ピエゾアクチュエータの駆動方法及びピエゾアクチュエータ駆動装置
【課題】充放電によりピエゾアクチュエータを駆動するにあたり、充電開始から放電開始までの駆動時間の長短によらず、放電速度を適正に制御することを目的とする。
【解決手段】駆動時間ＴＱが十分長いメイン噴射毎に、実際にピエゾスタックに充電された電荷量を実規定電荷量Ｑｃｏとして保存すると共に、そのときの目標エネルギーを実目標エネルギーＥｔｒｇｏとして保存しておく。一方、メイン噴射を含む各噴射が行われる際は、まず駆動時間ＴＱが取得時間Ｔｃ以下かどうか判断し（Ｓ６１０）、取得時間Ｔｃ以下ならば、現在保存されている実規定電荷量Ｑｃｏ及び実目標エネルギーＥｔｒｇｏを読み出す（Ｓ６３５）。そして、その読み出した各値Ｑｃｏ，Ｅｔｒｇｏ、及び現在の目標エネルギーＥｔｒｇを用いて、今回の噴射時における規定電荷量を推定し（Ｓ６４０）、その推定結果を用いて、放電時に用いるピーク側閾値Ｉｔｈ１を算出する（Ｓ６３０）。
【解決手段】駆動時間ＴＱが十分長いメイン噴射毎に、実際にピエゾスタックに充電された電荷量を実規定電荷量Ｑｃｏとして保存すると共に、そのときの目標エネルギーを実目標エネルギーＥｔｒｇｏとして保存しておく。一方、メイン噴射を含む各噴射が行われる際は、まず駆動時間ＴＱが取得時間Ｔｃ以下かどうか判断し（Ｓ６１０）、取得時間Ｔｃ以下ならば、現在保存されている実規定電荷量Ｑｃｏ及び実目標エネルギーＥｔｒｇｏを読み出す（Ｓ６３５）。そして、その読み出した各値Ｑｃｏ，Ｅｔｒｇｏ、及び現在の目標エネルギーＥｔｒｇを用いて、今回の噴射時における規定電荷量を推定し（Ｓ６４０）、その推定結果を用いて、放電時に用いるピーク側閾値Ｉｔｈ１を算出する（Ｓ６３０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピエゾアクチュエータを駆動する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、充放電により伸長または縮小してピストン等を直線動するピエゾアクチュエータが知られており、そのようなピエゾアクチュエータの伸縮によって開閉弁する燃料噴射用のインジェクタ（以下「ピエゾインジェクタ」という）も知られている。
【０００３】
ピエゾインジェクタを構成するピエゾアクチュエータは、多数の圧電素子（ピエゾ素子）が積層されてなる積層体（ピエゾスタック）を逆圧電効果により伸縮させるよう構成されたものである。なお、ピエゾスタックの詳細な構成については例えば特許文献１に記載されている。ピエゾ素子は容量性の負荷であり、ピエゾアクチュエータの伸縮は、ピエゾスタックの充電及び放電（詳しくはピエゾスタックを構成する各ピエゾ素子の充電及び放電）により切り替えられる。
【０００４】
即ち、ピエゾアクチュエータを駆動する駆動装置は、ピエゾスタックを充電、及び放電することでピエゾアクチュエータを伸長、及び縮小させるよう構成されており、このような駆動装置として、例えば特許文献１〜３に記載されているように、ピエゾスタックの充電及び放電をいずれもチョッパ制御により行うことでピエゾスタックの変位量を制御するものが知られている。
【０００５】
この駆動装置は、ピエゾアクチュエータを伸長させる際には、チョッパ制御にかかる充電用のスイッチング素子のオン・オフを繰り返す充電スイッチング制御を行うことにより、ピエゾスタックに流れる電流を漸増・漸減させながらピエゾスタックの充電（伸長）を行う。
【０００６】
また、ピエゾアクチュエータを縮小させる際には、チョッパ制御にかかる放電用のスイッチング素子のオン・オフを繰り返す放電スイッチング制御を行うことにより、ピエゾスタックに流れる電流を漸増・漸減させながらピエゾスタックの放電（縮小）を行う。
【０００７】
ところで、ピエゾ素子の変位量は、基本的にはピエゾ素子に印加される電圧により定まるが、その電圧と変位量との関係は、温度に応じて変化する。つまり、温度に応じてピエゾ素子の静電容量が変化するため、同じ電圧であっても温度によってその変位量は異なるのである。
【０００８】
一方、ピエゾインジェクタの開弁時間を高精度に制御するためには、温度にかかわらず変位量を所望の量に制御（即ち開弁時間を所望の時間に制御）する必要がある。このため、単にピエゾスタックの電圧に基づいてピエゾアクチュエータの変位量を間接的に制御するだけでは、ピエゾスタックの温度に応じてその変位量が変化するため、開弁時間を高精度に制御することができない。
【０００９】
そこで、温度にかかわらずピエゾアクチュエータの変位量を所望の量に制御する技術として、特許文献１には、ピエゾスタックを充電するに際し、ピエゾスタックに供給されるエネルギーを一定とする制御（以下「定エネルギー制御」ともいう）を行うことで変位量の温度依存性を抑制することが開示されている。
【００１０】
また、特許文献２には、充電スイッチング制御を行う時間を一定時間に固定すると共に、充電時において単位時間あたりにピエゾスタックに充電される電荷量を制御することでピエゾスタックに供給されるエネルギーを一定に制御することが開示されている。
【００１１】
この特許文献２に記載の技術によれば、温度にかかわらず、充電の過程が均一となり、充電開始から上記一定時間後のピエゾスタックのエネルギーも一定となる。そのため、温度によるピエゾアクチュエータの挙動（伸長）のばらつきを抑えることができる。
【００１２】
しかし、特許文献１，２に記載の技術はいずれも、ピエゾスタックへの充電を定エネルギー制御により行うことで、充電時、即ちピエゾアクチュエータを伸長させる際については有効であるものの、縮小させる際のピエゾスタックの放電を高精度に制御することは困難である。
【００１３】
即ち、定エネルギー制御による充電を行うことによりピエゾスタックのエネルギーを一定に保っても、ピエゾスタックに充電される電荷量は、温度によって異なる。そのため、放電時において例えば所定の放電速度にて放電を行うようにした場合、充電時の電荷量が多いほど放電開始から放電完了までの時間が長くなる。つまり、放電時におけるピエゾアクチュエータの挙動が温度によってばらつくこととなり、ゆえにピエゾアクチュエータを高精度に制御できなくなる。
【００１４】
そこで、特許文献３には、放電時においても、温度にかかわらず所望の放電時間にて放電が行われるようにすることで放電時のピエゾアクチュエータの挙動を高精度に制御すべく、ピエゾスタックに充電される電荷量を検出し、その検出結果に基づいて放電スイッチング制御を行う技術が開示されている。
【００１５】
一般によく知られている放電スイッチング制御では、例えば特許文献３に記載されているように、放電の際、放電用のスイッチング素子をオンすることによりピエゾスタックからの放電（放電電流の漸増）を開始させ、その放電電流が所定のピーク側閾値に達したらスイッチング素子をオフして放電電流を漸減させる。そして、放電電流が所定のボトム側閾値まで低下したら再びスイッチング素子をオンして放電電流を漸増させる。このようにして放電スイッチング制御を行うことにより、ピエゾスタックに充電されている電荷量は徐々に減少していき、これに伴って伸長状態であったピエゾアクチュエータも縮小していくこととなる。
【００１６】
そして、特許文献３では、放電スイッチング制御を行うにあたり、充電スイッチング制御時にピエゾスタックに充電された電荷量に基づいて、放電スイッチング制御時における上記ピーク側閾値又はボトム側閾値の少なくとも一方を可変設定する。例えば、充電電荷量が多いほどピーク側閾値を大きく設定する。これにより、温度変化等によってピエゾスタックに充電される電荷量が変化しても、所望の放電時間（以下「規定放電時間」ともいう）で放電を完了させることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００５−１３０５６１号公報
【特許文献２】特開２００５−０１６４３１号公報
【特許文献３】特開２００７−２０５１７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
特許文献３に記載されている技術では、規定の充電スイッチング制御が完了した後、即ち定エネルギー制御における規定のエネルギー（目標エネルギー）まで充電が完了した後に放電が開始される場合には、その充電された電荷を規定放電時間をかけて放電させるように放電速度の適正な制御がなされる。
【００１９】
しかし、目標エネルギーに達する前の、まだ充電スイッチング制御が行われている最中に（目標エネルギーに対応した電荷量である規定電荷量まで充電されていないときに）放電が開始される場合や、例えば充電スイッチング制御中に所定インターバル毎にピエゾスタックの電荷量を検出する構成において、ある検出タイミングにて電荷量が検出されてから次の検出タイミングまでの、充電電荷量が増加している間に、放電が開始されてしまう場合（つまりこの場合、実際の充電電荷量よりも少ない電荷量が検出された状態となっている）には、適正な放電速度にて放電が行われないという問題がある。
【００２０】
即ち、このように充電電荷量がまだ規定電荷量に達していないときに放電が開始されると、駆動装置は、そのときの充電電荷量に基づき、その電荷量を規定放電時間かけて放電させようとする。しかし、充電電荷量が規定電荷量よりも少ないにもかかわらず、その少ない電荷量を規定放電時間かけて放電させようとすると、本来の望ましい放電速度（規定電荷量を規定放電時間かけて放電させるための放電速度）よりも遅い速度で放電が行われてしまのである。
【００２１】
このような問題は、例えばピエゾインジェクタを用いた内燃機関の燃料噴射装置における、１燃焼サイクル中における燃焼室内への燃料噴射を、メイン噴射と、このメイン噴射よりも少ない微量の燃料を噴射する少なくとも一回の微量噴射とに分割して行う、いわゆる多段噴射を行う場合において、微量噴射を行う場合に生じる可能性がある。
【００２２】
図１２〜図１４を用いて、上述した問題について具体的に説明する。図１２（ａ）は、目標エネルギーに対応した規定電荷量Ｑ１（Ｑ２）まで充電が行われる場合のピエゾスタックの充電電荷量の変化を説明するための説明図であり、図１２（ｂ）は、規定電荷量Ｑ１に到達する前に放電が開始される場合のピエゾスタックの充電電荷量の変化を説明するための説明図である。
【００２３】
ピエゾインジェクタの駆動、即ちピエゾインジェクタが有するピエゾスタックへの充放電は、燃料噴射量に応じて生成される駆動信号に従って行われ、図１２（ａ）に示すように、駆動信号がＨレベルに立ち上がるタイミング（時刻ｔ１）でピエゾスタックの充電スイッチング制御が開始され、駆動信号がＬレベルに立ち下がるタイミング（時刻ｔ３（又は時刻ｔ５））でピエゾスタックの放電スイッチング制御が開始される。なお、駆動信号がＨレベルの間の時間を、以下、駆動時間と称す。
【００２４】
また、定エネルギー制御による充電においては、充電時間（充電スイッチング制御が行われる時間）が、目標エネルギーに応じて規定充電時間として予め設定され、充電開始後、その規定充電時間が経過すると（時刻ｔ２）、ピエゾスタックへの充電は停止される。このとき、ピエゾスタックには目標エネルギーに応じた規定電荷量が充電されていることになる。また、放電時間についても、規定放電時間が予め設定され、放電開始後、その規定放電時間が経過したときに放電が完了するように放電スイッチング制御が行われる。そして、図１２〜図１４の例では、規定充電時間と規定放電時間が同じになるように設定されている。
【００２５】
また、充電エネルギーは一定であっても温度が変化すると充電速度も変化し、規定充電時間内に充電される電荷量（規定電荷量）も温度によって異なる。図１２（ａ）のａ１（実線）の波形とａ３（点線）の波形はその一例であり、ａ３の波形はａ１の波形に比べて、充電エネルギーは同じであるものの温度が異なることにより充電速度が遅く、規定電荷量はａ１の場合のＱ１に対してａ３の場合はＱ２と小さくなる。
【００２６】
但しこのように規定電荷量が異なっても、放電時間は同じ規定放電時間となる。つまり、規定充電時間中の充電速度が大きくて規定電荷量が大きいほど、放電速度も大きくして規定放電時間をかけて放電が完了するよう、上記ピーク側閾値又はボトム側閾値の少なくとも一方が可変設定され、逆に規定充電時間中の充電速度が小さくて規定電荷量が小さいほど、放電速度も小さくして同じ規定放電時間にて放電が完了するよう、上記ピーク側閾値又はボトム側閾値の少なくとも一方が可変設定される。
【００２７】
そして、図１２（ａ）に示すように、駆動時間ＴＱが長くてピエゾスタックへの充電が規定電荷量までなされる場合、つまり駆動時間ＴＱが規定充電時間よりも長い場合は、ピエゾスタックの充電電荷量の波形は台形状になる。この場合、駆動時間ＴＱが異なっても放電時間は同一である。即ち、充電電荷量が図中ａ１（実線）のように変化する場合の放電時間（時刻ｔ３〜ｔ４）と、それより駆動時間が長くて充電電荷量が図中ａ２（破線）のように変化する場合の放電時間（時刻ｔ５〜ｔ６）とは、いずれも同じ規定放電時間となる。
【００２８】
これに対し、図１２（ｂ）に示すように、駆動時間ＴＱが規定充電時間よりも短く、充電開始から規定充電時間が経過する前に（即ち、充電量が規定電荷量に到達する前に）放電が開始されるような場合は、充電電荷量の波形は三角形状になる。この場合、駆動時間ＴＱが短ければ短いほど、それに応じて充電時間も短くなり、充電電荷量も少なくなる。しかし、放電時間については、既述の通りあくまでも規定放電期間をかけて放電が完了するように制御されることから、充電電荷量が少なければ少ないほど、ゆっくりとした速度で放電が行われてしまうことになる。
【００２９】
図１２（ｂ）において、図中ａ４（実線）のように時刻ｔ１で充電が開始された後、そのときの目標エネルギーに応じた規定電荷量Ｑ１に到達する前の時刻ｔ１２で放電が開始されると、その放電開始時の充電電荷量は規定電荷量Ｑ１よりも小さいＱ３となっている。
【００３０】
この場合、駆動時間ＴＱが短かったことにより充電電荷量は結果として規定電荷量Ｑ１よりも少なくなっているものの、その充電はあくまでも規定電荷量Ｑ１を充電することを目標に、それに応じた充電速度で行われたものである。そのため、放電についても、本来ならば図中ａ５（破線）のように、規定電荷量Ｑ１が規定放電時間で放電されるような放電速度にて行うのが適正な放電といえる。つまり、時刻ｔ１２で放電が開始された場合も、図中ａ６（一点鎖線）のように、図中ａ５（破線）の放電速度と同じ放電速度で放電が行われるのが適正な放電である。
【００３１】
しかし、特許文献３に記載されている放電スイッチング制御では、充電電荷量に関係なく放電時間が一定（規定放電時間）となるように制御されることにより、時刻ｔ１２で放電が開始される場合の実際の放電速度は、そのときの充電電荷量Ｑ３（＜Ｑ１）を規定放電時間で放電完了させるべく、図中ａ７（実線）のように、図中ａ５（破線）よりも遅い放電速度となってしまう。この図中ａ７（実線）が示す実際の放電速度は、図中ａ８（点線）に示すような、規定電荷量がＱ３であってその規定電荷量Ｑ３まで充電が行われた場合における放電速度と同じである。
【００３２】
つまり、規定電荷量Ｑ１まで充電させるべく、それに応じた充電速度にて充電を開始した場合には（図中ａ４）、本来ならば放電についてもその充電速度に対応した放電速度（図中ａ５）で行われるべきであるところ、規定電荷量Ｑ１に到達する前のまだ電荷量Ｑ３のときに放電が開始されると、駆動装置は、その電荷量Ｑ３を規定放電時間かけて放電させるべく、本来の適正な放電速度（図中ａ６。ａ５と同じ放電速度）よりも遅い放電速度（図中ａ７）にて放電させてしまうのである。
【００３３】
そのため、図１４に示すように、駆動時間ＴＱが規定充電時間よりも短くなるような低噴射領域において、駆動時間ＴＱに対する燃料噴射量のリニアリティが悪化してしまう。即ち、本来は低噴射領域においても図中破線に示すように駆動時間ＴＱの長短に拘わらず全体として燃料噴射量のリニアリティが維持されるべきであるが、低噴射領域では、上記のように放電速度が遅くなってしまうため、図中実線に示すように本来の適正な燃料噴射量よりも多くの燃料が噴射されてしまうことになる。
【００３４】
また、実際の放電制御では、図１３に示すように、充電中に所定インターバル（Ｔａ）毎にそのときの充電電荷量を検出し、その検出結果に基づいて放電速度を設定する（例えば放電スイッチング制御時における上記ピーク側閾値又はボトム側閾値の少なくとも一方を設定する）のが一般的である。即ち、図１３の例では、充電開始から所定インターバルＴａ経過後に電荷量Ｑａを検出し、そこから更に所定インターバルＴａ経過後（充電開始からＴｂ経過後）に電荷量Ｑｂを検出し、そこから更に所定インターバルＴａ経過後（充電開始からＴｃ経過後）に、規定電荷量である電荷量Ｑｃを検出する。
【００３５】
そのため、図１３の例のように、駆動時間ＴＱが、Ｔｂ＜ＴＱ＜Ｔｃの場合は、放電開始時に検出されている電荷量はＱｂであり、このＱｂは放電開始時に実際に充電されている電荷量よりも小さい。そのため、このＱｂに基づいて設定された放電速度に基づく放電がなされると、放電速度の適正な制御がより困難になってしまう。
【００３６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、充放電によりピエゾアクチュエータを駆動するにあたり、充電開始から放電開始までの駆動時間の長短によらず、放電速度を適正に制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３７】
上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、一又は複数のピエゾ素子からなるピエゾ素子体を有し、該ピエゾ素子体を充電することにより該ピエゾ素子体を伸長させてその充電開始タイミングから所定の駆動時間経過後に放電を行って該ピエゾ素子体を縮小させることにより、該ピエゾ素子体がアクチュエータとして機能するよう構成されたピエゾアクチュエータの駆動方法であって、ピエゾ素子体を伸長させる際は、該ピエゾ素子体の充電エネルギーが予め設定された目標エネルギーとなるように該ピエゾ素子体の充電を行う。また、ピエゾ素子体の放電が開始される前までに、予め、該ピエゾ素子体への充電が目標エネルギーに到達するまで行われたならば充電されるであろう規定電荷量を推定し、その推定した規定電荷量に基づき、予め設定された規定放電時間をかけて該規定電荷量を放電させるために必要な放電パターンを設定する。そして、充電開始タイミングから駆動時間経過後、その設定した放電パターンに従って放電を行う。
【００３８】
上記の駆動方法では、ピエゾ素子体を伸長させための充電は、目標エネルギーを設定して、ピエゾ素子体の充電エネルギーをその目標エネルギーに到達させることを目標にして行われることになるが、駆動時間の長さによっては、実際の充電エネルギーが必ず目標エネルギーに到達するとは限らず、目標エネルギーに到達する前のまだ充電が行われている最中に駆動時間が経過して、放電が開始される場合も起こりうる。
【００３９】
そこで、目標エネルギーまで充電が到達したならば充電されるはずの電荷量である規定電荷量を、放電が開始される前に予め推定しておく。そして、その推定した規定電荷量に基づき、その規定電荷量を規定放電時間かけて放電させるのに必要な放電パターンを設定する。
【００４０】
なお、放電パターンの具体的態様は種々考えられ、例えば放電速度（一定時間あたりの放電電荷量）であってもよいし、また例えば、既述の特許文献３のようにチョッパ制御により放電を行う構成の場合には、後述する請求項１０に記載のように放電電流のピーク側閾及びボトム側閾値のうち少なくとも何れか一方であってもよい。
【００４１】
そして、放電手段は、その設定された放電パターンに従って放電を行う。つまり、放電開始時（充電開始タイミングから駆動時間経過時）のピエゾ素子体の実際の充電電荷量に関係なく、上記放電パターン、即ち規定電荷量まで充電された場合を想定して設定された放電パターンにて放電が行われる。換言すれば、放電開始時に実際に充電されている電荷量に関係なく、規定電荷量を規定放電時間かけて放電完了させるのに必要な放電速度にて放電が行われるということであり、これは即ち、放電開始時の充電電荷量に関係なく放電速度は同じということである。そのため、放電開始時の電荷量が少ないほど、放電開始から放電完了までに要する時間は短くなる。
【００４２】
従って、請求項１に記載のピエゾアクチュエータの駆動方法によれば、放電開始時の実際の充電電荷量にかかわらず、そのときの目標エネルギーに応じた規定電荷量を規定放電時間かけて放電させるための放電パターンにて放電が行われる。そのため、充電開始から放電開始までの駆動時間の長短によらず、放電速度を適正に制御することが可能となる。
【００４３】
次に、請求項２に記載の発明は、一又は複数のピエゾ素子からなるピエゾ素子体を有し、該ピエゾ素子体を充電することにより該ピエゾ素子体を伸長させてその充電開始タイミングから所定の駆動時間経過後に放電を行って該ピエゾ素子体を縮小させることにより、該ピエゾ素子体がアクチュエータとして機能するよう構成されたピエゾアクチュエータを駆動するピエゾアクチュエータ駆動装置であって、充電手段と、規定電荷量推定手段と、放電パターン設定手段と、放電手段と、を備えたものである。
【００４４】
充電手段は、ピエゾ素子体の充電エネルギーが予め設定された目標エネルギーとなるように該ピエゾ素子体の充電を行うことにより該ピエゾ素子体を伸長させる。規定電荷量推定手段は、ピエゾ素子体の放電が開始される前に、予め、充電手段によるピエゾ素子体への充電が目標エネルギーに到達するまで行われたならば充電されるであろう規定電荷量を推定する。放電パターン設定手段は、規定電荷量推定手段により推定された規定電荷量に基づき、予め設定された規定放電時間をかけて該規定電荷量を放電させるために必要な放電パターンを設定する。そして、放電手段は、充電手段による充電開始タイミングから駆動時間経過後、放電パターン設定手段により設定された放電パターンに従って放電を行うことによりピエゾ素子体を縮小させる。
【００４５】
このように構成された請求項２に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置によれば、放電開始時の実際の充電電荷量にかかわらず、放電パターン設定手段が、規定電荷量推定手段により推定された規定電荷量（目標エネルギーに応じた電荷量）に基づいてその規定電荷量を規定放電時間かけて放電させるのに必要な放電パターンを設定するため、請求項１に記載のピエゾアクチュエータの駆動方法が実現され、請求項１と同様の効果を得ることができる。
【００４６】
次に、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置であって、ピエゾ素子体に充電される電荷量を検出する電荷量検出手段と、充電手段による充電が、ピエゾ素子体の充電エネルギーが目標エネルギーに到達するまで行われた場合に、該到達後に電荷量検出手段により検出された電荷量を実規定電荷量として記憶する記憶手段と、を備えている。そして、充電手段による充電の開始から、駆動時間経過後に放電手段による放電を開始してその放電が完了するまでを、ピエゾアクチュエータの一回の駆動として、規定電荷量推定手段は、前回のピエゾアクチュエータの駆動時までに記憶手段に記憶された実規定電荷量を用いて、今回の駆動時における規定電荷量を推定する。
【００４７】
このように構成された請求項３に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置によれば、規定電荷量推定手段が、前回の駆動時までに実際に目標エネルギーまで充電完了されたときに検出された実規定電荷量を用いて、今回の駆動における規定電荷量を推定するため、信頼性の高い規定電荷量が推定されることとなる。そのため、放電速度の適正な制御を高い精度で実現することができる。
【００４８】
なお、記憶手段による記憶は、必ずしも、充電エネルギーが目標エネルギーに到達する度に毎回行う必要はなく、例えば所定の駆動回数毎に記憶するようにしてもよいし、例えば後述する請求項６のように主駆動時（詳細は後述）のみ記憶するようにしてもよい。
【００４９】
次に、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置であって、規定電荷量推定手段は、前回のピエゾアクチュエータの駆動時までに記憶手段に記憶された実規定電荷量のうち、最も新しい実規定電荷量を、今回の駆動時における規定電荷量として推定する。
【００５０】
即ち、直近の駆動時に実際に充電された実規定電荷量は、今回充電されるであろう規定電荷量との差が非常に小さい（或いはほとんど差がない）という想定のものに、その直近の（最も新しい）実規定電荷量を今回の規定電荷量として推定するのである。またこの場合、記憶手段は、常に最新の実規定電荷量のみを記憶しておけば十分である。
【００５１】
従って、請求項４に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置によれば、前回駆動時までの最新の実規定電荷量という、最も信頼性の高い値を用いて、今回の規定電荷が推定されるため、放電速度の適正な制御をより高い精度で実現することができる。
【００５２】
次に、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置であって、目標エネルギーの設定に必要な情報であるエネルギー設定関連情報を取得するエネルギー設定関連情報取得手段と、ピエゾアクチュエータの駆動毎に、エネルギー設定関連情報取得手段により取得されたエネルギー設定関連情報に基づいて目標エネルギーを設定する目標エネルギー設定手段と、を備え、記憶手段は、充電手段による充電が、ピエゾ素子体の充電エネルギーが目標エネルギーに到達するまで行われた場合に該充電時に目標エネルギー設定手段により設定された目標エネルギーを実目標エネルギーとして、実規定電荷量と対応付けて記憶する。そして、規定電荷量推定手段は、上記最も新しい実規定電荷量を、その実規定電荷量に対応付けて記憶手段に記憶されている実目標エネルギーと目標エネルギー設定手段により設定された目標エネルギーとの比率に応じて補正し、その補正後の実規定電荷量を、今回の駆動時における規定電荷量として推定する。
【００５３】
前回駆動時までの目標エネルギーと今回駆動時の目標エネルギーが異なっているような場合に、前回までの実規定電荷量をそのまま今回の規定電荷量として推定すると、目標エネルギーが異なっている分、推定精度が低くなるおそれがある。つまり、例えば今回の目標エネルギーが前回よりも高く設定されている場合は、前回実際に充電された規定電荷量よりも多い電荷量が今回充電されることとなるため、その差分による推定精度の低下が生じるのである。
【００５４】
そこで請求項５に記載の発明では、規定電荷量を推定するにあたり、単に記憶手段により記憶されている最新の実規定電荷量をそのまま推定値とするのではなく、その実規定電荷量が記憶されたときの実際の目標エネルギー（実目標エネルギー）と今回駆動時の目標エネルギーとの比率に応じて、実規定電荷量を補正する。具体的な補正方法は種々考えられ、例えば、今回駆動時の目標エネルギーが前回駆動時よりも所定の割合だけ増加しているならば実規定電荷量についてもそれと同じ割合だけ増加させる、という補正を行って、その補正後（増加させた後）の実規定電荷量を推定値とすることができる。
【００５５】
従って、請求項５に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置によれば、駆動毎に目標エネルギーが異なってもその目標エネルギーに応じた精度の高い規定電荷量が推定されるため、目標エネルギーの相違による放電速度の制御精度の低下を抑制することができる。
【００５６】
次に、請求項６に記載の発明は、請求項３〜請求項５の何れか１項に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置であって、ピエゾアクチュエータを、予め設定された複数回の駆動を一つの駆動サイクルとして、複数の駆動サイクルに渡って駆動すると共に、一つの駆動サイクル内で行われる複数回の駆動として、少なくとも、駆動時間が、ピエゾ素子体の充電エネルギーが目標エネルギーに到達するのに要する時間よりも長いことにより該ピエゾ素子体に規定電荷量が充電される主駆動と、この主駆動よりも前及び後の少なくとも一方においてこの主駆動における駆動時間よりも短い駆動時間で駆動する副駆動と、を行うように構成されている。そして、記憶手段は、各駆動サイクルにおける主駆動時に実規定電荷量の記憶を行う。
【００５７】
ピエゾアクチュエータの駆動を、主駆動と副駆動を含む駆動サイクルで行う場合、副駆動時には、その駆動時間の長さによっては、充電中に駆動時間が経過してしまって規定電荷量まで充電されることなく放電が開始される可能性がある。これに対し、主駆動時には、確実に規定電荷量まで充電される。
【００５８】
そのため、上記駆動サイクルで駆動するような場合は、主駆動時にのみ、そのときの規定電荷量を実規定電荷量として記憶するようにすれば、効率的且つ確実に実規定電荷量を記憶することができる。
【００５９】
次に、請求項７に記載の発明は、請求項３〜請求項６の何れか１項に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置であって、駆動時間が、ピエゾ素子体を目標エネルギーまで充電完了させるのに必要な規定充電時間よりも長いか否かを判断する駆動時間判断手段を備えている。そして、放電パターン設定手段は、駆動時間判断手段により駆動時間が規定充電時間よりも長いと判断された場合は、規定電荷量推定手段により推定された規定電荷量に基づく放電パターンの設定は行わず、充電手段による充電開始タイミングから規定充電時間が経過した後に電荷量検出手段により検出された電荷量に基づいて、放電パターンを設定する。
【００６０】
即ち、駆動の際に、今回の駆動時間が規定充電時間より長いかどうか、即ち今回の駆動は規定電荷量まで（目標エネルギーまで）充電完了するような駆動であるのかどうかを予め判断する。そして、今回の駆動時間が、規定電荷量まで充電完了する程度に長いならば、あえて前回までの実規定電荷量を用いて今回の規定電荷量を推定する必要性はなく、駆動時間経過後に実際に検出される充電電荷量を用いて放電パターンを設定すれば十分であり、且つ、そのように実際の充電電荷量を用いる方がより高い精度でより適正な放電パターンを設定することができる。
【００６１】
次に、請求項８に記載の発明は、請求項２に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置であって、充電手段による充電開始後、所定の検出タイミング毎にピエゾ素子体に充電されている電荷量を検出する電荷量検出手段を備え、規定電荷量推定手段は、充電手段による充電開始後、上記検出タイミング毎に、該検出タイミングにおける電荷量検出手段による検出結果と、充電開始から該検出タイミングまでの経過時間とに基づいて、規定電荷量を推定する。
【００６２】
即ち、既述の請求項３〜７に記載の駆動装置のように前回駆動時までの実規定電荷量（過去に検出された実値）を用いて今回の規定電荷量を推定するのとは異なり、今回駆動時の規定電荷量については、その今回の駆動時における実際の充電過程に基づいて推定するのである。
【００６３】
従って、請求項８に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置によれば、今回の駆動における規定電荷量の推定を、今回の駆動時における充電開始後の充電過程に基づいて行うため、精度の高い推定を行うことができ、放電速度の適正な制御を高い精度で実現することができる。
【００６４】
次に、請求項９に記載の発明は、請求項８に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置であって、放電パターン設定手段は、充電開始後、駆動時間が経過する前に充電エネルギーが目標エネルギーに到達して該到達後の電荷量が電荷量検出手段により検出された場合は、規定電荷量推定手段により推定された規定電荷量に基づく放電パターンの設定は行わず、該検出された該到達後の電荷量に基づいて放電パターンを設定する。
【００６５】
即ち、充電開始後、上記検出タイミング毎に規定電荷量の推定は行うものの、実際の充電電荷量が規定電荷量に到達してその電荷量が検出されたならば、あえてその到達前に推定された規定電荷量を用いる必要性はなく、その到達後に実際に検出された電荷量（規定電荷量）を用いて放電パターンを設定すれば十分である。しかも、そのように実際の充電電荷量を用いる方がより高い精度でより適正な放電パターンを設定することができる。
【００６６】
次に、請求項１０に記載の発明は、請求項２〜請求項９の何れか１項に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置であって、ピエゾ素子体に直列に接続される充放電用コイルと、この充放電用コイルとピエゾ素子体との直列回路に対して、直流電源から充電スイッチを介して電源供給を行う充電経路と、上記直列回路に並列に接続され、放電スイッチを介してピエゾ素子体の充電電荷を放電させるための放電経路と、充電スイッチに対して、カソードが直流電源の正極側となるよう並列に接続された第１ダイオードと、放電スイッチに対して、アノードが直流電源の負極側となるよう並列に接続された第２ダイオードと、を備えている。
【００６７】
充電手段は、充電スイッチのオン・オフを繰り返すことによりピエゾ素子体を充電させて伸長させる。放電手段は、ピエゾ素子体からの放電電流を検出する放電電流検出手段を有すると共に、充電開始タイミングから駆動時間経過後、放電スイッチをオンし、その後、放電電流がピーク側閾値より大きくなったら放電スイッチをオフし、その後、放電電流がボトム側閾値より低くなったら放電スイッチをオンする、という動作を繰り返すことにより、ピエゾ素子体を放電させて収縮させるよう構成されている。
【００６８】
そして、放電パターン設定手段は、放電パターンの設定を、ピーク側閾値及びボトム側閾値のうち少なくとも何れか一方を設定することにより行う。
このように構成された請求項１０に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置によれば、規定電荷量に基づく放電パターンの設定が、上記の通りピーク側閾値及びボトム側閾値の少なくとも一方を設定するという、ごく簡易的な方法にて実現されるため、放電パターンの設定にかかる処理負荷を低く抑えつつ、上述した各請求項２〜９の効果を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】実施形態のコモンレール式燃料噴射システムの構成を表す構成図である。
【図２】制御ユニットの概略構成を表す説明図である。
【図３】制御ユニットの概略構成を表し、特に駆動回路の詳細構成を表す説明図である。
【図４】第１積分器及び第２積分器の概略構成を表す回路図である。
【図５】駆動回路の動作状態を表すタイムチャートである。
【図６】制御ＩＣにおける、電荷量閾値Ｑｔｈ及びトリガ信号ＴＲＧＧの生成にかかる機能を説明するための機能ブロック図である。
【図７】充電処理を表すフローチャートである。
【図８】第１積分器動作処理を表すフローチャートである。
【図９】電荷量計測処理を表すフローチャートである。
【図１０】第１実施形態の放電処理を表すフローチャートである。
【図１１】第２実施形態の放電処理を表すフローチャートである。
【図１２】駆動時間と充電量との関係を説明するための説明図である。
【図１３】駆動時間と充電量との関係、及び充電中における充電電荷量の検出タイミングを説明するための説明図である。
【図１４】駆動時間と燃料噴射量との関係を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００７０】
以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
（１）コモンレール式燃料噴射システムの構成
図１は、本発明が適用されたディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射システムの構成を表す構成図である。図１に示す如く、本実施形態のコモンレール式燃料噴射システムは、車両に搭載され、主として、燃料タンク１、燃料ポンプ３、コモンレール５、ピエゾインジェクタＰＩ、及び制御ユニット２０を備えている。
【００７１】
燃料タンク１内の燃料は、燃料フィルタ２を介して、燃料ポンプ３によって汲み上げられる。燃料ポンプ３は、燃料調量弁４を備えており、制御ユニット２０からの制御指令に基づいてこの燃料調量弁４が操作されることで、外部に吐出される燃料量が決定される。
【００７２】
燃料ポンプ３からの燃料は、コモンレール５に加圧供給される。コモンレール５は、燃料ポンプ３から加圧供給された燃料を高圧状態で蓄えるものであり、このコモンレール５に蓄圧された高圧燃料は、高圧燃料通路６を介して、ディーゼルエンジンの各気筒（本例では４気筒）に設けられたピエゾインジェクタＰＩ（燃料噴射弁）に供給される。各気筒のピエゾインジェクタＰＩは、いずれも低圧燃料通路７と接続されており、この低圧燃料通路７を介して燃料タンク１に燃料を戻すことが可能となっている。
【００７３】
ピエゾインジェクタＰＩの詳細構成については、既述の特許文献１，３などに詳しく記載されているため、ここではその詳細説明を省略するが、その概要は次の通りである。
即ち、ピエゾインジェクタＰＩは、複数の圧電素子（ピエゾ素子）が積層されてなるピエゾスタックを備えており、このピエゾスタックが、逆圧電効果によって伸縮することによりアクチュエータとして機能する。つまり、ピエゾインジェクタＰＩは、ピエゾスタックからなるピエゾアクチュエータを備えたものである。ピエゾスタックは容量性の負荷であり、充電されることで伸長し、放電されることで縮小する。なお、本実施形態のピエゾインジェクタＰＩが有するピエゾスタックは、ＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）等の圧電材料の圧電素子を利用したものである。
【００７４】
ピエゾスタックへ電流が供給されず（即ちピエゾスタックが充電されておらず）ピエゾスタックが収縮状態にあるときには、ノズルニードルが燃料噴射口を閉じた閉弁状態となり、燃料は噴射されない。一方、ピエゾスタックに電流が供給される（即ちピエゾスタックが充電される）ことでピエゾスタックが伸長状態となると、ノズルニードルが燃料噴射口を開いた開弁状態となり、高圧燃料通路６から供給された燃料が燃料噴射口から噴射されることとなる。
【００７５】
本実施形態のコモンレール式燃料噴射システムは、コモンレール５内の燃圧（以下「レール圧」ともいう）ＰＣを検出する燃圧センサ５ａや、ディーゼルエンジンの出力軸（クランク軸）の回転角度を検出するクランク角センサ（図示略）等、ディーゼルエンジンの動作状態にかかわる各種の物理量を検出する各種センサや、運転者によるアクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ（図示略）等も備えている。そして、これら各種センサの検出結果は、制御ユニット２０に入力される。
【００７６】
制御ユニット２０は、各種センサから入力される各種検出値に基づき、ピエゾインジェクタＰＩや燃料調量弁４等の、コモンレール式燃料噴射システムを構成する各種アクチュエータの動作を制御する。
【００７７】
なお、本実施形態のコモンレール式燃料噴射システムでは、ピエゾインジェクタＰＩからの燃料噴射がいわゆる多段噴射にて行われる。即ち、ディーゼルエンジンの１燃焼サイクル中に、メイン噴射（本発明の主駆動に相当）と、その前後においてそのメイン噴射よりも少ない微量の燃料を噴射する微量噴射（例えばパイロット噴射、ポスト噴射等。本発明の副駆動に相当。）とが行われる。
【００７８】
（２）制御ユニットの構成
次に、図２及び図３を用いて、制御ユニット２０の構成を説明する。まず、図２を用いて制御ユニット２０の概略構成を説明する。図２に示すように、制御ユニット２０は、主としてマイクロコンピュータ２１と、制御ＩＣ２２と、駆動回路２３と、Ａ／Ｄコンバータ２４と、ＥＥＰＲＯＭ２５とを備えている。
【００７９】
マイクロコンピュータ２１は、アクセルセンサによって検出されるアクセルペダルの操作量と、クランク角センサの検出値から定まる出力軸の回転速度とに基づき、ディーゼルエンジンの出力トルクの要求を満たす要求噴射量を算出する。そして、その算出した要求噴射量と、燃圧センサ５ａの検出値とに基づき、ピエゾインジェクタＰＩに対する噴射指令値（指令噴射期間）をマップ演算し、その噴射指令値に応じた駆動信号ＩＪＴ（図５（ａ）参照）を制御ＩＣ２２へ出力する。
【００８０】
駆動信号ＩＪＴは、ピエゾインジェクタＰＩが有するピエゾスタックの充電開始タイミング及び放電開始タイミングを規定するものであり、図５（ａ）に示すように、Ｈレベルに立ち上がるタイミング（時刻ｔ１）で充電が開始され、Ｌレベルに立ち下がるタイミング（時刻ｔ４）で放電が開始される。そして、この駆動信号ＩＪＴの長さ（Ｈレベル状態の長さ）である駆動時間ＴＱは、要求噴射量とレール圧ＰＣとに応じて決定される。
【００８１】
制御ＩＣ２２は、マイクロコンピュータ２１から入力された駆動信号ＩＪＴに基づいて駆動回路２３を制御することで、ピエゾインジェクタＰＩへの電力供給状態（つまり、ピエゾインジェクタＰＩを構成するピエゾスタックの充放電）を制御して、要求噴射量の燃料が所望のタイミングで噴射されるようにピエゾインジェクタＰＩを伸縮させる。これにより、ピエゾインジェクタＰＩから噴射される燃料の噴射量、噴射時期及び噴射段等の各種噴射形態が制御されることとなる。
【００８２】
駆動回路２３は、制御ＩＣ２２からの各種指令・信号等に従って各気筒のピエゾインジェクタＰＩを充放電させる。この駆動回路２３の詳細構成については後述する。
また、駆動回路２３からＡ／Ｄコンバータ２４には、駆動回路２３内の動作状態を示す各種検出信号が入力される。この検出信号は、Ａ／Ｄコンバータ２４にて、Ａ／Ｄ変換を含む各種入力処理等がなされた上で、マイクロコンピュータ２１及び制御ＩＣ２２に送信される。
【００８３】
ピエゾインジェクタＰＩには、噴射特性やピエゾスタックの静電容量などの各種特性等について個体差があり、このような固有の特性は、ピエゾインジェクタＰＩが搭載される車両が市場に出荷される前の製造工程時において予め計測される。そして、それぞれのピエゾインジェクタＰＩを同じように作動させるための調整データを含む個体情報が、ＱＲコード１０として記憶される。このＱＲコード１０は、ピエゾインジェクタＰＩに印字されている。なお、個体情報を記憶する手段としてＱＲコード１０を用いるのはあくまでも一例であり、他にも、例えばＩＣメモリを用いたり、補正抵抗器を設けたりするなど、種々の方法を採用できる。
【００８４】
そして、ＱＲコード１０に記憶された個体情報は、ディーゼルエンジンの製造工程やサービス店等において必要に応じてＱＲコードリーダ３０により読み取られ、外部機器３１によって制御ユニット２０内のＥＥＰＲＯＭ２５に書き込まれる。マイクロコンピュータ２１は、上述のように噴射指令値を算出するにあたり、ＥＥＰＲＯＭ２５に書き込まれた個体情報等を用いて、マップ演算により得られた噴射指令値を補正する。
【００８５】
次に、図３を用いて、制御ユニット２０の構成とその動作をより詳しく説明する。まず、ピエゾスタックを駆動する駆動回路２３について説明する。
図３に示す如く、駆動回路２３では、バッテリＢａから供給される電力が、まずＤＣ／ＤＣコンバータ４１に供給される。ＤＣ／ＤＣコンバータ４１は、バッテリＢａの電圧（例えば１２Ｖ）を、ピエゾスタックを充電するために必要な高電圧（例えば１５０〜３００Ｖ）に昇圧して、その昇圧された高電圧をコンデンサＣ０へ出力する。
【００８６】
コンデンサＣ０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１からの上記高電圧を保持しつつ、ピエゾスタックを充電するための電荷を蓄積する。このコンデンサＣ０は、一方の端子がＤＣ／ＤＣコンバータ４１側に接続され、他方の端子が抵抗Ｒ１を介して接地されている。なお、コンデンサＣ０の静電容量は、ピエゾスタックへの一回の充電処理によってはその電圧がほとんど変化しない程度の、比較的大きな値（例えば、数十〜数百μＦ程度）に設定されている。また、抵抗Ｒ１は、コンデンサＣ０に流れる電流を検出するためのものであり、この抵抗Ｒ１とコンデンサＣ０の他端との間のノードＮ３の電圧が、コンデンサＣ０の電流を示す情報として制御ＩＣ２２に入力される。
【００８７】
コンデンサＣ０における一方の端子側、即ちＤＣ／ＤＣコンバータ４１側は、充電スイッチＳＷａと充放電用コイルＬ１との直列接続体、及びバンク選択スイッチ４３を介して、各ピエゾインジェクタＰＩが有する各ピエゾスタックＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄの一端（高電位となる端子側）に接続されている。そして、各ピエゾスタックＰａ〜Ｐｄの他端（低電位となる端子側）は、気筒選択スイッチ４２などを介して接地されている。
【００８８】
各ピエゾスタックＰａ〜Ｐｄのうち、ピエゾスタックＰａは１番気筒のピエゾインジェクタＰＩに対応し、ピエゾスタックＰｂは２番気筒のピエゾインジェクタＰＩに対応し、ピエゾスタックＰｃは３番気筒のピエゾインジェクタＰＩに対応し、ピエゾスタックＰｄは４番気筒のピエゾインジェクタＰＩに対応している。そして、各ピエゾスタックＰａ〜Ｐｄの他端と接地部位との間に、気筒選択スイッチ４２が接続されており、これにより、各ピエゾスタックＰａ〜Ｐｄのいずれに対して充電処理又は放電処理を行うかが選択されるようになっている。
【００８９】
気筒選択スイッチ４２は、より詳しくは、１番気筒のピエゾスタックＰａに接続された第１気筒選択スイッチＳＷ１と、２番気筒のピエゾスタックＰｂに接続された第２気筒選択スイッチＳＷ２と、３番気筒のピエゾスタックＰｃに接続された第３気筒選択スイッチＳＷ３と、４番気筒のピエゾスタックＰｄに接続された第４気筒選択スイッチＳＷ４と、を備えてなるものである。
【００９０】
また、ピエゾスタックＰａとピエゾスタックＰｂとの並列回路、及び、ピエゾスタックＰｃとピエゾスタックＰｄとの並列回路には、それぞれ、これら並列回路と充放電用コイルＬ１とを接続するバンク選択スイッチ４３が接続されている。より詳しくは、ピエゾスタックＰａとピエゾスタックＰｂとの並列回路には第１バンク選択スイッチＳＷ５が接続され、ピエゾスタックＰｃとピエゾスタックＰｄとの並列回路には第２バンク選択スイッチＳＷ６が接続されている。このバンク選択スイッチ４３は、複数気筒の同時噴射や、退避走行時に２気筒のみを用いることを可能とするスイッチである。
【００９１】
また、第１バンク選択スイッチＳＷ５に接続された各ピエゾスタックＰａ，Ｐｂは、気筒選択スイッチ４２を介して第１シャント抵抗ＳＲ１の一端に接続され、この第１シャント抵抗ＳＲ１の他端は接地されている。この第１シャント抵抗ＳＲ１は、各ピエゾスタックＰａ，Ｐｂに流れる電流、電荷量を検出するためのものであり、第１シャント抵抗ＳＲ１の一端のノードＮ６の電圧が、その電流、電荷量を示す情報として、第１積分器４４、第２積分器４５、及び制御ＩＣ２２に入力される。
【００９２】
第２バンク選択スイッチＳＷ６に接続された各ピエゾスタックＰｃ，Ｐｄについても同様であり、気筒選択スイッチ４２を介して第２シャント抵抗ＳＲ２の一端に接続され、この第２シャント抵抗ＳＲ２の他端は接地されている。この第２シャント抵抗ＳＲ２は、各ピエゾスタックＰｃ，Ｐｄに流れる電流、電荷量を検出するためのものであり、第２シャント抵抗ＳＲ２の一端のノードＮ５の電圧が、その電流、電荷量を示す情報として、第１積分器４４、第２積分器４５、及び制御ＩＣ２２に入力される。
【００９３】
また、充電スイッチＳＷａと充放電用コイルＬ１との間には、放電スイッチＳＷｂの一方の端子が接続されており、放電スイッチＳＷｂの他方の端子は、抵抗Ｒ４を介して接地されている。
【００９４】
放電スイッチＳＷｂには、ダイオードＤｂが並列接続されている。このダイオードＤｂは、カソードがコンデンサＣ０と充放電用コイルＬ１との間の通電経路に接続され、アノードが抵抗Ｒ４を介して接地されている。このダイオードＤｂは、コンデンサＣ０、充電スイッチＳＷａ、充放電用コイルＬ１と共に、ピエゾスタックＰａ〜Ｐｄを充電するチョッパ回路を構成するものであり、フリーホイーリングダイオードとして機能する。
【００９５】
一方、充電スイッチＳＷａには、ダイオードＤａが並列接続されている。このダイオードＤａは、カソードがコンデンサＣ０の一端（ＤＣ／ＤＣコンバータ４１側）に接続され、アノードが放電スイッチＳＷｂ側に接続されている。このダイオードＤａは、コンデンサＣ０、充放電用コイルＬ１、放電スイッチＳＷｂと共に、ピエゾスタックＰａ〜Ｐｄの電荷を放電するチョッパ回路を構成するものであり、フリーホイーリングダイオードとして機能する。
【００９６】
充放電用コイルＬ１とバンク選択スイッチ４３との間には、ダイオードＤ１と、抵抗Ｒ５及び抵抗Ｒ６の直列接続体とが、それぞれ、ピエゾスタックＰａ〜Ｐｄに並列に接続されている。ダイオードＤ１は、ピエゾスタックＰａ〜Ｐｄの電圧がマイナスになることを防止している。また、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６の間のノードＮ４の電圧は、ピエゾスタックＰａ〜Ｐｄの充電電圧を示す情報として制御ＩＣ２２に入力される。
【００９７】
また、コンデンサＣ０には、これと並列に、抵抗Ｒ２及び抵抗Ｒ３の直列接続体が接続されている。そして、この抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の間のノードＮ１の電圧は、コンデンサＣ０の充電電圧を示す情報として、制御ＩＣ２２及びＡ／Ｄコンバータ２４に入力される。
【００９８】
第１積分器４４及び第２積分器４５は、いずれも、ノードＮ５又はノードＮ６の電圧を積分することにより、ピエゾスタックに充電される電荷量を計測するものである。
なお、以下の説明において、各ピエゾスタックＰａ〜Ｐｄのうち、気筒選択スイッチ４２により選択されて実際に充電が行われるピエゾスタックを、ピエゾスタックＰＥとも称することとする。
【００９９】
第１積分器４４は、充電スイッチＳＷａのオン・オフによる充電処理（充電スイッチング制御）時におけるスイッチング１回分でピエゾスタックＰＥに充電される電荷量である、単位電荷量Ｑａｃｔを計測する。第２積分器４５は、充電処理実行中にピエゾスタックＰＥに充電される総電荷量であるピエゾ充電電荷量を計測する。
【０１００】
各積分器４４，４５の具体的回路構成は同じであり、その概略構成を図４に示す。なお、図４は、基本的には第１積分器４４についてその符号を付しているが、上述の通り第２積分器４５も同じ構成であるため、第２積分器４５に対応した符号についても括弧書きで付している。
【０１０１】
第１シャント抵抗ＳＲ１又は第２シャント抵抗ＳＲ２のいずれか（気筒選択スイッチ４２により選択されたピエゾスタックＰＥに対応した方。以下単に「シャント抵抗ＳＲ」ともいう。）で検出されたノードＮ５又はノードＮ６の電圧、即ちピエゾスタックＰＥを流れる電流（ピエゾ電流）は、制御ＩＣ２２に入力されると共に、各積分器４４，４５に対し、それぞれ図示しない差動増幅器を介して増幅された上で入力される。上記の通り、第１積分器４４はスイッチング１回分の電荷量を計測するのに対して第２積分器４５はピエゾスタックＰＥに充電される電荷量の総量を計測するものであるため、上記差動増幅器の増幅率は、第２積分器４５に対応した差動増幅器の増幅率よりも第１積分器４４に対応した差動増幅器の増幅率の方が大きい値に設定されている。
【０１０２】
図４に示す如く、第１積分器４４（及び第２積分器４５）は、上記差動増幅器による増幅後の電圧（ピエゾ電流の検出電圧）が入力電圧Ｖｉｎとして入力される。第１積分器４４（及び第２積分器４５）は、オペアンプ９０（９５）を備えたアナログ積分器として構成されたものであり、オペアンプ９０（９５）の出力端子と反転入力端子との間に、コンデンサ９２（９７）と抵抗９１（９６）の直列回路が接続されている。コンデンサ９２（９７９）の両端には、この両端を短絡させて積分値をリセットするためのリセットスイッチ９３（９８）が接続されている。
【０１０３】
また、オペアンプ９０（９５）の反転入力端子には、当該積分器４４（４５）への入力電圧Ｖｉｎの入力を停止して積分を停止するためのホールドスイッチ９４（９９）が接続されている。なお、オペアンプ９０（９５）の非反転入力端子は設置されている。そして、オペアンプ９０（９５）の出力端子からの出力電圧Ｖｏｕｔが、当該積分器４４（４５）の積分結果として出力される。このうち、第１積分器４４からの出力電圧Ｖｏｕｔ（単位電荷量Ｑａｃｔ）は制御ＩＣ２２に入力され、第２積分器４５からの出力電圧Ｖｏｕｔ（ピエゾ充電電荷量）は制御ＩＣ２２及びＡ／Ｄコンバータ２４に入力される。
【０１０４】
制御ユニット２０は、上記駆動回路２３に加えて、既述の通り、マイクロコンピュータ２１、制御ＩＣ２２、及びＡ／Ｄコンバータ２４を備えている。マイクロコンピュータ２１は、ディーゼルエンジンの運転状態等を検出する各種センサの検出値に基づき、ピエゾスタックＰＥの変位量の制御条件（駆動時間ＴＱなど）を算出して、制御ＩＣ２２に出力する。
【０１０５】
制御ＩＣ２２は、マイクロコンピュータ２１から出力された制御条件に基づき、駆動回路２３を駆動する。Ａ／Ｄコンバータ２４は、駆動回路２３のノードＮ１の電圧や第２積分器４５の出力電圧（ピエゾ充電電荷量）などの各種アナログ信号に対し、Ａ／Ｄ変換を含む各種入力処理を行った上で、その処理後のデジタルデータ（以下「Ａ／Ｄ値」ともいう）をマイクロコンピュータ２１及び制御ＩＣ２２に出力する。
【０１０６】
なお、制御ＩＣ２２やマイクロコンピュータ２１は、駆動回路２３における上述した各ノードＮ１，Ｎ３〜Ｎ７の電圧、及び放電スイッチＳＷｂと抵抗Ｒ４の接続点であるノードＮ２の電圧を、直接又はＡ／Ｄコンバータ２４を介して取り込むことにより、駆動回路やピエゾスタックＰＥの動作状態を取得して、その動作状態に基づいて各種制御を行う。
【０１０７】
（３）駆動回路の動作説明
次に、駆動回路２３の動作の概要、即ちピエゾスタックＰＥの変位量制御の概要について、図５を用いながら説明する。図５は、駆動回路２３の動作状態を表すタイムチャートである。図５のタイムチャートにおいて、（ａ）はマイクロコンピュータ２１から制御ＩＣ２２へ入力される駆動信号ＩＪＴの変化（Ｈレベル又はＬレベル）を示し、（ｂ）は制御ＩＣ２２から充電スイッチＳＷａへ出力される動作信号の変化（即ち充電スイッチＳＷａのオン・オフ変化）を示し、（ｃ）はトリガ信号ＴＲＧＧを示し、（ｄ）は第１積分器４４の出力電圧が表す単位電荷量Ｑａｃｔを示し、（ｅ）は制御ＩＣ２２からバンク選択スイッチ４３へ出力される動作信号の変化（即ちバンク選択スイッチ４３のオン・オフ変化）を示し、（ｆ）は制御ＩＣ２２から気筒選択スイッチへ出力される動作信号の変化（即ち気筒選択スイッチ４２のオン・オフ変化）を示し、（ｇ）は制御ＩＣ２２から放電スイッチＳＷｂへ出力される動作信号の変化（即ち放電スイッチＳＷｂのオン・オフ変化）を示し、（ｈ）はノードＮ１の電圧が表すコンデンサＣ０の充電電圧の変化を示し、（ｉ）はノードＮ４の電圧が表すピエゾ電圧（ピエゾスタックＰＥの電圧）の変化を示し、（ｊ）はノードＮ５（Ｎ６）が表すピエゾ電流の変化を示し、（ｋ）は第２積分器４５の出力電圧が表すピエゾ充電電荷量の変化を示す。
【０１０８】
なお、図５に示すタイムチャートは、各ピエゾスタックＰａ〜Ｐｄのうち、バンク選択スイッチ４３及び気筒選択スイッチ４２により選択された、実際に駆動されるいずれか一つのピエゾスタックＰＥについてその動作例を表したものである。そのため、同図（ｅ）に示すバンク選択スイッチ４３の動作信号、及び同図（ｆ）に示す気筒選択スイッチ４２の動作信号は、いずれも、当該一つのピエゾスタックＰＥに対応した何れか一つのバンク選択スイッチ（ＳＷ５又はＳＷ６）及び気筒選択スイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ４）を表している。
【０１０９】
（３−１）充電処理時の動作
マイクロコンピュータ２１から制御ＩＣ２２への駆動信号ＩＪＴがＨレベルに転じると（図５（ａ）の時刻ｔ１）、制御ＩＣ２２は、バンク選択スイッチ４３及び気筒選択スイッチ４２における、駆動対象のピエゾスタックＰＥに対応した何れか一つのスイッチをオンさせると共に（図５（ｅ），（ｆ））、充電スイッチＳＷａのオン・オフ操作によるチョッパ制御を開始する（図５（ｂ））。
【０１１０】
具体的には、後述するトリガ信号ＴＲＧＧ（図５（ｃ））の立ち下がりエッジをトリガとして充電スイッチＳＷａがオン操作されると、コンデンサＣ０、充電スイッチＳＷａ、充放電用コイルＬ１、ピエゾスタックＰＥからなる閉ループ回路が形成される。これにより、コンデンサＣ０の電荷がピエゾスタックＰＥに充電される。このとき、ピエゾスタックＰＥを流れる電流（ピエゾ電流）は、図５（ｊ）に示すように漸増し、ピエゾスタックＰＥに充電される単位電荷量Ｑａｃｔも、図５（ｄ）に示すように増加していく。
【０１１１】
そして、図５（ｄ）に示すように、単位電荷量Ｑａｃｔが予め設定された電荷量閾値Ｑｔｈを超えると、充電スイッチＳＷａがオフ操作される。なお、本実施形態では、ピエゾ電流や単位電荷量Ｑａｃｔの検出を、ピエゾスタックＰＥと直列に接続されている各シャント抵抗ＳＲ１，ＳＲ２を用いて行うようにしているが、これはあくまでも一例であり、例えばコンデンサＣ０と直列に接続されている抵抗Ｒ１を用いて（即ちノードＮ３の電圧に基づいて）ピエゾ電流や単位電荷量Ｑａｃｔを検出するようにしてもよい。
【０１１２】
充電スイッチＳＷａのオン操作の後、単位電荷量Ｑａｃｔが電荷量閾値Ｑｔｈを超えたことによって充電スイッチＳＷａがオフ操作されると、充放電用コイルＬ１、ピエゾスタックＰＥ、ダイオードＤｂからなる閉ループ回路が形成される。これにより、充放電用コイルＬ１のフライホイールエネルギーがピエゾスタックＰＥに充電される。このとき、ピエゾスタックＰＥに流れるピエゾ電流は、図５（ｊ）に示すように漸減し、ピエゾスタックＰＥに充電される単位電荷量Ｑａｃｔは、図５（ｄ）に示すように引き続き増加していく。そして、次のトリガ信号ＴＲＧＧの立ち下がりエッジをトリガとして、再び充電スイッチＳＷａをオン操作する。
【０１１３】
このような充電スイッチＳＷａのオン・オフ操作による充電スイッチング制御がなされることにより、ピエゾ電流の上昇と下降が複数回繰り返し行われ、ピエゾ電圧（図５（ｉ））が段階的に上昇すると共に、ピエゾ充電電荷量（図５（ｋ））も増加していく。
【０１１４】
また、本実施形態では、ピエゾスタックＰＥの充電が、定エネルギー制御によりなされる。即ち、ピエゾスタックＰＥへの充電を行うにあたり、後述するようにピエゾスタックＰＥに供給すべきエネルギーの目標値である目標エネルギーＥｔｒｇが設定され、所定の充電時間（本例では時刻ｔ１〜ｔ３の規定充電時間Ｔ１）でこの目標エネルギーＥｔｒｇに到達するように充電が行われる。具体的には、規定充電時間Ｔ１で目標エネルギーＥｔｒｇに到達するように上記電荷量閾値Ｑｔｈの値が設定される。
【０１１５】
そのため、充電開始から規定充電時間Ｔ１が経過するまで充電が行われると、ピエゾスタックＰＥの充電エネルギーは目標エネルギーＥｔｒｇに達することになる。またそのときの、ピエゾスタックＰＥに充電されている電荷量は、目標エネルギーＥｔｒｇに対応した規定電荷量となる。図５（ｋ）の例でいえば、最終的に到達しているピエゾ充電電荷量Ｑｃが、本例において設定された目標エネルギーＥｔｒｇに対応した規定電荷量である。
【０１１６】
なお、既述の通り、コンデンサＣ０は静電容量の比較的大きいものを用いているため、ピエゾスタックＰＥへの１回の充電が完了しても、コンデンサＣ０の電圧はほとんど変化しない（図５（ｈ））。
【０１１７】
また、本実施形態のコモンレール式燃料噴射システムでは、既述の通り多段噴射が行われるが、少なくともメイン噴射においては、駆動時間ＴＱは規定充電時間よりも長くなるように設定される。一方、微量噴射においては、その要求噴射量によっては、駆動時間ＴＱが規定充電時間よりも長くなる場合もあれば短くなる場合も生じうる。
【０１１８】
そのため、駆動時間ＴＱの長短にかかわらず目標エネルギーＥｔｒｇを目標にして電荷量閾値Ｑｔｈが設定され、充電が開始されるものの、要求噴射量が少なくて駆動時間ＴＱが規定充電時間よりも短い場合は、目標エネルギーＥｔｒｇに到達する前に（即ちピエゾ充電電荷量が規定電荷量に到達する前に）放電が開始されることとなる。
【０１１９】
また、本実施形態では、充電開始後、所定のインターバルＴａ毎に、第２積分器４５からの出力電圧がＡ／Ｄコンバータ２４にてＡ／Ｄ変換され、そのＡ／Ｄ変換後の値（Ａ／Ｄ値）がマイクロコンピュータ２１及び制御ＩＣ２２に入力される。そのため、ピエゾ充電電荷量は、充電開始から徐々に上昇していくものの、マイクロコンピュータ２１及び制御ＩＣ２２に入力されるのは上記インターバルＴａ毎の値であり、本例では図５（ｋ）に示すように、Ｑａ，Ｑｂ，及びＱｃが順次入力されることとなる。
【０１２０】
なお、トリガ信号ＴＲＧＧの生成、及び電荷量閾値Ｑｔｈの設定は、いずれも制御ＩＣ２２が行うのであるが、これらについては後述する。
（３−２）放電処理時の動作
充電開始から駆動時間ＴＱが経過して、後、マイクロコンピュータ２１から制御ＩＣ２２への駆動信号ＩＪＴがＬレベルに転じると（図５（ａ）の時刻ｔ４）、制御ＩＣ２２は、放電スイッチＳＷｂのオン・オフ操作によるチョッパ制御を開始する（図５（ｇ））。
【０１２１】
具体的には、まず最初に駆動信号ＩＪＴの立ち下がりエッジをトリガとして放電スイッチＳＷｂがオン操作されると、ピエゾスタックＰＥ、充放電用コイルＬ１、放電スイッチＳＷｂによって閉ループ回路が形成される。これにより、ピエゾスタックＰＥが放電される。このとき、ピエゾスタックＰＥを流れるピエゾ電流は、図５（ｊ）に示すように漸増する。
【０１２２】
なお、充電時にピエゾスタックＰＥに流れる電流の方向を基準にした場合、放電時にピエゾスタックＰＥに流れる電流は逆方向となり、充電時の電流値に対して放電時の電流値は厳密には負の値となるが、以下の説明では、特に断りのない限り、充電時及び放電時のいずれについても、ピエゾ電流については電流の絶対値を示すものとする。
【０１２３】
放電スイッチＳＷｂのオン操作によってピエゾ電流（放電電流）が漸増していき、やがてピーク側閾値Ｉｔｈ１を超えると、放電スイッチＳＷｂがオフ操作される。すると、ピエゾスタックＰＥ、充放電用コイルＬ１、ダイオードＤａ、コンデンサＣ０によって閉ループ回路が形成される。これにより、充放電用コイルＬ１のフライホイールエネルギーがコンデンサＣ０に回収される。このとき、ピエゾスタックＰＥを流れるピエゾ電流は、図５（ｊ）に示すように漸減する。そして、ピエゾ電流（放電電流）がボトム側閾値Ｉｔｈ２より低くなると、放電スイッチＳＷｂが再度オン操作される。
【０１２４】
このような放電スイッチＳＷｂのオン・オフ操作による放電スイッチング制御がなされることにより、ピエゾ電流の上昇と下降が複数回繰り返し行われ、ピエゾ電圧（図５（ｉ））が段階的に下降すると共に、ピエゾ充電電荷量も減少していく。ある程度までピエゾ電圧が下降すると、充放電用コイルＬ１の両端の電位差が少なくなるため、ピエゾ電流がピーク側閾値Ｉｔｈ１を越えるほどには増加しなくなる。そこで、放電スイッチＳＷｂのオン時間が所定時間（後述のＴｄｏｎ）を超えた場合には、放電スイッチＳＷｂを強制的にオフさせることで、スイッチングを可能にしている。
【０１２５】
尚、図５（ｋ）に示すピエゾ充電電荷量は、放電開始後（時刻ｔ４〜）も規定電荷量Ｑｃに保持されたままであるが、これは第２積分器４５の出力電圧が時刻ｔ６まで保持されるためであり、実際のピエゾ充電電荷量は放電開始から徐々に減少してくことになる。
【０１２６】
そして、ピエゾスタックＰＥの電荷量がゼロとなって充放電用コイルＬ１の両端電圧がゼロとなると、電流の流れが終了する（図５の時刻ｔ５）。放電スイッチング制御の終了時点（時刻ｔ５）でピエゾスタックＰＥに残ってしまう残電荷は、放電処理の終了時点（図５の時刻ｔ６）で放電スイッチＳＷｂをオンに保持することで、完全に放電させる。そのため、次回の駆動時、即ち駆動信号ＩＪＴが再びＨレベルに立ち上がった時には、図７の放電処理において、Ｓ１１０に示したようにまず放電スイッチＳＷｂをオフさせる必要がある。
【０１２７】
なお、ピーク側閾値Ｉｔｈ１及びボトム側閾値Ｉｔｈ２の設定はいずれも制御ＩＣ２２が行うのであるが、その詳細は後述する。
（３−３）トリガ信号ＴＲＧＧ及び電荷量閾値Ｑｔｈの説明
次に、上述したトリガ信号ＴＲＧＧ（図５（ｃ））及び電荷量閾値Ｑｔｈ（図５（ｄ）参照）の生成について、図６を用いて説明する。図６は、制御ＩＣ２２における、電荷量閾値Ｑｔｈ及びトリガ信号ＴＲＧＧの生成にかかる機能を説明するための機能ブロック図である。
【０１２８】
図６に示すように、制御ＩＣ２２において、トリガ信号ＴＲＧＧの生成は、トリガ信号生成ブロックＢ９が行う。トリガ信号生成ブロックＢ９のデータは、イニシャライズ時にマイクロコンピュータ２１から制御ＩＣ２２へ転送されたものであり、このトリガ信号生成ブロックＢ９のデータを基に、マイクロコンピュータ２１から入力されるクロック信号ｔｉｍｅに基づいてトリガ信号ＴＲＧＧが生成される。
【０１２９】
このトリガ信号ＴＲＧＧは、充電スイッチＳＷａのオンタイミングを決定するための信号であり、既述の通りトリガ信号ＴＲＧＧの立ち下がりエッジで充電スイッチＳＷａがオンする。つまり、トリガ信号生成ブロックＢ９に記憶されているデータは、１回の充電期間（図５に示すｔ１〜ｔ３の規定充電時間Ｔ１）における充電スイッチＳＷａのオンタイミングをスケジューリングしているデータと言える。本実施形態のトリガ信号生成ブロックＢ９のデータは、等間隔の周期で充電スイッチＳＷａをオンさせるようにスケジューリングされているが、これはあくまでも一例であって、不等間隔の周期でオンさせるようなスケジューリングであっても構わない。なお、１回の充電では少なくとも３回以上充電スイッチＳＷａをオンさせるようにしている。
【０１３０】
次に、電荷量閾値Ｑｔｈの生成について説明する。コンデンサＣ０から放出されるエネルギーは、エネルギー保存則に従ってピエゾスタックＰＥに充電される。従って、ピエゾスタックＰＥに充電される充電エネルギーＥは、コンデンサＣ０の放出エネルギーと同じであると言えるため、次の式１で算出することができる。なお、コンデンサＣ０からピエゾスタックＰＥに流れるコンデンサ電流をＩｃ１、コンデンサ電圧をＶｃ１とする。
【０１３１】
Ｅ＝∫（Ｖｃ１×Ｉｃ１）ｄｔ ・・・ （式１）
そして、既述のように、コンデンサＣ０の静電容量は、ピエゾスタックＰＥへの１回の充電処理によってはその電圧がほとんど変化しない値に設定されているため、コンデンサ電圧Ｖｃ１は略一定であると言える。よって、上記式１は次の式２に変形できる。
【０１３２】
Ｅ＝Ｖｃ１×∫Ｉｃ１×ｄｔ ・・・ （式２）
上記式２中の「∫Ｉｃ１×ｄｔ」の項は、コンデンサＣ０からピエゾスタックＰＥに流れる電荷量Ｑであると言える。つまり、上記式２は次の式３に変形できる。
【０１３３】
Ｅ＝Ｖｃ１×Ｑ ・・・ （式３）
上記式３中のコンデンサ電圧Ｖｃ１は略一定であるため、充電エネルギーＥは電荷量Ｑにより一義的に決定される値であると言える。したがって、コンデンサＣ０からピエゾスタックＰＥへ放出される電荷量Ｑを電荷量閾値Ｑｔｈにより制御するということは、ピエゾスタックＰＥへの充電エネルギーを制御することと同義である。そのため、シャント抵抗ＳＲにて電流、電荷量を検出すれば、エネルギーは実際に計測しなくとも充電エネルギーＥを精度良く制御することができる。
【０１３４】
本実施形態では、充電処理で用いる電荷量閾値Ｑｔｈを、次のように算出している。即ち、本実施形態では、規定充電時間Ｔ１（図５の時刻ｔ１〜ｔ３）でピエゾスタックＰＥに投入される充電エネルギーＥが目標エネルギーＥｔｒｇとなるよう、充電スイッチＳＷａのオン・オフ操作をオープン制御している。目標エネルギーＥｔｒｇは、主にレール圧ＰＣに基づいて算出されるとともに、さらにはピエゾインジェクタＰＩの個体情報及び温度特性等に基づいて補正される。そして、ピエゾスタックＰＥの充電電荷量が目標エネルギーＥｔｒｇとなるよう、電荷量閾値Ｑｔｈを算出している。
【０１３５】
電荷量閾値Ｑｔｈの生成手法を図６を用いてより具体的に説明すると、まず、目標エネルギーベース値生成ブロックＢ１において、レール圧ＰＣ及びピエゾインジェクタＰＩの個体情報に基づき、マップを用いて、目標エネルギーＥｔｒｇに対するベース値Ｅｂａｓが算出される。
【０１３６】
レール圧ＰＣが高いほど、ピエゾスタックＰＥを伸長させるのに必要な力は大きくなる。そのため、図６に示すように、レール圧ＰＣの所定領域においては、レール圧ＰＣが高いほどベース値Ｅｂａｓが高く設定されている。また、ピエゾインジェクタＰＩの個体情報に応じて、レール圧ＰＣに対するベース値Ｅｂａｓの値を変更させている。
【０１３７】
なお、目標エネルギーベース値生成ブロックＢ１や後述する第１乗算ブロックＢ５等で用いられる個体情報は、ディーゼルエンジンが搭載された車両を市場に出荷する前の製造工程時にて予め上記のＱＲコード１０を読み込んで記憶させておくことが望ましいが、車両運転中に各種検出値に基づいて推定するようにしてもよい。
【０１３８】
ピエゾインジェクタＰＩの伸長量は、ピエゾスタックＰＥの充電エネルギーＥが同じであっても、その時のピエゾ素子温度ＴＰ’によって異なる。そこで、補正量算出ブロックＢ６において、ピエゾ素子温度ＴＰ’に基づき、マップを用いて補正量ΔＥを算出する。そして、加算ブロックＢ２において、目標エネルギーベース値生成ブロックＢ１からのベース値Ｅｂａｓに補正量算出ブロックＢ６からの補正量ΔＥを加算することで、最終的な目標エネルギーＥｔｒｇを算出する。
【０１３９】
補正量算出ブロックＢ６で用いられるピエゾ素子温度ＴＰ’は、温度推定ブロックＢ４及び第１乗算ブロックＢ５において、別途算出された、ピエゾ素子（ピエゾスタックＰＥを構成するもの）の静電容量Ｃｐ及びピエゾインジェクタＰＩの個体情報に基づき、マップを用いて推定される。具体的には、ピエゾ素子の静電容量Ｃｐは温度に依存して変化する特性があるため、この静電容量Ｃｐに基づいて、温度推定ブロックＢ４がピエゾ素子温度ＴＰを推定する。温度推定ブロックＢ４にて推定されたピエゾ素子温度ＴＰは、第１乗算ブロックＢ５にて、ピエゾインジェクタＰＩの個体情報が乗算（詳しくは個体情報を示す所定の値が乗算）されることにより補正される。
【０１４０】
電荷量閾値Ｑｔｈを制御することで充電エネルギーＥを制御できることは既述の通りである。そこで、ゲイン算出ブロックＢ３，閾値ベース値算出ブロックＢ７，及び第２乗算ブロックＢ８では、加算ブロックにて算出された目標エネルギーＥｔｒｇを、充電スイッチング制御における充電スイッチＳＷａのオフ判断基準として用いられる電荷量閾値Ｑｔｈに変換する。
【０１４１】
具体的には、電荷量閾値Ｑｔｈに対するベース値Ｑｂａｓを閾値ベース値算出ブロックＢ７にて算出すると共に、ゲイン算出ブロックＢ３にて、目標エネルギーＥｔｒｇに基づきマップを用いてゲインＫｇａｉｎを算出する。なお、閾値ベース値算出ブロックＢ７には、関数ｆ２（ｔｉｍｅ）が設定されており、この関数ｆ２とクロック信号ｔｉｍｅに基づいてベース値Ｑｂａｓが算出される。そして、第２乗算ブロックＢ８において、ベース値ＱｂａｓにゲインＫｇａｉｎを乗算することで、電荷量閾値Ｑｔｈを算出する。
【０１４２】
（４）充電処理の説明
次に、制御ＩＣ２２にて行われる充電処理について、図７を用いて説明する。図７は、制御ＩＣ２２が実行する充電処理を表すフローチャートである。制御ＩＣ２２は、マイクロコンピュータ２１から入力される駆動信号ＩＪＴがＨレベルに転じる立ち上がりエッジタイミング（図５の時刻ｔ１）にてこの充電処理を開始する。
【０１４３】
なお、本実施形態では、図７の充電処理を制御ＩＣ２２が実行するものとして説明するが、充電処理の実行主体が制御ＩＣ２２である必要は必ずしもなく、例えばマイクロコンピュータ２１が実行するように構成してもよいし、また例えば、マイクロコンピュータ２１と制御ＩＣ２２が一体となって一つの制御ブロックとして構成されている場合にはその制御ブロックが実行するように構成してもよい。このことは、後述する図８〜図１２の各処理についても同様である。
【０１４４】
マイクロコンピュータ２１から制御ＩＣ２２へ入力されている駆動信号ＩＪＴがＨレベルに転じることにより（図５の時刻ｔ１）図６の充電処理が開始されると、まずＳ１１０にて、放電スイッチＳＷｂをオフにし、続くＳ１２０にて、トリガ信号生成処理を行う。このＳ１２０のトリガ信号生成処理は、図６に示したトリガ信号生成ブロックＢ９が、マイクロコンピュータ２１から送られてきたデータ（関数ｆ１（ｔｉｍｅ））とマイクロコンピュータ２１からのクロック信号ｔｉｍｅに基づいてトリガ信号ＴＲＧＧを生成するものである。
【０１４５】
そして、Ｓ１３０にて、Ｓ１２０で生成したトリガ信号ＴＲＧＧが立ち下がりエッジであるか否かを判定する。トリガ信号ＴＲＧＧの立ち下がりエッジが検出されない場合はＳ１８０に進むが、トリガ信号ＴＲＧＧの立ち下がりエッジが検出された場合は（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、Ｓ１４０にて充電スイッチＳＷａをオン操作し、続くＳ１５０にて、電荷量電荷量閾値Ｑｔｈを算出する。この電荷量閾値Ｑｔｈの算出方法は、図６を用いて詳述した通りであり、閾値ベース値算出ブロックＢ７からの閾値ベース値Ｑｂａｓ（＝ｆ２（ｔｉｍｅ））にゲイン算出ブロックＢ３からのゲインＫｇａｉｎを乗じることにより算出される。
【０１４６】
そして、Ｓ１６０にて、単位電荷量Ｑａｃｔが上記Ｓ１５０にて算出され電荷量閾値Ｑｔｈを超えたか否かを判定する。単位電荷量Ｑａｃｔが電荷量閾値Ｑｔｈ以下の間は、Ｓ１５０〜Ｓ１６０の処理が繰り返されることになるが、単位電荷量Ｑａｃｔが電荷量閾値Ｑｔｈを超えたと判定された場合は（Ｓ１６０：ＹＥＳ）、続くＳ１７０にて、充電スイッチＳＷａをオフさせる。
【０１４７】
そして、Ｓ１８０にて、駆動信号ＩＪＴがＨレベルに転じたタイミング（図５の時刻ｔ１）から規定充電時間Ｔ１が経過したか否か（時刻ｔ３に達したか否か）を判定する。規定充電時間Ｔ１が経過するまでは（Ｓ１８０：ＮＯ）、Ｓ１２０〜Ｓ１７０による充電スイッチＳＷａのオン・オフ操作（充電スイッチング制御）が行われ、規定充電時間Ｔ１が経過すると（Ｓ１８０：ＹＥＳ）、図７に示す一連の充電処理を終了する。
【０１４８】
なお、充電開始から規定充電時間Ｔ１が経過していなかったとしても、トリガ信号生成ブロックＢ９によるトリガ信号ＴＲＧＧの生成が終了していれば、規定充電時間Ｔ１の経過（時刻ｔ３）よりも前の時点（時刻ｔ２）で実際の充電は終了していることになる。よってその場合は、充電開始から時刻ｔ２までの時間Ｔ２を規定充電時間として扱うようにしてもよい。また、単位電荷量Ｑａｃｔの値、即ち第１積分器４４の出力電圧は、トリガ信号ＴＲＧＧの立ち上がりエッジタイミング、又は充電終了タイミング（図５の時刻ｔ３）に、第１積分器４４のリセットスイッチ９３がオンされることによってゼロにリセットされる。
【０１４９】
ところで、制御ＩＣ２２は、マイクロコンピュータ２１から入力される駆動信号ＩＪＴがＨレベルに転じる立ち上がりエッジタイミング（図５の時刻ｔ１）において、上述した図７の充電処理を実行するのと共に、第１積分器４４を動作させるための第１積分器動作処理（図８）、第２積分器４５を動作させると共にピエゾスタックＰＥの充電電荷量を計測する電荷量計測処理（図９）、及び放電処理（図１０）についても、並行して実行する。そこで、上記各処理のうち、図８の第１積分器動作処理、及び図９の電荷量計測処理について説明する。
【０１５０】
まず、図８の第１積分器動作処理について説明する。駆動信号ＩＪＴの立ち上がりエッジタイミングにてこの第１積分器動作処理が開始されると、まずＳ２１０にて、リセットスイッチ９３をオフすると共にホールドスイッチ９４をオンすることで、積分を開始させる。そして、Ｓ２２０で放電開始タイミング（図５の時刻ｔ４）であるか否か、Ｓ２３０で充電終了タイミング（図５の時刻ｔ３。即ち充電開始から駆動時間ＴＱが経過。）であるか否かを判断する。
【０１５１】
放電開始タイミング又は充電終了タイミングである場合は、Ｓ２８０に進み、リセットスイッチ９３をオンすると共にホールドスイッチ９４をオフすることで、積分を終了させる。
【０１５２】
Ｓ２２０及びＳ２３０で否定判定された場合は、Ｓ２４０にて、トリガ信号ＴＲＧＧの立ち上がりエッジがあったか否かを判断し、立ち上がりエッジがあったならば（Ｓ２４０：ＹＥＳ）、Ｓ２７０にてリセットスイッチ９３をオンした上で、再びＳ２２０に戻る。Ｓ２４０にて、トリガ信号ＴＲＧＧの立ち上がりエッジがなかった場合は（Ｓ２４０：ＮＯ）、続くＳ２５０にて、トリガ信号ＴＲＧＧの立ち下がりエッジがあったか否かを判断し、立ち下がりエッジがなかったならば（Ｓ２５０：ＮＯ）、そのまま再びＳ２２０に戻るが、立ち下がりエッジがあったならば（Ｓ２５０：ＹＥＳ）、Ｓ２６０にてリセットスイッチ９３をオフした上で、再びＳ２２０に戻る。
【０１５３】
次に、図９の電荷量計測処理（第２積分器４５を動作させる処理も含む）について説明する。駆動信号ＩＪＴの立ち上がりエッジタイミングにてこの電荷量計測処理が開始されると、まずＳ４１０にて、今回の駆動（噴射）がメイン噴射であるか否かを判断する。そして、メイン噴射でない場合は（Ｓ４１０：ＮＯ）、そのままこの電荷量計測処理を終了する。つまり、メイン噴射でない場合はピエゾスタックＰＥの充電電荷量の計測は行わない。一方、メイン噴射である場合は（Ｓ４１０：ＹＥＳ）、Ｓ４２０にて第２積分器４５のリセットスイッチ９８をオフする（なおこのとき、ホールドスイッチ９９は既にオンされている）ことで、積分が開始される。
【０１５４】
そして、Ｓ４３０にて、第１取得タイミング（図５（ｋ）に示す時刻ｔａ）であるか否かを判断し、第１取得タイミングならば、Ｓ４４０にて、そのときの充電電荷量ＱａのＡ／Ｄ値（第２積分器４５の出力がＡ／Ｄコンバータ２４にてＡ／Ｄ変換された値）を取得して、Ｓ４９０に進む。
【０１５５】
Ｓ４３０にて第１取得タイミングでない場合は、Ｓ４５０にて、第２取得タイミング（図５（ｋ）に示す時刻ｔｂ）であるか否かを判断する。そして、第２取得タイミングならば、Ｓ４６０にて、そのときの充電電荷量ＱｂのＡ／Ｄ値を取得して、Ｓ４９０に進む。
【０１５６】
Ｓ４５０にて第２取得タイミングでない場合は、更に、Ｓ４７０にて、充電終了タイミング（図５の時刻ｔ３）であるか否か、即ち充電開始から駆動時間ＴＱが経過したか否かを判断する。そして、充電終了タイミングならば、Ｓ４８０にて、第２積分器４５による積分を停止させるために、ホールドスイッチ９９をオフして、Ｓ４９０に進む。
【０１５７】
Ｓ４９０では、第３取得タイミング（図５（ｋ）に示す時刻ｔｃ）であるか否かを判断する。そして、第３取得タイミングならば、Ｓ５００にて、そのときの充電電荷量ＱｃのＡ／Ｄ値を取得する。
【０１５８】
この第３取得タイミングで取得した充電電荷量Ｑｃは、第１取得タイミングで取得した充電電荷量Ｑａや第２取得タイミングで取得した充電電荷量Ｑｂとは異なり、充電が規定充電時間Ｔ１完全に行われて充電エネルギーが目標エネルギーＥｔｒｇに達したときの電荷量、即ち既述の規定電荷量である。そこで、続くＳ５１０にて、その取得した規定電荷量としての充電電荷量Ｑｃを実規定電荷量Ｑｃｏとして制御ＩＣ２２内の図示しないメモリに保存すると共に、現在設定されている目標エネルギーＥｔｒｇについても、実目標エネルギーＥｔｒｇｏとして、実電荷量Ｑｃｏと対応付けて保存しておく。そして、続くＳ５３０にて、第２積分器４５のリセットスイッチ９８をオンすると共にホールドスイッチ９９をオフすることで、第２積分器４５の積分値をクリアして、本処理を終了する。
【０１５９】
Ｓ４９０にて、第３取得タイミングではないと判断された場合は、Ｓ５２０にて、放電開始タイミング（図５の時刻ｔ４）であるか否か、即ち充電開始から駆動時間ＴＱが経過したか否かを判断する。そして、まだ放電開始タイミングでない場合はＳ４３０に戻るが、放電開始タイミングならば、Ｓ５３０の処理を行った上で、本電荷量計測処理を終了する。
【０１６０】
つまり、本実施形態では、駆動時間ＴＱが規定充電時間Ｔ１よりも長くて規定電荷量Ｑｃが取得できた場合は、現在保存されている実電荷量Ｑｃｏ及び実目標エネルギーＥｔｒｇｏの値（前回までの駆動時において保存された値）を、その取得した今回駆動時における規定電荷量Ｑｃ及び目標エネルギーＥｔｒｇに更新して保存する。
【０１６１】
一方、駆動時間ＴＱが規定充電時間Ｔ１よりも短い等によって第３取得タイミングが到達する前に放電が開始された場合は、実電荷量Ｑｃｏ及び実目標エネルギーＥｔｒｇｏの更新は行わず、現在保存されている実電荷量Ｑｃｏ及び実目標エネルギーＥｔｒｇｏをそのまま保持しておく。
【０１６２】
このようにすることで、規定電荷量Ｑｃが取得される毎に、常にその取得された最新の規定電荷量Ｑｃ及びそのときの目標エネルギーＥｔｒｇが、それぞれ実規定電荷量Ｑｃｏ及び実目標エネルギーＥｔｒｇｏとして更新・保存されることとなる。
【０１６３】
（５）放電処理の説明
次に、制御ＩＣ２２にて行われる放電処理について、図１０を用いて説明する。図１０は、制御ＩＣ２２が実行する放電処理を表すフローチャートである。制御ＩＣ２２は、マイクロコンピュータ２１から入力される駆動信号ＩＪＴがＬレベルに転じる立ち下がりエッジタイミング（図５の時刻ｔ４）にてこの放電処理を開始する。
【０１６４】
図１０の放電処理が開始されると、まずＳ６１０にて、駆動時間ＴＱが、規定電荷量Ｑｃを取得するのに必要な取得時間Ｔｃ（図５（ｋ）参照。時刻ｔ１〜時刻ｔｃまでの時間。）より長いか否かを判断する。つまり、今回の駆動において規定電荷量Ｑｃを計測できるかどうかを予め判断する。そして、駆動時間ＴＱが取得時間Ｔｃより長くて規定電荷量Ｑｃを計測できる場合は（Ｓ６１０：ＹＥＳ）、Ｓ６１５にて、第３取得タイミング（図５（ｋ）に示す時刻ｔｃ）であるか否かを判断する。そして、第３取得タイミングならば、Ｓ６２０にて、そのときの充電電荷量ＱｃのＡ／Ｄ値を取得し、続くＳ６２５にて、その取得した充電電荷量Ｑｃを、全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌとして保存する。
【０１６５】
そして、続くＳ６３０にて、ピーク側閾値Ｉｔｈ１を算出する。具体的には、全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌに対してピーク側閾値Ｉｔｈ１が比例するような所定の関数ｆ３（Ｑｔｏｔａｌ）が予め設定されており、この関数ｆ３を用いて、ピーク側閾値Ｉｔｈ１を算出する。このピーク側閾値Ｉｔｈ１は、既述の通り、規定放電時間Ｔ３（図５参照）をかけて全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌを放電完了させるために必要な値である。
【０１６６】
この関数ｆ３は、全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌを、図５の時刻ｔ４〜ｔ５の間の時間である規定放電時間Ｔ３をかけて放電させるために必要なピーク側閾値Ｉｔｈ１を算出するためのものである。そのため、例えば全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌが大きいほど、これを規定放電時間Ｔ３かけて放電させるためにピーク側閾値Ｉｔｈ１も大きい値に設定され、逆に全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌが小さいほど、これを規定放電時間Ｔ３かけて放電させるためにピーク側閾値Ｉｔｈ１も小さい値に設定されることとなる。
【０１６７】
一方、駆動時間ＴＱが取得時間Ｔｃ以下ならば（Ｓ６１０：ＮＯ）、規定電荷量Ｑｃが取得されないまま放電が開始されるということであるため、Ｓ６３５にて、現在保存されている実目標エネルギーＥｔｒｇｏ及び実規定電荷量Ｑｃｏ（前回駆動時までの最新の値）を読み出し、続くＳ６４０にて、その読み出した実目標エネルギーＥｔｒｇｏ及び実規定電荷量Ｑｃｏと、今回駆動時に設定されている目標エネルギーＥｔｒｇとを用いて、次式４により、規定電荷量Ｑｃを推定する。なお、Ｑｃ’は、規定電荷量Ｑｃの推定値を意味する。
【０１６８】
Ｑｃ’＝Ｑｃｏ＊（Ｅｔｒｇ／Ｅｔｒｇｏ）1/2 ・・・ （式４）
そして、上記式４の演算により得られた規定電荷量Ｑｃの推定値Ｑｃ’を、全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌとして保存する。
【０１６９】
つまり、Ｓ６３５〜Ｓ６４０の演算は、ピエゾスタックＰＥへの充電が目標エネルギーＥｔｒｇに達するまで行われたならば充電されるであろう規定電荷量Ｑｃを推定する演算であり、換言すれば、駆動時間ＴＱが取得時間Ｔｃよりも長かったならば充電されるであろう規定電荷量Ｑｃを推定するものである。
【０１７０】
この推定は、例えば、単に現在保存されている実規定電荷量Ｑｃｏをそのまま今回駆動時の規定電荷量の推定値Ｑｃ’とすることもできる。しかし、その実規定電荷量Ｑｃｏに対応付けられて保存されている実目標エネルギーＥｔｒｇｏと今回駆動時の目標エネルギーＥｔｒｇが異なっているような場合に、現在保存されている実規定電荷量Ｑｃｏをそのまま今回の規定電荷量として推定すると、目標エネルギーが異なっている分、規定電荷量の推定精度が低くなるおそれがある。
【０１７１】
そこで本実施形態では、規定電荷量を推定するにあたり、上記式４のように、現在保存されている実規定電荷量Ｑｃｏに対応した実目標エネルギーＥｔｒｇｏと今回設定されている目標エネルギーとの比率に応じて、その保存されている実規定電荷量Ｑｃｏを補正して、その補正後の値を、今回駆動時における規定電荷量の推定値Ｑｃ’としている。
【０１７２】
Ｓ６４０にて、規定電荷量の推定値Ｑｃ’を全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌとして保存すると、Ｓ６３０にて、その保存した全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌに基づき、既述の関数ｆ３を用いて、ピーク側閾値Ｉｔｈ１を算出する。このピーク側閾値Ｉｔｈ１は、既述の通り、規定放電時間Ｔ３（図５参照）をかけて全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌを放電完了させるために必要な値である。
【０１７３】
このようにしてピーク側閾値Ｉｔｈ１を算出した後は、Ｓ６４５にて、放電開始タイミング（図５の時刻ｔ４）であるか否か、即ち充電開始から駆動時間ＴＱが経過したか否かを判断する。そして、放電開始タイミングになったら、Ｓ６５０に進み、充電スイッチＳＷａをオフすると共に時間カウンタＫを０にリセットして、続くＳ６５５にて、放電スイッチＳＷｂをオンする。これにより、ピエゾスタックＰＥからの放電（放電スイッチング制御）が開始されることとなる。
【０１７４】
そして、Ｓ６６０にて時間カウンタＫをインクリメントし、Ｓ６６５にて、時間カウンタＫが所定の判定時間Ｔｄｏｎを超えたか否かを判断する。時間カウンタＫが判定時間Ｔｄｏｎを超えていない場合は、Ｓ６７０に進み、ノードＮ５又はノードＮ６の電圧にて表される現在の放電時のピエゾ電流Ｉｐがピーク側閾値Ｉｔｈ１を超えているか否かを判断する。そして、ピエゾ電流Ｉｐがピーク側閾値Ｉｔｈ１を超えていない場合は、Ｓ６６０に戻る。
【０１７５】
一方、Ｓ６６５にて時間カウンタＫが判定時間Ｔｄｏｎを超えたと判断された場合、又はＳ６７０にてピエゾ電流Ｉｐがピーク側閾値Ｉｔｈ１を超えたと判断された場合は、Ｓ６７５に進み、放電スイッチＳＷｂをオフすると共に、時間カウンタＫをリセットする。そして、Ｓ６８０にて、放電終了タイミング（図５の時刻ｔ６）に到達したか否かを判断し、到達したならばＳ６９５にて放電スイッチＳＷｂをオンした上でこの放電処理を終了するが、まだ到達していないならば、Ｓ６８５にて、放電スイッチＳＷｂのオフ時（Ｓ６７５）のピエゾ電流Ｉｐがボトム側閾値Ｉｔｈ２以上であったか否かを判断する。そして、ボトム側閾値Ｉｔｈ２以上でなかった場合はＳ６８０に戻り、ボトム側閾値Ｉｔｈ２以上であった場合はＳ６９０に進む。
【０１７６】
Ｓ６９０では、ピエゾ電流Ｉｐがボトム側閾値Ｉｔｈ２より小さくなったか否かを判断する。そして、ピエゾ電流Ｉｐがまだボトム側閾値以上ならばＳ６８０に戻り、ピエゾ電流Ｉｐがボトム側閾値より小さくなったらＳ６５５に戻る。
【０１７７】
なお、ボトム側閾値Ｉｔｈ２は、本実施形態では、予め設定された固定値である。また、時間カウンタＫは、放電スイッチＳＷｂのオン時間を計測するものである。放電開始後、ピエゾ電圧の低下に伴って放電スイッチＳＷｂのオン時間は長くなり、やがてピエゾ電流Ｉｐがピーク側閾値Ｉｔｈ１を超えられなくなる。そのため、ピエゾ電流Ｉｐがピーク側閾値Ｉｔｈ１を超えていなくても、時間カウンタＫが判定時間Ｔｄｏｎを超えた場合には、放電スイッチＳＷｂをオフさせるようにしている。
【０１７８】
このようにして、放電終了タイミング（時刻ｔ６）になるまではピエゾ電流Ｉｐの値に応じて放電スイッチＳＷｂがオン・オフされるが、実際には、放電終了タイミング（時刻ｔ６）よりも前に、ピエゾ電流Ｉｐがボトム側閾値Ｉｔｈ２以上にならない程度に十分に放電がなされ、そうなると、その後はＳ６８５の判断で否定判定され続けて放電スイッチＳＷｂはオフのままとなる。よって、上記のようにピエゾ電流Ｉｐがボトム側閾値Ｉｔｈ２以上にならない程度に放電が進んだ時点（図５の時刻ｔ５）、即ち放電開始タイミング（図５の時刻ｔ４）から規定放電時間Ｔ３経過後の時点（時刻ｔ５）で、実質的に放電が完了したものとみなせる。
【０１７９】
なお、規定放電時間Ｔ３経過後も、完全に放電しきれなかった残電荷や、ピエゾスタックＰＥの温度変化や負荷変化によって発生する電荷などが残っている可能性がある。そのため、放電終了タイミング（時刻ｔ６）になったら（Ｓ６８０：ＹＥＳ）、放電スイッチＳＷｂをオンする（Ｓ６９５）ことで、それら残電荷を放電させるようにしている。
【０１８０】
なお、本実施形態では、図５（ｋ）に示したように、ピエゾスタックの充電電荷量が所定のインターバルｔａ毎にＡ／Ｄ変換されるものであるため、Ｓ６１０では、駆動時間ＴＱと取得時間Ｔｃを比較するようにしたが、充電開始から規定充電時間Ｔ１が経過した時（図５の時刻ｔ３）にそのときの充電電荷量のＡ／Ｄ値を取得できるならば、Ｓ６１０を、駆動時間ＴＱと規定充電時間Ｔ１との比較とするようにしてもよい。つまり、駆動時間ＴＱが規定充電時間Ｔ１よりも長ければＳ６１５に進み、短ければＳ６３５に進むのである。
【０１８１】
（６）第１実施形態の効果等
このように、本実施形態では、放電処理（図１０）において、駆動時間ＴＱが取得時間Ｔｃより長い場合は、実際に取得された充電電荷量Ｑｃをそのまま全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌとして、この全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌを規定放電時間Ｔ３かけて放電させるためのピーク側閾値ｔｈ１を設定する。一方、駆動時間ＴＱが取得時間Ｔｃより短くて今回駆動時における規定電荷量Ｑｃが取得できない場合は、現在保存されている実充電電荷量Ｑｃｏと実目標エネルギーＥｔｒｇｏ、及び今回駆動時に設定されている目標エネルギーＥｔｒｇを用いて、今回駆動時に規定充電時間Ｔ１かけて充電が行われたならば（より詳しくは、取得時間Ｔｃが経過するまで充電が行われたならば）取得できたであろう規定電荷量Ｑｃを推定する。そして、その推定値Ｑｃ’を今回の全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌとして、その全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌ（＝推定値Ｑｃ’）を規定放電時間Ｔ３かけて放電完了させるために必要なピーク側閾値Ｉｔｈ１を算出する。
【０１８２】
そのため、駆動時間ＴＱが長いか短いかにかかわらず、駆動時間ＴＱが短くて規定電荷量Ｑｃが取得される前に放電が開始された場合でも、放電速度を適正に制御することができる。即ち、駆動時間ＴＱの長短によらず同じ放電速度にて放電を行うことができる。
【０１８３】
このことを既述の図１２（ｂ）を用いて説明すれば、駆動時間ＴＱが短くて規定電荷量Ｑ１まで充電される前の時刻ｔ１２で放電が開始されてしまっても、規定電荷量Ｑ１まで充電された場合の放電速度（破線ａ５）と同じ放電速度（一点鎖線ａ６）にて放電が行われるということである。
【０１８４】
また、駆動時間ＴＱが長くて実際に規定電荷量Ｑｃを取得できた場合に（但し本例ではメイン噴射のときのみ）、その実際の規定電荷量Ｑｃを実規定電荷量Ｑｃｏとして保存・更新しておき、駆動時間ＴＱが短くて実際の規定電荷量Ｑｃを取得できない場合には、保存されている最新の実規定電荷量Ｑｃｏを今回の規定電荷量の推定値Ｑｃ’としている。しかも、ただ単に保存されている実規定電荷量Ｑｃｏをそのまま今回の規定電荷量の推定値としているのではなく、上記式４に示したように、保存されている実規定電荷量Ｑｃｏに対応した実目標エネルギーＥｔｒｇｏと今回の目標エネルギーＥｔｒｇとの比率に応じて実規定電荷量Ｑｃｏを補正し、その補正後の値を今回の規定電荷量の推定値Ｑｃ’としている。
【０１８５】
そのため、駆動（噴射）毎に目標エネルギーＥｔｒｇが異なっても、その目標エネルギーＥｔｒｇに応じた精度の高い規定電荷量の推定を行うことができるため、目標エネルギーＥｔｒｇの相違による放電速度の制御精度の低下を抑制し、より高い精度で放電速度を適正に制御することができる。
【０１８６】
また、本実施形態では、１燃料サイクルにおいて、メイン噴射の時にのみ、そのときに取得された規定電荷量Ｑｃを実規定電荷量Ｑｃｏとして保存するようにしている。そのため、実規定電荷量Ｑｃｏの保存を、効率的且つ確実に行うことができる。
【０１８７】
また、本実施形態では、駆動（噴射）の際に、今回の駆動時間ＴＱが、規定電荷量Ｑｃを取得しうる程度に長いかどうか（具体的には、本例では取得時間Ｔｃよりも長いかどうか）を予め判断し、長いならば（即ち規定電荷量Ｑｃを取得できるならば）、あえて保存されている実規定電荷量Ｑｃｏを用いた規定電荷量の推定は行わず、取得時間Ｔｃ経過後に実際に取得される規定電荷量Ｑｃを用いてピーク側閾値Ｉｔｈ１を算出するようにしている。そのため、より高い精度でより適正なピーク側閾値Ｉｔｈ１の算出を行うことができる。
【０１８８】
なお、本実施形態において、ピエゾスタックＰＥ（Ｐａ〜Ｐｄ）は本発明のピエゾ素子体に相当し、レール圧ＰＣは本発明のエネルギー設定関連情報に相当し、目標エネルギーベース値生成ブロックＢ１（図６参照）は本発明のエネルギー設定関連情報取得手段及び目標エネルギー設定手段に相当し、第２積分器４５は本発明の電荷量検出手段に相当する。
【０１８９】
また、図７の充電処理は、本発明の充電手段が実行する処理に相当する。また、図９の電荷量計測処理において、Ｓ５００〜Ｓ５１０の処理は本発明の記憶手段が実行する処理に相当する。また、図１０の放電処理において、Ｓ６１０の処理は本発明の駆動時間判断手段が実行する処理に相当し、Ｓ６３５〜Ｓ６４０の処理は本発明の規定電荷量推定手段が実行する処理に相当し、Ｓ６３０の処理は本発明の放電パターン設定手段が実行する処理に相当し、Ｓ６４５以降の処理は本発明の放電手段が実行する処理に相当する。
【０１９０】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態のコモンレール式燃料噴射システムについて説明する。本実施形態のコモンレール式燃料噴射システムは、第１実施形態のコモンレール式燃料噴射装置と比較して、主として放電処理が異なっており、その他の各種処理やハード構成（回路構成等）は、基本的には第１実施形態と同じである。そのため、以下の説明では、第１実施形態と異なる放電処理についてのみ詳しく説明する。
【０１９１】
第１実施形態においては、図１０に示した放電処理が行われるが、本実施形態では、図１１に示す放電処理が行われる。以下、図１１の放電処理について説明する。この図１１の放電処理も、図１０に示した第１実施形態の放電処理と同様、マイクロコンピュータ２１から入力される駆動信号ＩＪＴがＬレベルに転じる立ち下がりエッジタイミング（図５の時刻ｔ４）にて開始される。
【０１９２】
図１１の放電処理が開始されると、まずＳ７１０にて、第１取得タイミング（図５（ｋ）に示す時刻ｔａ）であるか否かを判断し、第１取得タイミングになるまではこのＳ７１０の判断を繰り返し、第１取得タイミングになったら、Ｓ７１５にて、そのときの充電電荷量ＱａのＡ／Ｄ値を取得する。
【０１９３】
そして、Ｓ７２０にて、その取得した充電電荷量Ｑａと、充電開始から第１取得タイミングまでの経過時間である第１経過時間Ｔａと、規定充電時間としての時間Ｔ２（図５参照）とを用いて、次式５により、規定電荷量Ｑｃの推定値Ｑｃ’を算出する。
【０１９４】
Ｑｃ’＝（Ｑａ／Ｔａ）＊Ｔ２ ・・・ （式５）
そして、上記式５の演算により得られた規定電荷量Ｑｃの推定値Ｑｃ’を、全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌとして保存する。
【０１９５】
つまり、Ｓ７１５〜Ｓ７２０の演算は、ピエゾスタックＰＥへの充電が目標エネルギーＥｔｒｇに達するまで行われたならば充電されるであろう規定電荷量Ｑｃ、換言すれば充電時間ＴＱが規定充電時間Ｔ２より長い（より詳しくは規定電荷量Ｑｃを取得可能な第３取得タイミング以上である）ならば充電されるであろう規定電荷量Ｑｃを推定する演算である。
【０１９６】
そして、上記式５は、第１取得タイミングにおいて取得された充電電荷量Ｑａと、充電開始から第１取得タイミングまでの経過時間Ｔａに基づき、この第１取得タイミングまでの電荷量の増加傾向（増加割合）と同じ傾向で引き続き充電が行われるとの想定のもとで、その傾向にて規定充電時間Ｔ２が経過したならば充電されているであろう電荷量を、規定電荷量Ｑｃの推定値Ｑｃ’として推定するものである。
【０１９７】
なお、本実施形態では、規定充電時間をＴ２としているが、これは、第１実施形態において図５を用いて説明したように、基本的には規定充電時間がＴ３として設定されているが、実際には規定充電時間Ｔ３が経過する少し前（図５の時刻ｔ２）で充電が終了するため、本実施形態では、実際に充電が終了するまでの時間Ｔ２を、規定電荷量の推定を行う際の規定充電時間として用いるようにしている。
【０１９８】
Ｓ７２０にて全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌ（ここでは上記式５を用いて得られた推定値）が保存されると、続くＳ７２５にて、第２取得タイミング（図５（ｋ）に示す時刻ｔｂ）であるか否かを判断する。そして、第２取得タイミングならば、Ｓ７３０にて、そのときの充電電荷量ＱｂのＡ／Ｄ値を取得する。
【０１９９】
そして、Ｓ７３５にて、その取得した充電電荷量Ｑｂと、充電開始から第２取得タイミングまでの経過時間である第２経過時間Ｔｂと、規定充電時間としての時間Ｔ２とを用いて、次式６により、規定電荷量Ｑｃの推定値Ｑｃ’を算出する。
【０２００】
Ｑｃ’＝（Ｑｂ／Ｔｂ）＊Ｔ２ ・・・ （式６）
そして、上記式６の演算により得られた規定電荷量Ｑｃの推定値Ｑｃ’を、全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌとして保存する。
【０２０１】
このＳ７３０〜Ｓ７３５の演算も、上記式５と式６を比較して明らかなように、上記のＳ７１５〜Ｓ７２０の演算と基本的に同じ主旨の演算である。つまり、第２取得タイミングにおいて取得された充電電荷量Ｑｂと、充電開始から第２取得タイミングまでの経過時間Ｔｂに基づき、この第２取得タイミングまでの電荷量の増加傾向（増加割合）と同じ傾向で引き続き充電が行われるとの想定のもとで、その傾向にて規定充電時間Ｔ２が経過したならば充電されているであろう電荷量を、規定電荷量Ｑｃの推定値Ｑｃ’として推定するものである。
【０２０２】
Ｓ７３５にて全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌの保存がなされた後、又はＳ７２５にて第２取得タイミングではないと判断された場合は、Ｓ７４０にて、第３取得タイミング（図５（ｋ）に示す時刻ｔｃ）であるか否かを判断する。そして、第３取得タイミングならば、Ｓ７４５にて、そのときの充電電荷量ＱｃのＡ／Ｄ値を取得し、続くＳ７５０にて、その取得した充電電荷量Ｑｃを、そのまま全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌとして保存する。
【０２０３】
Ｓ７５０にて全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌの保存がなされた後、又はＳ７４０にて第３取得タイミングではないと判断された場合は、Ｓ７６０にて、ピーク側閾値Ｉｔｈ１を算出する。このピーク側閾値Ｉｔｈ１の算出方法は、第１実施形態におけるピーク側閾値Ｉｔｈ１の算出方法（図１０のＳ６３０参照）と全く同じであり、関数ｆ３を用いて算出する。
【０２０４】
ピーク側閾値Ｉｔｈ１を算出した後は、Ｓ７６５にて、放電開始タイミング（図５の時刻ｔ４）であるか否か、即ち充電開始から駆動時間ＴＱが経過したか否かを判断する。そして、まだ放電開始タイミングでなければＳ７２５に戻るが、放電開始タイミングになったら、Ｓ７７０に進み、充電スイッチＳＷａをオフすると共に時間カウンタＫを０にリセットする。
【０２０５】
このＳ７７０以降の処理（Ｓ７７０〜Ｓ８１５）は、第１実施形態の放電処理（図１０）におけるＳ６５０以降の処理（Ｓ６５０〜Ｓ６９５）と全く同じであるため、Ｓ７７０以降の処理についてはその説明を省略する。
【０２０６】
以上説明した本実施形態によれば、ピエゾスタックＰＥの充電電荷量のＡ／Ｄ値が取得される毎に、その取得された値と、充電開始からその取得タイミングまでの経過時間とに基づいて、それまでの増加傾向と同じ傾向（割合）で引き続き充電が行われたなら充電されるであろう規定電荷量を推定する。
【０２０７】
つまり、今回の駆動における規定電荷量の推定を、その今回の駆動時における充電開始後の充電過程に基づいて行うのである。そのため、規定電荷量を高い精度で推定することができ、第１実施形態と同様、駆動時間ＴＱの長短によらず同じ放電速度で放電させることができる。
【０２０８】
［変形例］
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。
【０２０９】
例えば、上記第１実施形態の放電処理（図１０）では、まずＳ６１０にて、駆動時間ＴＱが取得時間Ｔｃより長いか否か、即ち今回の駆動において規定電荷量Ｑｃを実際に計測できるかどうかを予め判断し、駆動時間ＴＱが取得時間Ｔｃより長い場合には、規定電荷量Ｑｃの推定は行わずに、実際に計測・取得された規定電荷量（第３取得タイミングで取得された充電電荷量）Ｑｃをそのまま全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌとして保存するようにしたが（Ｓ６２５）、駆動時間ＴＱの長短にかかわらず、Ｓ６３５〜Ｓ６４０の処理、即ち保存されている前回までの最新の実規定電荷量Ｑｃｏと実目標エネルギーＥｔｒｇｏ、及び今回の目標エネルギーＥｔｒｇを用いた規定電荷量の推定演算と、得られた推定値Ｑｃ’の全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌとしての保存を行うようにしてもよい。
【０２１０】
より具体的には、図１０の放電処理において、Ｓ６１０，Ｓ６１５，Ｓ６２０，Ｓ６２５の処理は削除し、まず最初にＳ６３５，Ｓ６４０の処理を行って、Ｓ６３０以降の処理に進むのである。
【０２１１】
また、上記第１実施形態の放電処理（図１０）では、Ｓ６８５において、放電スイッチＳＷｂのオフ時（Ｓ６７５）のピエゾ電流Ｉｐがボトム側閾値Ｉｔｈ２以上であったか否かを判断し、ボトム側閾値Ｉｔｈ２以上でなかった場合（つまり放電が十分になされている場合）はＳ６９０以降に進むことなく放電終了タイミング（時刻ｔ６）まで放電スイッチＳＷｂをオフさせたままとするようにしたが、このＳ６８５の処理を、「規定放電時間Ｔ３が経過したか否か（即ち時刻ｔ５となったか否か）」を判断する処理に替えてもよい。その場合、規定放電時間Ｔ３が経過していない場合はＳ６９０に進み、規定放電時間Ｔ３が経過したらＳ６８０に戻るようにするとよい。このようにしても、図１０と実質的に同じ処理がなされることとなる。第２実施形態の放電処理（図１１）におけるＳ８０５の処理についても同様である。
【０２１２】
また、上記実施形態では、ピエゾスタックＰＥの充電電荷量によらずに放電速度を一定にするための具体的手段として、全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌの値に応じてピーク側閾値Ｉｔｈ１を可変設定するようにしたが、このようにピーク側閾値Ｉｔｈ１を可変設定するのはあくまでも一例であり、例えばボトム側閾値Ｉｔｈ１を可変設定するようにしてもよいし、ピーク側閾値Ｉｔｈ１及びボトム側閾値Ｉｔｈ２の双方を可変設定するようにしてもよい。
【０２１３】
また、上記第１実施形態では、メイン噴射のときにのみ、第３取得タイミングで取得された充電電荷量Ｑｃを実規定電荷量Ｑｃｏとして保存すると共にそのときの目標エネルギーＥｔｒｇも実目標エネルギーＥｔｒｇｏとして保存するようにしたが、このようにメイン噴射のときに限定したのはあくまでも一例であり、メイン噴射以外の他の噴射時においても、駆動時間ＴＱが充電時間Ｔ１よりも長くて実際の規定電荷量Ｑｃを取得できるのであれば、その取得した規定電荷量Ｑｃとそのときの目標エネルギーＥｔｒｇをそれぞれ実規定電荷量Ｑｃｏ及び実目標エネルギーＥｔｒｇｏとして保存するようにしてもよい。
【０２１４】
また、上記第１実施形態では、図１０のＳ６４０に示すように、規定電荷量の推定値を算出するにあたり、現在保存されている実規定電荷量Ｑｃｏに対応付けられている実目標エネルギーＥｔｒｇｏと今回の目標エネルギーＥｔｒｇの差異を加味するようにしたが、必ずしも目標エネルギーの差異を考慮する必要はなく、現在保存されている実規定電荷量Ｑｃｏをそのまま今回の規定電荷量の推定値とするようにしてもよい。
【０２１５】
また、本発明の適用は、ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射システムに限定されるものではなく、ピエゾスタックを充放電させることによりアクチュエータとして機能するよう構成されたあらゆるピエゾアクチュエータに対して適用することができる。
【符号の説明】
【０２１６】
１…燃料タンク、２…燃料フィルタ、３…燃料ポンプ、４…燃料調量弁、５…コモンレール、５ａ…燃圧センサ、６…高圧燃料通路、７…低圧燃料通路、１０…ＱＲコード、２０…制御ユニット、２１…マイクロコンピュータ、２２…制御ＩＣ、２３…駆動回路、２４…Ａ／Ｄコンバータ、２５…ＥＥＰＲＯＭ、３０…ＱＲコードリーダ、３１…外部機器、４１…ＤＣ／ＤＣコンバータ、４２（ＳＷ１〜ＳＷ４）…気筒選択スイッチ、４３（ＳＷ５，ＳＷ６）…バンク選択スイッチ、４４…第１積分器、４５…第２積分器、９０，９５…オペアンプ、９１，９６…抵抗、９２，９７…コンデンサ、９３，９８…リセットスイッチ、９４，９９…ホールドスイッチ、Ｂ１…目標エネルギーベース値生成ブロック、Ｂ２…加算ブロック、Ｂ３…ゲイン算出ブロック、Ｂ４…温度推定ブロック、Ｂ５…第１乗算ブロック、Ｂ６…補正量算出ブロック、Ｂ７…閾値ベース値算出ブロック、Ｂ８…第２乗算ブロック、Ｂ９…トリガ信号生成ブロック、Ｂａ…バッテリ、Ｃ０…コンデンサ、Ｄ１，Ｄａ，Ｄｂ…ダイオード、Ｌ１…充放電用コイル、Ｎ１〜Ｎ６…ノード、ＰＩ…ピエゾインジェクタ、Ｐａ〜Ｐｄ…ピエゾスタック、Ｒ１〜Ｒ６…抵抗、ＳＲ１…第１シャント抵抗、ＳＲ２…第２シャント抵抗、ＳＷａ…充電スイッチ、ＳＷｂ…放電スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピエゾアクチュエータを駆動する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、充放電により伸長または縮小してピストン等を直線動するピエゾアクチュエータが知られており、そのようなピエゾアクチュエータの伸縮によって開閉弁する燃料噴射用のインジェクタ（以下「ピエゾインジェクタ」という）も知られている。
【０００３】
ピエゾインジェクタを構成するピエゾアクチュエータは、多数の圧電素子（ピエゾ素子）が積層されてなる積層体（ピエゾスタック）を逆圧電効果により伸縮させるよう構成されたものである。なお、ピエゾスタックの詳細な構成については例えば特許文献１に記載されている。ピエゾ素子は容量性の負荷であり、ピエゾアクチュエータの伸縮は、ピエゾスタックの充電及び放電（詳しくはピエゾスタックを構成する各ピエゾ素子の充電及び放電）により切り替えられる。
【０００４】
即ち、ピエゾアクチュエータを駆動する駆動装置は、ピエゾスタックを充電、及び放電することでピエゾアクチュエータを伸長、及び縮小させるよう構成されており、このような駆動装置として、例えば特許文献１〜３に記載されているように、ピエゾスタックの充電及び放電をいずれもチョッパ制御により行うことでピエゾスタックの変位量を制御するものが知られている。
【０００５】
この駆動装置は、ピエゾアクチュエータを伸長させる際には、チョッパ制御にかかる充電用のスイッチング素子のオン・オフを繰り返す充電スイッチング制御を行うことにより、ピエゾスタックに流れる電流を漸増・漸減させながらピエゾスタックの充電（伸長）を行う。
【０００６】
また、ピエゾアクチュエータを縮小させる際には、チョッパ制御にかかる放電用のスイッチング素子のオン・オフを繰り返す放電スイッチング制御を行うことにより、ピエゾスタックに流れる電流を漸増・漸減させながらピエゾスタックの放電（縮小）を行う。
【０００７】
ところで、ピエゾ素子の変位量は、基本的にはピエゾ素子に印加される電圧により定まるが、その電圧と変位量との関係は、温度に応じて変化する。つまり、温度に応じてピエゾ素子の静電容量が変化するため、同じ電圧であっても温度によってその変位量は異なるのである。
【０００８】
一方、ピエゾインジェクタの開弁時間を高精度に制御するためには、温度にかかわらず変位量を所望の量に制御（即ち開弁時間を所望の時間に制御）する必要がある。このため、単にピエゾスタックの電圧に基づいてピエゾアクチュエータの変位量を間接的に制御するだけでは、ピエゾスタックの温度に応じてその変位量が変化するため、開弁時間を高精度に制御することができない。
【０００９】
そこで、温度にかかわらずピエゾアクチュエータの変位量を所望の量に制御する技術として、特許文献１には、ピエゾスタックを充電するに際し、ピエゾスタックに供給されるエネルギーを一定とする制御（以下「定エネルギー制御」ともいう）を行うことで変位量の温度依存性を抑制することが開示されている。
【００１０】
また、特許文献２には、充電スイッチング制御を行う時間を一定時間に固定すると共に、充電時において単位時間あたりにピエゾスタックに充電される電荷量を制御することでピエゾスタックに供給されるエネルギーを一定に制御することが開示されている。
【００１１】
この特許文献２に記載の技術によれば、温度にかかわらず、充電の過程が均一となり、充電開始から上記一定時間後のピエゾスタックのエネルギーも一定となる。そのため、温度によるピエゾアクチュエータの挙動（伸長）のばらつきを抑えることができる。
【００１２】
しかし、特許文献１，２に記載の技術はいずれも、ピエゾスタックへの充電を定エネルギー制御により行うことで、充電時、即ちピエゾアクチュエータを伸長させる際については有効であるものの、縮小させる際のピエゾスタックの放電を高精度に制御することは困難である。
【００１３】
即ち、定エネルギー制御による充電を行うことによりピエゾスタックのエネルギーを一定に保っても、ピエゾスタックに充電される電荷量は、温度によって異なる。そのため、放電時において例えば所定の放電速度にて放電を行うようにした場合、充電時の電荷量が多いほど放電開始から放電完了までの時間が長くなる。つまり、放電時におけるピエゾアクチュエータの挙動が温度によってばらつくこととなり、ゆえにピエゾアクチュエータを高精度に制御できなくなる。
【００１４】
そこで、特許文献３には、放電時においても、温度にかかわらず所望の放電時間にて放電が行われるようにすることで放電時のピエゾアクチュエータの挙動を高精度に制御すべく、ピエゾスタックに充電される電荷量を検出し、その検出結果に基づいて放電スイッチング制御を行う技術が開示されている。
【００１５】
一般によく知られている放電スイッチング制御では、例えば特許文献３に記載されているように、放電の際、放電用のスイッチング素子をオンすることによりピエゾスタックからの放電（放電電流の漸増）を開始させ、その放電電流が所定のピーク側閾値に達したらスイッチング素子をオフして放電電流を漸減させる。そして、放電電流が所定のボトム側閾値まで低下したら再びスイッチング素子をオンして放電電流を漸増させる。このようにして放電スイッチング制御を行うことにより、ピエゾスタックに充電されている電荷量は徐々に減少していき、これに伴って伸長状態であったピエゾアクチュエータも縮小していくこととなる。
【００１６】
そして、特許文献３では、放電スイッチング制御を行うにあたり、充電スイッチング制御時にピエゾスタックに充電された電荷量に基づいて、放電スイッチング制御時における上記ピーク側閾値又はボトム側閾値の少なくとも一方を可変設定する。例えば、充電電荷量が多いほどピーク側閾値を大きく設定する。これにより、温度変化等によってピエゾスタックに充電される電荷量が変化しても、所望の放電時間（以下「規定放電時間」ともいう）で放電を完了させることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００５−１３０５６１号公報
【特許文献２】特開２００５−０１６４３１号公報
【特許文献３】特開２００７−２０５１７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
特許文献３に記載されている技術では、規定の充電スイッチング制御が完了した後、即ち定エネルギー制御における規定のエネルギー（目標エネルギー）まで充電が完了した後に放電が開始される場合には、その充電された電荷を規定放電時間をかけて放電させるように放電速度の適正な制御がなされる。
【００１９】
しかし、目標エネルギーに達する前の、まだ充電スイッチング制御が行われている最中に（目標エネルギーに対応した電荷量である規定電荷量まで充電されていないときに）放電が開始される場合や、例えば充電スイッチング制御中に所定インターバル毎にピエゾスタックの電荷量を検出する構成において、ある検出タイミングにて電荷量が検出されてから次の検出タイミングまでの、充電電荷量が増加している間に、放電が開始されてしまう場合（つまりこの場合、実際の充電電荷量よりも少ない電荷量が検出された状態となっている）には、適正な放電速度にて放電が行われないという問題がある。
【００２０】
即ち、このように充電電荷量がまだ規定電荷量に達していないときに放電が開始されると、駆動装置は、そのときの充電電荷量に基づき、その電荷量を規定放電時間かけて放電させようとする。しかし、充電電荷量が規定電荷量よりも少ないにもかかわらず、その少ない電荷量を規定放電時間かけて放電させようとすると、本来の望ましい放電速度（規定電荷量を規定放電時間かけて放電させるための放電速度）よりも遅い速度で放電が行われてしまのである。
【００２１】
このような問題は、例えばピエゾインジェクタを用いた内燃機関の燃料噴射装置における、１燃焼サイクル中における燃焼室内への燃料噴射を、メイン噴射と、このメイン噴射よりも少ない微量の燃料を噴射する少なくとも一回の微量噴射とに分割して行う、いわゆる多段噴射を行う場合において、微量噴射を行う場合に生じる可能性がある。
【００２２】
図１２〜図１４を用いて、上述した問題について具体的に説明する。図１２（ａ）は、目標エネルギーに対応した規定電荷量Ｑ１（Ｑ２）まで充電が行われる場合のピエゾスタックの充電電荷量の変化を説明するための説明図であり、図１２（ｂ）は、規定電荷量Ｑ１に到達する前に放電が開始される場合のピエゾスタックの充電電荷量の変化を説明するための説明図である。
【００２３】
ピエゾインジェクタの駆動、即ちピエゾインジェクタが有するピエゾスタックへの充放電は、燃料噴射量に応じて生成される駆動信号に従って行われ、図１２（ａ）に示すように、駆動信号がＨレベルに立ち上がるタイミング（時刻ｔ１）でピエゾスタックの充電スイッチング制御が開始され、駆動信号がＬレベルに立ち下がるタイミング（時刻ｔ３（又は時刻ｔ５））でピエゾスタックの放電スイッチング制御が開始される。なお、駆動信号がＨレベルの間の時間を、以下、駆動時間と称す。
【００２４】
また、定エネルギー制御による充電においては、充電時間（充電スイッチング制御が行われる時間）が、目標エネルギーに応じて規定充電時間として予め設定され、充電開始後、その規定充電時間が経過すると（時刻ｔ２）、ピエゾスタックへの充電は停止される。このとき、ピエゾスタックには目標エネルギーに応じた規定電荷量が充電されていることになる。また、放電時間についても、規定放電時間が予め設定され、放電開始後、その規定放電時間が経過したときに放電が完了するように放電スイッチング制御が行われる。そして、図１２〜図１４の例では、規定充電時間と規定放電時間が同じになるように設定されている。
【００２５】
また、充電エネルギーは一定であっても温度が変化すると充電速度も変化し、規定充電時間内に充電される電荷量（規定電荷量）も温度によって異なる。図１２（ａ）のａ１（実線）の波形とａ３（点線）の波形はその一例であり、ａ３の波形はａ１の波形に比べて、充電エネルギーは同じであるものの温度が異なることにより充電速度が遅く、規定電荷量はａ１の場合のＱ１に対してａ３の場合はＱ２と小さくなる。
【００２６】
但しこのように規定電荷量が異なっても、放電時間は同じ規定放電時間となる。つまり、規定充電時間中の充電速度が大きくて規定電荷量が大きいほど、放電速度も大きくして規定放電時間をかけて放電が完了するよう、上記ピーク側閾値又はボトム側閾値の少なくとも一方が可変設定され、逆に規定充電時間中の充電速度が小さくて規定電荷量が小さいほど、放電速度も小さくして同じ規定放電時間にて放電が完了するよう、上記ピーク側閾値又はボトム側閾値の少なくとも一方が可変設定される。
【００２７】
そして、図１２（ａ）に示すように、駆動時間ＴＱが長くてピエゾスタックへの充電が規定電荷量までなされる場合、つまり駆動時間ＴＱが規定充電時間よりも長い場合は、ピエゾスタックの充電電荷量の波形は台形状になる。この場合、駆動時間ＴＱが異なっても放電時間は同一である。即ち、充電電荷量が図中ａ１（実線）のように変化する場合の放電時間（時刻ｔ３〜ｔ４）と、それより駆動時間が長くて充電電荷量が図中ａ２（破線）のように変化する場合の放電時間（時刻ｔ５〜ｔ６）とは、いずれも同じ規定放電時間となる。
【００２８】
これに対し、図１２（ｂ）に示すように、駆動時間ＴＱが規定充電時間よりも短く、充電開始から規定充電時間が経過する前に（即ち、充電量が規定電荷量に到達する前に）放電が開始されるような場合は、充電電荷量の波形は三角形状になる。この場合、駆動時間ＴＱが短ければ短いほど、それに応じて充電時間も短くなり、充電電荷量も少なくなる。しかし、放電時間については、既述の通りあくまでも規定放電期間をかけて放電が完了するように制御されることから、充電電荷量が少なければ少ないほど、ゆっくりとした速度で放電が行われてしまうことになる。
【００２９】
図１２（ｂ）において、図中ａ４（実線）のように時刻ｔ１で充電が開始された後、そのときの目標エネルギーに応じた規定電荷量Ｑ１に到達する前の時刻ｔ１２で放電が開始されると、その放電開始時の充電電荷量は規定電荷量Ｑ１よりも小さいＱ３となっている。
【００３０】
この場合、駆動時間ＴＱが短かったことにより充電電荷量は結果として規定電荷量Ｑ１よりも少なくなっているものの、その充電はあくまでも規定電荷量Ｑ１を充電することを目標に、それに応じた充電速度で行われたものである。そのため、放電についても、本来ならば図中ａ５（破線）のように、規定電荷量Ｑ１が規定放電時間で放電されるような放電速度にて行うのが適正な放電といえる。つまり、時刻ｔ１２で放電が開始された場合も、図中ａ６（一点鎖線）のように、図中ａ５（破線）の放電速度と同じ放電速度で放電が行われるのが適正な放電である。
【００３１】
しかし、特許文献３に記載されている放電スイッチング制御では、充電電荷量に関係なく放電時間が一定（規定放電時間）となるように制御されることにより、時刻ｔ１２で放電が開始される場合の実際の放電速度は、そのときの充電電荷量Ｑ３（＜Ｑ１）を規定放電時間で放電完了させるべく、図中ａ７（実線）のように、図中ａ５（破線）よりも遅い放電速度となってしまう。この図中ａ７（実線）が示す実際の放電速度は、図中ａ８（点線）に示すような、規定電荷量がＱ３であってその規定電荷量Ｑ３まで充電が行われた場合における放電速度と同じである。
【００３２】
つまり、規定電荷量Ｑ１まで充電させるべく、それに応じた充電速度にて充電を開始した場合には（図中ａ４）、本来ならば放電についてもその充電速度に対応した放電速度（図中ａ５）で行われるべきであるところ、規定電荷量Ｑ１に到達する前のまだ電荷量Ｑ３のときに放電が開始されると、駆動装置は、その電荷量Ｑ３を規定放電時間かけて放電させるべく、本来の適正な放電速度（図中ａ６。ａ５と同じ放電速度）よりも遅い放電速度（図中ａ７）にて放電させてしまうのである。
【００３３】
そのため、図１４に示すように、駆動時間ＴＱが規定充電時間よりも短くなるような低噴射領域において、駆動時間ＴＱに対する燃料噴射量のリニアリティが悪化してしまう。即ち、本来は低噴射領域においても図中破線に示すように駆動時間ＴＱの長短に拘わらず全体として燃料噴射量のリニアリティが維持されるべきであるが、低噴射領域では、上記のように放電速度が遅くなってしまうため、図中実線に示すように本来の適正な燃料噴射量よりも多くの燃料が噴射されてしまうことになる。
【００３４】
また、実際の放電制御では、図１３に示すように、充電中に所定インターバル（Ｔａ）毎にそのときの充電電荷量を検出し、その検出結果に基づいて放電速度を設定する（例えば放電スイッチング制御時における上記ピーク側閾値又はボトム側閾値の少なくとも一方を設定する）のが一般的である。即ち、図１３の例では、充電開始から所定インターバルＴａ経過後に電荷量Ｑａを検出し、そこから更に所定インターバルＴａ経過後（充電開始からＴｂ経過後）に電荷量Ｑｂを検出し、そこから更に所定インターバルＴａ経過後（充電開始からＴｃ経過後）に、規定電荷量である電荷量Ｑｃを検出する。
【００３５】
そのため、図１３の例のように、駆動時間ＴＱが、Ｔｂ＜ＴＱ＜Ｔｃの場合は、放電開始時に検出されている電荷量はＱｂであり、このＱｂは放電開始時に実際に充電されている電荷量よりも小さい。そのため、このＱｂに基づいて設定された放電速度に基づく放電がなされると、放電速度の適正な制御がより困難になってしまう。
【００３６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、充放電によりピエゾアクチュエータを駆動するにあたり、充電開始から放電開始までの駆動時間の長短によらず、放電速度を適正に制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３７】
上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、一又は複数のピエゾ素子からなるピエゾ素子体を有し、該ピエゾ素子体を充電することにより該ピエゾ素子体を伸長させてその充電開始タイミングから所定の駆動時間経過後に放電を行って該ピエゾ素子体を縮小させることにより、該ピエゾ素子体がアクチュエータとして機能するよう構成されたピエゾアクチュエータの駆動方法であって、ピエゾ素子体を伸長させる際は、該ピエゾ素子体の充電エネルギーが予め設定された目標エネルギーとなるように該ピエゾ素子体の充電を行う。また、ピエゾ素子体の放電が開始される前までに、予め、該ピエゾ素子体への充電が目標エネルギーに到達するまで行われたならば充電されるであろう規定電荷量を推定し、その推定した規定電荷量に基づき、予め設定された規定放電時間をかけて該規定電荷量を放電させるために必要な放電パターンを設定する。そして、充電開始タイミングから駆動時間経過後、その設定した放電パターンに従って放電を行う。
【００３８】
上記の駆動方法では、ピエゾ素子体を伸長させための充電は、目標エネルギーを設定して、ピエゾ素子体の充電エネルギーをその目標エネルギーに到達させることを目標にして行われることになるが、駆動時間の長さによっては、実際の充電エネルギーが必ず目標エネルギーに到達するとは限らず、目標エネルギーに到達する前のまだ充電が行われている最中に駆動時間が経過して、放電が開始される場合も起こりうる。
【００３９】
そこで、目標エネルギーまで充電が到達したならば充電されるはずの電荷量である規定電荷量を、放電が開始される前に予め推定しておく。そして、その推定した規定電荷量に基づき、その規定電荷量を規定放電時間かけて放電させるのに必要な放電パターンを設定する。
【００４０】
なお、放電パターンの具体的態様は種々考えられ、例えば放電速度（一定時間あたりの放電電荷量）であってもよいし、また例えば、既述の特許文献３のようにチョッパ制御により放電を行う構成の場合には、後述する請求項１０に記載のように放電電流のピーク側閾及びボトム側閾値のうち少なくとも何れか一方であってもよい。
【００４１】
そして、放電手段は、その設定された放電パターンに従って放電を行う。つまり、放電開始時（充電開始タイミングから駆動時間経過時）のピエゾ素子体の実際の充電電荷量に関係なく、上記放電パターン、即ち規定電荷量まで充電された場合を想定して設定された放電パターンにて放電が行われる。換言すれば、放電開始時に実際に充電されている電荷量に関係なく、規定電荷量を規定放電時間かけて放電完了させるのに必要な放電速度にて放電が行われるということであり、これは即ち、放電開始時の充電電荷量に関係なく放電速度は同じということである。そのため、放電開始時の電荷量が少ないほど、放電開始から放電完了までに要する時間は短くなる。
【００４２】
従って、請求項１に記載のピエゾアクチュエータの駆動方法によれば、放電開始時の実際の充電電荷量にかかわらず、そのときの目標エネルギーに応じた規定電荷量を規定放電時間かけて放電させるための放電パターンにて放電が行われる。そのため、充電開始から放電開始までの駆動時間の長短によらず、放電速度を適正に制御することが可能となる。
【００４３】
次に、請求項２に記載の発明は、一又は複数のピエゾ素子からなるピエゾ素子体を有し、該ピエゾ素子体を充電することにより該ピエゾ素子体を伸長させてその充電開始タイミングから所定の駆動時間経過後に放電を行って該ピエゾ素子体を縮小させることにより、該ピエゾ素子体がアクチュエータとして機能するよう構成されたピエゾアクチュエータを駆動するピエゾアクチュエータ駆動装置であって、充電手段と、規定電荷量推定手段と、放電パターン設定手段と、放電手段と、を備えたものである。
【００４４】
充電手段は、ピエゾ素子体の充電エネルギーが予め設定された目標エネルギーとなるように該ピエゾ素子体の充電を行うことにより該ピエゾ素子体を伸長させる。規定電荷量推定手段は、ピエゾ素子体の放電が開始される前に、予め、充電手段によるピエゾ素子体への充電が目標エネルギーに到達するまで行われたならば充電されるであろう規定電荷量を推定する。放電パターン設定手段は、規定電荷量推定手段により推定された規定電荷量に基づき、予め設定された規定放電時間をかけて該規定電荷量を放電させるために必要な放電パターンを設定する。そして、放電手段は、充電手段による充電開始タイミングから駆動時間経過後、放電パターン設定手段により設定された放電パターンに従って放電を行うことによりピエゾ素子体を縮小させる。
【００４５】
このように構成された請求項２に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置によれば、放電開始時の実際の充電電荷量にかかわらず、放電パターン設定手段が、規定電荷量推定手段により推定された規定電荷量（目標エネルギーに応じた電荷量）に基づいてその規定電荷量を規定放電時間かけて放電させるのに必要な放電パターンを設定するため、請求項１に記載のピエゾアクチュエータの駆動方法が実現され、請求項１と同様の効果を得ることができる。
【００４６】
次に、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置であって、ピエゾ素子体に充電される電荷量を検出する電荷量検出手段と、充電手段による充電が、ピエゾ素子体の充電エネルギーが目標エネルギーに到達するまで行われた場合に、該到達後に電荷量検出手段により検出された電荷量を実規定電荷量として記憶する記憶手段と、を備えている。そして、充電手段による充電の開始から、駆動時間経過後に放電手段による放電を開始してその放電が完了するまでを、ピエゾアクチュエータの一回の駆動として、規定電荷量推定手段は、前回のピエゾアクチュエータの駆動時までに記憶手段に記憶された実規定電荷量を用いて、今回の駆動時における規定電荷量を推定する。
【００４７】
このように構成された請求項３に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置によれば、規定電荷量推定手段が、前回の駆動時までに実際に目標エネルギーまで充電完了されたときに検出された実規定電荷量を用いて、今回の駆動における規定電荷量を推定するため、信頼性の高い規定電荷量が推定されることとなる。そのため、放電速度の適正な制御を高い精度で実現することができる。
【００４８】
なお、記憶手段による記憶は、必ずしも、充電エネルギーが目標エネルギーに到達する度に毎回行う必要はなく、例えば所定の駆動回数毎に記憶するようにしてもよいし、例えば後述する請求項６のように主駆動時（詳細は後述）のみ記憶するようにしてもよい。
【００４９】
次に、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置であって、規定電荷量推定手段は、前回のピエゾアクチュエータの駆動時までに記憶手段に記憶された実規定電荷量のうち、最も新しい実規定電荷量を、今回の駆動時における規定電荷量として推定する。
【００５０】
即ち、直近の駆動時に実際に充電された実規定電荷量は、今回充電されるであろう規定電荷量との差が非常に小さい（或いはほとんど差がない）という想定のものに、その直近の（最も新しい）実規定電荷量を今回の規定電荷量として推定するのである。またこの場合、記憶手段は、常に最新の実規定電荷量のみを記憶しておけば十分である。
【００５１】
従って、請求項４に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置によれば、前回駆動時までの最新の実規定電荷量という、最も信頼性の高い値を用いて、今回の規定電荷が推定されるため、放電速度の適正な制御をより高い精度で実現することができる。
【００５２】
次に、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置であって、目標エネルギーの設定に必要な情報であるエネルギー設定関連情報を取得するエネルギー設定関連情報取得手段と、ピエゾアクチュエータの駆動毎に、エネルギー設定関連情報取得手段により取得されたエネルギー設定関連情報に基づいて目標エネルギーを設定する目標エネルギー設定手段と、を備え、記憶手段は、充電手段による充電が、ピエゾ素子体の充電エネルギーが目標エネルギーに到達するまで行われた場合に該充電時に目標エネルギー設定手段により設定された目標エネルギーを実目標エネルギーとして、実規定電荷量と対応付けて記憶する。そして、規定電荷量推定手段は、上記最も新しい実規定電荷量を、その実規定電荷量に対応付けて記憶手段に記憶されている実目標エネルギーと目標エネルギー設定手段により設定された目標エネルギーとの比率に応じて補正し、その補正後の実規定電荷量を、今回の駆動時における規定電荷量として推定する。
【００５３】
前回駆動時までの目標エネルギーと今回駆動時の目標エネルギーが異なっているような場合に、前回までの実規定電荷量をそのまま今回の規定電荷量として推定すると、目標エネルギーが異なっている分、推定精度が低くなるおそれがある。つまり、例えば今回の目標エネルギーが前回よりも高く設定されている場合は、前回実際に充電された規定電荷量よりも多い電荷量が今回充電されることとなるため、その差分による推定精度の低下が生じるのである。
【００５４】
そこで請求項５に記載の発明では、規定電荷量を推定するにあたり、単に記憶手段により記憶されている最新の実規定電荷量をそのまま推定値とするのではなく、その実規定電荷量が記憶されたときの実際の目標エネルギー（実目標エネルギー）と今回駆動時の目標エネルギーとの比率に応じて、実規定電荷量を補正する。具体的な補正方法は種々考えられ、例えば、今回駆動時の目標エネルギーが前回駆動時よりも所定の割合だけ増加しているならば実規定電荷量についてもそれと同じ割合だけ増加させる、という補正を行って、その補正後（増加させた後）の実規定電荷量を推定値とすることができる。
【００５５】
従って、請求項５に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置によれば、駆動毎に目標エネルギーが異なってもその目標エネルギーに応じた精度の高い規定電荷量が推定されるため、目標エネルギーの相違による放電速度の制御精度の低下を抑制することができる。
【００５６】
次に、請求項６に記載の発明は、請求項３〜請求項５の何れか１項に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置であって、ピエゾアクチュエータを、予め設定された複数回の駆動を一つの駆動サイクルとして、複数の駆動サイクルに渡って駆動すると共に、一つの駆動サイクル内で行われる複数回の駆動として、少なくとも、駆動時間が、ピエゾ素子体の充電エネルギーが目標エネルギーに到達するのに要する時間よりも長いことにより該ピエゾ素子体に規定電荷量が充電される主駆動と、この主駆動よりも前及び後の少なくとも一方においてこの主駆動における駆動時間よりも短い駆動時間で駆動する副駆動と、を行うように構成されている。そして、記憶手段は、各駆動サイクルにおける主駆動時に実規定電荷量の記憶を行う。
【００５７】
ピエゾアクチュエータの駆動を、主駆動と副駆動を含む駆動サイクルで行う場合、副駆動時には、その駆動時間の長さによっては、充電中に駆動時間が経過してしまって規定電荷量まで充電されることなく放電が開始される可能性がある。これに対し、主駆動時には、確実に規定電荷量まで充電される。
【００５８】
そのため、上記駆動サイクルで駆動するような場合は、主駆動時にのみ、そのときの規定電荷量を実規定電荷量として記憶するようにすれば、効率的且つ確実に実規定電荷量を記憶することができる。
【００５９】
次に、請求項７に記載の発明は、請求項３〜請求項６の何れか１項に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置であって、駆動時間が、ピエゾ素子体を目標エネルギーまで充電完了させるのに必要な規定充電時間よりも長いか否かを判断する駆動時間判断手段を備えている。そして、放電パターン設定手段は、駆動時間判断手段により駆動時間が規定充電時間よりも長いと判断された場合は、規定電荷量推定手段により推定された規定電荷量に基づく放電パターンの設定は行わず、充電手段による充電開始タイミングから規定充電時間が経過した後に電荷量検出手段により検出された電荷量に基づいて、放電パターンを設定する。
【００６０】
即ち、駆動の際に、今回の駆動時間が規定充電時間より長いかどうか、即ち今回の駆動は規定電荷量まで（目標エネルギーまで）充電完了するような駆動であるのかどうかを予め判断する。そして、今回の駆動時間が、規定電荷量まで充電完了する程度に長いならば、あえて前回までの実規定電荷量を用いて今回の規定電荷量を推定する必要性はなく、駆動時間経過後に実際に検出される充電電荷量を用いて放電パターンを設定すれば十分であり、且つ、そのように実際の充電電荷量を用いる方がより高い精度でより適正な放電パターンを設定することができる。
【００６１】
次に、請求項８に記載の発明は、請求項２に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置であって、充電手段による充電開始後、所定の検出タイミング毎にピエゾ素子体に充電されている電荷量を検出する電荷量検出手段を備え、規定電荷量推定手段は、充電手段による充電開始後、上記検出タイミング毎に、該検出タイミングにおける電荷量検出手段による検出結果と、充電開始から該検出タイミングまでの経過時間とに基づいて、規定電荷量を推定する。
【００６２】
即ち、既述の請求項３〜７に記載の駆動装置のように前回駆動時までの実規定電荷量（過去に検出された実値）を用いて今回の規定電荷量を推定するのとは異なり、今回駆動時の規定電荷量については、その今回の駆動時における実際の充電過程に基づいて推定するのである。
【００６３】
従って、請求項８に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置によれば、今回の駆動における規定電荷量の推定を、今回の駆動時における充電開始後の充電過程に基づいて行うため、精度の高い推定を行うことができ、放電速度の適正な制御を高い精度で実現することができる。
【００６４】
次に、請求項９に記載の発明は、請求項８に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置であって、放電パターン設定手段は、充電開始後、駆動時間が経過する前に充電エネルギーが目標エネルギーに到達して該到達後の電荷量が電荷量検出手段により検出された場合は、規定電荷量推定手段により推定された規定電荷量に基づく放電パターンの設定は行わず、該検出された該到達後の電荷量に基づいて放電パターンを設定する。
【００６５】
即ち、充電開始後、上記検出タイミング毎に規定電荷量の推定は行うものの、実際の充電電荷量が規定電荷量に到達してその電荷量が検出されたならば、あえてその到達前に推定された規定電荷量を用いる必要性はなく、その到達後に実際に検出された電荷量（規定電荷量）を用いて放電パターンを設定すれば十分である。しかも、そのように実際の充電電荷量を用いる方がより高い精度でより適正な放電パターンを設定することができる。
【００６６】
次に、請求項１０に記載の発明は、請求項２〜請求項９の何れか１項に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置であって、ピエゾ素子体に直列に接続される充放電用コイルと、この充放電用コイルとピエゾ素子体との直列回路に対して、直流電源から充電スイッチを介して電源供給を行う充電経路と、上記直列回路に並列に接続され、放電スイッチを介してピエゾ素子体の充電電荷を放電させるための放電経路と、充電スイッチに対して、カソードが直流電源の正極側となるよう並列に接続された第１ダイオードと、放電スイッチに対して、アノードが直流電源の負極側となるよう並列に接続された第２ダイオードと、を備えている。
【００６７】
充電手段は、充電スイッチのオン・オフを繰り返すことによりピエゾ素子体を充電させて伸長させる。放電手段は、ピエゾ素子体からの放電電流を検出する放電電流検出手段を有すると共に、充電開始タイミングから駆動時間経過後、放電スイッチをオンし、その後、放電電流がピーク側閾値より大きくなったら放電スイッチをオフし、その後、放電電流がボトム側閾値より低くなったら放電スイッチをオンする、という動作を繰り返すことにより、ピエゾ素子体を放電させて収縮させるよう構成されている。
【００６８】
そして、放電パターン設定手段は、放電パターンの設定を、ピーク側閾値及びボトム側閾値のうち少なくとも何れか一方を設定することにより行う。
このように構成された請求項１０に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置によれば、規定電荷量に基づく放電パターンの設定が、上記の通りピーク側閾値及びボトム側閾値の少なくとも一方を設定するという、ごく簡易的な方法にて実現されるため、放電パターンの設定にかかる処理負荷を低く抑えつつ、上述した各請求項２〜９の効果を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】実施形態のコモンレール式燃料噴射システムの構成を表す構成図である。
【図２】制御ユニットの概略構成を表す説明図である。
【図３】制御ユニットの概略構成を表し、特に駆動回路の詳細構成を表す説明図である。
【図４】第１積分器及び第２積分器の概略構成を表す回路図である。
【図５】駆動回路の動作状態を表すタイムチャートである。
【図６】制御ＩＣにおける、電荷量閾値Ｑｔｈ及びトリガ信号ＴＲＧＧの生成にかかる機能を説明するための機能ブロック図である。
【図７】充電処理を表すフローチャートである。
【図８】第１積分器動作処理を表すフローチャートである。
【図９】電荷量計測処理を表すフローチャートである。
【図１０】第１実施形態の放電処理を表すフローチャートである。
【図１１】第２実施形態の放電処理を表すフローチャートである。
【図１２】駆動時間と充電量との関係を説明するための説明図である。
【図１３】駆動時間と充電量との関係、及び充電中における充電電荷量の検出タイミングを説明するための説明図である。
【図１４】駆動時間と燃料噴射量との関係を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００７０】
以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
（１）コモンレール式燃料噴射システムの構成
図１は、本発明が適用されたディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射システムの構成を表す構成図である。図１に示す如く、本実施形態のコモンレール式燃料噴射システムは、車両に搭載され、主として、燃料タンク１、燃料ポンプ３、コモンレール５、ピエゾインジェクタＰＩ、及び制御ユニット２０を備えている。
【００７１】
燃料タンク１内の燃料は、燃料フィルタ２を介して、燃料ポンプ３によって汲み上げられる。燃料ポンプ３は、燃料調量弁４を備えており、制御ユニット２０からの制御指令に基づいてこの燃料調量弁４が操作されることで、外部に吐出される燃料量が決定される。
【００７２】
燃料ポンプ３からの燃料は、コモンレール５に加圧供給される。コモンレール５は、燃料ポンプ３から加圧供給された燃料を高圧状態で蓄えるものであり、このコモンレール５に蓄圧された高圧燃料は、高圧燃料通路６を介して、ディーゼルエンジンの各気筒（本例では４気筒）に設けられたピエゾインジェクタＰＩ（燃料噴射弁）に供給される。各気筒のピエゾインジェクタＰＩは、いずれも低圧燃料通路７と接続されており、この低圧燃料通路７を介して燃料タンク１に燃料を戻すことが可能となっている。
【００７３】
ピエゾインジェクタＰＩの詳細構成については、既述の特許文献１，３などに詳しく記載されているため、ここではその詳細説明を省略するが、その概要は次の通りである。
即ち、ピエゾインジェクタＰＩは、複数の圧電素子（ピエゾ素子）が積層されてなるピエゾスタックを備えており、このピエゾスタックが、逆圧電効果によって伸縮することによりアクチュエータとして機能する。つまり、ピエゾインジェクタＰＩは、ピエゾスタックからなるピエゾアクチュエータを備えたものである。ピエゾスタックは容量性の負荷であり、充電されることで伸長し、放電されることで縮小する。なお、本実施形態のピエゾインジェクタＰＩが有するピエゾスタックは、ＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）等の圧電材料の圧電素子を利用したものである。
【００７４】
ピエゾスタックへ電流が供給されず（即ちピエゾスタックが充電されておらず）ピエゾスタックが収縮状態にあるときには、ノズルニードルが燃料噴射口を閉じた閉弁状態となり、燃料は噴射されない。一方、ピエゾスタックに電流が供給される（即ちピエゾスタックが充電される）ことでピエゾスタックが伸長状態となると、ノズルニードルが燃料噴射口を開いた開弁状態となり、高圧燃料通路６から供給された燃料が燃料噴射口から噴射されることとなる。
【００７５】
本実施形態のコモンレール式燃料噴射システムは、コモンレール５内の燃圧（以下「レール圧」ともいう）ＰＣを検出する燃圧センサ５ａや、ディーゼルエンジンの出力軸（クランク軸）の回転角度を検出するクランク角センサ（図示略）等、ディーゼルエンジンの動作状態にかかわる各種の物理量を検出する各種センサや、運転者によるアクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ（図示略）等も備えている。そして、これら各種センサの検出結果は、制御ユニット２０に入力される。
【００７６】
制御ユニット２０は、各種センサから入力される各種検出値に基づき、ピエゾインジェクタＰＩや燃料調量弁４等の、コモンレール式燃料噴射システムを構成する各種アクチュエータの動作を制御する。
【００７７】
なお、本実施形態のコモンレール式燃料噴射システムでは、ピエゾインジェクタＰＩからの燃料噴射がいわゆる多段噴射にて行われる。即ち、ディーゼルエンジンの１燃焼サイクル中に、メイン噴射（本発明の主駆動に相当）と、その前後においてそのメイン噴射よりも少ない微量の燃料を噴射する微量噴射（例えばパイロット噴射、ポスト噴射等。本発明の副駆動に相当。）とが行われる。
【００７８】
（２）制御ユニットの構成
次に、図２及び図３を用いて、制御ユニット２０の構成を説明する。まず、図２を用いて制御ユニット２０の概略構成を説明する。図２に示すように、制御ユニット２０は、主としてマイクロコンピュータ２１と、制御ＩＣ２２と、駆動回路２３と、Ａ／Ｄコンバータ２４と、ＥＥＰＲＯＭ２５とを備えている。
【００７９】
マイクロコンピュータ２１は、アクセルセンサによって検出されるアクセルペダルの操作量と、クランク角センサの検出値から定まる出力軸の回転速度とに基づき、ディーゼルエンジンの出力トルクの要求を満たす要求噴射量を算出する。そして、その算出した要求噴射量と、燃圧センサ５ａの検出値とに基づき、ピエゾインジェクタＰＩに対する噴射指令値（指令噴射期間）をマップ演算し、その噴射指令値に応じた駆動信号ＩＪＴ（図５（ａ）参照）を制御ＩＣ２２へ出力する。
【００８０】
駆動信号ＩＪＴは、ピエゾインジェクタＰＩが有するピエゾスタックの充電開始タイミング及び放電開始タイミングを規定するものであり、図５（ａ）に示すように、Ｈレベルに立ち上がるタイミング（時刻ｔ１）で充電が開始され、Ｌレベルに立ち下がるタイミング（時刻ｔ４）で放電が開始される。そして、この駆動信号ＩＪＴの長さ（Ｈレベル状態の長さ）である駆動時間ＴＱは、要求噴射量とレール圧ＰＣとに応じて決定される。
【００８１】
制御ＩＣ２２は、マイクロコンピュータ２１から入力された駆動信号ＩＪＴに基づいて駆動回路２３を制御することで、ピエゾインジェクタＰＩへの電力供給状態（つまり、ピエゾインジェクタＰＩを構成するピエゾスタックの充放電）を制御して、要求噴射量の燃料が所望のタイミングで噴射されるようにピエゾインジェクタＰＩを伸縮させる。これにより、ピエゾインジェクタＰＩから噴射される燃料の噴射量、噴射時期及び噴射段等の各種噴射形態が制御されることとなる。
【００８２】
駆動回路２３は、制御ＩＣ２２からの各種指令・信号等に従って各気筒のピエゾインジェクタＰＩを充放電させる。この駆動回路２３の詳細構成については後述する。
また、駆動回路２３からＡ／Ｄコンバータ２４には、駆動回路２３内の動作状態を示す各種検出信号が入力される。この検出信号は、Ａ／Ｄコンバータ２４にて、Ａ／Ｄ変換を含む各種入力処理等がなされた上で、マイクロコンピュータ２１及び制御ＩＣ２２に送信される。
【００８３】
ピエゾインジェクタＰＩには、噴射特性やピエゾスタックの静電容量などの各種特性等について個体差があり、このような固有の特性は、ピエゾインジェクタＰＩが搭載される車両が市場に出荷される前の製造工程時において予め計測される。そして、それぞれのピエゾインジェクタＰＩを同じように作動させるための調整データを含む個体情報が、ＱＲコード１０として記憶される。このＱＲコード１０は、ピエゾインジェクタＰＩに印字されている。なお、個体情報を記憶する手段としてＱＲコード１０を用いるのはあくまでも一例であり、他にも、例えばＩＣメモリを用いたり、補正抵抗器を設けたりするなど、種々の方法を採用できる。
【００８４】
そして、ＱＲコード１０に記憶された個体情報は、ディーゼルエンジンの製造工程やサービス店等において必要に応じてＱＲコードリーダ３０により読み取られ、外部機器３１によって制御ユニット２０内のＥＥＰＲＯＭ２５に書き込まれる。マイクロコンピュータ２１は、上述のように噴射指令値を算出するにあたり、ＥＥＰＲＯＭ２５に書き込まれた個体情報等を用いて、マップ演算により得られた噴射指令値を補正する。
【００８５】
次に、図３を用いて、制御ユニット２０の構成とその動作をより詳しく説明する。まず、ピエゾスタックを駆動する駆動回路２３について説明する。
図３に示す如く、駆動回路２３では、バッテリＢａから供給される電力が、まずＤＣ／ＤＣコンバータ４１に供給される。ＤＣ／ＤＣコンバータ４１は、バッテリＢａの電圧（例えば１２Ｖ）を、ピエゾスタックを充電するために必要な高電圧（例えば１５０〜３００Ｖ）に昇圧して、その昇圧された高電圧をコンデンサＣ０へ出力する。
【００８６】
コンデンサＣ０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１からの上記高電圧を保持しつつ、ピエゾスタックを充電するための電荷を蓄積する。このコンデンサＣ０は、一方の端子がＤＣ／ＤＣコンバータ４１側に接続され、他方の端子が抵抗Ｒ１を介して接地されている。なお、コンデンサＣ０の静電容量は、ピエゾスタックへの一回の充電処理によってはその電圧がほとんど変化しない程度の、比較的大きな値（例えば、数十〜数百μＦ程度）に設定されている。また、抵抗Ｒ１は、コンデンサＣ０に流れる電流を検出するためのものであり、この抵抗Ｒ１とコンデンサＣ０の他端との間のノードＮ３の電圧が、コンデンサＣ０の電流を示す情報として制御ＩＣ２２に入力される。
【００８７】
コンデンサＣ０における一方の端子側、即ちＤＣ／ＤＣコンバータ４１側は、充電スイッチＳＷａと充放電用コイルＬ１との直列接続体、及びバンク選択スイッチ４３を介して、各ピエゾインジェクタＰＩが有する各ピエゾスタックＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄの一端（高電位となる端子側）に接続されている。そして、各ピエゾスタックＰａ〜Ｐｄの他端（低電位となる端子側）は、気筒選択スイッチ４２などを介して接地されている。
【００８８】
各ピエゾスタックＰａ〜Ｐｄのうち、ピエゾスタックＰａは１番気筒のピエゾインジェクタＰＩに対応し、ピエゾスタックＰｂは２番気筒のピエゾインジェクタＰＩに対応し、ピエゾスタックＰｃは３番気筒のピエゾインジェクタＰＩに対応し、ピエゾスタックＰｄは４番気筒のピエゾインジェクタＰＩに対応している。そして、各ピエゾスタックＰａ〜Ｐｄの他端と接地部位との間に、気筒選択スイッチ４２が接続されており、これにより、各ピエゾスタックＰａ〜Ｐｄのいずれに対して充電処理又は放電処理を行うかが選択されるようになっている。
【００８９】
気筒選択スイッチ４２は、より詳しくは、１番気筒のピエゾスタックＰａに接続された第１気筒選択スイッチＳＷ１と、２番気筒のピエゾスタックＰｂに接続された第２気筒選択スイッチＳＷ２と、３番気筒のピエゾスタックＰｃに接続された第３気筒選択スイッチＳＷ３と、４番気筒のピエゾスタックＰｄに接続された第４気筒選択スイッチＳＷ４と、を備えてなるものである。
【００９０】
また、ピエゾスタックＰａとピエゾスタックＰｂとの並列回路、及び、ピエゾスタックＰｃとピエゾスタックＰｄとの並列回路には、それぞれ、これら並列回路と充放電用コイルＬ１とを接続するバンク選択スイッチ４３が接続されている。より詳しくは、ピエゾスタックＰａとピエゾスタックＰｂとの並列回路には第１バンク選択スイッチＳＷ５が接続され、ピエゾスタックＰｃとピエゾスタックＰｄとの並列回路には第２バンク選択スイッチＳＷ６が接続されている。このバンク選択スイッチ４３は、複数気筒の同時噴射や、退避走行時に２気筒のみを用いることを可能とするスイッチである。
【００９１】
また、第１バンク選択スイッチＳＷ５に接続された各ピエゾスタックＰａ，Ｐｂは、気筒選択スイッチ４２を介して第１シャント抵抗ＳＲ１の一端に接続され、この第１シャント抵抗ＳＲ１の他端は接地されている。この第１シャント抵抗ＳＲ１は、各ピエゾスタックＰａ，Ｐｂに流れる電流、電荷量を検出するためのものであり、第１シャント抵抗ＳＲ１の一端のノードＮ６の電圧が、その電流、電荷量を示す情報として、第１積分器４４、第２積分器４５、及び制御ＩＣ２２に入力される。
【００９２】
第２バンク選択スイッチＳＷ６に接続された各ピエゾスタックＰｃ，Ｐｄについても同様であり、気筒選択スイッチ４２を介して第２シャント抵抗ＳＲ２の一端に接続され、この第２シャント抵抗ＳＲ２の他端は接地されている。この第２シャント抵抗ＳＲ２は、各ピエゾスタックＰｃ，Ｐｄに流れる電流、電荷量を検出するためのものであり、第２シャント抵抗ＳＲ２の一端のノードＮ５の電圧が、その電流、電荷量を示す情報として、第１積分器４４、第２積分器４５、及び制御ＩＣ２２に入力される。
【００９３】
また、充電スイッチＳＷａと充放電用コイルＬ１との間には、放電スイッチＳＷｂの一方の端子が接続されており、放電スイッチＳＷｂの他方の端子は、抵抗Ｒ４を介して接地されている。
【００９４】
放電スイッチＳＷｂには、ダイオードＤｂが並列接続されている。このダイオードＤｂは、カソードがコンデンサＣ０と充放電用コイルＬ１との間の通電経路に接続され、アノードが抵抗Ｒ４を介して接地されている。このダイオードＤｂは、コンデンサＣ０、充電スイッチＳＷａ、充放電用コイルＬ１と共に、ピエゾスタックＰａ〜Ｐｄを充電するチョッパ回路を構成するものであり、フリーホイーリングダイオードとして機能する。
【００９５】
一方、充電スイッチＳＷａには、ダイオードＤａが並列接続されている。このダイオードＤａは、カソードがコンデンサＣ０の一端（ＤＣ／ＤＣコンバータ４１側）に接続され、アノードが放電スイッチＳＷｂ側に接続されている。このダイオードＤａは、コンデンサＣ０、充放電用コイルＬ１、放電スイッチＳＷｂと共に、ピエゾスタックＰａ〜Ｐｄの電荷を放電するチョッパ回路を構成するものであり、フリーホイーリングダイオードとして機能する。
【００９６】
充放電用コイルＬ１とバンク選択スイッチ４３との間には、ダイオードＤ１と、抵抗Ｒ５及び抵抗Ｒ６の直列接続体とが、それぞれ、ピエゾスタックＰａ〜Ｐｄに並列に接続されている。ダイオードＤ１は、ピエゾスタックＰａ〜Ｐｄの電圧がマイナスになることを防止している。また、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６の間のノードＮ４の電圧は、ピエゾスタックＰａ〜Ｐｄの充電電圧を示す情報として制御ＩＣ２２に入力される。
【００９７】
また、コンデンサＣ０には、これと並列に、抵抗Ｒ２及び抵抗Ｒ３の直列接続体が接続されている。そして、この抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の間のノードＮ１の電圧は、コンデンサＣ０の充電電圧を示す情報として、制御ＩＣ２２及びＡ／Ｄコンバータ２４に入力される。
【００９８】
第１積分器４４及び第２積分器４５は、いずれも、ノードＮ５又はノードＮ６の電圧を積分することにより、ピエゾスタックに充電される電荷量を計測するものである。
なお、以下の説明において、各ピエゾスタックＰａ〜Ｐｄのうち、気筒選択スイッチ４２により選択されて実際に充電が行われるピエゾスタックを、ピエゾスタックＰＥとも称することとする。
【００９９】
第１積分器４４は、充電スイッチＳＷａのオン・オフによる充電処理（充電スイッチング制御）時におけるスイッチング１回分でピエゾスタックＰＥに充電される電荷量である、単位電荷量Ｑａｃｔを計測する。第２積分器４５は、充電処理実行中にピエゾスタックＰＥに充電される総電荷量であるピエゾ充電電荷量を計測する。
【０１００】
各積分器４４，４５の具体的回路構成は同じであり、その概略構成を図４に示す。なお、図４は、基本的には第１積分器４４についてその符号を付しているが、上述の通り第２積分器４５も同じ構成であるため、第２積分器４５に対応した符号についても括弧書きで付している。
【０１０１】
第１シャント抵抗ＳＲ１又は第２シャント抵抗ＳＲ２のいずれか（気筒選択スイッチ４２により選択されたピエゾスタックＰＥに対応した方。以下単に「シャント抵抗ＳＲ」ともいう。）で検出されたノードＮ５又はノードＮ６の電圧、即ちピエゾスタックＰＥを流れる電流（ピエゾ電流）は、制御ＩＣ２２に入力されると共に、各積分器４４，４５に対し、それぞれ図示しない差動増幅器を介して増幅された上で入力される。上記の通り、第１積分器４４はスイッチング１回分の電荷量を計測するのに対して第２積分器４５はピエゾスタックＰＥに充電される電荷量の総量を計測するものであるため、上記差動増幅器の増幅率は、第２積分器４５に対応した差動増幅器の増幅率よりも第１積分器４４に対応した差動増幅器の増幅率の方が大きい値に設定されている。
【０１０２】
図４に示す如く、第１積分器４４（及び第２積分器４５）は、上記差動増幅器による増幅後の電圧（ピエゾ電流の検出電圧）が入力電圧Ｖｉｎとして入力される。第１積分器４４（及び第２積分器４５）は、オペアンプ９０（９５）を備えたアナログ積分器として構成されたものであり、オペアンプ９０（９５）の出力端子と反転入力端子との間に、コンデンサ９２（９７）と抵抗９１（９６）の直列回路が接続されている。コンデンサ９２（９７９）の両端には、この両端を短絡させて積分値をリセットするためのリセットスイッチ９３（９８）が接続されている。
【０１０３】
また、オペアンプ９０（９５）の反転入力端子には、当該積分器４４（４５）への入力電圧Ｖｉｎの入力を停止して積分を停止するためのホールドスイッチ９４（９９）が接続されている。なお、オペアンプ９０（９５）の非反転入力端子は設置されている。そして、オペアンプ９０（９５）の出力端子からの出力電圧Ｖｏｕｔが、当該積分器４４（４５）の積分結果として出力される。このうち、第１積分器４４からの出力電圧Ｖｏｕｔ（単位電荷量Ｑａｃｔ）は制御ＩＣ２２に入力され、第２積分器４５からの出力電圧Ｖｏｕｔ（ピエゾ充電電荷量）は制御ＩＣ２２及びＡ／Ｄコンバータ２４に入力される。
【０１０４】
制御ユニット２０は、上記駆動回路２３に加えて、既述の通り、マイクロコンピュータ２１、制御ＩＣ２２、及びＡ／Ｄコンバータ２４を備えている。マイクロコンピュータ２１は、ディーゼルエンジンの運転状態等を検出する各種センサの検出値に基づき、ピエゾスタックＰＥの変位量の制御条件（駆動時間ＴＱなど）を算出して、制御ＩＣ２２に出力する。
【０１０５】
制御ＩＣ２２は、マイクロコンピュータ２１から出力された制御条件に基づき、駆動回路２３を駆動する。Ａ／Ｄコンバータ２４は、駆動回路２３のノードＮ１の電圧や第２積分器４５の出力電圧（ピエゾ充電電荷量）などの各種アナログ信号に対し、Ａ／Ｄ変換を含む各種入力処理を行った上で、その処理後のデジタルデータ（以下「Ａ／Ｄ値」ともいう）をマイクロコンピュータ２１及び制御ＩＣ２２に出力する。
【０１０６】
なお、制御ＩＣ２２やマイクロコンピュータ２１は、駆動回路２３における上述した各ノードＮ１，Ｎ３〜Ｎ７の電圧、及び放電スイッチＳＷｂと抵抗Ｒ４の接続点であるノードＮ２の電圧を、直接又はＡ／Ｄコンバータ２４を介して取り込むことにより、駆動回路やピエゾスタックＰＥの動作状態を取得して、その動作状態に基づいて各種制御を行う。
【０１０７】
（３）駆動回路の動作説明
次に、駆動回路２３の動作の概要、即ちピエゾスタックＰＥの変位量制御の概要について、図５を用いながら説明する。図５は、駆動回路２３の動作状態を表すタイムチャートである。図５のタイムチャートにおいて、（ａ）はマイクロコンピュータ２１から制御ＩＣ２２へ入力される駆動信号ＩＪＴの変化（Ｈレベル又はＬレベル）を示し、（ｂ）は制御ＩＣ２２から充電スイッチＳＷａへ出力される動作信号の変化（即ち充電スイッチＳＷａのオン・オフ変化）を示し、（ｃ）はトリガ信号ＴＲＧＧを示し、（ｄ）は第１積分器４４の出力電圧が表す単位電荷量Ｑａｃｔを示し、（ｅ）は制御ＩＣ２２からバンク選択スイッチ４３へ出力される動作信号の変化（即ちバンク選択スイッチ４３のオン・オフ変化）を示し、（ｆ）は制御ＩＣ２２から気筒選択スイッチへ出力される動作信号の変化（即ち気筒選択スイッチ４２のオン・オフ変化）を示し、（ｇ）は制御ＩＣ２２から放電スイッチＳＷｂへ出力される動作信号の変化（即ち放電スイッチＳＷｂのオン・オフ変化）を示し、（ｈ）はノードＮ１の電圧が表すコンデンサＣ０の充電電圧の変化を示し、（ｉ）はノードＮ４の電圧が表すピエゾ電圧（ピエゾスタックＰＥの電圧）の変化を示し、（ｊ）はノードＮ５（Ｎ６）が表すピエゾ電流の変化を示し、（ｋ）は第２積分器４５の出力電圧が表すピエゾ充電電荷量の変化を示す。
【０１０８】
なお、図５に示すタイムチャートは、各ピエゾスタックＰａ〜Ｐｄのうち、バンク選択スイッチ４３及び気筒選択スイッチ４２により選択された、実際に駆動されるいずれか一つのピエゾスタックＰＥについてその動作例を表したものである。そのため、同図（ｅ）に示すバンク選択スイッチ４３の動作信号、及び同図（ｆ）に示す気筒選択スイッチ４２の動作信号は、いずれも、当該一つのピエゾスタックＰＥに対応した何れか一つのバンク選択スイッチ（ＳＷ５又はＳＷ６）及び気筒選択スイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ４）を表している。
【０１０９】
（３−１）充電処理時の動作
マイクロコンピュータ２１から制御ＩＣ２２への駆動信号ＩＪＴがＨレベルに転じると（図５（ａ）の時刻ｔ１）、制御ＩＣ２２は、バンク選択スイッチ４３及び気筒選択スイッチ４２における、駆動対象のピエゾスタックＰＥに対応した何れか一つのスイッチをオンさせると共に（図５（ｅ），（ｆ））、充電スイッチＳＷａのオン・オフ操作によるチョッパ制御を開始する（図５（ｂ））。
【０１１０】
具体的には、後述するトリガ信号ＴＲＧＧ（図５（ｃ））の立ち下がりエッジをトリガとして充電スイッチＳＷａがオン操作されると、コンデンサＣ０、充電スイッチＳＷａ、充放電用コイルＬ１、ピエゾスタックＰＥからなる閉ループ回路が形成される。これにより、コンデンサＣ０の電荷がピエゾスタックＰＥに充電される。このとき、ピエゾスタックＰＥを流れる電流（ピエゾ電流）は、図５（ｊ）に示すように漸増し、ピエゾスタックＰＥに充電される単位電荷量Ｑａｃｔも、図５（ｄ）に示すように増加していく。
【０１１１】
そして、図５（ｄ）に示すように、単位電荷量Ｑａｃｔが予め設定された電荷量閾値Ｑｔｈを超えると、充電スイッチＳＷａがオフ操作される。なお、本実施形態では、ピエゾ電流や単位電荷量Ｑａｃｔの検出を、ピエゾスタックＰＥと直列に接続されている各シャント抵抗ＳＲ１，ＳＲ２を用いて行うようにしているが、これはあくまでも一例であり、例えばコンデンサＣ０と直列に接続されている抵抗Ｒ１を用いて（即ちノードＮ３の電圧に基づいて）ピエゾ電流や単位電荷量Ｑａｃｔを検出するようにしてもよい。
【０１１２】
充電スイッチＳＷａのオン操作の後、単位電荷量Ｑａｃｔが電荷量閾値Ｑｔｈを超えたことによって充電スイッチＳＷａがオフ操作されると、充放電用コイルＬ１、ピエゾスタックＰＥ、ダイオードＤｂからなる閉ループ回路が形成される。これにより、充放電用コイルＬ１のフライホイールエネルギーがピエゾスタックＰＥに充電される。このとき、ピエゾスタックＰＥに流れるピエゾ電流は、図５（ｊ）に示すように漸減し、ピエゾスタックＰＥに充電される単位電荷量Ｑａｃｔは、図５（ｄ）に示すように引き続き増加していく。そして、次のトリガ信号ＴＲＧＧの立ち下がりエッジをトリガとして、再び充電スイッチＳＷａをオン操作する。
【０１１３】
このような充電スイッチＳＷａのオン・オフ操作による充電スイッチング制御がなされることにより、ピエゾ電流の上昇と下降が複数回繰り返し行われ、ピエゾ電圧（図５（ｉ））が段階的に上昇すると共に、ピエゾ充電電荷量（図５（ｋ））も増加していく。
【０１１４】
また、本実施形態では、ピエゾスタックＰＥの充電が、定エネルギー制御によりなされる。即ち、ピエゾスタックＰＥへの充電を行うにあたり、後述するようにピエゾスタックＰＥに供給すべきエネルギーの目標値である目標エネルギーＥｔｒｇが設定され、所定の充電時間（本例では時刻ｔ１〜ｔ３の規定充電時間Ｔ１）でこの目標エネルギーＥｔｒｇに到達するように充電が行われる。具体的には、規定充電時間Ｔ１で目標エネルギーＥｔｒｇに到達するように上記電荷量閾値Ｑｔｈの値が設定される。
【０１１５】
そのため、充電開始から規定充電時間Ｔ１が経過するまで充電が行われると、ピエゾスタックＰＥの充電エネルギーは目標エネルギーＥｔｒｇに達することになる。またそのときの、ピエゾスタックＰＥに充電されている電荷量は、目標エネルギーＥｔｒｇに対応した規定電荷量となる。図５（ｋ）の例でいえば、最終的に到達しているピエゾ充電電荷量Ｑｃが、本例において設定された目標エネルギーＥｔｒｇに対応した規定電荷量である。
【０１１６】
なお、既述の通り、コンデンサＣ０は静電容量の比較的大きいものを用いているため、ピエゾスタックＰＥへの１回の充電が完了しても、コンデンサＣ０の電圧はほとんど変化しない（図５（ｈ））。
【０１１７】
また、本実施形態のコモンレール式燃料噴射システムでは、既述の通り多段噴射が行われるが、少なくともメイン噴射においては、駆動時間ＴＱは規定充電時間よりも長くなるように設定される。一方、微量噴射においては、その要求噴射量によっては、駆動時間ＴＱが規定充電時間よりも長くなる場合もあれば短くなる場合も生じうる。
【０１１８】
そのため、駆動時間ＴＱの長短にかかわらず目標エネルギーＥｔｒｇを目標にして電荷量閾値Ｑｔｈが設定され、充電が開始されるものの、要求噴射量が少なくて駆動時間ＴＱが規定充電時間よりも短い場合は、目標エネルギーＥｔｒｇに到達する前に（即ちピエゾ充電電荷量が規定電荷量に到達する前に）放電が開始されることとなる。
【０１１９】
また、本実施形態では、充電開始後、所定のインターバルＴａ毎に、第２積分器４５からの出力電圧がＡ／Ｄコンバータ２４にてＡ／Ｄ変換され、そのＡ／Ｄ変換後の値（Ａ／Ｄ値）がマイクロコンピュータ２１及び制御ＩＣ２２に入力される。そのため、ピエゾ充電電荷量は、充電開始から徐々に上昇していくものの、マイクロコンピュータ２１及び制御ＩＣ２２に入力されるのは上記インターバルＴａ毎の値であり、本例では図５（ｋ）に示すように、Ｑａ，Ｑｂ，及びＱｃが順次入力されることとなる。
【０１２０】
なお、トリガ信号ＴＲＧＧの生成、及び電荷量閾値Ｑｔｈの設定は、いずれも制御ＩＣ２２が行うのであるが、これらについては後述する。
（３−２）放電処理時の動作
充電開始から駆動時間ＴＱが経過して、後、マイクロコンピュータ２１から制御ＩＣ２２への駆動信号ＩＪＴがＬレベルに転じると（図５（ａ）の時刻ｔ４）、制御ＩＣ２２は、放電スイッチＳＷｂのオン・オフ操作によるチョッパ制御を開始する（図５（ｇ））。
【０１２１】
具体的には、まず最初に駆動信号ＩＪＴの立ち下がりエッジをトリガとして放電スイッチＳＷｂがオン操作されると、ピエゾスタックＰＥ、充放電用コイルＬ１、放電スイッチＳＷｂによって閉ループ回路が形成される。これにより、ピエゾスタックＰＥが放電される。このとき、ピエゾスタックＰＥを流れるピエゾ電流は、図５（ｊ）に示すように漸増する。
【０１２２】
なお、充電時にピエゾスタックＰＥに流れる電流の方向を基準にした場合、放電時にピエゾスタックＰＥに流れる電流は逆方向となり、充電時の電流値に対して放電時の電流値は厳密には負の値となるが、以下の説明では、特に断りのない限り、充電時及び放電時のいずれについても、ピエゾ電流については電流の絶対値を示すものとする。
【０１２３】
放電スイッチＳＷｂのオン操作によってピエゾ電流（放電電流）が漸増していき、やがてピーク側閾値Ｉｔｈ１を超えると、放電スイッチＳＷｂがオフ操作される。すると、ピエゾスタックＰＥ、充放電用コイルＬ１、ダイオードＤａ、コンデンサＣ０によって閉ループ回路が形成される。これにより、充放電用コイルＬ１のフライホイールエネルギーがコンデンサＣ０に回収される。このとき、ピエゾスタックＰＥを流れるピエゾ電流は、図５（ｊ）に示すように漸減する。そして、ピエゾ電流（放電電流）がボトム側閾値Ｉｔｈ２より低くなると、放電スイッチＳＷｂが再度オン操作される。
【０１２４】
このような放電スイッチＳＷｂのオン・オフ操作による放電スイッチング制御がなされることにより、ピエゾ電流の上昇と下降が複数回繰り返し行われ、ピエゾ電圧（図５（ｉ））が段階的に下降すると共に、ピエゾ充電電荷量も減少していく。ある程度までピエゾ電圧が下降すると、充放電用コイルＬ１の両端の電位差が少なくなるため、ピエゾ電流がピーク側閾値Ｉｔｈ１を越えるほどには増加しなくなる。そこで、放電スイッチＳＷｂのオン時間が所定時間（後述のＴｄｏｎ）を超えた場合には、放電スイッチＳＷｂを強制的にオフさせることで、スイッチングを可能にしている。
【０１２５】
尚、図５（ｋ）に示すピエゾ充電電荷量は、放電開始後（時刻ｔ４〜）も規定電荷量Ｑｃに保持されたままであるが、これは第２積分器４５の出力電圧が時刻ｔ６まで保持されるためであり、実際のピエゾ充電電荷量は放電開始から徐々に減少してくことになる。
【０１２６】
そして、ピエゾスタックＰＥの電荷量がゼロとなって充放電用コイルＬ１の両端電圧がゼロとなると、電流の流れが終了する（図５の時刻ｔ５）。放電スイッチング制御の終了時点（時刻ｔ５）でピエゾスタックＰＥに残ってしまう残電荷は、放電処理の終了時点（図５の時刻ｔ６）で放電スイッチＳＷｂをオンに保持することで、完全に放電させる。そのため、次回の駆動時、即ち駆動信号ＩＪＴが再びＨレベルに立ち上がった時には、図７の放電処理において、Ｓ１１０に示したようにまず放電スイッチＳＷｂをオフさせる必要がある。
【０１２７】
なお、ピーク側閾値Ｉｔｈ１及びボトム側閾値Ｉｔｈ２の設定はいずれも制御ＩＣ２２が行うのであるが、その詳細は後述する。
（３−３）トリガ信号ＴＲＧＧ及び電荷量閾値Ｑｔｈの説明
次に、上述したトリガ信号ＴＲＧＧ（図５（ｃ））及び電荷量閾値Ｑｔｈ（図５（ｄ）参照）の生成について、図６を用いて説明する。図６は、制御ＩＣ２２における、電荷量閾値Ｑｔｈ及びトリガ信号ＴＲＧＧの生成にかかる機能を説明するための機能ブロック図である。
【０１２８】
図６に示すように、制御ＩＣ２２において、トリガ信号ＴＲＧＧの生成は、トリガ信号生成ブロックＢ９が行う。トリガ信号生成ブロックＢ９のデータは、イニシャライズ時にマイクロコンピュータ２１から制御ＩＣ２２へ転送されたものであり、このトリガ信号生成ブロックＢ９のデータを基に、マイクロコンピュータ２１から入力されるクロック信号ｔｉｍｅに基づいてトリガ信号ＴＲＧＧが生成される。
【０１２９】
このトリガ信号ＴＲＧＧは、充電スイッチＳＷａのオンタイミングを決定するための信号であり、既述の通りトリガ信号ＴＲＧＧの立ち下がりエッジで充電スイッチＳＷａがオンする。つまり、トリガ信号生成ブロックＢ９に記憶されているデータは、１回の充電期間（図５に示すｔ１〜ｔ３の規定充電時間Ｔ１）における充電スイッチＳＷａのオンタイミングをスケジューリングしているデータと言える。本実施形態のトリガ信号生成ブロックＢ９のデータは、等間隔の周期で充電スイッチＳＷａをオンさせるようにスケジューリングされているが、これはあくまでも一例であって、不等間隔の周期でオンさせるようなスケジューリングであっても構わない。なお、１回の充電では少なくとも３回以上充電スイッチＳＷａをオンさせるようにしている。
【０１３０】
次に、電荷量閾値Ｑｔｈの生成について説明する。コンデンサＣ０から放出されるエネルギーは、エネルギー保存則に従ってピエゾスタックＰＥに充電される。従って、ピエゾスタックＰＥに充電される充電エネルギーＥは、コンデンサＣ０の放出エネルギーと同じであると言えるため、次の式１で算出することができる。なお、コンデンサＣ０からピエゾスタックＰＥに流れるコンデンサ電流をＩｃ１、コンデンサ電圧をＶｃ１とする。
【０１３１】
Ｅ＝∫（Ｖｃ１×Ｉｃ１）ｄｔ ・・・ （式１）
そして、既述のように、コンデンサＣ０の静電容量は、ピエゾスタックＰＥへの１回の充電処理によってはその電圧がほとんど変化しない値に設定されているため、コンデンサ電圧Ｖｃ１は略一定であると言える。よって、上記式１は次の式２に変形できる。
【０１３２】
Ｅ＝Ｖｃ１×∫Ｉｃ１×ｄｔ ・・・ （式２）
上記式２中の「∫Ｉｃ１×ｄｔ」の項は、コンデンサＣ０からピエゾスタックＰＥに流れる電荷量Ｑであると言える。つまり、上記式２は次の式３に変形できる。
【０１３３】
Ｅ＝Ｖｃ１×Ｑ ・・・ （式３）
上記式３中のコンデンサ電圧Ｖｃ１は略一定であるため、充電エネルギーＥは電荷量Ｑにより一義的に決定される値であると言える。したがって、コンデンサＣ０からピエゾスタックＰＥへ放出される電荷量Ｑを電荷量閾値Ｑｔｈにより制御するということは、ピエゾスタックＰＥへの充電エネルギーを制御することと同義である。そのため、シャント抵抗ＳＲにて電流、電荷量を検出すれば、エネルギーは実際に計測しなくとも充電エネルギーＥを精度良く制御することができる。
【０１３４】
本実施形態では、充電処理で用いる電荷量閾値Ｑｔｈを、次のように算出している。即ち、本実施形態では、規定充電時間Ｔ１（図５の時刻ｔ１〜ｔ３）でピエゾスタックＰＥに投入される充電エネルギーＥが目標エネルギーＥｔｒｇとなるよう、充電スイッチＳＷａのオン・オフ操作をオープン制御している。目標エネルギーＥｔｒｇは、主にレール圧ＰＣに基づいて算出されるとともに、さらにはピエゾインジェクタＰＩの個体情報及び温度特性等に基づいて補正される。そして、ピエゾスタックＰＥの充電電荷量が目標エネルギーＥｔｒｇとなるよう、電荷量閾値Ｑｔｈを算出している。
【０１３５】
電荷量閾値Ｑｔｈの生成手法を図６を用いてより具体的に説明すると、まず、目標エネルギーベース値生成ブロックＢ１において、レール圧ＰＣ及びピエゾインジェクタＰＩの個体情報に基づき、マップを用いて、目標エネルギーＥｔｒｇに対するベース値Ｅｂａｓが算出される。
【０１３６】
レール圧ＰＣが高いほど、ピエゾスタックＰＥを伸長させるのに必要な力は大きくなる。そのため、図６に示すように、レール圧ＰＣの所定領域においては、レール圧ＰＣが高いほどベース値Ｅｂａｓが高く設定されている。また、ピエゾインジェクタＰＩの個体情報に応じて、レール圧ＰＣに対するベース値Ｅｂａｓの値を変更させている。
【０１３７】
なお、目標エネルギーベース値生成ブロックＢ１や後述する第１乗算ブロックＢ５等で用いられる個体情報は、ディーゼルエンジンが搭載された車両を市場に出荷する前の製造工程時にて予め上記のＱＲコード１０を読み込んで記憶させておくことが望ましいが、車両運転中に各種検出値に基づいて推定するようにしてもよい。
【０１３８】
ピエゾインジェクタＰＩの伸長量は、ピエゾスタックＰＥの充電エネルギーＥが同じであっても、その時のピエゾ素子温度ＴＰ’によって異なる。そこで、補正量算出ブロックＢ６において、ピエゾ素子温度ＴＰ’に基づき、マップを用いて補正量ΔＥを算出する。そして、加算ブロックＢ２において、目標エネルギーベース値生成ブロックＢ１からのベース値Ｅｂａｓに補正量算出ブロックＢ６からの補正量ΔＥを加算することで、最終的な目標エネルギーＥｔｒｇを算出する。
【０１３９】
補正量算出ブロックＢ６で用いられるピエゾ素子温度ＴＰ’は、温度推定ブロックＢ４及び第１乗算ブロックＢ５において、別途算出された、ピエゾ素子（ピエゾスタックＰＥを構成するもの）の静電容量Ｃｐ及びピエゾインジェクタＰＩの個体情報に基づき、マップを用いて推定される。具体的には、ピエゾ素子の静電容量Ｃｐは温度に依存して変化する特性があるため、この静電容量Ｃｐに基づいて、温度推定ブロックＢ４がピエゾ素子温度ＴＰを推定する。温度推定ブロックＢ４にて推定されたピエゾ素子温度ＴＰは、第１乗算ブロックＢ５にて、ピエゾインジェクタＰＩの個体情報が乗算（詳しくは個体情報を示す所定の値が乗算）されることにより補正される。
【０１４０】
電荷量閾値Ｑｔｈを制御することで充電エネルギーＥを制御できることは既述の通りである。そこで、ゲイン算出ブロックＢ３，閾値ベース値算出ブロックＢ７，及び第２乗算ブロックＢ８では、加算ブロックにて算出された目標エネルギーＥｔｒｇを、充電スイッチング制御における充電スイッチＳＷａのオフ判断基準として用いられる電荷量閾値Ｑｔｈに変換する。
【０１４１】
具体的には、電荷量閾値Ｑｔｈに対するベース値Ｑｂａｓを閾値ベース値算出ブロックＢ７にて算出すると共に、ゲイン算出ブロックＢ３にて、目標エネルギーＥｔｒｇに基づきマップを用いてゲインＫｇａｉｎを算出する。なお、閾値ベース値算出ブロックＢ７には、関数ｆ２（ｔｉｍｅ）が設定されており、この関数ｆ２とクロック信号ｔｉｍｅに基づいてベース値Ｑｂａｓが算出される。そして、第２乗算ブロックＢ８において、ベース値ＱｂａｓにゲインＫｇａｉｎを乗算することで、電荷量閾値Ｑｔｈを算出する。
【０１４２】
（４）充電処理の説明
次に、制御ＩＣ２２にて行われる充電処理について、図７を用いて説明する。図７は、制御ＩＣ２２が実行する充電処理を表すフローチャートである。制御ＩＣ２２は、マイクロコンピュータ２１から入力される駆動信号ＩＪＴがＨレベルに転じる立ち上がりエッジタイミング（図５の時刻ｔ１）にてこの充電処理を開始する。
【０１４３】
なお、本実施形態では、図７の充電処理を制御ＩＣ２２が実行するものとして説明するが、充電処理の実行主体が制御ＩＣ２２である必要は必ずしもなく、例えばマイクロコンピュータ２１が実行するように構成してもよいし、また例えば、マイクロコンピュータ２１と制御ＩＣ２２が一体となって一つの制御ブロックとして構成されている場合にはその制御ブロックが実行するように構成してもよい。このことは、後述する図８〜図１２の各処理についても同様である。
【０１４４】
マイクロコンピュータ２１から制御ＩＣ２２へ入力されている駆動信号ＩＪＴがＨレベルに転じることにより（図５の時刻ｔ１）図６の充電処理が開始されると、まずＳ１１０にて、放電スイッチＳＷｂをオフにし、続くＳ１２０にて、トリガ信号生成処理を行う。このＳ１２０のトリガ信号生成処理は、図６に示したトリガ信号生成ブロックＢ９が、マイクロコンピュータ２１から送られてきたデータ（関数ｆ１（ｔｉｍｅ））とマイクロコンピュータ２１からのクロック信号ｔｉｍｅに基づいてトリガ信号ＴＲＧＧを生成するものである。
【０１４５】
そして、Ｓ１３０にて、Ｓ１２０で生成したトリガ信号ＴＲＧＧが立ち下がりエッジであるか否かを判定する。トリガ信号ＴＲＧＧの立ち下がりエッジが検出されない場合はＳ１８０に進むが、トリガ信号ＴＲＧＧの立ち下がりエッジが検出された場合は（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、Ｓ１４０にて充電スイッチＳＷａをオン操作し、続くＳ１５０にて、電荷量電荷量閾値Ｑｔｈを算出する。この電荷量閾値Ｑｔｈの算出方法は、図６を用いて詳述した通りであり、閾値ベース値算出ブロックＢ７からの閾値ベース値Ｑｂａｓ（＝ｆ２（ｔｉｍｅ））にゲイン算出ブロックＢ３からのゲインＫｇａｉｎを乗じることにより算出される。
【０１４６】
そして、Ｓ１６０にて、単位電荷量Ｑａｃｔが上記Ｓ１５０にて算出され電荷量閾値Ｑｔｈを超えたか否かを判定する。単位電荷量Ｑａｃｔが電荷量閾値Ｑｔｈ以下の間は、Ｓ１５０〜Ｓ１６０の処理が繰り返されることになるが、単位電荷量Ｑａｃｔが電荷量閾値Ｑｔｈを超えたと判定された場合は（Ｓ１６０：ＹＥＳ）、続くＳ１７０にて、充電スイッチＳＷａをオフさせる。
【０１４７】
そして、Ｓ１８０にて、駆動信号ＩＪＴがＨレベルに転じたタイミング（図５の時刻ｔ１）から規定充電時間Ｔ１が経過したか否か（時刻ｔ３に達したか否か）を判定する。規定充電時間Ｔ１が経過するまでは（Ｓ１８０：ＮＯ）、Ｓ１２０〜Ｓ１７０による充電スイッチＳＷａのオン・オフ操作（充電スイッチング制御）が行われ、規定充電時間Ｔ１が経過すると（Ｓ１８０：ＹＥＳ）、図７に示す一連の充電処理を終了する。
【０１４８】
なお、充電開始から規定充電時間Ｔ１が経過していなかったとしても、トリガ信号生成ブロックＢ９によるトリガ信号ＴＲＧＧの生成が終了していれば、規定充電時間Ｔ１の経過（時刻ｔ３）よりも前の時点（時刻ｔ２）で実際の充電は終了していることになる。よってその場合は、充電開始から時刻ｔ２までの時間Ｔ２を規定充電時間として扱うようにしてもよい。また、単位電荷量Ｑａｃｔの値、即ち第１積分器４４の出力電圧は、トリガ信号ＴＲＧＧの立ち上がりエッジタイミング、又は充電終了タイミング（図５の時刻ｔ３）に、第１積分器４４のリセットスイッチ９３がオンされることによってゼロにリセットされる。
【０１４９】
ところで、制御ＩＣ２２は、マイクロコンピュータ２１から入力される駆動信号ＩＪＴがＨレベルに転じる立ち上がりエッジタイミング（図５の時刻ｔ１）において、上述した図７の充電処理を実行するのと共に、第１積分器４４を動作させるための第１積分器動作処理（図８）、第２積分器４５を動作させると共にピエゾスタックＰＥの充電電荷量を計測する電荷量計測処理（図９）、及び放電処理（図１０）についても、並行して実行する。そこで、上記各処理のうち、図８の第１積分器動作処理、及び図９の電荷量計測処理について説明する。
【０１５０】
まず、図８の第１積分器動作処理について説明する。駆動信号ＩＪＴの立ち上がりエッジタイミングにてこの第１積分器動作処理が開始されると、まずＳ２１０にて、リセットスイッチ９３をオフすると共にホールドスイッチ９４をオンすることで、積分を開始させる。そして、Ｓ２２０で放電開始タイミング（図５の時刻ｔ４）であるか否か、Ｓ２３０で充電終了タイミング（図５の時刻ｔ３。即ち充電開始から駆動時間ＴＱが経過。）であるか否かを判断する。
【０１５１】
放電開始タイミング又は充電終了タイミングである場合は、Ｓ２８０に進み、リセットスイッチ９３をオンすると共にホールドスイッチ９４をオフすることで、積分を終了させる。
【０１５２】
Ｓ２２０及びＳ２３０で否定判定された場合は、Ｓ２４０にて、トリガ信号ＴＲＧＧの立ち上がりエッジがあったか否かを判断し、立ち上がりエッジがあったならば（Ｓ２４０：ＹＥＳ）、Ｓ２７０にてリセットスイッチ９３をオンした上で、再びＳ２２０に戻る。Ｓ２４０にて、トリガ信号ＴＲＧＧの立ち上がりエッジがなかった場合は（Ｓ２４０：ＮＯ）、続くＳ２５０にて、トリガ信号ＴＲＧＧの立ち下がりエッジがあったか否かを判断し、立ち下がりエッジがなかったならば（Ｓ２５０：ＮＯ）、そのまま再びＳ２２０に戻るが、立ち下がりエッジがあったならば（Ｓ２５０：ＹＥＳ）、Ｓ２６０にてリセットスイッチ９３をオフした上で、再びＳ２２０に戻る。
【０１５３】
次に、図９の電荷量計測処理（第２積分器４５を動作させる処理も含む）について説明する。駆動信号ＩＪＴの立ち上がりエッジタイミングにてこの電荷量計測処理が開始されると、まずＳ４１０にて、今回の駆動（噴射）がメイン噴射であるか否かを判断する。そして、メイン噴射でない場合は（Ｓ４１０：ＮＯ）、そのままこの電荷量計測処理を終了する。つまり、メイン噴射でない場合はピエゾスタックＰＥの充電電荷量の計測は行わない。一方、メイン噴射である場合は（Ｓ４１０：ＹＥＳ）、Ｓ４２０にて第２積分器４５のリセットスイッチ９８をオフする（なおこのとき、ホールドスイッチ９９は既にオンされている）ことで、積分が開始される。
【０１５４】
そして、Ｓ４３０にて、第１取得タイミング（図５（ｋ）に示す時刻ｔａ）であるか否かを判断し、第１取得タイミングならば、Ｓ４４０にて、そのときの充電電荷量ＱａのＡ／Ｄ値（第２積分器４５の出力がＡ／Ｄコンバータ２４にてＡ／Ｄ変換された値）を取得して、Ｓ４９０に進む。
【０１５５】
Ｓ４３０にて第１取得タイミングでない場合は、Ｓ４５０にて、第２取得タイミング（図５（ｋ）に示す時刻ｔｂ）であるか否かを判断する。そして、第２取得タイミングならば、Ｓ４６０にて、そのときの充電電荷量ＱｂのＡ／Ｄ値を取得して、Ｓ４９０に進む。
【０１５６】
Ｓ４５０にて第２取得タイミングでない場合は、更に、Ｓ４７０にて、充電終了タイミング（図５の時刻ｔ３）であるか否か、即ち充電開始から駆動時間ＴＱが経過したか否かを判断する。そして、充電終了タイミングならば、Ｓ４８０にて、第２積分器４５による積分を停止させるために、ホールドスイッチ９９をオフして、Ｓ４９０に進む。
【０１５７】
Ｓ４９０では、第３取得タイミング（図５（ｋ）に示す時刻ｔｃ）であるか否かを判断する。そして、第３取得タイミングならば、Ｓ５００にて、そのときの充電電荷量ＱｃのＡ／Ｄ値を取得する。
【０１５８】
この第３取得タイミングで取得した充電電荷量Ｑｃは、第１取得タイミングで取得した充電電荷量Ｑａや第２取得タイミングで取得した充電電荷量Ｑｂとは異なり、充電が規定充電時間Ｔ１完全に行われて充電エネルギーが目標エネルギーＥｔｒｇに達したときの電荷量、即ち既述の規定電荷量である。そこで、続くＳ５１０にて、その取得した規定電荷量としての充電電荷量Ｑｃを実規定電荷量Ｑｃｏとして制御ＩＣ２２内の図示しないメモリに保存すると共に、現在設定されている目標エネルギーＥｔｒｇについても、実目標エネルギーＥｔｒｇｏとして、実電荷量Ｑｃｏと対応付けて保存しておく。そして、続くＳ５３０にて、第２積分器４５のリセットスイッチ９８をオンすると共にホールドスイッチ９９をオフすることで、第２積分器４５の積分値をクリアして、本処理を終了する。
【０１５９】
Ｓ４９０にて、第３取得タイミングではないと判断された場合は、Ｓ５２０にて、放電開始タイミング（図５の時刻ｔ４）であるか否か、即ち充電開始から駆動時間ＴＱが経過したか否かを判断する。そして、まだ放電開始タイミングでない場合はＳ４３０に戻るが、放電開始タイミングならば、Ｓ５３０の処理を行った上で、本電荷量計測処理を終了する。
【０１６０】
つまり、本実施形態では、駆動時間ＴＱが規定充電時間Ｔ１よりも長くて規定電荷量Ｑｃが取得できた場合は、現在保存されている実電荷量Ｑｃｏ及び実目標エネルギーＥｔｒｇｏの値（前回までの駆動時において保存された値）を、その取得した今回駆動時における規定電荷量Ｑｃ及び目標エネルギーＥｔｒｇに更新して保存する。
【０１６１】
一方、駆動時間ＴＱが規定充電時間Ｔ１よりも短い等によって第３取得タイミングが到達する前に放電が開始された場合は、実電荷量Ｑｃｏ及び実目標エネルギーＥｔｒｇｏの更新は行わず、現在保存されている実電荷量Ｑｃｏ及び実目標エネルギーＥｔｒｇｏをそのまま保持しておく。
【０１６２】
このようにすることで、規定電荷量Ｑｃが取得される毎に、常にその取得された最新の規定電荷量Ｑｃ及びそのときの目標エネルギーＥｔｒｇが、それぞれ実規定電荷量Ｑｃｏ及び実目標エネルギーＥｔｒｇｏとして更新・保存されることとなる。
【０１６３】
（５）放電処理の説明
次に、制御ＩＣ２２にて行われる放電処理について、図１０を用いて説明する。図１０は、制御ＩＣ２２が実行する放電処理を表すフローチャートである。制御ＩＣ２２は、マイクロコンピュータ２１から入力される駆動信号ＩＪＴがＬレベルに転じる立ち下がりエッジタイミング（図５の時刻ｔ４）にてこの放電処理を開始する。
【０１６４】
図１０の放電処理が開始されると、まずＳ６１０にて、駆動時間ＴＱが、規定電荷量Ｑｃを取得するのに必要な取得時間Ｔｃ（図５（ｋ）参照。時刻ｔ１〜時刻ｔｃまでの時間。）より長いか否かを判断する。つまり、今回の駆動において規定電荷量Ｑｃを計測できるかどうかを予め判断する。そして、駆動時間ＴＱが取得時間Ｔｃより長くて規定電荷量Ｑｃを計測できる場合は（Ｓ６１０：ＹＥＳ）、Ｓ６１５にて、第３取得タイミング（図５（ｋ）に示す時刻ｔｃ）であるか否かを判断する。そして、第３取得タイミングならば、Ｓ６２０にて、そのときの充電電荷量ＱｃのＡ／Ｄ値を取得し、続くＳ６２５にて、その取得した充電電荷量Ｑｃを、全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌとして保存する。
【０１６５】
そして、続くＳ６３０にて、ピーク側閾値Ｉｔｈ１を算出する。具体的には、全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌに対してピーク側閾値Ｉｔｈ１が比例するような所定の関数ｆ３（Ｑｔｏｔａｌ）が予め設定されており、この関数ｆ３を用いて、ピーク側閾値Ｉｔｈ１を算出する。このピーク側閾値Ｉｔｈ１は、既述の通り、規定放電時間Ｔ３（図５参照）をかけて全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌを放電完了させるために必要な値である。
【０１６６】
この関数ｆ３は、全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌを、図５の時刻ｔ４〜ｔ５の間の時間である規定放電時間Ｔ３をかけて放電させるために必要なピーク側閾値Ｉｔｈ１を算出するためのものである。そのため、例えば全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌが大きいほど、これを規定放電時間Ｔ３かけて放電させるためにピーク側閾値Ｉｔｈ１も大きい値に設定され、逆に全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌが小さいほど、これを規定放電時間Ｔ３かけて放電させるためにピーク側閾値Ｉｔｈ１も小さい値に設定されることとなる。
【０１６７】
一方、駆動時間ＴＱが取得時間Ｔｃ以下ならば（Ｓ６１０：ＮＯ）、規定電荷量Ｑｃが取得されないまま放電が開始されるということであるため、Ｓ６３５にて、現在保存されている実目標エネルギーＥｔｒｇｏ及び実規定電荷量Ｑｃｏ（前回駆動時までの最新の値）を読み出し、続くＳ６４０にて、その読み出した実目標エネルギーＥｔｒｇｏ及び実規定電荷量Ｑｃｏと、今回駆動時に設定されている目標エネルギーＥｔｒｇとを用いて、次式４により、規定電荷量Ｑｃを推定する。なお、Ｑｃ’は、規定電荷量Ｑｃの推定値を意味する。
【０１６８】
Ｑｃ’＝Ｑｃｏ＊（Ｅｔｒｇ／Ｅｔｒｇｏ）1/2 ・・・ （式４）
そして、上記式４の演算により得られた規定電荷量Ｑｃの推定値Ｑｃ’を、全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌとして保存する。
【０１６９】
つまり、Ｓ６３５〜Ｓ６４０の演算は、ピエゾスタックＰＥへの充電が目標エネルギーＥｔｒｇに達するまで行われたならば充電されるであろう規定電荷量Ｑｃを推定する演算であり、換言すれば、駆動時間ＴＱが取得時間Ｔｃよりも長かったならば充電されるであろう規定電荷量Ｑｃを推定するものである。
【０１７０】
この推定は、例えば、単に現在保存されている実規定電荷量Ｑｃｏをそのまま今回駆動時の規定電荷量の推定値Ｑｃ’とすることもできる。しかし、その実規定電荷量Ｑｃｏに対応付けられて保存されている実目標エネルギーＥｔｒｇｏと今回駆動時の目標エネルギーＥｔｒｇが異なっているような場合に、現在保存されている実規定電荷量Ｑｃｏをそのまま今回の規定電荷量として推定すると、目標エネルギーが異なっている分、規定電荷量の推定精度が低くなるおそれがある。
【０１７１】
そこで本実施形態では、規定電荷量を推定するにあたり、上記式４のように、現在保存されている実規定電荷量Ｑｃｏに対応した実目標エネルギーＥｔｒｇｏと今回設定されている目標エネルギーとの比率に応じて、その保存されている実規定電荷量Ｑｃｏを補正して、その補正後の値を、今回駆動時における規定電荷量の推定値Ｑｃ’としている。
【０１７２】
Ｓ６４０にて、規定電荷量の推定値Ｑｃ’を全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌとして保存すると、Ｓ６３０にて、その保存した全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌに基づき、既述の関数ｆ３を用いて、ピーク側閾値Ｉｔｈ１を算出する。このピーク側閾値Ｉｔｈ１は、既述の通り、規定放電時間Ｔ３（図５参照）をかけて全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌを放電完了させるために必要な値である。
【０１７３】
このようにしてピーク側閾値Ｉｔｈ１を算出した後は、Ｓ６４５にて、放電開始タイミング（図５の時刻ｔ４）であるか否か、即ち充電開始から駆動時間ＴＱが経過したか否かを判断する。そして、放電開始タイミングになったら、Ｓ６５０に進み、充電スイッチＳＷａをオフすると共に時間カウンタＫを０にリセットして、続くＳ６５５にて、放電スイッチＳＷｂをオンする。これにより、ピエゾスタックＰＥからの放電（放電スイッチング制御）が開始されることとなる。
【０１７４】
そして、Ｓ６６０にて時間カウンタＫをインクリメントし、Ｓ６６５にて、時間カウンタＫが所定の判定時間Ｔｄｏｎを超えたか否かを判断する。時間カウンタＫが判定時間Ｔｄｏｎを超えていない場合は、Ｓ６７０に進み、ノードＮ５又はノードＮ６の電圧にて表される現在の放電時のピエゾ電流Ｉｐがピーク側閾値Ｉｔｈ１を超えているか否かを判断する。そして、ピエゾ電流Ｉｐがピーク側閾値Ｉｔｈ１を超えていない場合は、Ｓ６６０に戻る。
【０１７５】
一方、Ｓ６６５にて時間カウンタＫが判定時間Ｔｄｏｎを超えたと判断された場合、又はＳ６７０にてピエゾ電流Ｉｐがピーク側閾値Ｉｔｈ１を超えたと判断された場合は、Ｓ６７５に進み、放電スイッチＳＷｂをオフすると共に、時間カウンタＫをリセットする。そして、Ｓ６８０にて、放電終了タイミング（図５の時刻ｔ６）に到達したか否かを判断し、到達したならばＳ６９５にて放電スイッチＳＷｂをオンした上でこの放電処理を終了するが、まだ到達していないならば、Ｓ６８５にて、放電スイッチＳＷｂのオフ時（Ｓ６７５）のピエゾ電流Ｉｐがボトム側閾値Ｉｔｈ２以上であったか否かを判断する。そして、ボトム側閾値Ｉｔｈ２以上でなかった場合はＳ６８０に戻り、ボトム側閾値Ｉｔｈ２以上であった場合はＳ６９０に進む。
【０１７６】
Ｓ６９０では、ピエゾ電流Ｉｐがボトム側閾値Ｉｔｈ２より小さくなったか否かを判断する。そして、ピエゾ電流Ｉｐがまだボトム側閾値以上ならばＳ６８０に戻り、ピエゾ電流Ｉｐがボトム側閾値より小さくなったらＳ６５５に戻る。
【０１７７】
なお、ボトム側閾値Ｉｔｈ２は、本実施形態では、予め設定された固定値である。また、時間カウンタＫは、放電スイッチＳＷｂのオン時間を計測するものである。放電開始後、ピエゾ電圧の低下に伴って放電スイッチＳＷｂのオン時間は長くなり、やがてピエゾ電流Ｉｐがピーク側閾値Ｉｔｈ１を超えられなくなる。そのため、ピエゾ電流Ｉｐがピーク側閾値Ｉｔｈ１を超えていなくても、時間カウンタＫが判定時間Ｔｄｏｎを超えた場合には、放電スイッチＳＷｂをオフさせるようにしている。
【０１７８】
このようにして、放電終了タイミング（時刻ｔ６）になるまではピエゾ電流Ｉｐの値に応じて放電スイッチＳＷｂがオン・オフされるが、実際には、放電終了タイミング（時刻ｔ６）よりも前に、ピエゾ電流Ｉｐがボトム側閾値Ｉｔｈ２以上にならない程度に十分に放電がなされ、そうなると、その後はＳ６８５の判断で否定判定され続けて放電スイッチＳＷｂはオフのままとなる。よって、上記のようにピエゾ電流Ｉｐがボトム側閾値Ｉｔｈ２以上にならない程度に放電が進んだ時点（図５の時刻ｔ５）、即ち放電開始タイミング（図５の時刻ｔ４）から規定放電時間Ｔ３経過後の時点（時刻ｔ５）で、実質的に放電が完了したものとみなせる。
【０１７９】
なお、規定放電時間Ｔ３経過後も、完全に放電しきれなかった残電荷や、ピエゾスタックＰＥの温度変化や負荷変化によって発生する電荷などが残っている可能性がある。そのため、放電終了タイミング（時刻ｔ６）になったら（Ｓ６８０：ＹＥＳ）、放電スイッチＳＷｂをオンする（Ｓ６９５）ことで、それら残電荷を放電させるようにしている。
【０１８０】
なお、本実施形態では、図５（ｋ）に示したように、ピエゾスタックの充電電荷量が所定のインターバルｔａ毎にＡ／Ｄ変換されるものであるため、Ｓ６１０では、駆動時間ＴＱと取得時間Ｔｃを比較するようにしたが、充電開始から規定充電時間Ｔ１が経過した時（図５の時刻ｔ３）にそのときの充電電荷量のＡ／Ｄ値を取得できるならば、Ｓ６１０を、駆動時間ＴＱと規定充電時間Ｔ１との比較とするようにしてもよい。つまり、駆動時間ＴＱが規定充電時間Ｔ１よりも長ければＳ６１５に進み、短ければＳ６３５に進むのである。
【０１８１】
（６）第１実施形態の効果等
このように、本実施形態では、放電処理（図１０）において、駆動時間ＴＱが取得時間Ｔｃより長い場合は、実際に取得された充電電荷量Ｑｃをそのまま全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌとして、この全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌを規定放電時間Ｔ３かけて放電させるためのピーク側閾値ｔｈ１を設定する。一方、駆動時間ＴＱが取得時間Ｔｃより短くて今回駆動時における規定電荷量Ｑｃが取得できない場合は、現在保存されている実充電電荷量Ｑｃｏと実目標エネルギーＥｔｒｇｏ、及び今回駆動時に設定されている目標エネルギーＥｔｒｇを用いて、今回駆動時に規定充電時間Ｔ１かけて充電が行われたならば（より詳しくは、取得時間Ｔｃが経過するまで充電が行われたならば）取得できたであろう規定電荷量Ｑｃを推定する。そして、その推定値Ｑｃ’を今回の全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌとして、その全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌ（＝推定値Ｑｃ’）を規定放電時間Ｔ３かけて放電完了させるために必要なピーク側閾値Ｉｔｈ１を算出する。
【０１８２】
そのため、駆動時間ＴＱが長いか短いかにかかわらず、駆動時間ＴＱが短くて規定電荷量Ｑｃが取得される前に放電が開始された場合でも、放電速度を適正に制御することができる。即ち、駆動時間ＴＱの長短によらず同じ放電速度にて放電を行うことができる。
【０１８３】
このことを既述の図１２（ｂ）を用いて説明すれば、駆動時間ＴＱが短くて規定電荷量Ｑ１まで充電される前の時刻ｔ１２で放電が開始されてしまっても、規定電荷量Ｑ１まで充電された場合の放電速度（破線ａ５）と同じ放電速度（一点鎖線ａ６）にて放電が行われるということである。
【０１８４】
また、駆動時間ＴＱが長くて実際に規定電荷量Ｑｃを取得できた場合に（但し本例ではメイン噴射のときのみ）、その実際の規定電荷量Ｑｃを実規定電荷量Ｑｃｏとして保存・更新しておき、駆動時間ＴＱが短くて実際の規定電荷量Ｑｃを取得できない場合には、保存されている最新の実規定電荷量Ｑｃｏを今回の規定電荷量の推定値Ｑｃ’としている。しかも、ただ単に保存されている実規定電荷量Ｑｃｏをそのまま今回の規定電荷量の推定値としているのではなく、上記式４に示したように、保存されている実規定電荷量Ｑｃｏに対応した実目標エネルギーＥｔｒｇｏと今回の目標エネルギーＥｔｒｇとの比率に応じて実規定電荷量Ｑｃｏを補正し、その補正後の値を今回の規定電荷量の推定値Ｑｃ’としている。
【０１８５】
そのため、駆動（噴射）毎に目標エネルギーＥｔｒｇが異なっても、その目標エネルギーＥｔｒｇに応じた精度の高い規定電荷量の推定を行うことができるため、目標エネルギーＥｔｒｇの相違による放電速度の制御精度の低下を抑制し、より高い精度で放電速度を適正に制御することができる。
【０１８６】
また、本実施形態では、１燃料サイクルにおいて、メイン噴射の時にのみ、そのときに取得された規定電荷量Ｑｃを実規定電荷量Ｑｃｏとして保存するようにしている。そのため、実規定電荷量Ｑｃｏの保存を、効率的且つ確実に行うことができる。
【０１８７】
また、本実施形態では、駆動（噴射）の際に、今回の駆動時間ＴＱが、規定電荷量Ｑｃを取得しうる程度に長いかどうか（具体的には、本例では取得時間Ｔｃよりも長いかどうか）を予め判断し、長いならば（即ち規定電荷量Ｑｃを取得できるならば）、あえて保存されている実規定電荷量Ｑｃｏを用いた規定電荷量の推定は行わず、取得時間Ｔｃ経過後に実際に取得される規定電荷量Ｑｃを用いてピーク側閾値Ｉｔｈ１を算出するようにしている。そのため、より高い精度でより適正なピーク側閾値Ｉｔｈ１の算出を行うことができる。
【０１８８】
なお、本実施形態において、ピエゾスタックＰＥ（Ｐａ〜Ｐｄ）は本発明のピエゾ素子体に相当し、レール圧ＰＣは本発明のエネルギー設定関連情報に相当し、目標エネルギーベース値生成ブロックＢ１（図６参照）は本発明のエネルギー設定関連情報取得手段及び目標エネルギー設定手段に相当し、第２積分器４５は本発明の電荷量検出手段に相当する。
【０１８９】
また、図７の充電処理は、本発明の充電手段が実行する処理に相当する。また、図９の電荷量計測処理において、Ｓ５００〜Ｓ５１０の処理は本発明の記憶手段が実行する処理に相当する。また、図１０の放電処理において、Ｓ６１０の処理は本発明の駆動時間判断手段が実行する処理に相当し、Ｓ６３５〜Ｓ６４０の処理は本発明の規定電荷量推定手段が実行する処理に相当し、Ｓ６３０の処理は本発明の放電パターン設定手段が実行する処理に相当し、Ｓ６４５以降の処理は本発明の放電手段が実行する処理に相当する。
【０１９０】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態のコモンレール式燃料噴射システムについて説明する。本実施形態のコモンレール式燃料噴射システムは、第１実施形態のコモンレール式燃料噴射装置と比較して、主として放電処理が異なっており、その他の各種処理やハード構成（回路構成等）は、基本的には第１実施形態と同じである。そのため、以下の説明では、第１実施形態と異なる放電処理についてのみ詳しく説明する。
【０１９１】
第１実施形態においては、図１０に示した放電処理が行われるが、本実施形態では、図１１に示す放電処理が行われる。以下、図１１の放電処理について説明する。この図１１の放電処理も、図１０に示した第１実施形態の放電処理と同様、マイクロコンピュータ２１から入力される駆動信号ＩＪＴがＬレベルに転じる立ち下がりエッジタイミング（図５の時刻ｔ４）にて開始される。
【０１９２】
図１１の放電処理が開始されると、まずＳ７１０にて、第１取得タイミング（図５（ｋ）に示す時刻ｔａ）であるか否かを判断し、第１取得タイミングになるまではこのＳ７１０の判断を繰り返し、第１取得タイミングになったら、Ｓ７１５にて、そのときの充電電荷量ＱａのＡ／Ｄ値を取得する。
【０１９３】
そして、Ｓ７２０にて、その取得した充電電荷量Ｑａと、充電開始から第１取得タイミングまでの経過時間である第１経過時間Ｔａと、規定充電時間としての時間Ｔ２（図５参照）とを用いて、次式５により、規定電荷量Ｑｃの推定値Ｑｃ’を算出する。
【０１９４】
Ｑｃ’＝（Ｑａ／Ｔａ）＊Ｔ２ ・・・ （式５）
そして、上記式５の演算により得られた規定電荷量Ｑｃの推定値Ｑｃ’を、全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌとして保存する。
【０１９５】
つまり、Ｓ７１５〜Ｓ７２０の演算は、ピエゾスタックＰＥへの充電が目標エネルギーＥｔｒｇに達するまで行われたならば充電されるであろう規定電荷量Ｑｃ、換言すれば充電時間ＴＱが規定充電時間Ｔ２より長い（より詳しくは規定電荷量Ｑｃを取得可能な第３取得タイミング以上である）ならば充電されるであろう規定電荷量Ｑｃを推定する演算である。
【０１９６】
そして、上記式５は、第１取得タイミングにおいて取得された充電電荷量Ｑａと、充電開始から第１取得タイミングまでの経過時間Ｔａに基づき、この第１取得タイミングまでの電荷量の増加傾向（増加割合）と同じ傾向で引き続き充電が行われるとの想定のもとで、その傾向にて規定充電時間Ｔ２が経過したならば充電されているであろう電荷量を、規定電荷量Ｑｃの推定値Ｑｃ’として推定するものである。
【０１９７】
なお、本実施形態では、規定充電時間をＴ２としているが、これは、第１実施形態において図５を用いて説明したように、基本的には規定充電時間がＴ３として設定されているが、実際には規定充電時間Ｔ３が経過する少し前（図５の時刻ｔ２）で充電が終了するため、本実施形態では、実際に充電が終了するまでの時間Ｔ２を、規定電荷量の推定を行う際の規定充電時間として用いるようにしている。
【０１９８】
Ｓ７２０にて全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌ（ここでは上記式５を用いて得られた推定値）が保存されると、続くＳ７２５にて、第２取得タイミング（図５（ｋ）に示す時刻ｔｂ）であるか否かを判断する。そして、第２取得タイミングならば、Ｓ７３０にて、そのときの充電電荷量ＱｂのＡ／Ｄ値を取得する。
【０１９９】
そして、Ｓ７３５にて、その取得した充電電荷量Ｑｂと、充電開始から第２取得タイミングまでの経過時間である第２経過時間Ｔｂと、規定充電時間としての時間Ｔ２とを用いて、次式６により、規定電荷量Ｑｃの推定値Ｑｃ’を算出する。
【０２００】
Ｑｃ’＝（Ｑｂ／Ｔｂ）＊Ｔ２ ・・・ （式６）
そして、上記式６の演算により得られた規定電荷量Ｑｃの推定値Ｑｃ’を、全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌとして保存する。
【０２０１】
このＳ７３０〜Ｓ７３５の演算も、上記式５と式６を比較して明らかなように、上記のＳ７１５〜Ｓ７２０の演算と基本的に同じ主旨の演算である。つまり、第２取得タイミングにおいて取得された充電電荷量Ｑｂと、充電開始から第２取得タイミングまでの経過時間Ｔｂに基づき、この第２取得タイミングまでの電荷量の増加傾向（増加割合）と同じ傾向で引き続き充電が行われるとの想定のもとで、その傾向にて規定充電時間Ｔ２が経過したならば充電されているであろう電荷量を、規定電荷量Ｑｃの推定値Ｑｃ’として推定するものである。
【０２０２】
Ｓ７３５にて全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌの保存がなされた後、又はＳ７２５にて第２取得タイミングではないと判断された場合は、Ｓ７４０にて、第３取得タイミング（図５（ｋ）に示す時刻ｔｃ）であるか否かを判断する。そして、第３取得タイミングならば、Ｓ７４５にて、そのときの充電電荷量ＱｃのＡ／Ｄ値を取得し、続くＳ７５０にて、その取得した充電電荷量Ｑｃを、そのまま全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌとして保存する。
【０２０３】
Ｓ７５０にて全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌの保存がなされた後、又はＳ７４０にて第３取得タイミングではないと判断された場合は、Ｓ７６０にて、ピーク側閾値Ｉｔｈ１を算出する。このピーク側閾値Ｉｔｈ１の算出方法は、第１実施形態におけるピーク側閾値Ｉｔｈ１の算出方法（図１０のＳ６３０参照）と全く同じであり、関数ｆ３を用いて算出する。
【０２０４】
ピーク側閾値Ｉｔｈ１を算出した後は、Ｓ７６５にて、放電開始タイミング（図５の時刻ｔ４）であるか否か、即ち充電開始から駆動時間ＴＱが経過したか否かを判断する。そして、まだ放電開始タイミングでなければＳ７２５に戻るが、放電開始タイミングになったら、Ｓ７７０に進み、充電スイッチＳＷａをオフすると共に時間カウンタＫを０にリセットする。
【０２０５】
このＳ７７０以降の処理（Ｓ７７０〜Ｓ８１５）は、第１実施形態の放電処理（図１０）におけるＳ６５０以降の処理（Ｓ６５０〜Ｓ６９５）と全く同じであるため、Ｓ７７０以降の処理についてはその説明を省略する。
【０２０６】
以上説明した本実施形態によれば、ピエゾスタックＰＥの充電電荷量のＡ／Ｄ値が取得される毎に、その取得された値と、充電開始からその取得タイミングまでの経過時間とに基づいて、それまでの増加傾向と同じ傾向（割合）で引き続き充電が行われたなら充電されるであろう規定電荷量を推定する。
【０２０７】
つまり、今回の駆動における規定電荷量の推定を、その今回の駆動時における充電開始後の充電過程に基づいて行うのである。そのため、規定電荷量を高い精度で推定することができ、第１実施形態と同様、駆動時間ＴＱの長短によらず同じ放電速度で放電させることができる。
【０２０８】
［変形例］
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。
【０２０９】
例えば、上記第１実施形態の放電処理（図１０）では、まずＳ６１０にて、駆動時間ＴＱが取得時間Ｔｃより長いか否か、即ち今回の駆動において規定電荷量Ｑｃを実際に計測できるかどうかを予め判断し、駆動時間ＴＱが取得時間Ｔｃより長い場合には、規定電荷量Ｑｃの推定は行わずに、実際に計測・取得された規定電荷量（第３取得タイミングで取得された充電電荷量）Ｑｃをそのまま全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌとして保存するようにしたが（Ｓ６２５）、駆動時間ＴＱの長短にかかわらず、Ｓ６３５〜Ｓ６４０の処理、即ち保存されている前回までの最新の実規定電荷量Ｑｃｏと実目標エネルギーＥｔｒｇｏ、及び今回の目標エネルギーＥｔｒｇを用いた規定電荷量の推定演算と、得られた推定値Ｑｃ’の全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌとしての保存を行うようにしてもよい。
【０２１０】
より具体的には、図１０の放電処理において、Ｓ６１０，Ｓ６１５，Ｓ６２０，Ｓ６２５の処理は削除し、まず最初にＳ６３５，Ｓ６４０の処理を行って、Ｓ６３０以降の処理に進むのである。
【０２１１】
また、上記第１実施形態の放電処理（図１０）では、Ｓ６８５において、放電スイッチＳＷｂのオフ時（Ｓ６７５）のピエゾ電流Ｉｐがボトム側閾値Ｉｔｈ２以上であったか否かを判断し、ボトム側閾値Ｉｔｈ２以上でなかった場合（つまり放電が十分になされている場合）はＳ６９０以降に進むことなく放電終了タイミング（時刻ｔ６）まで放電スイッチＳＷｂをオフさせたままとするようにしたが、このＳ６８５の処理を、「規定放電時間Ｔ３が経過したか否か（即ち時刻ｔ５となったか否か）」を判断する処理に替えてもよい。その場合、規定放電時間Ｔ３が経過していない場合はＳ６９０に進み、規定放電時間Ｔ３が経過したらＳ６８０に戻るようにするとよい。このようにしても、図１０と実質的に同じ処理がなされることとなる。第２実施形態の放電処理（図１１）におけるＳ８０５の処理についても同様である。
【０２１２】
また、上記実施形態では、ピエゾスタックＰＥの充電電荷量によらずに放電速度を一定にするための具体的手段として、全充電電荷量Ｑｔｏｔａｌの値に応じてピーク側閾値Ｉｔｈ１を可変設定するようにしたが、このようにピーク側閾値Ｉｔｈ１を可変設定するのはあくまでも一例であり、例えばボトム側閾値Ｉｔｈ１を可変設定するようにしてもよいし、ピーク側閾値Ｉｔｈ１及びボトム側閾値Ｉｔｈ２の双方を可変設定するようにしてもよい。
【０２１３】
また、上記第１実施形態では、メイン噴射のときにのみ、第３取得タイミングで取得された充電電荷量Ｑｃを実規定電荷量Ｑｃｏとして保存すると共にそのときの目標エネルギーＥｔｒｇも実目標エネルギーＥｔｒｇｏとして保存するようにしたが、このようにメイン噴射のときに限定したのはあくまでも一例であり、メイン噴射以外の他の噴射時においても、駆動時間ＴＱが充電時間Ｔ１よりも長くて実際の規定電荷量Ｑｃを取得できるのであれば、その取得した規定電荷量Ｑｃとそのときの目標エネルギーＥｔｒｇをそれぞれ実規定電荷量Ｑｃｏ及び実目標エネルギーＥｔｒｇｏとして保存するようにしてもよい。
【０２１４】
また、上記第１実施形態では、図１０のＳ６４０に示すように、規定電荷量の推定値を算出するにあたり、現在保存されている実規定電荷量Ｑｃｏに対応付けられている実目標エネルギーＥｔｒｇｏと今回の目標エネルギーＥｔｒｇの差異を加味するようにしたが、必ずしも目標エネルギーの差異を考慮する必要はなく、現在保存されている実規定電荷量Ｑｃｏをそのまま今回の規定電荷量の推定値とするようにしてもよい。
【０２１５】
また、本発明の適用は、ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射システムに限定されるものではなく、ピエゾスタックを充放電させることによりアクチュエータとして機能するよう構成されたあらゆるピエゾアクチュエータに対して適用することができる。
【符号の説明】
【０２１６】
１…燃料タンク、２…燃料フィルタ、３…燃料ポンプ、４…燃料調量弁、５…コモンレール、５ａ…燃圧センサ、６…高圧燃料通路、７…低圧燃料通路、１０…ＱＲコード、２０…制御ユニット、２１…マイクロコンピュータ、２２…制御ＩＣ、２３…駆動回路、２４…Ａ／Ｄコンバータ、２５…ＥＥＰＲＯＭ、３０…ＱＲコードリーダ、３１…外部機器、４１…ＤＣ／ＤＣコンバータ、４２（ＳＷ１〜ＳＷ４）…気筒選択スイッチ、４３（ＳＷ５，ＳＷ６）…バンク選択スイッチ、４４…第１積分器、４５…第２積分器、９０，９５…オペアンプ、９１，９６…抵抗、９２，９７…コンデンサ、９３，９８…リセットスイッチ、９４，９９…ホールドスイッチ、Ｂ１…目標エネルギーベース値生成ブロック、Ｂ２…加算ブロック、Ｂ３…ゲイン算出ブロック、Ｂ４…温度推定ブロック、Ｂ５…第１乗算ブロック、Ｂ６…補正量算出ブロック、Ｂ７…閾値ベース値算出ブロック、Ｂ８…第２乗算ブロック、Ｂ９…トリガ信号生成ブロック、Ｂａ…バッテリ、Ｃ０…コンデンサ、Ｄ１，Ｄａ，Ｄｂ…ダイオード、Ｌ１…充放電用コイル、Ｎ１〜Ｎ６…ノード、ＰＩ…ピエゾインジェクタ、Ｐａ〜Ｐｄ…ピエゾスタック、Ｒ１〜Ｒ６…抵抗、ＳＲ１…第１シャント抵抗、ＳＲ２…第２シャント抵抗、ＳＷａ…充電スイッチ、ＳＷｂ…放電スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一又は複数のピエゾ素子からなるピエゾ素子体を有し、該ピエゾ素子体を充電することにより該ピエゾ素子体を伸長させてその充電開始タイミングから所定の駆動時間経過後に放電を行って該ピエゾ素子体を縮小させることにより、該ピエゾ素子体がアクチュエータとして機能するよう構成されたピエゾアクチュエータの駆動方法であって、
前記ピエゾ素子体を伸長させる際は、該ピエゾ素子体の充電エネルギーが予め設定された目標エネルギーとなるように該ピエゾ素子体の充電を行い、
前記ピエゾ素子体の放電が開始される前までに、予め、該ピエゾ素子体への充電が前記目標エネルギーに到達するまで行われたならば充電されるであろう規定電荷量を推定し、
前記推定した規定電荷量に基づき、予め設定された規定放電時間をかけて該規定電荷量を放電させるために必要な放電パターンを設定し、
前記充電開始タイミングから前記駆動時間経過後、その設定した放電パターンに従って放電を行う
ことを特徴とするピエゾアクチュエータの駆動方法。
【請求項２】
一又は複数のピエゾ素子からなるピエゾ素子体を有し、該ピエゾ素子体を充電することにより該ピエゾ素子体を伸長させてその充電開始タイミングから所定の駆動時間経過後に放電を行って該ピエゾ素子体を縮小させることにより、該ピエゾ素子体がアクチュエータとして機能するよう構成されたピエゾアクチュエータを駆動するピエゾアクチュエータ駆動装置であって、
該ピエゾ素子体の充電エネルギーが予め設定された目標エネルギーとなるように該ピエゾ素子体の充電を行うことにより該ピエゾ素子体を伸長させる充電手段と、
前記ピエゾ素子体の放電が開始される前に、予め、前記充電手段による前記ピエゾ素子体への充電が前記目標エネルギーに到達するまで行われたならば充電されるであろう規定電荷量を推定する規定電荷量推定手段と、
前記規定電荷量推定手段により推定された前記規定電荷量に基づき、予め設定された規定放電時間をかけて該規定電荷量を放電させるために必要な放電パターンを設定する放電パターン設定手段と、
前記充電手段による充電開始タイミングから前記駆動時間経過後、前記放電パターン設定手段により設定された放電パターンに従って放電を行うことにより前記ピエゾ素子体を縮小させる放電手段と、
を備えたことを特徴とするピエゾアクチュエータ駆動装置。
【請求項３】
請求項２に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置であって、
前記ピエゾ素子体に充電される電荷量を検出する電荷量検出手段と、
前記充電手段による充電が、前記ピエゾ素子体の充電エネルギーが前記目標エネルギーに到達するまで行われた場合に、該到達後に前記電荷量検出手段により検出された電荷量を実規定電荷量として記憶する記憶手段と、
を備え、
前記充電手段による充電の開始から、前記駆動時間経過後に前記放電手段による放電を開始してその放電が完了するまでを、前記ピエゾアクチュエータの一回の駆動として、
前記規定電荷量推定手段は、前回の前記ピエゾアクチュエータの駆動時までに前記記憶手段に記憶された前記実規定電荷量を用いて、今回の駆動時における前記規定電荷量を推定する
ことを特徴とするピエゾアクチュエータ駆動装置。
【請求項４】
請求項３に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置であって、
前記規定電荷量推定手段は、前回の前記ピエゾアクチュエータの駆動時までに前記記憶手段に記憶された前記実規定電荷量のうち、最も新しい実規定電荷量を、今回の駆動時における前記規定電荷量として推定する
ことを特徴とするピエゾアクチュエータ駆動装置。
【請求項５】
請求項４に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置であって、
前記目標エネルギーの設定に必要な情報であるエネルギー設定関連情報を取得するエネルギー設定関連情報取得手段と、
前記ピエゾアクチュエータの駆動毎に、前記エネルギー設定関連情報取得手段により取得された前記エネルギー設定関連情報に基づいて前記目標エネルギーを設定する目標エネルギー設定手段と、
を備え、
前記記憶手段は、前記充電手段による充電が、前記ピエゾ素子体の充電エネルギーが前記目標エネルギーに到達するまで行われた場合に、該充電時に前記目標エネルギー設定手段により設定された前記目標エネルギーを、実目標エネルギーとして、前記実規定電荷量と対応付けて記憶し、
前記規定電荷量推定手段は、前記最も新しい実規定電荷量を、該実規定電荷量に対応付けて前記記憶手段に記憶されている前記実目標エネルギーと前記目標エネルギー設定手段により設定された前記目標エネルギーとの比率に応じて補正し、該補正後の実規定電荷量を今回の駆動時における前記規定電荷量として推定する
ことを特徴とするピエゾアクチュエータ駆動装置。
【請求項６】
請求項３〜請求項５の何れか１項に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置であって、
前記ピエゾアクチュエータを、予め設定された複数回の駆動を一つの駆動サイクルとして、複数の駆動サイクルに渡って駆動すると共に、一つの前記駆動サイクル内で行われる前記複数回の駆動として、少なくとも、前記駆動時間が、前記ピエゾ素子体の充電エネルギーが前記目標エネルギーに到達するのに要する時間よりも長いことにより該ピエゾ素子体に前記規定電荷量が充電される主駆動と、この主駆動よりも前及び後の少なくとも一方においてこの主駆動における前記駆動時間よりも短い駆動時間で駆動する副駆動と、を行うように構成されており、
前記記憶手段は、前記各駆動サイクルにおける前記主駆動時に前記実規定電荷量の記憶を行う
ことを特徴とするピエゾアクチュエータ駆動装置。
【請求項７】
請求項３〜請求項６の何れか１項に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置であって、
前記駆動時間が、前記ピエゾ素子体を前記目標エネルギーまで充電完了させるのに必要な規定充電時間よりも長いか否かを判断する駆動時間判断手段を備え、
前記放電パターン設定手段は、前記駆動時間判断手段により前記駆動時間が前記規定充電時間よりも長いと判断された場合は、前記規定電荷量推定手段により推定された前記規定電荷量に基づく前記放電パターンの設定は行わず、前記充電手段による充電開始タイミングから前記規定充電時間が経過した後に前記電荷量検出手段により検出された電荷量に基づいて前記放電パターンを設定する
ことを特徴とするピエゾアクチュエータ駆動装置。
【請求項８】
請求項２に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置であって、
前記充電手段による充電開始後、所定の検出タイミング毎に前記ピエゾ素子体に充電されている電荷量を検出する電荷量検出手段を備え、
前記規定電荷量推定手段は、前記充電手段による充電開始後、前記検出タイミング毎に、該検出タイミングにおける前記電荷量検出手段による検出結果と、充電開始から該検出タイミングまでの経過時間とに基づいて、前記規定電荷量を推定する
ことを特徴とするピエゾアクチュエータ駆動装置。
【請求項９】
請求項８に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置であって、
前記放電パターン設定手段は、充電開始後、前記駆動時間が経過する前に前記充電エネルギーが目標エネルギーに到達して該到達後の電荷量が前記電荷量検出手段により検出された場合は、前記規定電荷量推定手段により推定された前記規定電荷量に基づく前記放電パターンの設定は行わず、該検出された該到達後の電荷量に基づいて前記放電パターンを設定する
ことを特徴とするピエゾアクチュエータ駆動装置。
【請求項１０】
請求項２〜請求項９の何れか１項に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置であって、
前記ピエゾ素子体に直列に接続される充放電用コイルと、
前記充放電用コイルと前記ピエゾ素子体との直列回路に対して、直流電源から充電スイッチを介して電源供給を行う充電経路と、
前記直列回路に並列に接続され、放電スイッチを介して前記ピエゾ素子体の充電電荷を放電させるための放電経路と、
前記充電スイッチに対して、カソードが前記直流電源の正極側となるよう並列に接続された第１ダイオードと、
前記放電スイッチに対して、アノードが前記直流電源の負極側となるよう並列に接続された第２ダイオードと、
を備え、
前記充電手段は、前記充電スイッチのオン・オフを繰り返すことにより、前記ピエゾ素子体を充電させて伸長させ、
前記放電手段は、前記ピエゾ素子体からの放電電流を検出する放電電流検出手段を有すると共に、前記充電開始タイミングから前記駆動時間経過後、前記放電スイッチをオンし、その後、前記放電電流がピーク側閾値より大きくなったら前記放電スイッチをオフし、その後、前記放電電流がボトム側閾値より低くなったら前記放電スイッチをオンする、という動作を繰り返すことにより、前記ピエゾ素子体を放電させて収縮させるよう構成されており、
前記放電パターン設定手段は、前記放電パターンの設定を、前記ピーク側閾値及び前記ボトム側閾値のうち少なくとも何れか一方を設定することにより行う
ことを特徴とするピエゾアクチュエータ駆動装置。
【請求項１】
一又は複数のピエゾ素子からなるピエゾ素子体を有し、該ピエゾ素子体を充電することにより該ピエゾ素子体を伸長させてその充電開始タイミングから所定の駆動時間経過後に放電を行って該ピエゾ素子体を縮小させることにより、該ピエゾ素子体がアクチュエータとして機能するよう構成されたピエゾアクチュエータの駆動方法であって、
前記ピエゾ素子体を伸長させる際は、該ピエゾ素子体の充電エネルギーが予め設定された目標エネルギーとなるように該ピエゾ素子体の充電を行い、
前記ピエゾ素子体の放電が開始される前までに、予め、該ピエゾ素子体への充電が前記目標エネルギーに到達するまで行われたならば充電されるであろう規定電荷量を推定し、
前記推定した規定電荷量に基づき、予め設定された規定放電時間をかけて該規定電荷量を放電させるために必要な放電パターンを設定し、
前記充電開始タイミングから前記駆動時間経過後、その設定した放電パターンに従って放電を行う
ことを特徴とするピエゾアクチュエータの駆動方法。
【請求項２】
一又は複数のピエゾ素子からなるピエゾ素子体を有し、該ピエゾ素子体を充電することにより該ピエゾ素子体を伸長させてその充電開始タイミングから所定の駆動時間経過後に放電を行って該ピエゾ素子体を縮小させることにより、該ピエゾ素子体がアクチュエータとして機能するよう構成されたピエゾアクチュエータを駆動するピエゾアクチュエータ駆動装置であって、
該ピエゾ素子体の充電エネルギーが予め設定された目標エネルギーとなるように該ピエゾ素子体の充電を行うことにより該ピエゾ素子体を伸長させる充電手段と、
前記ピエゾ素子体の放電が開始される前に、予め、前記充電手段による前記ピエゾ素子体への充電が前記目標エネルギーに到達するまで行われたならば充電されるであろう規定電荷量を推定する規定電荷量推定手段と、
前記規定電荷量推定手段により推定された前記規定電荷量に基づき、予め設定された規定放電時間をかけて該規定電荷量を放電させるために必要な放電パターンを設定する放電パターン設定手段と、
前記充電手段による充電開始タイミングから前記駆動時間経過後、前記放電パターン設定手段により設定された放電パターンに従って放電を行うことにより前記ピエゾ素子体を縮小させる放電手段と、
を備えたことを特徴とするピエゾアクチュエータ駆動装置。
【請求項３】
請求項２に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置であって、
前記ピエゾ素子体に充電される電荷量を検出する電荷量検出手段と、
前記充電手段による充電が、前記ピエゾ素子体の充電エネルギーが前記目標エネルギーに到達するまで行われた場合に、該到達後に前記電荷量検出手段により検出された電荷量を実規定電荷量として記憶する記憶手段と、
を備え、
前記充電手段による充電の開始から、前記駆動時間経過後に前記放電手段による放電を開始してその放電が完了するまでを、前記ピエゾアクチュエータの一回の駆動として、
前記規定電荷量推定手段は、前回の前記ピエゾアクチュエータの駆動時までに前記記憶手段に記憶された前記実規定電荷量を用いて、今回の駆動時における前記規定電荷量を推定する
ことを特徴とするピエゾアクチュエータ駆動装置。
【請求項４】
請求項３に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置であって、
前記規定電荷量推定手段は、前回の前記ピエゾアクチュエータの駆動時までに前記記憶手段に記憶された前記実規定電荷量のうち、最も新しい実規定電荷量を、今回の駆動時における前記規定電荷量として推定する
ことを特徴とするピエゾアクチュエータ駆動装置。
【請求項５】
請求項４に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置であって、
前記目標エネルギーの設定に必要な情報であるエネルギー設定関連情報を取得するエネルギー設定関連情報取得手段と、
前記ピエゾアクチュエータの駆動毎に、前記エネルギー設定関連情報取得手段により取得された前記エネルギー設定関連情報に基づいて前記目標エネルギーを設定する目標エネルギー設定手段と、
を備え、
前記記憶手段は、前記充電手段による充電が、前記ピエゾ素子体の充電エネルギーが前記目標エネルギーに到達するまで行われた場合に、該充電時に前記目標エネルギー設定手段により設定された前記目標エネルギーを、実目標エネルギーとして、前記実規定電荷量と対応付けて記憶し、
前記規定電荷量推定手段は、前記最も新しい実規定電荷量を、該実規定電荷量に対応付けて前記記憶手段に記憶されている前記実目標エネルギーと前記目標エネルギー設定手段により設定された前記目標エネルギーとの比率に応じて補正し、該補正後の実規定電荷量を今回の駆動時における前記規定電荷量として推定する
ことを特徴とするピエゾアクチュエータ駆動装置。
【請求項６】
請求項３〜請求項５の何れか１項に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置であって、
前記ピエゾアクチュエータを、予め設定された複数回の駆動を一つの駆動サイクルとして、複数の駆動サイクルに渡って駆動すると共に、一つの前記駆動サイクル内で行われる前記複数回の駆動として、少なくとも、前記駆動時間が、前記ピエゾ素子体の充電エネルギーが前記目標エネルギーに到達するのに要する時間よりも長いことにより該ピエゾ素子体に前記規定電荷量が充電される主駆動と、この主駆動よりも前及び後の少なくとも一方においてこの主駆動における前記駆動時間よりも短い駆動時間で駆動する副駆動と、を行うように構成されており、
前記記憶手段は、前記各駆動サイクルにおける前記主駆動時に前記実規定電荷量の記憶を行う
ことを特徴とするピエゾアクチュエータ駆動装置。
【請求項７】
請求項３〜請求項６の何れか１項に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置であって、
前記駆動時間が、前記ピエゾ素子体を前記目標エネルギーまで充電完了させるのに必要な規定充電時間よりも長いか否かを判断する駆動時間判断手段を備え、
前記放電パターン設定手段は、前記駆動時間判断手段により前記駆動時間が前記規定充電時間よりも長いと判断された場合は、前記規定電荷量推定手段により推定された前記規定電荷量に基づく前記放電パターンの設定は行わず、前記充電手段による充電開始タイミングから前記規定充電時間が経過した後に前記電荷量検出手段により検出された電荷量に基づいて前記放電パターンを設定する
ことを特徴とするピエゾアクチュエータ駆動装置。
【請求項８】
請求項２に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置であって、
前記充電手段による充電開始後、所定の検出タイミング毎に前記ピエゾ素子体に充電されている電荷量を検出する電荷量検出手段を備え、
前記規定電荷量推定手段は、前記充電手段による充電開始後、前記検出タイミング毎に、該検出タイミングにおける前記電荷量検出手段による検出結果と、充電開始から該検出タイミングまでの経過時間とに基づいて、前記規定電荷量を推定する
ことを特徴とするピエゾアクチュエータ駆動装置。
【請求項９】
請求項８に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置であって、
前記放電パターン設定手段は、充電開始後、前記駆動時間が経過する前に前記充電エネルギーが目標エネルギーに到達して該到達後の電荷量が前記電荷量検出手段により検出された場合は、前記規定電荷量推定手段により推定された前記規定電荷量に基づく前記放電パターンの設定は行わず、該検出された該到達後の電荷量に基づいて前記放電パターンを設定する
ことを特徴とするピエゾアクチュエータ駆動装置。
【請求項１０】
請求項２〜請求項９の何れか１項に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置であって、
前記ピエゾ素子体に直列に接続される充放電用コイルと、
前記充放電用コイルと前記ピエゾ素子体との直列回路に対して、直流電源から充電スイッチを介して電源供給を行う充電経路と、
前記直列回路に並列に接続され、放電スイッチを介して前記ピエゾ素子体の充電電荷を放電させるための放電経路と、
前記充電スイッチに対して、カソードが前記直流電源の正極側となるよう並列に接続された第１ダイオードと、
前記放電スイッチに対して、アノードが前記直流電源の負極側となるよう並列に接続された第２ダイオードと、
を備え、
前記充電手段は、前記充電スイッチのオン・オフを繰り返すことにより、前記ピエゾ素子体を充電させて伸長させ、
前記放電手段は、前記ピエゾ素子体からの放電電流を検出する放電電流検出手段を有すると共に、前記充電開始タイミングから前記駆動時間経過後、前記放電スイッチをオンし、その後、前記放電電流がピーク側閾値より大きくなったら前記放電スイッチをオフし、その後、前記放電電流がボトム側閾値より低くなったら前記放電スイッチをオンする、という動作を繰り返すことにより、前記ピエゾ素子体を放電させて収縮させるよう構成されており、
前記放電パターン設定手段は、前記放電パターンの設定を、前記ピーク側閾値及び前記ボトム側閾値のうち少なくとも何れか一方を設定することにより行う
ことを特徴とするピエゾアクチュエータ駆動装置。
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−６７７５５（Ｐ２０１１−６７７５５Ａ）
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２０８５２（Ｐ２００９−２２０８５２）
【出願日】平成２１年９月２５日（２００９．９．２５）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＱＲコード
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２５日（２００９．９．２５）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＱＲコード
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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