内燃機関制御装置
【課題】昇圧回路の過昇圧の解消をインジェクタの駆動条件に適したように行うこと、昇圧実施中に電流回生が発生し、過昇圧解消動作と昇圧動作が同時に発生して、昇圧回路内で昇圧コンデンサと電源グランドのショートが発生して、昇圧回路の破損を防止すること、過昇圧を解消するために発生する、発熱、部品追加、ノイズ発生も少なくできる昇圧回路を備えた内燃機関制御装置を提供すること。
【解決手段】昇圧コイルによりバッテリ電圧を昇圧して昇圧コンデンサに高電圧充電する昇圧回路と、内燃機関に燃料を直接噴射するためのインジェクタを駆動するためのインジェクタ駆動回路と、前記インジェクタへ燃料を加圧して圧送する高圧燃料ポンプを通電して駆動するためのポンプ駆動回路と、を備え、前記ポンプ駆動回路による通電電流を下降させるときに、電気エネルギーを前記昇圧回路の昇圧コンデンサへ単発で回生するための回生回路を有すること。
【解決手段】昇圧コイルによりバッテリ電圧を昇圧して昇圧コンデンサに高電圧充電する昇圧回路と、内燃機関に燃料を直接噴射するためのインジェクタを駆動するためのインジェクタ駆動回路と、前記インジェクタへ燃料を加圧して圧送する高圧燃料ポンプを通電して駆動するためのポンプ駆動回路と、を備え、前記ポンプ駆動回路による通電電流を下降させるときに、電気エネルギーを前記昇圧回路の昇圧コンデンサへ単発で回生するための回生回路を有すること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガソリンや軽油等を燃料とする、自動車、オートバイ、農耕機、工機、船舶機等において、バッテリ電圧を昇圧した高電圧を使って、負荷を駆動する内燃機関制御装置に関し、特に、気筒内直接噴射型インジェクタを駆動するのに好適な内燃機関制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガソリンや軽油等を燃料とする自動車、オートバイ、農耕機、工作機械、船舶機等の内燃機関制御装置において、燃費や出力向上の目的により、気筒内に直接燃料を噴射するインジェクタを備えたものが用いられており、このようなインジェクタは、「気筒内直接噴射型インジェクタ」、又は、「直噴インジェクタ」、単に「ＤＩ」と呼ばれている。現在ガソリンエンジンでは主流である、空気と燃料の混合気をつくってシリンダー内に噴射する方式と比較して、気筒内直接噴射型インジェクタを用いたエンジンでは、高圧に加圧された燃料を使用する必要があるので、インジェクタの開弁動作に高いエネルギーを必要とする。また、制御性を向上させ高速回転に対応するためには、この高いエネルギーを短時間にインジェクタに供給する必要がある。
【０００３】
図９は、インジェクタを制御する従来の内燃機関制御装置の一例を示す。ここでは、バッテリ電圧（１）よりも高い電圧に昇圧する昇圧回路（１００）を設け、ここで発生する昇圧電圧（１００Ａ）により、短時間にインジェクタ（３）への通電電流を上昇させる方式を採用しているが、内燃機関のインジェクタを制御する従来の制御装置は、この方式のものが多い。
【０００４】
代表的な直噴インジェクタの電流波形は、図２の一番下に示されたインジェクタ電流（３Ａ）である。通電初期のピーク電流通電期間（４６３）に昇圧電圧（１００Ａ）を使って、インジェクタ電流（３Ａ）を予め定められたピーク電流停止電流（４６０）まで短時間に上昇させる。このピーク電流は、現在ガソリンエンジンで主流である燃料と空気との混合気をつくってシリンダー内に噴射する方式のインジェクタ電流と比較して、５〜２０倍程度大きいものである。
【０００５】
上記のピーク電流通電期間（４６３）終了後は、インジェクタ（３）へのエネルギー供給源は、昇圧電圧（１００Ａ）からバッテリ電源へ移行し、ピーク電流に比べ１／２〜１／３程度の保持１停止電流（４６１）で制御される保持電流１を経て、更にその２／３〜１／２程度の保持２停止電流（４６２）で制御される保持電流２へと移行する。ピーク電流と保持電流１によってインジェクタ（３）は開弁して燃料を気筒内に噴射する。
【０００６】
噴射終了時にインジェクタの閉弁を速やかに行うため、インジェクタ通電電流（３Ａ）の通電電流下降期間（４６６）を短時間にしてインジェクタ電流（３Ａ）を遮断する必要がある。しかし、インジェクタ（３）には、インジェクタ電流（３Ａ）が流れていることで高いエネルギーが蓄積されており、電流を下降させるには、このエネルギーをインジェクタ（３）から消滅されることが必要である。これを短時間の通電電流下降期間（４６６）内に実現させるために、インジェクタ電流を駆動する駆動回路（２００）の駆動素子でツェナーダイオード効果を使用してエネルギーを熱エネルギーに変換する方式や、インジェクタ電流（３Ａ）を電流回生ダイオード（２）を通じて、昇圧回路（１００）の昇圧電圧（１００Ａ）を蓄積する昇圧コンデンサ（１１１）に回生させる方式等、様々な方式が取られている。
【０００７】
上記の熱エネルギーに変換する方式では、駆動回路（２００）を簡略化することができるが、インジェクタ（３）の通電エネルギーを熱エネルギーに変換させるので、大電流の駆動回路には適していない。これに対し、上記の昇圧コンデンサに回生させる方式では、インジェクタ（３）に大電流を流しても駆動回路（２００）の発熱を比較的抑えることができるため、特にインジェクタ（３）への通電電流が大きい軽油を使用する直噴インジェクタを使用したエンジン(「コモンレールエンジン」と呼ばれることもある。)や、燃料にガソリンを使用する気筒内直接噴射型インジェクタを使用したエンジンでも広く使用される。
【０００８】
ところが、昇圧電圧（１００Ａ）は、インジェクタ（３）の開弁特性に応じて予め設定された電圧範囲となるよう昇圧制御回路（１２０）によって制御されるものであるが、電流回生ダイオード（２）を通じてインジェクタ電流（３Ａ）を昇圧回路（１００）の昇圧コンデンサ（１１１）に還流させると、この昇圧電圧（１００Ａ）が予め設定された電圧範囲より高い過昇圧状態となり、インジェクタ（３）の開弁特性に悪影響を及ぼす危険性があるし、更にインジェクタの電源ショート等の故障によって、昇圧電圧（１００Ａ）が昇圧回路（１００）の駆動素子や昇圧コンデンサ（１１１）の耐圧を越えて、回路を破壊する危険性もある。このような事態を防止するため、特開２００２−３０３１８５公報に示されているように、充電過電圧検出回路を設けて、充電電圧が過電圧となった場合には充電動作を停止させるようにしているが、実際に過昇圧状態となると、その状態を解消することができないので、次のインジェクタ通電電流のピーク電流通電では、インジェクタの開弁特性に悪影響を及ぼしてしまう状態を生じていた。
【０００９】
また、インジェクタ以外の用途として、昇圧電圧を使用する電動パワーステアリング装置では、特開２００３−３１９６９９公報に示されているように、回生電流による過昇圧を防止するために、充電ダイオード（１１０−１）に相当するダイオード（Ｄ２）と並列にスイッチ素子であるｎチャンネル形のＭＯＳＦＥＴ（Ｑ２）を設け、バッテリ電源へ回生電流を戻す方式が紹介されている。しかし、電動パワーステアリング装置は、モータを駆動する装置であり、電流回生はモータ減速時に連続して発生し、その間は電流回生制御中であることに基づいて昇圧電圧をバッテリ電源へ電流を戻す制御を連続して行い、昇圧電圧を使用した駆動は行わないものである。これに対し、インジェクタを駆動する内燃機関制御装置は、インジェクタ駆動時に昇圧電圧を使用した駆動を行い、その通電終了時に回生を行うということを交互に行うものであり、更に、一般的な内燃機関は、１気筒だけでなく、２〜８気筒、更にそれ以上の気筒を有するものであり、直噴インジェクタを使用したエンジンは、それぞれの気筒に１本以上のインジェクタを使用する。
【００１０】
このため、直噴インジェクタを使用した内燃機関制御装置では、複数のインジェクタを駆動し、昇圧電圧（１００Ａ）を使用したインジェクタ電流（３Ａ）の駆動による昇圧電圧の低下と、インジェクタ電流からの回生電流による昇圧電圧の上昇がそれぞれ連続して発生するのではなく、交互又は複雑なパターンで発生することになる。このような昇圧電圧の変動の中で、この昇圧電圧を予め設定された電圧範囲内に制御し続けることが重要となる。昇圧電圧が低下したのを補う昇圧復帰期間（４０５）中に上記電流回生が発生した場合、昇圧を補うエネルギーとしてこの電流回生を用いることができるので、この分の回生電流をバッテリ電源へ戻すことは却って非効率となる。そのため、インジェクタを駆動する内燃機関制御装置では、電動パワーステアリング装置と異なり、電流回生の有無により昇圧回路（１００）からバッテリ電源へ戻す制御を行うことはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−３０３１８５号公報
【特許文献２】特開２００３−３１９６９９号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】清水和男、続 安定化電源回路の設計（選書シリーズ７）、ＣＱ出版、１９７０年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、昇圧回路の過昇圧の解消をインジェクタの駆動条件に適したように行うことを目的としたものであり、更に、昇圧実施中に電流回生が発生し、過昇圧解消動作と昇圧動作が同時に発生して、昇圧回路内で昇圧コンデンサと電源グランドのショートが発生して、昇圧回路の破損を防止することを目的としている。
加えて、過昇圧を解消するために、発生する、発熱、部品追加、ノイズ発生も少なくすることが出来る昇圧回路を持った内燃機関制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、インジェクタ駆動を行う為に使用する昇圧回路において、インジェクタ電流の回生によって昇圧電圧が所定の過昇圧解消開始電圧よりも高くなった場合に、昇圧コイルに発生する高電圧をコンデンサに通電する昇圧ダイオードと並列に設けた放電スイッチ素子を通電させることにより、昇圧で用いる上記昇圧コイルを通して、バッテリ電源へ放電するようにし、この過昇圧解消動作実施の判定を昇圧電圧を監視することで行い、更に昇圧実施期間と重なった場合には、この昇圧実施期間が終了するのを待って行うようにしたものである。
【００１５】
上記の課題を解決するため、本発明の内燃機関制御装置は、バッテリ電源電圧から昇圧コイルにスイッチング電流を通電し、該スイッチング電流を下降させる時に該昇圧コイルに発生する高電圧を、充電ダイオードを通して昇圧コンデンサに蓄える昇圧回路と、該昇圧コンデンサに蓄えられた高電圧を利用して、インジェクタ電流を制御し、該インジェクタ電流を下降させる時にインジェクタが有している電気エネルギーを該昇圧回路の該昇圧コンデンサに回生させる回路と、該充電ダイオードと並列に放電スイッチ素子を設け、該昇圧回路内に蓄えられた高電圧が所定の過昇圧解消開始電圧よりも高くなった場合に、該放電スイッチ素子を通電させて、該高電圧を、該昇圧コイルを通して、該バッテリ電源に放電すること、及び上記インジェクタに加えて、上記高電圧を利用しない第２の負荷装置を有し、該負荷装置の通電を下降させる時に該負荷装置が有している電気エネルギーを上記昇圧回路の上記昇圧コンデンサに回生させる回路を有すること、を特徴としている。
【００１６】
また、本発明の内燃機関制御装置は、バッテリ電源電圧から昇圧コイルにスイッチング電流を通電し、該スイッチング電流を下降させる時に該昇圧コイルに発生する高電圧を、充電ダイオードを通して昇圧コンデンサに蓄える昇圧回路と、該昇圧コンデンサに蓄えられた高電圧を利用して、インジェクタ電流を制御し、該インジェクタ電流を下降させる時にインジェクタが有している電気エネルギーを該昇圧回路の該昇圧コンデンサに回生させる回路と、該充電ダイオードと並列に放電スイッチ素子を設け、該昇圧回路内に蓄えられた高電圧が所定の過昇圧解消開始電圧よりも高くなった場合に、昇圧スイッチング動作の実施中は、該放電スイッチ素子の通電を抑制し、該昇圧スイッチング動作の終了後に、該放電スイッチ素子を通電させて、該高電圧を、該昇圧コイルを通して、該バッテリ電源に放電すること、及び上記インジェクタに加えて、上記高電圧を利用しない第２の負荷装置を有し、該負荷装置の通電を下降させる時に該負荷装置が有している電気エネルギーを上記昇圧回路の上記昇圧コンデンサに回生させる回路を有すること、を特徴としている。
【００１７】
また、本発明の内燃機関制御装置は、昇圧スイッチ素子による昇圧スイッチング動作により、バッテリ電源電圧から昇圧コイルにスイッチング電流を通電し、該スイッチング電流を下降させる時に該昇圧コイルに発生する高電圧を、充電ダイオードを通して昇圧コンデンサに蓄える昇圧回路と、該昇圧コンデンサに蓄えられた高電圧を利用して、インジェクタ電流を制御し、該インジェクタ電流を下降させる時にインジェクタが有している電気エネルギーを該昇圧回路の該昇圧コンデンサに回生させる回路と、該充電ダイオードと並列に放電スイッチ素子を設け、該昇圧回路内に蓄えられた高電圧が所定の過昇圧解消開始電圧よりも高くなった場合に、該昇圧スイッチング動作の実施中は、該放電スイッチ素子の通電を抑制し、該昇圧スイッチング動作の終了後に、放電スイッチ素子を通電させる際に、該昇圧スイッチ素子が遮断するために必要な遅れ時間を考慮したデットタイムを設けて該放電スイッチ素子を通電させるようにして、該昇圧コンデンサから該バッテリ電源に放電すると共に、該昇圧回路内に蓄えられた高電圧が所定の昇圧開始電圧よりも低くなった場合に、該放電スイッチ素子の通電終了後に、該昇圧スイッチ素子を通電させて昇圧動作に移行する際に、該放電スイッチ素子が遮断するために必要な遅れ時間を考慮したデットタイムを設けて該昇圧スイッチ素子を通電させるようにすること、及び上記インジェクタに加えて、上記高電圧を利用しない第２の負荷装置を有し、該負荷装置の通電を下降させる時に該負荷装置が有している電気エネルギーを上記昇圧回路の上記昇圧コンデンサに回生させる回路を有すること、を特徴としている。
【００１８】
さらに、本発明の内燃機関制御装置は、バッテリ電源電圧から昇圧コイルにスイッチング電流を通電し、該スイッチング電流を下降させる時に該昇圧コイルに発生する高電圧を、充電ダイオードを通して昇圧コンデンサに蓄える昇圧回路と、該昇圧コンデンサに蓄えられた高電圧を利用して、インジェクタ電流を制御し、該インジェクタ電流を下降させる時にインジェクタが有している電気エネルギーを該昇圧回路の該昇圧コンデンサに回生させる回路と、該充電ダイオードと並列に放電スイッチ素子を設け、該昇圧回路内に蓄えられた高電圧が所定の過昇圧解消開始電圧よりも高くなった場合に、該放電スイッチ素子を通電させて、該高電圧を、該昇圧コイルを通して、該バッテリ電源に放電すること、及び上記インジェクタに加えて、単発の電流回生を行う第２の負荷装置を有し、該負荷装置の通電を下降させる時に該負荷装置が有している電気エネルギーを上記昇圧回路の上記昇圧コンデンサに回生させる回路を有すること、を特徴とする。
さらに、本発明の内燃機関制御装置は、上記に加えて、前記第２の負荷装置は、内燃機関に燃料を供給するための燃料ポンプであることを特徴とする。
【００１９】
さらに、本発明の内燃機関制御装置は、上記に加えて、アナログ電圧をデジタル化するＡ／Ｄ変換器と、メモリに蓄えられたプログラムにしたがって動作する演算器と、該演算器とスイッチ素子の間に駆動信号を出力するインターフェイス部を有する制御回路を設け、該メモリに蓄えられたソフトウェアによって、汎用の制御回路を昇圧制御及び過昇圧解消制御に適用することを特徴としている。
【００２０】
さらに、本発明の内燃機関制御装置は、上記に加えて、上記放電スイッチ素子としてＦＥＴを使用し、該ＦＥＴに含まれる寄生ダイオードで上記充電ダイオードを代用することを特徴としている。
【００２１】
さらに、本発明の内燃機関制御装置は、上記に加えて、上記放電スイッチ素子として、バイポーラ型トランジスタを使用したことを特徴としている。
【００２２】
さらに、本発明の内燃機関制御装置は、上記に加えて、上記放電スイッチ素子として、ＩＧＢＴを使用したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、上記の手段により、昇圧電圧の過昇圧状態を解消するために昇圧電圧からバッテリ電源に電流を戻す場合に、インジェクタの駆動に適するように昇圧回路の過昇圧を解消し、昇圧動作中にインジェクタから電流回生が発生した場合の昇圧回路のショート等の破損を防止すること、昇圧動作で用いる昇圧コイルを電流回生に兼用すること、部品点数の増加を抑えること、バッテリ電源に与えるノイズ発生も抑えること等の顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の内燃機関制御装置の実施例１を示す図である。
【図２】本発明の内燃機関制御装置の実施例１における通常の昇圧動作の場合の動作波形の一例を示す図である。
【図３−１】本発明の内燃機関制御装置の実施例１において、昇圧動作中に電流回生が発生した場合の動作波形の一例を示す図である。
【図３−２】本発明の内燃機関制御装置の実施例１において、昇圧動作中に電流回生が発生した場合のデッドタイムの一例を示す図である。
【図３−３】本発明の内燃機関制御装置の実施例１において、過昇圧解消動作中にインジェクタピーク電流通電が発生した場合のデッドタイムの一例を示す図である。
【図４】本発明の内燃機関制御装置の実施例２を示す図である。
【図５】本発明の内燃機関制御装置の実施例２における通常の昇圧動作の場合の動作波形の一例を示す図である。
【図６】本発明の内燃機関制御装置の実施例３を示す図である。
【図７】本発明の内燃機関制御装置の実施例４を示す図である。
【図８】本発明の内燃機関制御装置の実施例５を示す図である。
【図９】従来の内燃機関制御装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための最良の形態である実施例１〜５について、順次説明する。
【００２６】
〔実施例１〕
図１は、本発明の内燃機関制御装置の実施例１の構成を示し、図２は、その通常の昇圧動作の場合の動作波形の一例を示す。
【００２７】
図１に示すように、実施例１の内燃機関制御装置は、バッテリ電源（１）とその電源グランド（４）によって電源供給を受ける昇圧回路（１００）と、この昇圧回路（１００）で高電圧に昇圧された昇圧電圧（１００Ａ）を使ってインジェクタ（３）を駆動する駆動回路（２００）があり、インジェクタ（３）の回生電流を昇圧回路（１００）に回生するための電流回生ダイオード（２）を搭載している。内燃機関制御装置は、その他にエンジン回転センサを始めとする各種センサの入力回路を搭載し、それらの入力信号に応じてインジェクタ（３）の通電タイミングを演算する演算装置や、点火コイル駆動回路、スロットル駆動回路やその他の駆動回路を搭載し、他の制御装置との通信回路、各種診断やフェールセーフに対応した制御回路、それらに電源供給する電源回路などで構成されることもある。
【００２８】
昇圧回路（１００）は、バッテリ電源（１）の電圧を昇圧するためのインダクタンス成分を持った昇圧コイル（１０１）を有し、この昇圧コイルに通電する電流を通電／遮断する昇圧スイッチ素子（１０２−２）と、この昇圧スイッチ素子をマイナスサージから保護するスイッチング側ダイオード（１０２−１）と、昇圧コイルから昇圧スイッチ素子に流れる昇圧スイッチング電流（１０３Ａ）を電圧に変換する昇圧スイッチング電流検出抵抗（１０３）と、昇圧スイッチ素子を遮断することによって、昇圧コイルに蓄えられたエネルギーが発生させる高電圧を昇圧コンデンサ（１１１）に充電させる経路を設け、また、昇圧コンデンサ（１１１）からバッテリ電源（１）への逆流を防止する充電ダイオード（１１０−１）と、該逆流の電流を通電／遮断する放電スイッチ素子（１１０−２）と、昇圧制御回路（１２０）から構成される。この昇圧制御回路は、昇圧制御部（１２４）、過昇圧解消制御部（１２３）、電圧検出部（１２２）及び電流検出部（１２１）から構成されている。
【００２９】
通常の昇圧動作の場合、駆動回路（２００）が昇圧電圧（１００Ａ）を使ってインジェクタ（３）に対しインジェクタ電流（３Ａ）の通電を行い、その結果、図２に示すように、昇圧電圧（１００Ａ）が昇圧開始電圧（４０１）以下に低下したことを電圧検出部（１２２）が検出すると、昇圧制御部（１２４）が昇圧動作を開始する。昇圧動作を開始すると、昇圧制御部（１２４）は、昇圧スイッチ素子（１０２−２）を通電させるための昇圧制御信号（１２４Ｂ）をＬＯＷからＨＩＧＨにする。これにより、昇圧コイル（１０１）にバッテリ電源（１）から電流が流れ、昇圧コイル（１０１）にエネルギーが蓄積される。昇圧コイルに流れる電流は、昇圧スイッチング電流（１０３Ａ）として、昇圧スイッチング電流検出抵抗（１０３）によって電圧に変換され、電流検出部（１２１）によって検出される。
【００３０】
図２に示すように、昇圧スイッチング電流（１０３Ａ）が所定のスイッチング停止電流（４１０）を超えると、昇圧制御部（１２４）は、昇圧スイッチ素子（１０２−２）の開閉を制御する昇圧制御信号（１２４Ｂ）をＨＩＧＨからＬＯＷにして、昇圧スイッチング電流を遮断する。これにより、昇圧コイル（１０１）に流れている電流は、昇圧スイッチ素子（１０２−２）を通じて電源グランドへ流れることができなくなり、昇圧コイル（１０１）のインダクタンス成分によって蓄えられたエネルギーは高電圧を発生する。そして、この電圧が、昇圧コンデンサ（１１１）に蓄えられた昇圧電圧（１００Ａ）と充電ダイオード（１１０−１）の順方向電圧を加えた電圧より高くなると、昇圧コイル（１０１）に蓄えられたエネルギーは、充電ダイオード（１１０−１）を通じて、充電電流（１１０Ａ）として昇圧コンデンサ（１１１）に移行する。
【００３１】
この際、充電電流（１１０Ａ）は、昇圧スイッチ素子（１０２−２）が遮断する直前にコイルに流れていたスイッチング停止電流（４１０）から始まり、昇圧コンデンサ（１１１）へのエネルギー移行に伴って急速に減少する。昇圧電圧（１００Ａ）を検出する電圧検出部１２２が上記の動作により上昇した昇圧電圧（１００Ａ）が所定の昇圧停止電圧（４０２）に満たないことを検出する場合、昇圧制御部（１２４）は、通常、充電電流（１１０Ａ）を検出することなく、予め定められた充電期間又は予め定められたスイッチング周波数に従って、昇圧スイッチ素子（１０２−２）を通電させるために昇圧制御信号（１２４Ｂ）をＬＯＷからＨＩＧＨにする。この動作は、昇圧電圧が所定の昇圧停止電圧（４０２）になるまで、繰り返される。
【００３２】
一方、駆動回路（２００）によるインジェクタ電流（３Ａ）の遮断が始まると、インジェクタ（３）からの回生電流が図２に示す通電電流下降期間（４６６）の間、電流回生ダイオード（２）を通じて昇圧コンデンサ（１１１）に流れることにより、上記の昇圧動作と同様に、インジェクタのインダクタンス成分に蓄えられていたエネルギーが、昇圧コンデンサ（１１１）に移行するので、昇圧コンデンサ（１１１）に蓄えられる昇圧電圧（１００Ａ）は上昇する。そして、昇圧電圧が所定の過昇圧解消開始電圧（４０３）を超えたことを電圧検出部（１２２）が検出すると、過昇圧解消制御部（１２３）は、昇圧制御部（１２４）が出力する昇圧実施信号（１２４Ｂ）がＬＯＷであること、すなわち、昇圧動作が実施されていないことを確認し、更に、図３−２に示すように、昇圧動作が終了して、放電スイッチ素子（１１０−２）を通電させる際に、昇圧スイッチ素子（１０２−２）が遮断するために必要な昇圧スイッチ素子（１０２−２）固有の遅れ時間を考慮した放電デットタイム（４８０）を経過したことを確認して、昇圧コンデンサから電源グランドへの回路ショートを防止するために、過昇圧解消信号（１２３Ａ）をＬＯＷからＨＩＧＨにする。これにより、充電ダイオード（１１０−１）に並列に接続されている放電スイッチ素子（１１０−２）が通電し、昇圧コンデンサから昇圧コイル（１０１）を通じて余剰となったエネルギーを、充電電流（１１０Ａ）の逆電流である放電電流（４４０）として、バッテリ電源（１）へ安全に戻す。昇圧電圧が所定の過昇圧解消停止電圧以下に低下したことを電圧検出部（１２２）が検出するまで、又は予め定められた過昇圧解消期間（４５２）を経過すると、過昇圧解消制御部は、過昇圧解消信号をＨＩＧＨからＬＯＷにする。これにより、放電スイッチ素子（１１０−２）が遮断し、過昇圧解消動作は終了する。
【００３３】
もし、この過昇圧解消動作中に、インジェクタ（３）へのピーク電流通電期間（４６３）が発生し、昇圧電圧（１００Ａ）が昇圧開始電圧（４０１）を下回った場合、過昇圧解消動作から昇圧動作に移行することになるが、図３−３に示すように、過昇圧解消動作が終了して、昇圧スイッチ素子（１０２−２）を通電させる際に、放電スイッチ素子（１１０−２）が遮断するために必要な放電スイッチ素子（１１０−２）固有の遅れ時間を考慮した昇圧デットタイム（４８１）が経過したことを確認して、昇圧コンデンサから電源グランドへの回路ショートを防止するために、昇圧実施信号（１２４Ａ）をＬＯＷからＨＩＧＨにする。
【００３４】
なお、上記昇圧スイッチ素子（１０２−２）固有の遅れ時間を考慮した放電デットタイム（４８０）は、昇圧電圧（１００Ａ）を必要とする一般的なインジェクタ駆動回路の昇圧回路（１００）で使用する昇圧スイッチ素子（１０２−２）としてＮｃｈＦＥＴを使用した場合、１〜１０μｓ程度とするとよい。また、上記放電スイッチ素子（１１０−２）固有の遅れ時間を考慮した昇圧デットタイム（４８１）は、昇圧電圧（１００Ａ）を必要とする一般的なインジェクタ駆動回路の昇圧回路（１００）で使用する放電スイッチ素子（１１０−２）としてＰｃｈＦＥＴを使用した場合には、１〜５０μｓ程度とするとよい。
【００３５】
次に、図３−１は、昇圧動作中に電流回生が発生した場合の動作波形の一例を示す。
昇圧動作中に電流回生が発生し、更に昇圧電圧（１００Ａ）が所定の過昇圧解消開始電圧（４０３）を超えたことを電圧検出部（１２２）が検出する場合、昇圧制御部（１２４）が出力する昇圧実施信号（１２４Ａ）により過昇圧解消制御部（１２３）は昇圧動作が実施中であることを検出し、過昇圧解消動作の実施を保留する。
【００３６】
昇圧電圧（１００Ａ）が所定の昇圧停止電圧（４０２）を超えたことを電圧検出部（１２２）が検出すると、昇圧制御部（１２４）は、図３−１に示すように、昇圧制御信号（１２４Ｂ）がＬＯＷであることを確認するとこれを維持して昇圧動作を停止すると共に、昇圧実施信号（１２４Ａ）をＨＩＧＨからＬＯＷにする。これにより過昇圧解消制御部（１２３）は、保留されていた過昇圧解消動作を実施する。その実施の方法は、前記と同様である。
【００３７】
他方、昇圧動作中に電流回生が発生した場合であって、昇圧電圧が所定の過昇圧解消開始電圧（４０３）を超えていることを電圧検出部（１２２）が検出しない場合には、過昇圧解消動作を実施しないので従来の昇圧回路と同様に、インジェクタ（３）からの電流回生によって昇圧コンデンサ（１１１）に蓄えられたエネルギーは、昇圧動作を補助するエネルギーとして使用され、昇圧復帰期間（４０５）を短縮することができる。
【００３８】
なお、上記の実施例１において、ピーク電流下降期間（４６４）、保持１電流下降期間（４６５）でも、通電電流下降期間（４６６）と同様に、昇圧回路へ電流回生を行うと共に、昇圧コンデンサ（１１１）に蓄えられた昇圧電圧（１００）が所定の過昇圧解消開始電圧（４０３）を超えた場合には、該昇圧コンデンサから昇圧コイル（１０１）を通じて、バッテリ電源に電流を戻して、昇圧電圧を所定の過昇圧解消停止電圧（４０４）まで下げる動作を行なうようにすることもできる。
【００３９】
〔実施例２〕
図４は、本発明の内燃機関制御装置の実施例２の構成を示し、図５は、その通常の昇圧動作の場合の動作波形の一例を示す。
【００４０】
図４に示すように、実施例２の内燃機関制御装置は、実施例１と比較し、駆動回路（２００）によって、インジェクタ（３）とは異なる第２の負荷装置（５）を駆動するものであり、実施例１で説明したインジェクタ（３）の回生電流と同様に、第２の負荷装置（５）の回生電流を電流回生ダイオード（６）を通じてインジェクタ（３）を駆動する昇圧回路（１００）に回生するものである。第２の負荷装置（５）は、インジェクタ（３）と同様に、インダクタンス成分によって駆動するものを例に説明する。なお、この第２の負荷装置（５）の具体例としては、例えば、燃料ポンプのような単発の電流回生を昇圧回路（１００）へ行うものであれば、特に限定されるものではない。
【００４１】
昇圧回路（１００）は、過昇圧解消動作を昇圧電圧（１００Ａ）と昇圧実施信号（１２４Ａ）のみで判定できるので、本来、インジェクタ（３）を駆動するための昇圧回路であっても、その回路構成を変えることなく、インジェクタ以外の第２の負荷装置（５）からの電流回生を受け入れることができるものである。第２の負荷装置を駆動する駆動回路において、図５に示す第２の負荷装置電流（５Ａ）が、保持電流停止電流（４７０）で電流制御された電流を通電電流下降期間（４７１）内に短時間に立ち下げる場合に、通電電流下降に伴う第２の負荷装置を駆動する駆動回路の発熱を容易に抑制すること、更には、昇圧回路の昇圧復帰期間（４０５）を短縮することができる。
【００４２】
昇圧回路（１００）の回路構成が実施例１と同じであるので、昇圧回路（１００）の動作も変わらないが、図４、図５に示す２種類の負荷から電流回生する昇圧動作の場合を説明する。インジェクタ（３）の通電に伴って発生する昇圧動作中に第２の負荷装置（５）からの電流回生が発生する場合、昇圧電圧（１００Ａ）が所定の過昇圧解消開始電圧（４０３）を超えたことを電圧検出部（１２２）が検出すると、過昇圧解消制御部（１２３）は、昇圧制御部（１２４）が出力する昇圧実施信号（１２４Ａ）によって昇圧復帰期間（４０５）中であることを検出し、過昇圧解消動作の実施を保留する。
【００４３】
昇圧電圧（１００Ａ）が所定の昇圧停止電圧（４０２）を超えたことを電圧検出部（１２２）が検出すると、昇圧制御部（１２４）は、図５に示すように、昇圧制御信号（１２４Ｂ）がＬＯＷであることを確認して昇圧動作を停止すると共に、昇圧動作が終了して、放電スイッチ素子（１１０−２）を通電させる際に、昇圧スイッチ素子（１０２−２）が遮断するために必要な昇圧スイッチ素子（１０２−２）固有の遅れ時間を考慮した放電デットタイム（４８０）が経過したことを確認して昇圧実施信号（１２４Ａ）をＨＩＧＨからＬＯＷにする。これにより過昇圧解消制御部（１２３）は、保留されていた過昇圧解消動作を実施する。
【００４４】
もし、この過昇圧解消動作中に、インジェクタ（３）へのピーク電流通電期間（４６３）が発生し、昇圧電圧（１００Ａ）が昇圧開始電圧（４０１）を下回った場合、過昇圧解消動作から昇圧動作に移行することになるが、過昇圧解消動作が終了して、昇圧スイッチ素子（１０２−２）を通電させる際に、放電スイッチ素子（１１０−２）が遮断するために必要な放電スイッチ素子（１１０−２）固有の遅れ時間を考慮した昇圧デットタイム（４８１）が経過したことを確認して、昇圧コンデンサから電源グランドへの回路ショートを防止するために、昇圧実施信号（１２４Ａ）をＬＯＷからＨＩＧＨにする。
【００４５】
実施の方法は実施例１と同様である。
他方、昇圧動作中に電流回生が発生し、更に昇圧電圧（１００Ａ）が所定の過昇圧解消開始電圧（４０３）を超えたことを電圧検出部（１２２）が検出しない場合には、過昇圧解消動作を実施しないので従来の昇圧回路と同様に、第２の負荷装置（５）からの電流回生により昇圧コンデンサ（１１１）に蓄えられたエネルギーは、昇圧動作を補助するエネルギーとして使用され、昇圧復帰期間（４０５）を短縮することができる。
【００４６】
その後、本来のインジェクタ電流（３Ａ）を通電電流下降期間（４６６）内に短時間に立ち下げ、昇圧電圧（１００Ａ）が所定の過昇圧解消開始電圧（４０３）を超えたことを電圧検出部（１２２）が検出すると、過昇圧解消制御部（１２３）は、昇圧コンデンサ（１１１）から電源グランドへの回路ショートを防止するために、昇圧制御部（１２４）が出力する昇圧実施信号（１２４Ａ）がＬＯＷであり、昇圧動作が実施されていないことを確認し、過昇圧解消信号（１２３Ａ）をＬＯＷからＨＩＧＨにする。これにより、充電ダイオード（１１０−１）に並列に接続されている放電スイッチ素子（１１０−２）が通電し、昇圧コンデンサ（１１１）から昇圧コイル（１０１）を通じて余剰となったエネルギーを、充電電流（１１０Ａ）の逆電流である放電電流（４４０）として、バッテリ電源（１）へ安全に戻すことができる。
【００４７】
昇圧電圧（１００Ａ）が所定の過昇圧解消停止電圧（４０４）以下に低下したことを電圧検出部（１２２）が検出、又は予め定められた過昇圧解消期間（４５２）を過ぎると、過昇圧解消制御部（１２３）は、過昇圧解消信号（１２３Ａ）をＨＩＧＨからＬＯＷにし、これにより、放電スイッチ素子（１１０−２）を遮断し、一連の過昇圧解消動作を終了する。
【００４８】
他方、昇圧動作中に電流回生が発生した場合であって、昇圧電圧が所定の過昇圧解消開始電圧（４０３）を超えていることを検出しない場合には、過昇圧解消動作を実施しないので従来の昇圧回路と同様に、インジェクタ（３）からの電流回生によって昇圧コンデンサ（１１１）に蓄えられたエネルギーは、昇圧動作を補助するエネルギーとして使用し、昇圧復帰期間（４０５）を短縮することができる。
【００４９】
なお、上記の実施例２において、ピーク電流下降期間（４６４）、保持１電流下降期間（４６５）でも、通電電流下降期間（４６６）と同様に、昇圧回路へ電流回生を行うと共に、昇圧コンデンサ（１１１）に蓄えられた昇圧電圧（１００）が所定の過昇圧解消開始電圧（４０３）を超えた場合には、該昇圧コンデンサから昇圧コイル（１０１）を通じて、バッテリ電源に電流を戻して、昇圧電圧を所定の過昇圧解消停止電圧（４０４）まで下げる動作を行なうようにすることもできる。
【００５０】
〔実施例３〕
図６は、本発明の内燃機関制御装置の実施例３の構成を示す。
実施例３は、実施例１及び実施例２における昇圧制御回路（１２０）を、制御回路（３００）で置き換えたものである。ここでは、実施例１を置き換えた場合を説明する。
【００５１】
実施例３の制御回路（３００）は、メモリ（３０４）に蓄えられたソフトウェアに従って演算器（３０３）が動作し、専用のハードウェアがなくても、汎用のマイクロコンピュータ等で実施例１の昇圧制御回路（１２０）と同等の機能を実現させるものである。
【００５２】
制御回路（３００）は、メモリ（３０４）と演算器（３０３）に加えて、実施例１における昇圧電圧を検出する電圧検出部と昇圧スイッチング電流を検出する電流検出部に代えて、それぞれ電圧をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器（３０２）に直接的に又は増幅器（１０４）等を介して間接的に入力するようにし、これら入力信号を用いて演算器（３０３）が演算した結果に基づいて、インターフェイス部を介して、昇圧スイッチ素子（１０２−２）を制御する昇圧制御信号（１２４Ｂ）と放電スイッチ素子（１１０−２）を制御する過昇圧解消信号（１２３Ａ）が出力される。
【００５３】
なお、上記の実施例３において、ピーク電流下降期間（４６４）、保持１電流下降期間（４６５）でも、通電電流下降期間（４６６）と同様に、昇圧回路へ電流回生を行うと共に、昇圧コンデンサ（１１１）に蓄えられた昇圧電圧（１００）が所定の過昇圧解消開始電圧（４０３）を超えた場合には、該昇圧コンデンサから昇圧コイル（１０１）を通じて、バッテリ電源に電流を戻して、昇圧電圧を所定の過昇圧解消停止電圧（４０４）まで下げる動作を行なうようにすることができることは、実施例１と同様である。
【００５４】
〔実施例４〕
図７は、本発明の内燃機関制御装置の実施例４の構成を示す。
実施例４は、実施例１〜３の昇圧制御回路にある放電スイッチ素子（１１０−２）を、ＦＥＴで置き換えたものである。また、ＦＥＴにはその特有の性質として、そのドレイン、ソース間に寄生ダイオードを有するため、この寄生ダイオードを実施例１〜３の充電ダイオード（１１０―１）の代替として使用することにより、放電スイッチ素子と充電ダイオードを１つの充電ＦＥＴ（１１０）に集約し回路の簡略化を図ることができる。
【００５５】
ここでは、図７を用いて、実施例１の放電スイッチ素子（１１０−２）を代替する充電ＦＥＴ（１１０）として、一般的なＰｃｈＦＥＴを用いて説明する。
【００５６】
実施例４の特有な点は、昇圧制御回路（１２０）の過昇圧解消制御部（１２３）が出力する過昇圧解消信号（１２３Ａ）を放電ＦＥＴゲート駆動トランジスタ（１１２）を用いて反転処理し、過昇圧解消信号（１２３Ａ）の反転信号であって２つの放電ＦＥＴゲートプルアップ抵抗（１１３、１１４）によって分圧された反転信号（１２３Ｂ）を用いて、充電ＦＥＴ（１１０）を制御している点である。これは、充電ＦＥＴ（１１０）にＰｃｈＦＥＴを使用し、そのゲート電圧を簡単な回路構成で駆動する一般的なゲート駆動回路であり、こうしたゲート駆動回路を昇圧制御回路の過昇圧解消制御部（１２３）に取り込んで構成することも可能である。回路構成によっては、放電スイッチ素子を代替するＦＥＴとして、ＮｃｈＦＥＴを使用することも可能であり、実際の用途やコストに応じてどちらを使うか決定される。
【００５７】
実施例４では、スイッチング側ダイオード（１０２−１）と昇圧スイッチ素子（１０２−２）とを集約して、昇圧スイッチングＦＥＴ（１０２）により置き換えるが、この場合、下流側駆動であるので、特性やコスト等の面で、ＮｃｈＦＥＴを用いるのが一般的である。
【００５８】
また、上記同様に、放電スイッチ素子（１１０−２）や昇圧スイッチ素子（１０２−２）をバイポーラ型トランジスタ、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等で置き換えると、それぞれの特性を生かして通電電流を可変制御することや通常のＦＥＴでは耐えられない高電圧まで昇圧回路（１００）で昇圧すること等も可能となる。
【００５９】
なお、上記の実施例４において、ピーク電流下降期間（４６４）、保持１電流下降期間（４６５）でも、通電電流下降期間（４６６）と同様に、昇圧回路へ電流回生を行うと共に、昇圧コンデンサ（１１１）に蓄えられた昇圧電圧（１００）が所定の過昇圧解消開始電圧（４０３）を超えた場合には、該昇圧コンデンサから昇圧コイル（１０１）を通じて、バッテリ電源に電流を戻して、昇圧電圧を所定の過昇圧解消停止電圧（４０４）まで下げる動作を行なうようにすることができることは、実施例１と同様である。
【００６０】
〔実施例５〕
図８は、本発明の内燃機関制御装置の実施例５の構成を示す。
実施例５は、実施例４のＦＥＴを使用した昇圧回路（１００）を、複数のインジェクタ（３−１、３−２）と第２の負荷装置（５）を駆動する駆動回路（２００）に適用した一例である。
【００６１】
バッテリ電圧（１）を昇圧した昇圧電圧（１００Ａ）を使用する直噴インジェクタにおいては、駆動回路（２００）を２以上のインジェクタ（３−１、３−２）で共有することが一般的である。実際の内燃機関制御装置は、一の装置で４〜８気筒のエンジンに適用するが、駆動回路（２００）は、１の回路で複数のインジェクタを駆動することが可能であり、図８では、１の駆動回路が２のインジェクタに適用された場合を図示している。昇圧回路（１００）は、更に複数の駆動回路（２００）により共有され、通常、エンジン１機に１〜２回路搭載される。昇圧回路が駆動回路を共有する数は、図２におけるインジェクタ電流（３Ａ）のピーク電流通電期間（４６３）に駆動するための必要なエネルギー、エンジンの最高回転数、同一気筒での１回の燃焼に対するインジェクタ（３）からの燃料噴射回数などで決まる昇圧復帰期間（４０５）や昇圧回路（１００）の自己発熱等によって決まる。
【００６２】
昇圧回路（１００）は、実施例１〜４の昇圧回路のように独立して動作するものとすることもできるが、制御回路（３００）と昇圧回路（１００）とを分離して制御回路間信号（３００Ａ）によって通信することにより、昇圧電圧を制御回路（３００）から可変に制御すること、昇圧回路の自己診断結果を制御回路に返し、昇圧電源を必要としない駆動方法に切り換えて車両を修理店にまで運転するなどのシステムとしてより快適、安全な動作を実施するようにすることができる。
【００６３】
昇圧回路（１００）で昇圧された昇圧電圧（１００Ａ）は、昇圧回路（１００）からの流出電流の過電流又はインジェクタ（３−１、３−２）側のハーネス断線等を検出するための昇圧側駆動電流（２０１Ａ）を電圧に変換する昇圧側電流検出抵抗（２０１）と、図２におけるインジェクタ電流（３Ａ）のピーク電流通電期間（４６３）に駆動するための昇圧側駆動ＦＥＴ（２０２）と、昇圧回路（１００）故障時の逆電流を防止するための昇圧側保護ダイオード（２０３）を介して、インジェクタ（３−１、３−２）の上流側に接続される。
【００６４】
インジェクタ（３−１、３−２）の上流側には、バッテリ側電流検出抵抗（２１１）、バッテリ側駆動ＦＥＴ（２１２）、バッテリ側保護ダイオード（２１３）が順次接続される。バッテリ側電流検出抵抗（２１１）は、バッテリ電源（２１０）からの過電流又はインジェクタ（３−１、３−２）側のハーネス断線等を検出するために、バッテリ側駆動電流（２１１Ａ）を電圧に変換するものであり、バッテリ側駆動ＦＥＴ（２１２）は、図２に示したインジェクタ電流（３Ａ）の保持１停止電流（４６１）と保持２停止電流（４６２）を駆動するためのものであり、バッテリ側保護ダイオード（２１３）は、昇圧電圧（１００Ａ）からバッテリ電源（２１０）への逆流を防止するためのものである。
【００６５】
複数のインジェクタ（３−１、３−２）にはそれぞれに下流側駆動ＦＥＴが接続される。実施例５では、下流側駆動ＦＥＴ１（２２０−１）又は下流側駆動ＦＥＴ２（２２０−２）のスイッチング操作により、通電されるインジェクタ（３−１、３−２）が決定され、各インジェクタに流れるインジェクタ電流（３−１Ａ、３−２Ａ）は、下流側駆動ＦＥＴの更に下流においてまとめられ、電流を電圧に変換する下流側電流検出抵抗（２２１）を介して電源グランド（４）に流れる。
【００６６】
また、インジェクタ電流（３−１Ａ、３−２Ａ）を通電する間に、上流側の昇圧側駆動ＦＥＴ（２０２）とバッテリ側駆動ＦＥＴ（２１２）を同時に遮断し、選択したインジェクタ（３−１又は３−２）側の下流側駆動ＦＥＴ１（２２０−１）又は下流側駆動ＦＥＴ２（２２０−２）を通電させることで生じるインジェクタの回生電流を還流させるために、電源グランド（４）から上記インジェクタの上流側に還流ダイオード（２２２）が接続される。
【００６７】
また、インジェクタ電流（３−１Ａ、３−２Ａ）を通電する間に、上流側の昇圧側駆動ＦＥＴ（２０２）とバッテリ側駆動ＦＥＴ（２１２）そして下流側駆動ＦＥＴ１（２２０−１）と下流側駆動ＦＥＴ２（２２０−２）の全て遮断させることにより、選択したインジェクタ（３−１、３−２）の電気エネルギーを昇圧回路（１００）に回生させるために、電流回生ダイオード（２−１、２−２）がインジェクタの下流から昇圧回路の昇圧電圧側に接続される。
【００６８】
昇圧側駆動ＦＥＴ（２０２）、バッテリ側駆動ＦＥＴ（２１２）、下流側駆動ＦＥＴ１（２２０−１）及び下流側駆動ＦＥＴ２（２２０−２）の駆動素子は、エンジン回転数や各種センサからの入力条件に基づいて制御回路（３００）から制御回路間信号（３００Ｂ）を通じて駆動回路に与える通電タイミング信号、並びに昇圧側駆動電流（２０１Ａ）を昇圧側電流検出抵抗（２０１）によって検出する昇圧側電流検出回路（２４１）と、バッテリ側駆動電流（２１１Ａ）をバッテリ側電流検出抵抗（２１１）によって検出するバッテリ側電流検出回路（２４２）と、下流側駆動電流（２１１Ａ）を下流側電流検出抵抗（２２１）によって検出する下流側電流検出回路（２４３）の検出値に基づいて、駆動信号を生成するゲート駆動ロジック回路（２４０）により制御される。
【００６９】
図８に示されたとおり、第２の負荷装置（５）の上流側に上流側駆動ＦＥＴ（２３１）が接続され、第２の負荷装置（５）の下流側には、下流側駆動ＦＥＴ（２３２）、下流側駆動電流（２３３Ａ）を電圧に変換する下流側電流検出抵抗（２３３）を経て、電源グランド（４）が接続される。第２の負荷装置電流（５Ａ）を通電する間に、上流側駆動ＦＥＴ（２３１）を閉とし、下流側駆動ＦＥＴ（２３２）を開としたことで生じる第２の負荷装置（５）の回生電流を還流させるための還流ダイオード（２３４）が電源グランド（４）から第２の負荷装置（５）の上流側に接続され、更に第２の負荷装置電流（５Ａ）を通電する間に、上流側駆動ＦＥＴ（２３１）と下流側駆動ＦＥＴ（２３２）を遮断することで生じる第２の負荷装置（５）の電気エネルギーを昇圧回路（１００）に回生させるための電流回生ダイオード（６）が第２の負荷装置（５）の下流側から昇圧電圧（１００Ａ）に接続される。
【００７０】
実施例５は、インジェクタの回生電流と同様に、第２の負荷装置（５）の回生電流を、電流回生ダイオード（６）を通じて、昇圧回路（１００）に還流するものであり、ここで、上流側駆動ＦＥＴ（２３１）は、図５に示された第２の負荷装置電流（５Ａ）の保持停止電流（４７０）を駆動し、下流側駆動ＦＥＴ（２３２）は、第２の負荷装置電流（５Ａ）の回生電流を、還流ダイオード（２３４）を介して長時間で下降させるか、電流回生ダイオード（６）を介して昇圧回路（１００）に電流を還流して短時間で下降させるかを選択することができる。
【００７１】
上流側駆動ＦＥＴ（２３１）と下流側駆動ＦＥＴ（２３２）の駆動素子は、エンジン回転数や各種センサからの入力条件に基づいて制御回路（３００）から制御回路間信号（３００Ｂ）を通じて駆動回路に与える通電タイミング信号、並びに下流側駆動電流（２３３Ａ）を下流側電流検出抵抗（２３３）によって検出する下流側電流検出回路（２４４）の検出値に基づいて、駆動信号を生成するゲート駆動ロジック回路（２４０）によって制御される。
【００７２】
直噴インジェクタを駆動する内燃機関制御装置では、第２の負荷装置（５）の具体例として高圧に加圧した燃料を直噴インジェクタへ供給する高圧ポンプ制御用ソレノイドが代表的なものとしてあるが、これに限定されるものではない。
【００７３】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づく範囲において、様々な変更が可能なものである。
【００７４】
なお、上記の実施例５において、ピーク電流下降期間（４６４）、保持１電流下降期間（４６５）でも、通電電流下降期間（４６６）と同様に、昇圧回路へ電流回生を行うと共に、昇圧コンデンサ（１１１）に蓄えられた昇圧電圧（１００）が所定の過昇圧解消開始電圧（４０３）を超えた場合には、該昇圧コンデンサから昇圧コイル（１０１）を通じて、バッテリ電源に電流を戻して、昇圧電圧を所定の過昇圧解消停止電圧（４０４）まで下げる動作を行なうようにすることができることは、実施例２と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、ガソリンや軽油等を燃料とする自動車、オートバイ、農耕機、工作機械、船舶機等において、バッテリ電圧を昇圧した高電圧を使って負荷を駆動するものであり、特に、気筒内直接噴射型インジェクタを駆動するのに好適な内燃機関制御装置に関する。本発明は、この気筒内直接噴射型インジェクタについて、ソレノイドを動力源とした電気的にインダクタンス成分を有するものだけでなく、ピエゾ素子を動力源とした電気的にコンデンサ成分を有するものを駆動し、過昇圧を解消し、昇圧回路へエネルギー回生を行う方式にも適用することができるものである。
【符号の説明】
【００７６】
１・・・バッテリ電源、２・・・電流回生ダイオード、２−１・・・電流回生ダイオード、２−２・・・電流回生ダイオード、３・・・インジェクタ、３−１・・・インジェクタ１、３−１Ａ・・・インジェクタ１電流、３−２・・・インジェクタ２、３−２Ａ・・・インジェクタ２電流、４・・・電源グランド、５・・・第２の負荷装置、５Ａ・・・第２の負荷装置電流、６・・・電流回生ダイオード、
１００・・・昇圧回路、１００Ａ・・・昇圧電圧、１０１・・・昇圧コイル、１０２・・・昇圧スイッチングＦＥＴ、１０２−１・・・スイッチング側ダイオード、１０２−２・・・昇圧スイッチ素子、１０３・・・昇圧スイッチング電流検出抵抗、１０３Ａ・・・昇圧スイッチング電流、１０４・・・増幅器、１１０・・・充電ＦＥＴ、１１０−１・・・充電ダイオード、１１０−２・・・放電スイッチ素子、１１０Ａ・・・充電電流、１１１・・・昇圧コンデンサ、１１２・・・放電ＦＥＴゲート駆動トランジスタ、１１３・・・放電ＦＥＴゲートプルアップ抵抗、１１４・・・放電ＦＥＴゲートプルアップ抵抗、１２０・・・昇圧制御回路、１２１・・・電流検出部、１２２・・・電圧検出部、１２３・・・過昇圧解消制御部、１２３Ａ・・・過昇圧解消信号、１２３Ｂ・・・過昇圧解消信号（１２３Ａ）の反転信号、１２４・・・昇圧制御部、１２４Ａ・・・昇圧実施信号、１２４Ｂ・・・昇圧制御信号、
２００・・・駆動回路、２０１・・・昇圧側電流検出抵抗、２０１Ａ・・・昇圧側駆動電流、２０２・・・昇圧側駆動ＦＥＴ、２０３・・・昇圧側保護ダイオード、２１０・・・バッテリ電源、２１１・・・バッテリ側電流検出抵抗、２１１Ａ・・・バッテリ側駆動電流、２１２・・・バッテリ側駆動ＦＥＴ、２１３・・・バッテリ側保護ダイオード、２２０−１・・・下流側駆動ＦＥＴ１、２２０−２・・・下流側駆動ＦＥＴ２、２２１・・・下流側電流検出抵抗、２２１Ａ・・・下流側駆動電流、２２２・・・還流ダイオード、２３０・・・バッテリ電源、２３１・・・上流側駆動ＦＥＴ、２３２・・・下流側駆動ＦＥＴ、２３３・・・下流側電流検出抵抗、２３３Ａ・・・下流側駆動電流、２３４・・・還流ダイオード、２４０・・・ゲート駆動ロジック回路、２４１・・・昇圧側電流検出回路、２４２・・・バッテリ側電流検出回路、２４３・・・下流側電流検出回路、２４４・・・下流側電流検出回路、
３００・・・制御回路、３００Ａ・・・昇圧回路と制御回路間信号、３００Ｂ・・・駆動回路と制御回路間信号、３０１・・・インターフェイス部、３０２・・・Ａ／Ｄ変換器、３０３・・・演算器、３０４・・・メモリ、
４００・・・電源グランド電圧、４０１・・・昇圧開始電圧、４０２・・・昇圧停止電圧、４０３・・・過昇圧解消開始電圧、４０４・・・過昇圧解消停止電圧、４０５・・・昇圧復帰期間、４１０・・・スイッチング停止電流、４２０・・・スイッチングＯＮ信号、４２１・・・スイッチングＯＦＦ信号、４３０・・・昇圧実施中信号、４３１・・・昇圧停止中信号、４４０・・・放電電流、４４０−１・・・放電電流、４４０−２・・・放電電流、４５０・・・過昇圧解消ＯＮ信号、４５０−１・・・過昇圧解消ＯＮ信号、４５０−２・・・過昇圧解消ＯＮ信号、４５１・・・過昇圧解消ＯＦＦ信号、４５２・・・過昇圧解消期間、４５２−１・・・過昇圧解消中期間、４５２−２・・・過昇圧解消中期間、４６０・・・ピーク電流停止電流、４６１・・・保持１停止電流、４６２・・・保持２停止電流、４６３・・・ピーク電流通電期間、４６４・・・ピーク電流下降期間、４６５・・・保持１電流下降期間、４６６・・・通電電流下降期間、４７０・・・保持電流停止電流、４７１・・・通電電流下降期間、４８０・・・放電デットタイム、４８１・・・昇圧デットタイム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガソリンや軽油等を燃料とする、自動車、オートバイ、農耕機、工機、船舶機等において、バッテリ電圧を昇圧した高電圧を使って、負荷を駆動する内燃機関制御装置に関し、特に、気筒内直接噴射型インジェクタを駆動するのに好適な内燃機関制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガソリンや軽油等を燃料とする自動車、オートバイ、農耕機、工作機械、船舶機等の内燃機関制御装置において、燃費や出力向上の目的により、気筒内に直接燃料を噴射するインジェクタを備えたものが用いられており、このようなインジェクタは、「気筒内直接噴射型インジェクタ」、又は、「直噴インジェクタ」、単に「ＤＩ」と呼ばれている。現在ガソリンエンジンでは主流である、空気と燃料の混合気をつくってシリンダー内に噴射する方式と比較して、気筒内直接噴射型インジェクタを用いたエンジンでは、高圧に加圧された燃料を使用する必要があるので、インジェクタの開弁動作に高いエネルギーを必要とする。また、制御性を向上させ高速回転に対応するためには、この高いエネルギーを短時間にインジェクタに供給する必要がある。
【０００３】
図９は、インジェクタを制御する従来の内燃機関制御装置の一例を示す。ここでは、バッテリ電圧（１）よりも高い電圧に昇圧する昇圧回路（１００）を設け、ここで発生する昇圧電圧（１００Ａ）により、短時間にインジェクタ（３）への通電電流を上昇させる方式を採用しているが、内燃機関のインジェクタを制御する従来の制御装置は、この方式のものが多い。
【０００４】
代表的な直噴インジェクタの電流波形は、図２の一番下に示されたインジェクタ電流（３Ａ）である。通電初期のピーク電流通電期間（４６３）に昇圧電圧（１００Ａ）を使って、インジェクタ電流（３Ａ）を予め定められたピーク電流停止電流（４６０）まで短時間に上昇させる。このピーク電流は、現在ガソリンエンジンで主流である燃料と空気との混合気をつくってシリンダー内に噴射する方式のインジェクタ電流と比較して、５〜２０倍程度大きいものである。
【０００５】
上記のピーク電流通電期間（４６３）終了後は、インジェクタ（３）へのエネルギー供給源は、昇圧電圧（１００Ａ）からバッテリ電源へ移行し、ピーク電流に比べ１／２〜１／３程度の保持１停止電流（４６１）で制御される保持電流１を経て、更にその２／３〜１／２程度の保持２停止電流（４６２）で制御される保持電流２へと移行する。ピーク電流と保持電流１によってインジェクタ（３）は開弁して燃料を気筒内に噴射する。
【０００６】
噴射終了時にインジェクタの閉弁を速やかに行うため、インジェクタ通電電流（３Ａ）の通電電流下降期間（４６６）を短時間にしてインジェクタ電流（３Ａ）を遮断する必要がある。しかし、インジェクタ（３）には、インジェクタ電流（３Ａ）が流れていることで高いエネルギーが蓄積されており、電流を下降させるには、このエネルギーをインジェクタ（３）から消滅されることが必要である。これを短時間の通電電流下降期間（４６６）内に実現させるために、インジェクタ電流を駆動する駆動回路（２００）の駆動素子でツェナーダイオード効果を使用してエネルギーを熱エネルギーに変換する方式や、インジェクタ電流（３Ａ）を電流回生ダイオード（２）を通じて、昇圧回路（１００）の昇圧電圧（１００Ａ）を蓄積する昇圧コンデンサ（１１１）に回生させる方式等、様々な方式が取られている。
【０００７】
上記の熱エネルギーに変換する方式では、駆動回路（２００）を簡略化することができるが、インジェクタ（３）の通電エネルギーを熱エネルギーに変換させるので、大電流の駆動回路には適していない。これに対し、上記の昇圧コンデンサに回生させる方式では、インジェクタ（３）に大電流を流しても駆動回路（２００）の発熱を比較的抑えることができるため、特にインジェクタ（３）への通電電流が大きい軽油を使用する直噴インジェクタを使用したエンジン(「コモンレールエンジン」と呼ばれることもある。)や、燃料にガソリンを使用する気筒内直接噴射型インジェクタを使用したエンジンでも広く使用される。
【０００８】
ところが、昇圧電圧（１００Ａ）は、インジェクタ（３）の開弁特性に応じて予め設定された電圧範囲となるよう昇圧制御回路（１２０）によって制御されるものであるが、電流回生ダイオード（２）を通じてインジェクタ電流（３Ａ）を昇圧回路（１００）の昇圧コンデンサ（１１１）に還流させると、この昇圧電圧（１００Ａ）が予め設定された電圧範囲より高い過昇圧状態となり、インジェクタ（３）の開弁特性に悪影響を及ぼす危険性があるし、更にインジェクタの電源ショート等の故障によって、昇圧電圧（１００Ａ）が昇圧回路（１００）の駆動素子や昇圧コンデンサ（１１１）の耐圧を越えて、回路を破壊する危険性もある。このような事態を防止するため、特開２００２−３０３１８５公報に示されているように、充電過電圧検出回路を設けて、充電電圧が過電圧となった場合には充電動作を停止させるようにしているが、実際に過昇圧状態となると、その状態を解消することができないので、次のインジェクタ通電電流のピーク電流通電では、インジェクタの開弁特性に悪影響を及ぼしてしまう状態を生じていた。
【０００９】
また、インジェクタ以外の用途として、昇圧電圧を使用する電動パワーステアリング装置では、特開２００３−３１９６９９公報に示されているように、回生電流による過昇圧を防止するために、充電ダイオード（１１０−１）に相当するダイオード（Ｄ２）と並列にスイッチ素子であるｎチャンネル形のＭＯＳＦＥＴ（Ｑ２）を設け、バッテリ電源へ回生電流を戻す方式が紹介されている。しかし、電動パワーステアリング装置は、モータを駆動する装置であり、電流回生はモータ減速時に連続して発生し、その間は電流回生制御中であることに基づいて昇圧電圧をバッテリ電源へ電流を戻す制御を連続して行い、昇圧電圧を使用した駆動は行わないものである。これに対し、インジェクタを駆動する内燃機関制御装置は、インジェクタ駆動時に昇圧電圧を使用した駆動を行い、その通電終了時に回生を行うということを交互に行うものであり、更に、一般的な内燃機関は、１気筒だけでなく、２〜８気筒、更にそれ以上の気筒を有するものであり、直噴インジェクタを使用したエンジンは、それぞれの気筒に１本以上のインジェクタを使用する。
【００１０】
このため、直噴インジェクタを使用した内燃機関制御装置では、複数のインジェクタを駆動し、昇圧電圧（１００Ａ）を使用したインジェクタ電流（３Ａ）の駆動による昇圧電圧の低下と、インジェクタ電流からの回生電流による昇圧電圧の上昇がそれぞれ連続して発生するのではなく、交互又は複雑なパターンで発生することになる。このような昇圧電圧の変動の中で、この昇圧電圧を予め設定された電圧範囲内に制御し続けることが重要となる。昇圧電圧が低下したのを補う昇圧復帰期間（４０５）中に上記電流回生が発生した場合、昇圧を補うエネルギーとしてこの電流回生を用いることができるので、この分の回生電流をバッテリ電源へ戻すことは却って非効率となる。そのため、インジェクタを駆動する内燃機関制御装置では、電動パワーステアリング装置と異なり、電流回生の有無により昇圧回路（１００）からバッテリ電源へ戻す制御を行うことはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−３０３１８５号公報
【特許文献２】特開２００３−３１９６９９号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】清水和男、続 安定化電源回路の設計（選書シリーズ７）、ＣＱ出版、１９７０年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、昇圧回路の過昇圧の解消をインジェクタの駆動条件に適したように行うことを目的としたものであり、更に、昇圧実施中に電流回生が発生し、過昇圧解消動作と昇圧動作が同時に発生して、昇圧回路内で昇圧コンデンサと電源グランドのショートが発生して、昇圧回路の破損を防止することを目的としている。
加えて、過昇圧を解消するために、発生する、発熱、部品追加、ノイズ発生も少なくすることが出来る昇圧回路を持った内燃機関制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、インジェクタ駆動を行う為に使用する昇圧回路において、インジェクタ電流の回生によって昇圧電圧が所定の過昇圧解消開始電圧よりも高くなった場合に、昇圧コイルに発生する高電圧をコンデンサに通電する昇圧ダイオードと並列に設けた放電スイッチ素子を通電させることにより、昇圧で用いる上記昇圧コイルを通して、バッテリ電源へ放電するようにし、この過昇圧解消動作実施の判定を昇圧電圧を監視することで行い、更に昇圧実施期間と重なった場合には、この昇圧実施期間が終了するのを待って行うようにしたものである。
【００１５】
上記の課題を解決するため、本発明の内燃機関制御装置は、バッテリ電源電圧から昇圧コイルにスイッチング電流を通電し、該スイッチング電流を下降させる時に該昇圧コイルに発生する高電圧を、充電ダイオードを通して昇圧コンデンサに蓄える昇圧回路と、該昇圧コンデンサに蓄えられた高電圧を利用して、インジェクタ電流を制御し、該インジェクタ電流を下降させる時にインジェクタが有している電気エネルギーを該昇圧回路の該昇圧コンデンサに回生させる回路と、該充電ダイオードと並列に放電スイッチ素子を設け、該昇圧回路内に蓄えられた高電圧が所定の過昇圧解消開始電圧よりも高くなった場合に、該放電スイッチ素子を通電させて、該高電圧を、該昇圧コイルを通して、該バッテリ電源に放電すること、及び上記インジェクタに加えて、上記高電圧を利用しない第２の負荷装置を有し、該負荷装置の通電を下降させる時に該負荷装置が有している電気エネルギーを上記昇圧回路の上記昇圧コンデンサに回生させる回路を有すること、を特徴としている。
【００１６】
また、本発明の内燃機関制御装置は、バッテリ電源電圧から昇圧コイルにスイッチング電流を通電し、該スイッチング電流を下降させる時に該昇圧コイルに発生する高電圧を、充電ダイオードを通して昇圧コンデンサに蓄える昇圧回路と、該昇圧コンデンサに蓄えられた高電圧を利用して、インジェクタ電流を制御し、該インジェクタ電流を下降させる時にインジェクタが有している電気エネルギーを該昇圧回路の該昇圧コンデンサに回生させる回路と、該充電ダイオードと並列に放電スイッチ素子を設け、該昇圧回路内に蓄えられた高電圧が所定の過昇圧解消開始電圧よりも高くなった場合に、昇圧スイッチング動作の実施中は、該放電スイッチ素子の通電を抑制し、該昇圧スイッチング動作の終了後に、該放電スイッチ素子を通電させて、該高電圧を、該昇圧コイルを通して、該バッテリ電源に放電すること、及び上記インジェクタに加えて、上記高電圧を利用しない第２の負荷装置を有し、該負荷装置の通電を下降させる時に該負荷装置が有している電気エネルギーを上記昇圧回路の上記昇圧コンデンサに回生させる回路を有すること、を特徴としている。
【００１７】
また、本発明の内燃機関制御装置は、昇圧スイッチ素子による昇圧スイッチング動作により、バッテリ電源電圧から昇圧コイルにスイッチング電流を通電し、該スイッチング電流を下降させる時に該昇圧コイルに発生する高電圧を、充電ダイオードを通して昇圧コンデンサに蓄える昇圧回路と、該昇圧コンデンサに蓄えられた高電圧を利用して、インジェクタ電流を制御し、該インジェクタ電流を下降させる時にインジェクタが有している電気エネルギーを該昇圧回路の該昇圧コンデンサに回生させる回路と、該充電ダイオードと並列に放電スイッチ素子を設け、該昇圧回路内に蓄えられた高電圧が所定の過昇圧解消開始電圧よりも高くなった場合に、該昇圧スイッチング動作の実施中は、該放電スイッチ素子の通電を抑制し、該昇圧スイッチング動作の終了後に、放電スイッチ素子を通電させる際に、該昇圧スイッチ素子が遮断するために必要な遅れ時間を考慮したデットタイムを設けて該放電スイッチ素子を通電させるようにして、該昇圧コンデンサから該バッテリ電源に放電すると共に、該昇圧回路内に蓄えられた高電圧が所定の昇圧開始電圧よりも低くなった場合に、該放電スイッチ素子の通電終了後に、該昇圧スイッチ素子を通電させて昇圧動作に移行する際に、該放電スイッチ素子が遮断するために必要な遅れ時間を考慮したデットタイムを設けて該昇圧スイッチ素子を通電させるようにすること、及び上記インジェクタに加えて、上記高電圧を利用しない第２の負荷装置を有し、該負荷装置の通電を下降させる時に該負荷装置が有している電気エネルギーを上記昇圧回路の上記昇圧コンデンサに回生させる回路を有すること、を特徴としている。
【００１８】
さらに、本発明の内燃機関制御装置は、バッテリ電源電圧から昇圧コイルにスイッチング電流を通電し、該スイッチング電流を下降させる時に該昇圧コイルに発生する高電圧を、充電ダイオードを通して昇圧コンデンサに蓄える昇圧回路と、該昇圧コンデンサに蓄えられた高電圧を利用して、インジェクタ電流を制御し、該インジェクタ電流を下降させる時にインジェクタが有している電気エネルギーを該昇圧回路の該昇圧コンデンサに回生させる回路と、該充電ダイオードと並列に放電スイッチ素子を設け、該昇圧回路内に蓄えられた高電圧が所定の過昇圧解消開始電圧よりも高くなった場合に、該放電スイッチ素子を通電させて、該高電圧を、該昇圧コイルを通して、該バッテリ電源に放電すること、及び上記インジェクタに加えて、単発の電流回生を行う第２の負荷装置を有し、該負荷装置の通電を下降させる時に該負荷装置が有している電気エネルギーを上記昇圧回路の上記昇圧コンデンサに回生させる回路を有すること、を特徴とする。
さらに、本発明の内燃機関制御装置は、上記に加えて、前記第２の負荷装置は、内燃機関に燃料を供給するための燃料ポンプであることを特徴とする。
【００１９】
さらに、本発明の内燃機関制御装置は、上記に加えて、アナログ電圧をデジタル化するＡ／Ｄ変換器と、メモリに蓄えられたプログラムにしたがって動作する演算器と、該演算器とスイッチ素子の間に駆動信号を出力するインターフェイス部を有する制御回路を設け、該メモリに蓄えられたソフトウェアによって、汎用の制御回路を昇圧制御及び過昇圧解消制御に適用することを特徴としている。
【００２０】
さらに、本発明の内燃機関制御装置は、上記に加えて、上記放電スイッチ素子としてＦＥＴを使用し、該ＦＥＴに含まれる寄生ダイオードで上記充電ダイオードを代用することを特徴としている。
【００２１】
さらに、本発明の内燃機関制御装置は、上記に加えて、上記放電スイッチ素子として、バイポーラ型トランジスタを使用したことを特徴としている。
【００２２】
さらに、本発明の内燃機関制御装置は、上記に加えて、上記放電スイッチ素子として、ＩＧＢＴを使用したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、上記の手段により、昇圧電圧の過昇圧状態を解消するために昇圧電圧からバッテリ電源に電流を戻す場合に、インジェクタの駆動に適するように昇圧回路の過昇圧を解消し、昇圧動作中にインジェクタから電流回生が発生した場合の昇圧回路のショート等の破損を防止すること、昇圧動作で用いる昇圧コイルを電流回生に兼用すること、部品点数の増加を抑えること、バッテリ電源に与えるノイズ発生も抑えること等の顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の内燃機関制御装置の実施例１を示す図である。
【図２】本発明の内燃機関制御装置の実施例１における通常の昇圧動作の場合の動作波形の一例を示す図である。
【図３−１】本発明の内燃機関制御装置の実施例１において、昇圧動作中に電流回生が発生した場合の動作波形の一例を示す図である。
【図３−２】本発明の内燃機関制御装置の実施例１において、昇圧動作中に電流回生が発生した場合のデッドタイムの一例を示す図である。
【図３−３】本発明の内燃機関制御装置の実施例１において、過昇圧解消動作中にインジェクタピーク電流通電が発生した場合のデッドタイムの一例を示す図である。
【図４】本発明の内燃機関制御装置の実施例２を示す図である。
【図５】本発明の内燃機関制御装置の実施例２における通常の昇圧動作の場合の動作波形の一例を示す図である。
【図６】本発明の内燃機関制御装置の実施例３を示す図である。
【図７】本発明の内燃機関制御装置の実施例４を示す図である。
【図８】本発明の内燃機関制御装置の実施例５を示す図である。
【図９】従来の内燃機関制御装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための最良の形態である実施例１〜５について、順次説明する。
【００２６】
〔実施例１〕
図１は、本発明の内燃機関制御装置の実施例１の構成を示し、図２は、その通常の昇圧動作の場合の動作波形の一例を示す。
【００２７】
図１に示すように、実施例１の内燃機関制御装置は、バッテリ電源（１）とその電源グランド（４）によって電源供給を受ける昇圧回路（１００）と、この昇圧回路（１００）で高電圧に昇圧された昇圧電圧（１００Ａ）を使ってインジェクタ（３）を駆動する駆動回路（２００）があり、インジェクタ（３）の回生電流を昇圧回路（１００）に回生するための電流回生ダイオード（２）を搭載している。内燃機関制御装置は、その他にエンジン回転センサを始めとする各種センサの入力回路を搭載し、それらの入力信号に応じてインジェクタ（３）の通電タイミングを演算する演算装置や、点火コイル駆動回路、スロットル駆動回路やその他の駆動回路を搭載し、他の制御装置との通信回路、各種診断やフェールセーフに対応した制御回路、それらに電源供給する電源回路などで構成されることもある。
【００２８】
昇圧回路（１００）は、バッテリ電源（１）の電圧を昇圧するためのインダクタンス成分を持った昇圧コイル（１０１）を有し、この昇圧コイルに通電する電流を通電／遮断する昇圧スイッチ素子（１０２−２）と、この昇圧スイッチ素子をマイナスサージから保護するスイッチング側ダイオード（１０２−１）と、昇圧コイルから昇圧スイッチ素子に流れる昇圧スイッチング電流（１０３Ａ）を電圧に変換する昇圧スイッチング電流検出抵抗（１０３）と、昇圧スイッチ素子を遮断することによって、昇圧コイルに蓄えられたエネルギーが発生させる高電圧を昇圧コンデンサ（１１１）に充電させる経路を設け、また、昇圧コンデンサ（１１１）からバッテリ電源（１）への逆流を防止する充電ダイオード（１１０−１）と、該逆流の電流を通電／遮断する放電スイッチ素子（１１０−２）と、昇圧制御回路（１２０）から構成される。この昇圧制御回路は、昇圧制御部（１２４）、過昇圧解消制御部（１２３）、電圧検出部（１２２）及び電流検出部（１２１）から構成されている。
【００２９】
通常の昇圧動作の場合、駆動回路（２００）が昇圧電圧（１００Ａ）を使ってインジェクタ（３）に対しインジェクタ電流（３Ａ）の通電を行い、その結果、図２に示すように、昇圧電圧（１００Ａ）が昇圧開始電圧（４０１）以下に低下したことを電圧検出部（１２２）が検出すると、昇圧制御部（１２４）が昇圧動作を開始する。昇圧動作を開始すると、昇圧制御部（１２４）は、昇圧スイッチ素子（１０２−２）を通電させるための昇圧制御信号（１２４Ｂ）をＬＯＷからＨＩＧＨにする。これにより、昇圧コイル（１０１）にバッテリ電源（１）から電流が流れ、昇圧コイル（１０１）にエネルギーが蓄積される。昇圧コイルに流れる電流は、昇圧スイッチング電流（１０３Ａ）として、昇圧スイッチング電流検出抵抗（１０３）によって電圧に変換され、電流検出部（１２１）によって検出される。
【００３０】
図２に示すように、昇圧スイッチング電流（１０３Ａ）が所定のスイッチング停止電流（４１０）を超えると、昇圧制御部（１２４）は、昇圧スイッチ素子（１０２−２）の開閉を制御する昇圧制御信号（１２４Ｂ）をＨＩＧＨからＬＯＷにして、昇圧スイッチング電流を遮断する。これにより、昇圧コイル（１０１）に流れている電流は、昇圧スイッチ素子（１０２−２）を通じて電源グランドへ流れることができなくなり、昇圧コイル（１０１）のインダクタンス成分によって蓄えられたエネルギーは高電圧を発生する。そして、この電圧が、昇圧コンデンサ（１１１）に蓄えられた昇圧電圧（１００Ａ）と充電ダイオード（１１０−１）の順方向電圧を加えた電圧より高くなると、昇圧コイル（１０１）に蓄えられたエネルギーは、充電ダイオード（１１０−１）を通じて、充電電流（１１０Ａ）として昇圧コンデンサ（１１１）に移行する。
【００３１】
この際、充電電流（１１０Ａ）は、昇圧スイッチ素子（１０２−２）が遮断する直前にコイルに流れていたスイッチング停止電流（４１０）から始まり、昇圧コンデンサ（１１１）へのエネルギー移行に伴って急速に減少する。昇圧電圧（１００Ａ）を検出する電圧検出部１２２が上記の動作により上昇した昇圧電圧（１００Ａ）が所定の昇圧停止電圧（４０２）に満たないことを検出する場合、昇圧制御部（１２４）は、通常、充電電流（１１０Ａ）を検出することなく、予め定められた充電期間又は予め定められたスイッチング周波数に従って、昇圧スイッチ素子（１０２−２）を通電させるために昇圧制御信号（１２４Ｂ）をＬＯＷからＨＩＧＨにする。この動作は、昇圧電圧が所定の昇圧停止電圧（４０２）になるまで、繰り返される。
【００３２】
一方、駆動回路（２００）によるインジェクタ電流（３Ａ）の遮断が始まると、インジェクタ（３）からの回生電流が図２に示す通電電流下降期間（４６６）の間、電流回生ダイオード（２）を通じて昇圧コンデンサ（１１１）に流れることにより、上記の昇圧動作と同様に、インジェクタのインダクタンス成分に蓄えられていたエネルギーが、昇圧コンデンサ（１１１）に移行するので、昇圧コンデンサ（１１１）に蓄えられる昇圧電圧（１００Ａ）は上昇する。そして、昇圧電圧が所定の過昇圧解消開始電圧（４０３）を超えたことを電圧検出部（１２２）が検出すると、過昇圧解消制御部（１２３）は、昇圧制御部（１２４）が出力する昇圧実施信号（１２４Ｂ）がＬＯＷであること、すなわち、昇圧動作が実施されていないことを確認し、更に、図３−２に示すように、昇圧動作が終了して、放電スイッチ素子（１１０−２）を通電させる際に、昇圧スイッチ素子（１０２−２）が遮断するために必要な昇圧スイッチ素子（１０２−２）固有の遅れ時間を考慮した放電デットタイム（４８０）を経過したことを確認して、昇圧コンデンサから電源グランドへの回路ショートを防止するために、過昇圧解消信号（１２３Ａ）をＬＯＷからＨＩＧＨにする。これにより、充電ダイオード（１１０−１）に並列に接続されている放電スイッチ素子（１１０−２）が通電し、昇圧コンデンサから昇圧コイル（１０１）を通じて余剰となったエネルギーを、充電電流（１１０Ａ）の逆電流である放電電流（４４０）として、バッテリ電源（１）へ安全に戻す。昇圧電圧が所定の過昇圧解消停止電圧以下に低下したことを電圧検出部（１２２）が検出するまで、又は予め定められた過昇圧解消期間（４５２）を経過すると、過昇圧解消制御部は、過昇圧解消信号をＨＩＧＨからＬＯＷにする。これにより、放電スイッチ素子（１１０−２）が遮断し、過昇圧解消動作は終了する。
【００３３】
もし、この過昇圧解消動作中に、インジェクタ（３）へのピーク電流通電期間（４６３）が発生し、昇圧電圧（１００Ａ）が昇圧開始電圧（４０１）を下回った場合、過昇圧解消動作から昇圧動作に移行することになるが、図３−３に示すように、過昇圧解消動作が終了して、昇圧スイッチ素子（１０２−２）を通電させる際に、放電スイッチ素子（１１０−２）が遮断するために必要な放電スイッチ素子（１１０−２）固有の遅れ時間を考慮した昇圧デットタイム（４８１）が経過したことを確認して、昇圧コンデンサから電源グランドへの回路ショートを防止するために、昇圧実施信号（１２４Ａ）をＬＯＷからＨＩＧＨにする。
【００３４】
なお、上記昇圧スイッチ素子（１０２−２）固有の遅れ時間を考慮した放電デットタイム（４８０）は、昇圧電圧（１００Ａ）を必要とする一般的なインジェクタ駆動回路の昇圧回路（１００）で使用する昇圧スイッチ素子（１０２−２）としてＮｃｈＦＥＴを使用した場合、１〜１０μｓ程度とするとよい。また、上記放電スイッチ素子（１１０−２）固有の遅れ時間を考慮した昇圧デットタイム（４８１）は、昇圧電圧（１００Ａ）を必要とする一般的なインジェクタ駆動回路の昇圧回路（１００）で使用する放電スイッチ素子（１１０−２）としてＰｃｈＦＥＴを使用した場合には、１〜５０μｓ程度とするとよい。
【００３５】
次に、図３−１は、昇圧動作中に電流回生が発生した場合の動作波形の一例を示す。
昇圧動作中に電流回生が発生し、更に昇圧電圧（１００Ａ）が所定の過昇圧解消開始電圧（４０３）を超えたことを電圧検出部（１２２）が検出する場合、昇圧制御部（１２４）が出力する昇圧実施信号（１２４Ａ）により過昇圧解消制御部（１２３）は昇圧動作が実施中であることを検出し、過昇圧解消動作の実施を保留する。
【００３６】
昇圧電圧（１００Ａ）が所定の昇圧停止電圧（４０２）を超えたことを電圧検出部（１２２）が検出すると、昇圧制御部（１２４）は、図３−１に示すように、昇圧制御信号（１２４Ｂ）がＬＯＷであることを確認するとこれを維持して昇圧動作を停止すると共に、昇圧実施信号（１２４Ａ）をＨＩＧＨからＬＯＷにする。これにより過昇圧解消制御部（１２３）は、保留されていた過昇圧解消動作を実施する。その実施の方法は、前記と同様である。
【００３７】
他方、昇圧動作中に電流回生が発生した場合であって、昇圧電圧が所定の過昇圧解消開始電圧（４０３）を超えていることを電圧検出部（１２２）が検出しない場合には、過昇圧解消動作を実施しないので従来の昇圧回路と同様に、インジェクタ（３）からの電流回生によって昇圧コンデンサ（１１１）に蓄えられたエネルギーは、昇圧動作を補助するエネルギーとして使用され、昇圧復帰期間（４０５）を短縮することができる。
【００３８】
なお、上記の実施例１において、ピーク電流下降期間（４６４）、保持１電流下降期間（４６５）でも、通電電流下降期間（４６６）と同様に、昇圧回路へ電流回生を行うと共に、昇圧コンデンサ（１１１）に蓄えられた昇圧電圧（１００）が所定の過昇圧解消開始電圧（４０３）を超えた場合には、該昇圧コンデンサから昇圧コイル（１０１）を通じて、バッテリ電源に電流を戻して、昇圧電圧を所定の過昇圧解消停止電圧（４０４）まで下げる動作を行なうようにすることもできる。
【００３９】
〔実施例２〕
図４は、本発明の内燃機関制御装置の実施例２の構成を示し、図５は、その通常の昇圧動作の場合の動作波形の一例を示す。
【００４０】
図４に示すように、実施例２の内燃機関制御装置は、実施例１と比較し、駆動回路（２００）によって、インジェクタ（３）とは異なる第２の負荷装置（５）を駆動するものであり、実施例１で説明したインジェクタ（３）の回生電流と同様に、第２の負荷装置（５）の回生電流を電流回生ダイオード（６）を通じてインジェクタ（３）を駆動する昇圧回路（１００）に回生するものである。第２の負荷装置（５）は、インジェクタ（３）と同様に、インダクタンス成分によって駆動するものを例に説明する。なお、この第２の負荷装置（５）の具体例としては、例えば、燃料ポンプのような単発の電流回生を昇圧回路（１００）へ行うものであれば、特に限定されるものではない。
【００４１】
昇圧回路（１００）は、過昇圧解消動作を昇圧電圧（１００Ａ）と昇圧実施信号（１２４Ａ）のみで判定できるので、本来、インジェクタ（３）を駆動するための昇圧回路であっても、その回路構成を変えることなく、インジェクタ以外の第２の負荷装置（５）からの電流回生を受け入れることができるものである。第２の負荷装置を駆動する駆動回路において、図５に示す第２の負荷装置電流（５Ａ）が、保持電流停止電流（４７０）で電流制御された電流を通電電流下降期間（４７１）内に短時間に立ち下げる場合に、通電電流下降に伴う第２の負荷装置を駆動する駆動回路の発熱を容易に抑制すること、更には、昇圧回路の昇圧復帰期間（４０５）を短縮することができる。
【００４２】
昇圧回路（１００）の回路構成が実施例１と同じであるので、昇圧回路（１００）の動作も変わらないが、図４、図５に示す２種類の負荷から電流回生する昇圧動作の場合を説明する。インジェクタ（３）の通電に伴って発生する昇圧動作中に第２の負荷装置（５）からの電流回生が発生する場合、昇圧電圧（１００Ａ）が所定の過昇圧解消開始電圧（４０３）を超えたことを電圧検出部（１２２）が検出すると、過昇圧解消制御部（１２３）は、昇圧制御部（１２４）が出力する昇圧実施信号（１２４Ａ）によって昇圧復帰期間（４０５）中であることを検出し、過昇圧解消動作の実施を保留する。
【００４３】
昇圧電圧（１００Ａ）が所定の昇圧停止電圧（４０２）を超えたことを電圧検出部（１２２）が検出すると、昇圧制御部（１２４）は、図５に示すように、昇圧制御信号（１２４Ｂ）がＬＯＷであることを確認して昇圧動作を停止すると共に、昇圧動作が終了して、放電スイッチ素子（１１０−２）を通電させる際に、昇圧スイッチ素子（１０２−２）が遮断するために必要な昇圧スイッチ素子（１０２−２）固有の遅れ時間を考慮した放電デットタイム（４８０）が経過したことを確認して昇圧実施信号（１２４Ａ）をＨＩＧＨからＬＯＷにする。これにより過昇圧解消制御部（１２３）は、保留されていた過昇圧解消動作を実施する。
【００４４】
もし、この過昇圧解消動作中に、インジェクタ（３）へのピーク電流通電期間（４６３）が発生し、昇圧電圧（１００Ａ）が昇圧開始電圧（４０１）を下回った場合、過昇圧解消動作から昇圧動作に移行することになるが、過昇圧解消動作が終了して、昇圧スイッチ素子（１０２−２）を通電させる際に、放電スイッチ素子（１１０−２）が遮断するために必要な放電スイッチ素子（１１０−２）固有の遅れ時間を考慮した昇圧デットタイム（４８１）が経過したことを確認して、昇圧コンデンサから電源グランドへの回路ショートを防止するために、昇圧実施信号（１２４Ａ）をＬＯＷからＨＩＧＨにする。
【００４５】
実施の方法は実施例１と同様である。
他方、昇圧動作中に電流回生が発生し、更に昇圧電圧（１００Ａ）が所定の過昇圧解消開始電圧（４０３）を超えたことを電圧検出部（１２２）が検出しない場合には、過昇圧解消動作を実施しないので従来の昇圧回路と同様に、第２の負荷装置（５）からの電流回生により昇圧コンデンサ（１１１）に蓄えられたエネルギーは、昇圧動作を補助するエネルギーとして使用され、昇圧復帰期間（４０５）を短縮することができる。
【００４６】
その後、本来のインジェクタ電流（３Ａ）を通電電流下降期間（４６６）内に短時間に立ち下げ、昇圧電圧（１００Ａ）が所定の過昇圧解消開始電圧（４０３）を超えたことを電圧検出部（１２２）が検出すると、過昇圧解消制御部（１２３）は、昇圧コンデンサ（１１１）から電源グランドへの回路ショートを防止するために、昇圧制御部（１２４）が出力する昇圧実施信号（１２４Ａ）がＬＯＷであり、昇圧動作が実施されていないことを確認し、過昇圧解消信号（１２３Ａ）をＬＯＷからＨＩＧＨにする。これにより、充電ダイオード（１１０−１）に並列に接続されている放電スイッチ素子（１１０−２）が通電し、昇圧コンデンサ（１１１）から昇圧コイル（１０１）を通じて余剰となったエネルギーを、充電電流（１１０Ａ）の逆電流である放電電流（４４０）として、バッテリ電源（１）へ安全に戻すことができる。
【００４７】
昇圧電圧（１００Ａ）が所定の過昇圧解消停止電圧（４０４）以下に低下したことを電圧検出部（１２２）が検出、又は予め定められた過昇圧解消期間（４５２）を過ぎると、過昇圧解消制御部（１２３）は、過昇圧解消信号（１２３Ａ）をＨＩＧＨからＬＯＷにし、これにより、放電スイッチ素子（１１０−２）を遮断し、一連の過昇圧解消動作を終了する。
【００４８】
他方、昇圧動作中に電流回生が発生した場合であって、昇圧電圧が所定の過昇圧解消開始電圧（４０３）を超えていることを検出しない場合には、過昇圧解消動作を実施しないので従来の昇圧回路と同様に、インジェクタ（３）からの電流回生によって昇圧コンデンサ（１１１）に蓄えられたエネルギーは、昇圧動作を補助するエネルギーとして使用し、昇圧復帰期間（４０５）を短縮することができる。
【００４９】
なお、上記の実施例２において、ピーク電流下降期間（４６４）、保持１電流下降期間（４６５）でも、通電電流下降期間（４６６）と同様に、昇圧回路へ電流回生を行うと共に、昇圧コンデンサ（１１１）に蓄えられた昇圧電圧（１００）が所定の過昇圧解消開始電圧（４０３）を超えた場合には、該昇圧コンデンサから昇圧コイル（１０１）を通じて、バッテリ電源に電流を戻して、昇圧電圧を所定の過昇圧解消停止電圧（４０４）まで下げる動作を行なうようにすることもできる。
【００５０】
〔実施例３〕
図６は、本発明の内燃機関制御装置の実施例３の構成を示す。
実施例３は、実施例１及び実施例２における昇圧制御回路（１２０）を、制御回路（３００）で置き換えたものである。ここでは、実施例１を置き換えた場合を説明する。
【００５１】
実施例３の制御回路（３００）は、メモリ（３０４）に蓄えられたソフトウェアに従って演算器（３０３）が動作し、専用のハードウェアがなくても、汎用のマイクロコンピュータ等で実施例１の昇圧制御回路（１２０）と同等の機能を実現させるものである。
【００５２】
制御回路（３００）は、メモリ（３０４）と演算器（３０３）に加えて、実施例１における昇圧電圧を検出する電圧検出部と昇圧スイッチング電流を検出する電流検出部に代えて、それぞれ電圧をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器（３０２）に直接的に又は増幅器（１０４）等を介して間接的に入力するようにし、これら入力信号を用いて演算器（３０３）が演算した結果に基づいて、インターフェイス部を介して、昇圧スイッチ素子（１０２−２）を制御する昇圧制御信号（１２４Ｂ）と放電スイッチ素子（１１０−２）を制御する過昇圧解消信号（１２３Ａ）が出力される。
【００５３】
なお、上記の実施例３において、ピーク電流下降期間（４６４）、保持１電流下降期間（４６５）でも、通電電流下降期間（４６６）と同様に、昇圧回路へ電流回生を行うと共に、昇圧コンデンサ（１１１）に蓄えられた昇圧電圧（１００）が所定の過昇圧解消開始電圧（４０３）を超えた場合には、該昇圧コンデンサから昇圧コイル（１０１）を通じて、バッテリ電源に電流を戻して、昇圧電圧を所定の過昇圧解消停止電圧（４０４）まで下げる動作を行なうようにすることができることは、実施例１と同様である。
【００５４】
〔実施例４〕
図７は、本発明の内燃機関制御装置の実施例４の構成を示す。
実施例４は、実施例１〜３の昇圧制御回路にある放電スイッチ素子（１１０−２）を、ＦＥＴで置き換えたものである。また、ＦＥＴにはその特有の性質として、そのドレイン、ソース間に寄生ダイオードを有するため、この寄生ダイオードを実施例１〜３の充電ダイオード（１１０―１）の代替として使用することにより、放電スイッチ素子と充電ダイオードを１つの充電ＦＥＴ（１１０）に集約し回路の簡略化を図ることができる。
【００５５】
ここでは、図７を用いて、実施例１の放電スイッチ素子（１１０−２）を代替する充電ＦＥＴ（１１０）として、一般的なＰｃｈＦＥＴを用いて説明する。
【００５６】
実施例４の特有な点は、昇圧制御回路（１２０）の過昇圧解消制御部（１２３）が出力する過昇圧解消信号（１２３Ａ）を放電ＦＥＴゲート駆動トランジスタ（１１２）を用いて反転処理し、過昇圧解消信号（１２３Ａ）の反転信号であって２つの放電ＦＥＴゲートプルアップ抵抗（１１３、１１４）によって分圧された反転信号（１２３Ｂ）を用いて、充電ＦＥＴ（１１０）を制御している点である。これは、充電ＦＥＴ（１１０）にＰｃｈＦＥＴを使用し、そのゲート電圧を簡単な回路構成で駆動する一般的なゲート駆動回路であり、こうしたゲート駆動回路を昇圧制御回路の過昇圧解消制御部（１２３）に取り込んで構成することも可能である。回路構成によっては、放電スイッチ素子を代替するＦＥＴとして、ＮｃｈＦＥＴを使用することも可能であり、実際の用途やコストに応じてどちらを使うか決定される。
【００５７】
実施例４では、スイッチング側ダイオード（１０２−１）と昇圧スイッチ素子（１０２−２）とを集約して、昇圧スイッチングＦＥＴ（１０２）により置き換えるが、この場合、下流側駆動であるので、特性やコスト等の面で、ＮｃｈＦＥＴを用いるのが一般的である。
【００５８】
また、上記同様に、放電スイッチ素子（１１０−２）や昇圧スイッチ素子（１０２−２）をバイポーラ型トランジスタ、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等で置き換えると、それぞれの特性を生かして通電電流を可変制御することや通常のＦＥＴでは耐えられない高電圧まで昇圧回路（１００）で昇圧すること等も可能となる。
【００５９】
なお、上記の実施例４において、ピーク電流下降期間（４６４）、保持１電流下降期間（４６５）でも、通電電流下降期間（４６６）と同様に、昇圧回路へ電流回生を行うと共に、昇圧コンデンサ（１１１）に蓄えられた昇圧電圧（１００）が所定の過昇圧解消開始電圧（４０３）を超えた場合には、該昇圧コンデンサから昇圧コイル（１０１）を通じて、バッテリ電源に電流を戻して、昇圧電圧を所定の過昇圧解消停止電圧（４０４）まで下げる動作を行なうようにすることができることは、実施例１と同様である。
【００６０】
〔実施例５〕
図８は、本発明の内燃機関制御装置の実施例５の構成を示す。
実施例５は、実施例４のＦＥＴを使用した昇圧回路（１００）を、複数のインジェクタ（３−１、３−２）と第２の負荷装置（５）を駆動する駆動回路（２００）に適用した一例である。
【００６１】
バッテリ電圧（１）を昇圧した昇圧電圧（１００Ａ）を使用する直噴インジェクタにおいては、駆動回路（２００）を２以上のインジェクタ（３−１、３−２）で共有することが一般的である。実際の内燃機関制御装置は、一の装置で４〜８気筒のエンジンに適用するが、駆動回路（２００）は、１の回路で複数のインジェクタを駆動することが可能であり、図８では、１の駆動回路が２のインジェクタに適用された場合を図示している。昇圧回路（１００）は、更に複数の駆動回路（２００）により共有され、通常、エンジン１機に１〜２回路搭載される。昇圧回路が駆動回路を共有する数は、図２におけるインジェクタ電流（３Ａ）のピーク電流通電期間（４６３）に駆動するための必要なエネルギー、エンジンの最高回転数、同一気筒での１回の燃焼に対するインジェクタ（３）からの燃料噴射回数などで決まる昇圧復帰期間（４０５）や昇圧回路（１００）の自己発熱等によって決まる。
【００６２】
昇圧回路（１００）は、実施例１〜４の昇圧回路のように独立して動作するものとすることもできるが、制御回路（３００）と昇圧回路（１００）とを分離して制御回路間信号（３００Ａ）によって通信することにより、昇圧電圧を制御回路（３００）から可変に制御すること、昇圧回路の自己診断結果を制御回路に返し、昇圧電源を必要としない駆動方法に切り換えて車両を修理店にまで運転するなどのシステムとしてより快適、安全な動作を実施するようにすることができる。
【００６３】
昇圧回路（１００）で昇圧された昇圧電圧（１００Ａ）は、昇圧回路（１００）からの流出電流の過電流又はインジェクタ（３−１、３−２）側のハーネス断線等を検出するための昇圧側駆動電流（２０１Ａ）を電圧に変換する昇圧側電流検出抵抗（２０１）と、図２におけるインジェクタ電流（３Ａ）のピーク電流通電期間（４６３）に駆動するための昇圧側駆動ＦＥＴ（２０２）と、昇圧回路（１００）故障時の逆電流を防止するための昇圧側保護ダイオード（２０３）を介して、インジェクタ（３−１、３−２）の上流側に接続される。
【００６４】
インジェクタ（３−１、３−２）の上流側には、バッテリ側電流検出抵抗（２１１）、バッテリ側駆動ＦＥＴ（２１２）、バッテリ側保護ダイオード（２１３）が順次接続される。バッテリ側電流検出抵抗（２１１）は、バッテリ電源（２１０）からの過電流又はインジェクタ（３−１、３−２）側のハーネス断線等を検出するために、バッテリ側駆動電流（２１１Ａ）を電圧に変換するものであり、バッテリ側駆動ＦＥＴ（２１２）は、図２に示したインジェクタ電流（３Ａ）の保持１停止電流（４６１）と保持２停止電流（４６２）を駆動するためのものであり、バッテリ側保護ダイオード（２１３）は、昇圧電圧（１００Ａ）からバッテリ電源（２１０）への逆流を防止するためのものである。
【００６５】
複数のインジェクタ（３−１、３−２）にはそれぞれに下流側駆動ＦＥＴが接続される。実施例５では、下流側駆動ＦＥＴ１（２２０−１）又は下流側駆動ＦＥＴ２（２２０−２）のスイッチング操作により、通電されるインジェクタ（３−１、３−２）が決定され、各インジェクタに流れるインジェクタ電流（３−１Ａ、３−２Ａ）は、下流側駆動ＦＥＴの更に下流においてまとめられ、電流を電圧に変換する下流側電流検出抵抗（２２１）を介して電源グランド（４）に流れる。
【００６６】
また、インジェクタ電流（３−１Ａ、３−２Ａ）を通電する間に、上流側の昇圧側駆動ＦＥＴ（２０２）とバッテリ側駆動ＦＥＴ（２１２）を同時に遮断し、選択したインジェクタ（３−１又は３−２）側の下流側駆動ＦＥＴ１（２２０−１）又は下流側駆動ＦＥＴ２（２２０−２）を通電させることで生じるインジェクタの回生電流を還流させるために、電源グランド（４）から上記インジェクタの上流側に還流ダイオード（２２２）が接続される。
【００６７】
また、インジェクタ電流（３−１Ａ、３−２Ａ）を通電する間に、上流側の昇圧側駆動ＦＥＴ（２０２）とバッテリ側駆動ＦＥＴ（２１２）そして下流側駆動ＦＥＴ１（２２０−１）と下流側駆動ＦＥＴ２（２２０−２）の全て遮断させることにより、選択したインジェクタ（３−１、３−２）の電気エネルギーを昇圧回路（１００）に回生させるために、電流回生ダイオード（２−１、２−２）がインジェクタの下流から昇圧回路の昇圧電圧側に接続される。
【００６８】
昇圧側駆動ＦＥＴ（２０２）、バッテリ側駆動ＦＥＴ（２１２）、下流側駆動ＦＥＴ１（２２０−１）及び下流側駆動ＦＥＴ２（２２０−２）の駆動素子は、エンジン回転数や各種センサからの入力条件に基づいて制御回路（３００）から制御回路間信号（３００Ｂ）を通じて駆動回路に与える通電タイミング信号、並びに昇圧側駆動電流（２０１Ａ）を昇圧側電流検出抵抗（２０１）によって検出する昇圧側電流検出回路（２４１）と、バッテリ側駆動電流（２１１Ａ）をバッテリ側電流検出抵抗（２１１）によって検出するバッテリ側電流検出回路（２４２）と、下流側駆動電流（２１１Ａ）を下流側電流検出抵抗（２２１）によって検出する下流側電流検出回路（２４３）の検出値に基づいて、駆動信号を生成するゲート駆動ロジック回路（２４０）により制御される。
【００６９】
図８に示されたとおり、第２の負荷装置（５）の上流側に上流側駆動ＦＥＴ（２３１）が接続され、第２の負荷装置（５）の下流側には、下流側駆動ＦＥＴ（２３２）、下流側駆動電流（２３３Ａ）を電圧に変換する下流側電流検出抵抗（２３３）を経て、電源グランド（４）が接続される。第２の負荷装置電流（５Ａ）を通電する間に、上流側駆動ＦＥＴ（２３１）を閉とし、下流側駆動ＦＥＴ（２３２）を開としたことで生じる第２の負荷装置（５）の回生電流を還流させるための還流ダイオード（２３４）が電源グランド（４）から第２の負荷装置（５）の上流側に接続され、更に第２の負荷装置電流（５Ａ）を通電する間に、上流側駆動ＦＥＴ（２３１）と下流側駆動ＦＥＴ（２３２）を遮断することで生じる第２の負荷装置（５）の電気エネルギーを昇圧回路（１００）に回生させるための電流回生ダイオード（６）が第２の負荷装置（５）の下流側から昇圧電圧（１００Ａ）に接続される。
【００７０】
実施例５は、インジェクタの回生電流と同様に、第２の負荷装置（５）の回生電流を、電流回生ダイオード（６）を通じて、昇圧回路（１００）に還流するものであり、ここで、上流側駆動ＦＥＴ（２３１）は、図５に示された第２の負荷装置電流（５Ａ）の保持停止電流（４７０）を駆動し、下流側駆動ＦＥＴ（２３２）は、第２の負荷装置電流（５Ａ）の回生電流を、還流ダイオード（２３４）を介して長時間で下降させるか、電流回生ダイオード（６）を介して昇圧回路（１００）に電流を還流して短時間で下降させるかを選択することができる。
【００７１】
上流側駆動ＦＥＴ（２３１）と下流側駆動ＦＥＴ（２３２）の駆動素子は、エンジン回転数や各種センサからの入力条件に基づいて制御回路（３００）から制御回路間信号（３００Ｂ）を通じて駆動回路に与える通電タイミング信号、並びに下流側駆動電流（２３３Ａ）を下流側電流検出抵抗（２３３）によって検出する下流側電流検出回路（２４４）の検出値に基づいて、駆動信号を生成するゲート駆動ロジック回路（２４０）によって制御される。
【００７２】
直噴インジェクタを駆動する内燃機関制御装置では、第２の負荷装置（５）の具体例として高圧に加圧した燃料を直噴インジェクタへ供給する高圧ポンプ制御用ソレノイドが代表的なものとしてあるが、これに限定されるものではない。
【００７３】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づく範囲において、様々な変更が可能なものである。
【００７４】
なお、上記の実施例５において、ピーク電流下降期間（４６４）、保持１電流下降期間（４６５）でも、通電電流下降期間（４６６）と同様に、昇圧回路へ電流回生を行うと共に、昇圧コンデンサ（１１１）に蓄えられた昇圧電圧（１００）が所定の過昇圧解消開始電圧（４０３）を超えた場合には、該昇圧コンデンサから昇圧コイル（１０１）を通じて、バッテリ電源に電流を戻して、昇圧電圧を所定の過昇圧解消停止電圧（４０４）まで下げる動作を行なうようにすることができることは、実施例２と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、ガソリンや軽油等を燃料とする自動車、オートバイ、農耕機、工作機械、船舶機等において、バッテリ電圧を昇圧した高電圧を使って負荷を駆動するものであり、特に、気筒内直接噴射型インジェクタを駆動するのに好適な内燃機関制御装置に関する。本発明は、この気筒内直接噴射型インジェクタについて、ソレノイドを動力源とした電気的にインダクタンス成分を有するものだけでなく、ピエゾ素子を動力源とした電気的にコンデンサ成分を有するものを駆動し、過昇圧を解消し、昇圧回路へエネルギー回生を行う方式にも適用することができるものである。
【符号の説明】
【００７６】
１・・・バッテリ電源、２・・・電流回生ダイオード、２−１・・・電流回生ダイオード、２−２・・・電流回生ダイオード、３・・・インジェクタ、３−１・・・インジェクタ１、３−１Ａ・・・インジェクタ１電流、３−２・・・インジェクタ２、３−２Ａ・・・インジェクタ２電流、４・・・電源グランド、５・・・第２の負荷装置、５Ａ・・・第２の負荷装置電流、６・・・電流回生ダイオード、
１００・・・昇圧回路、１００Ａ・・・昇圧電圧、１０１・・・昇圧コイル、１０２・・・昇圧スイッチングＦＥＴ、１０２−１・・・スイッチング側ダイオード、１０２−２・・・昇圧スイッチ素子、１０３・・・昇圧スイッチング電流検出抵抗、１０３Ａ・・・昇圧スイッチング電流、１０４・・・増幅器、１１０・・・充電ＦＥＴ、１１０−１・・・充電ダイオード、１１０−２・・・放電スイッチ素子、１１０Ａ・・・充電電流、１１１・・・昇圧コンデンサ、１１２・・・放電ＦＥＴゲート駆動トランジスタ、１１３・・・放電ＦＥＴゲートプルアップ抵抗、１１４・・・放電ＦＥＴゲートプルアップ抵抗、１２０・・・昇圧制御回路、１２１・・・電流検出部、１２２・・・電圧検出部、１２３・・・過昇圧解消制御部、１２３Ａ・・・過昇圧解消信号、１２３Ｂ・・・過昇圧解消信号（１２３Ａ）の反転信号、１２４・・・昇圧制御部、１２４Ａ・・・昇圧実施信号、１２４Ｂ・・・昇圧制御信号、
２００・・・駆動回路、２０１・・・昇圧側電流検出抵抗、２０１Ａ・・・昇圧側駆動電流、２０２・・・昇圧側駆動ＦＥＴ、２０３・・・昇圧側保護ダイオード、２１０・・・バッテリ電源、２１１・・・バッテリ側電流検出抵抗、２１１Ａ・・・バッテリ側駆動電流、２１２・・・バッテリ側駆動ＦＥＴ、２１３・・・バッテリ側保護ダイオード、２２０−１・・・下流側駆動ＦＥＴ１、２２０−２・・・下流側駆動ＦＥＴ２、２２１・・・下流側電流検出抵抗、２２１Ａ・・・下流側駆動電流、２２２・・・還流ダイオード、２３０・・・バッテリ電源、２３１・・・上流側駆動ＦＥＴ、２３２・・・下流側駆動ＦＥＴ、２３３・・・下流側電流検出抵抗、２３３Ａ・・・下流側駆動電流、２３４・・・還流ダイオード、２４０・・・ゲート駆動ロジック回路、２４１・・・昇圧側電流検出回路、２４２・・・バッテリ側電流検出回路、２４３・・・下流側電流検出回路、２４４・・・下流側電流検出回路、
３００・・・制御回路、３００Ａ・・・昇圧回路と制御回路間信号、３００Ｂ・・・駆動回路と制御回路間信号、３０１・・・インターフェイス部、３０２・・・Ａ／Ｄ変換器、３０３・・・演算器、３０４・・・メモリ、
４００・・・電源グランド電圧、４０１・・・昇圧開始電圧、４０２・・・昇圧停止電圧、４０３・・・過昇圧解消開始電圧、４０４・・・過昇圧解消停止電圧、４０５・・・昇圧復帰期間、４１０・・・スイッチング停止電流、４２０・・・スイッチングＯＮ信号、４２１・・・スイッチングＯＦＦ信号、４３０・・・昇圧実施中信号、４３１・・・昇圧停止中信号、４４０・・・放電電流、４４０−１・・・放電電流、４４０−２・・・放電電流、４５０・・・過昇圧解消ＯＮ信号、４５０−１・・・過昇圧解消ＯＮ信号、４５０−２・・・過昇圧解消ＯＮ信号、４５１・・・過昇圧解消ＯＦＦ信号、４５２・・・過昇圧解消期間、４５２−１・・・過昇圧解消中期間、４５２−２・・・過昇圧解消中期間、４６０・・・ピーク電流停止電流、４６１・・・保持１停止電流、４６２・・・保持２停止電流、４６３・・・ピーク電流通電期間、４６４・・・ピーク電流下降期間、４６５・・・保持１電流下降期間、４６６・・・通電電流下降期間、４７０・・・保持電流停止電流、４７１・・・通電電流下降期間、４８０・・・放電デットタイム、４８１・・・昇圧デットタイム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
昇圧コイルによりバッテリ電圧を昇圧して昇圧コンデンサに高電圧充電する昇圧回路と、内燃機関に燃料を直接噴射するためのインジェクタを駆動するためのインジェクタ駆動回路と、前記インジェクタへ燃料を加圧して圧送する高圧燃料ポンプを通電して駆動するためのポンプ駆動回路と、を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記ポンプ駆動回路による通電電流を下降させるときに、電気エネルギーを前記昇圧回路の前記昇圧コンデンサへ単発で回生するための回生回路を有することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記昇圧回路は、前記昇圧コイルに発生する高電圧を前記昇圧コンデンサへ充電させる経路を生成する充電ダイオードと、前記充電ダイオードと並列に設けられた放電スイッチ素子と、を有し、前記放電スイッチ素子の切替えによって前記昇圧コンデンサへ充電された高電圧をバッテリに放電することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記昇圧回路の前記昇圧回路内に蓄えられた高電圧が所定の過昇圧解消開始電圧よりも高くなった場合に、前記昇圧コンデンサへ充電された高電圧をバッテリに放電することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記昇圧回路の前記昇圧回路内に蓄えられた高電圧が所定の過昇圧解消開始電圧よりも高くなった場合に、前記放電スイッチ素子の切替え動作の実施中は、前記放電スイッチ素子の通電を抑制し、
前記放電スイッチ素子の切替え動作の終了後に、前記放電スイッチ素子を通電させて、前記高電圧を前記バッテリ電源に放電することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記昇圧回路の前記昇圧回路内に蓄えられた高電圧が所定の過昇圧解消開始電圧よりも高くなった場合に、前記放電スイッチ素子の切替え動作の実施中は、前記放電スイッチ素子の通電を抑制し、前記放電スイッチ素子の切替え動作の終了後に、前記放電スイッチ素子を通電させる際に、前記放電スイッチ素子が遮断するために必要な遅れ時間を考慮したデットタイムを設けて前記放電スイッチ素子を通電させるようにして、前記昇圧コンデンサから前記バッテリ電源に放電すると共に、
前記昇圧回路内に蓄えられた高電圧が所定の昇圧開始電圧よりも低くなった場合に、前記放電スイッチ素子の通電終了後に、昇圧スイッチ素子を通電させて昇圧動作に移行する際に、前記放電スイッチ素子が遮断するために必要な遅れ時間を考慮したデットタイムを設けて前記昇圧スイッチ素子を通電させるようにすることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかの請求項に記載の内燃機関の制御装置において、
アナログ電圧をデジタル化するＡ／Ｄ変換器と、メモリに蓄えられたプログラムにしたがって動作する演算器と、前記演算器と前記スイッチ素子の間に駆動信号を出力するインターフェイス部を有する制御回路を設け、
前記メモリに蓄えられたソフトウェアによって、汎用の制御回路を昇圧制御及び過昇圧解消制御に適用することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかの請求項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記放電スイッチ素子としてＦＥＴを使用し、前記ＦＥＴに含まれる寄生ダイオードで前記充電ダイオードを代用することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかの請求項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記放電スイッチ素子として、バイポーラ型トランジスタを使用したことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかの請求項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記放電スイッチ素子として、ＩＧＢＴを使用したことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１】
昇圧コイルによりバッテリ電圧を昇圧して昇圧コンデンサに高電圧充電する昇圧回路と、内燃機関に燃料を直接噴射するためのインジェクタを駆動するためのインジェクタ駆動回路と、前記インジェクタへ燃料を加圧して圧送する高圧燃料ポンプを通電して駆動するためのポンプ駆動回路と、を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記ポンプ駆動回路による通電電流を下降させるときに、電気エネルギーを前記昇圧回路の前記昇圧コンデンサへ単発で回生するための回生回路を有することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記昇圧回路は、前記昇圧コイルに発生する高電圧を前記昇圧コンデンサへ充電させる経路を生成する充電ダイオードと、前記充電ダイオードと並列に設けられた放電スイッチ素子と、を有し、前記放電スイッチ素子の切替えによって前記昇圧コンデンサへ充電された高電圧をバッテリに放電することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記昇圧回路の前記昇圧回路内に蓄えられた高電圧が所定の過昇圧解消開始電圧よりも高くなった場合に、前記昇圧コンデンサへ充電された高電圧をバッテリに放電することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記昇圧回路の前記昇圧回路内に蓄えられた高電圧が所定の過昇圧解消開始電圧よりも高くなった場合に、前記放電スイッチ素子の切替え動作の実施中は、前記放電スイッチ素子の通電を抑制し、
前記放電スイッチ素子の切替え動作の終了後に、前記放電スイッチ素子を通電させて、前記高電圧を前記バッテリ電源に放電することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記昇圧回路の前記昇圧回路内に蓄えられた高電圧が所定の過昇圧解消開始電圧よりも高くなった場合に、前記放電スイッチ素子の切替え動作の実施中は、前記放電スイッチ素子の通電を抑制し、前記放電スイッチ素子の切替え動作の終了後に、前記放電スイッチ素子を通電させる際に、前記放電スイッチ素子が遮断するために必要な遅れ時間を考慮したデットタイムを設けて前記放電スイッチ素子を通電させるようにして、前記昇圧コンデンサから前記バッテリ電源に放電すると共に、
前記昇圧回路内に蓄えられた高電圧が所定の昇圧開始電圧よりも低くなった場合に、前記放電スイッチ素子の通電終了後に、昇圧スイッチ素子を通電させて昇圧動作に移行する際に、前記放電スイッチ素子が遮断するために必要な遅れ時間を考慮したデットタイムを設けて前記昇圧スイッチ素子を通電させるようにすることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかの請求項に記載の内燃機関の制御装置において、
アナログ電圧をデジタル化するＡ／Ｄ変換器と、メモリに蓄えられたプログラムにしたがって動作する演算器と、前記演算器と前記スイッチ素子の間に駆動信号を出力するインターフェイス部を有する制御回路を設け、
前記メモリに蓄えられたソフトウェアによって、汎用の制御回路を昇圧制御及び過昇圧解消制御に適用することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかの請求項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記放電スイッチ素子としてＦＥＴを使用し、前記ＦＥＴに含まれる寄生ダイオードで前記充電ダイオードを代用することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかの請求項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記放電スイッチ素子として、バイポーラ型トランジスタを使用したことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかの請求項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記放電スイッチ素子として、ＩＧＢＴを使用したことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３−１】
【図３−２】
【図３−３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３−１】
【図３−２】
【図３−３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１４５１１９（Ｐ２０１２−１４５１１９Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−８８５３５（Ｐ２０１２−８８５３５）
【出願日】平成２４年４月９日（２０１２．４．９）
【分割の表示】特願２００７−１８８６５９（Ｐ２００７−１８８６５９）の分割
【原出願日】平成１９年７月１９日（２００７．７．１９）
【出願人】（５０９１８６５７９）日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年４月９日（２０１２．４．９）
【分割の表示】特願２００７−１８８６５９（Ｐ２００７−１８８６５９）の分割
【原出願日】平成１９年７月１９日（２００７．７．１９）
【出願人】（５０９１８６５７９）日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【Ｆターム（参考）】
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