ライン、３２，３３，３４，３５…出力端子、３６…マイコン、３７…駆動ＩＣ、４０…駆動信号生成部、４１…オペアンプ、４２…再開タイミング信号生成部、４３…ラッチ回路、４４…ＡＮＤゲート、４５…オペアンプ、４６…ＯＲゲート、Ｄ１０，Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ１３，Ｄ１４，Ｄ１５，Ｄ１６…ダイオード、Ｌ１０…インダクタ、Ｌ１１，Ｌ１２…ソレノイド、Ｒ１０，Ｒ１１，Ｒ１２…抵抗、Ｑ１０，Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ３１，Ｑ３２…トランジスタ
【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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【図８】
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【図９】
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