燃料噴射弁用の昇圧制御装置
【課題】 コンデンサの電圧の検出値を用いて、燃料噴射弁に印加される電圧を過不足なく昇圧でき、燃料噴射弁の適正な動作を確保しながら、発熱の抑制と省エネルギ化を図ることができる燃料噴射弁用の昇圧制御装置を提供する。
【解決手段】 本発明の燃料噴射弁用の昇圧制御装置は、バッテリ電圧ＶＢを昇圧するための昇圧回路２０と、燃料噴射弁４に印加するために、昇圧された電圧が充電されるコンデンサ２５と、コンデンサ電圧ＶＣを検出する電圧検出回路５１とを備え、燃料噴射弁４の駆動中のとき、または燃料噴射弁４の非駆動中で、検出されたコンデンサ電圧ＶＣが所定の下限値ＶＲＥＦＬ以下のときに、昇圧回路２０の昇圧動作を実行し、燃料噴射弁４の非駆動中で、コンデンサ電圧ＶＣが所定の上限値ＶＲＥＦＨ以上のときに、昇圧回路２０の昇圧動作を停止させる（図４のステップ５〜９）。
【解決手段】 本発明の燃料噴射弁用の昇圧制御装置は、バッテリ電圧ＶＢを昇圧するための昇圧回路２０と、燃料噴射弁４に印加するために、昇圧された電圧が充電されるコンデンサ２５と、コンデンサ電圧ＶＣを検出する電圧検出回路５１とを備え、燃料噴射弁４の駆動中のとき、または燃料噴射弁４の非駆動中で、検出されたコンデンサ電圧ＶＣが所定の下限値ＶＲＥＦＬ以下のときに、昇圧回路２０の昇圧動作を実行し、燃料噴射弁４の非駆動中で、コンデンサ電圧ＶＣが所定の上限値ＶＲＥＦＨ以上のときに、昇圧回路２０の昇圧動作を停止させる（図４のステップ５〜９）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関などに設けられた電磁式の燃料噴射弁を駆動するために当該燃料噴射弁に印加される電圧の昇圧を制御する燃料噴射弁用の昇圧制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の昇圧制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この昇圧制御装置は、電源の電圧を昇圧する充電回路と、昇圧された電圧を蓄えるコンデンサを備えており、コンデンサの電圧を燃料噴射弁に印加することによって、燃料噴射弁が駆動される。
【０００３】
また、この昇圧制御装置では、燃料噴射弁の駆動を連続して行う際には、電源電圧およびコンデンサ電圧を検出し、それらの検出値から、コンデンサが過充電の上限値になるまでの時間を算出するとともに、この時間に基づき、燃料噴射弁の最初の駆動開始直前にコンデンサが過充電の上限値になるように、コンデンサへの充電開始タイミングが設定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４６０９０９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、この従来の昇圧制御装置は、コンデンサへの充電開始タイミングを設定するために、電源電圧およびコンデンサ電圧の両方を検出することが必要である。また、両電圧の検出値に基づいて、コンデンサへの充電開始タイミングをあらかじめ設定するので、コンデンサに実際に充電される電圧に過不足が生じやすい。このため、コンデンサに充電された電圧が過剰な場合には、発熱量が増大するとともに、エネルギが無駄に消費されてしまう。逆に、コンデンサに充電された電圧が不足した場合には、燃料噴射弁の動作に支障を来す。
【０００６】
また、コンデンサでの過電流などを監視するために、電流検出回路を併用することも知られているが、その場合には、製造コストが増大するとともに、電流検出回路の発熱によって発熱量も増大してしまう。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、コンデンサの電圧の検出値を用いて、燃料噴射弁に印加される電圧を過不足なく昇圧でき、それにより、燃料噴射弁の適正な動作を確保しながら、発熱の抑制と省エネルギ化を図ることができる燃料噴射弁用の昇圧制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、電磁式の燃料噴射弁４を駆動するために燃料噴射弁４に印加される電圧の昇圧を制御する燃料噴射弁用の昇圧制御装置であって、電源（実施形態における（以下、本項において同じ）バッテリ１１）の電圧（バッテリ電圧ＶＢ）を昇圧するための昇圧回路２０と、燃料噴射弁４に印加するために、昇圧された電圧が充電されるコンデンサ２５と、コンデンサ２５の電圧（コンデンサ電圧ＶＣ）を検出する電圧検出手段（電圧検出回路５１）と、燃料噴射弁４の駆動中のとき、または燃料噴射弁４の非駆動中で、検出されたコンデンサ２５の電圧が所定の下限値ＶＲＥＦＬ以下のときに、昇圧回路２０の昇圧動作を実行させ、燃料噴射弁４の非駆動中で、コンデンサ２５の電圧が所定の上限値ＶＲＥＦＨ以上のときに、昇圧回路２０の昇圧動作を停止させる昇圧動作制御手段（ＣＰＵ４０、図４のステップ５〜９）と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、電源の電圧は、昇圧回路によって昇圧され、コンデンサに充電される。昇圧されたコンデンサの電圧は、電磁式の燃料噴射弁に印加され、それにより、燃料噴射弁が駆動され、燃料が噴射される。
【００１０】
また、コンデンサ電圧を検出するとともに、燃料噴射弁の駆動中のとき、または燃料噴射弁の非駆動中で、検出されたコンデンサ電圧が所定の下限値以下のときには、昇圧回路の昇圧動作が実行される。これにより、燃料噴射弁を駆動するのに十分な昇圧電圧を確保することができる。
【００１１】
また、燃料噴射弁の非駆動中で、検出されたコンデンサ電圧が所定の上限値以上のときには、昇圧回路の昇圧動作が停止される。これにより、余分な昇圧が確実に回避されることで、発熱を抑制できるとともに、エネルギの無駄な消費を防止し、省エネルギ化を図ることができる。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の燃料噴射弁用の昇圧制御装置において、昇圧回路２０は、電源の電圧を昇圧するためのコイル２３と、一端がコイル２３の出力側に接続され、他端がアースに接続された第１スイッチ２１と、一端がコイル２３と第１スイッチ２１の間に接続され、他端がコンデンサ２５の入力側に接続された第２スイッチ２２と、を有し、第１スイッチ２１のＯＮ／ＯＦＦと第２スイッチ２２のＯＦＦ／ＯＮを互いに同期させながらスイッチングすることによって、昇圧動作を行うように構成され、上限値ＶＲＥＦＨおよび下限値ＶＲＥＦＬと比較されるコンデンサ２３の電圧を、昇圧回路２０の昇圧動作中のときに、第１および第２スイッチ２１、２２のスイッチングに同期した所定のタイミングでサンプリングし、昇圧回路２０の昇圧動作中でないときに、所定の周期でサンプリングする電圧サンプリング手段（ＣＰＵ４０、図４のステップ２〜４）をさらに備えることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、昇圧回路は、電源の電圧を昇圧するためのコイルと、第１および第２スイッチを有しており、第１スイッチのＯＮ／ＯＦＦと第２スイッチのＯＦＦ／ＯＮを互いに同期させながらスイッチングすることによって、昇圧動作が行われる。この昇圧回路の昇圧動作中には、上限値および下限値と比較されるコンデンサ電圧を、第１および第２スイッチのスイッチングに同期した所定のタイミングで、サンプリングする。このように、コンデンサ電圧のサンプリングを、第１および第２スイッチのスイッチングに同期した統一された明確なタイミングで行うので、これらのスイッチング間におけるコンデンサ電圧の変動の影響を受けることなく、コンデンサ電圧を精度良く読み込むことができる。
【００１４】
また、コンデンサ電圧が安定している昇圧回路の非昇圧動作中には、コンデンサ電圧を所定の周期でサンプリングすることによって、コンデンサ電圧を同様に精度良く読み込むことができる。したがって、以上のように精度良く読み込まれたコンデンサ電圧を用いて、昇圧動作の実行の可否を適切に決定でき、昇圧制御をより適切に行うことができる。その結果、コンデンサの過電流を監視するために従来、設けられていた電流検出回路を省略でき、それにより、製造コストを削減できるとともに、発熱を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】燃料噴射弁を概略的に示す図である。
【図２】燃料噴射弁を駆動する駆動回路を示す回路図である。
【図３】昇圧回路の昇圧動作を示すタイミングチャートである。
【図４】昇圧制御処理を示すフローチャートである。
【図５】昇圧制御処理によって得られる動作例を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１に示す燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）４は、例えば、図示しないガソリンエンジン（以下「エンジン」という）に気筒ごとに設けられ、各気筒内に燃料を直接、噴射するのに用いられるものである。
【００１７】
このインジェクタ４は、電磁式のものであり、ケーシング５内に収容され、その上端部に固定された電磁石６と、ばね７と、電磁石６の下方に配置されたアーマチュア８と、このアーマチュア８の下側に一体に設けられた弁体９などで構成されている。インジェクタ４には、燃料供給装置（図示せず）から高圧の燃料が供給される。
【００１８】
電磁石６は、ヨーク６ａと、その外周に巻かれたコイル６ｂで構成されており、このコイル６ｂには、図２に示す駆動回路１０が接続されている。ばね７は、ヨーク６ａとアーマチュア８の間に配置されており、弁体９を閉弁側に付勢する。
【００１９】
駆動回路１０は、バッテリ１１の電圧を昇圧するための昇圧回路２０と、コイル６ｂに電圧を印加し、インジェクタ４を駆動するためのインジェクタ駆動回路３０で構成されている。これらの回路２０、３０の動作は、後述するＣＰＵ４０によって制御される。なお、バッテリ１１は、エンジンを動力源とする発電機（図示せず）を用いて充電される。
【００２０】
昇圧回路２０は、第１および第２スイッチ２１、２２、コイル２３、ダイオード２４およびコンデンサ２５で構成されている。第１スイッチ２１は、Ｎチャネル型のＦＥＴで構成されており、そのドレインは、バッテリ１１に接続されたコイル２３の出力側に接続されている。また、第１スイッチ２１のソースおよびゲートはそれぞれ、アースおよびＣＰＵ４０に接続されている。このゲートにＣＰＵ４０から第１駆動信号ＳＤ１が入力されると、第１スイッチ２１がＯＮされ、そのドレイン−ソース間が通電状態になる。
【００２１】
第２スイッチ２２もまた、Ｎチャネル型のＦＥＴで構成されており、そのドレインは、第１スイッチ２１とコイル２３の間に接続されている。また、第２スイッチ２２のソースおよびゲートはそれぞれ、コンデンサ２５の入力側およびＣＰＵ４０に接続されている。このゲートにＣＰＵ４０から第２駆動信号ＳＤ２が入力されると、第２スイッチ２２がＯＮされ、そのドレイン−ソース間が通電状態になる。
【００２２】
また、ダイオード２４は、第２スイッチ２２と並列に設けられており、そのアノード側が第２スイッチ２２のドレインに接続され、カソード側が第２スイッチ２２のソースに接続されている。
【００２３】
この昇圧回路２０では、図３に示すようにして昇圧動作が行われる、まず、第１駆動信号ＳＤ１を出力し、第１スイッチ２１をＯＮする。これにより、バッテリ１１の電圧（以下「バッテリ電圧」という）ＶＢがコイル２３に印加されることによって、コイル２３にコイル電流ＩＬが流れ、電気エネルギが蓄えられる。
【００２４】
この状態から、第１駆動信号ＳＤ１の出力を停止し、第１スイッチ２１をＯＦＦするとともに、その直後に、第２駆動信号ＳＤ２を出力し、第２スイッチ２２をＯＮする。これにより、コイル２３に蓄えられた電気エネルギが、第２スイッチ２２を介してコンデンサ２５に供給され、蓄電される。これに伴い、コイル電流ＩＬが低下するとともに、コンデンサ２５の電圧（以下「コンデンサ電圧」という）ＶＣが上昇する。
【００２５】
その後、第２駆動信号ＳＤ２の出力を停止し、第２スイッチ２２をＯＦＦするとともに、その直後に、第１駆動信号ＳＤ１を出力し、第１スイッチ２１をＯＮすることによって、コイル２３に電気エネルギが再び蓄えられる。以後、同様に、第１および第２スイッチ２１、２２の一方のＯＮ動作と他方のＯＦＦ動作を互いに同期させながら交互に切り換えることによって、昇圧動作が行われる。以下、このような昇圧制御を「同期整流制御」という。なお、図３中のｔｓｍｐ１〜ｔｓｍｐ４は、後述するコンデンサ電圧ＶＣのサンプリングタイミングを示す。
【００２６】
インジェクタ駆動回路３０は、Ｎチャネル型のＦＥＴでそれぞれ構成された第３〜第５スイッチ３１〜３３と、ツェナーダイオード３４などで構成されている。
【００２７】
第３スイッチ３１のドレイン、ソースおよびゲートはそれぞれ、昇圧回路２０、電磁石６のコイル６ｂの一端およびＣＰＵ４０に接続されている。このゲートにＣＰＵ４０から第３駆動信号ＳＤ３が入力されると、第３スイッチ３１がＯＮされ、そのドレイン−ソース間が通電状態になる。
【００２８】
第４スイッチ３２のドレイン、ソースおよびゲートはそれぞれ、バッテリ１１、コイル６ｂの一端およびＣＰＵ４０に接続されている。このゲートにＣＰＵ４０から第４駆動信号ＳＤ４が入力されると、第４スイッチ３２がＯＮされ、そのドレイン−ソース間が通電状態になる。
【００２９】
第５スイッチ３３のドレイン、ソースおよびゲートはそれぞれ、コイル６ｂの他端、アースおよびＣＰＵ４０に接続されている。このゲートにＣＰＵ４０から第５駆動信号ＳＤ５が入力されると、第５スイッチ３３がＯＮされ、そのドレイン−ソース間が通電状態になる。
【００３０】
ツェナーダイオード３４は、アノード側がアースに接続され、カソード側がコイル６ｂの他端に接続されている。
【００３１】
以上の構成により、このインジェクタ駆動回路３０では、ＣＰＵ４０からの第３〜第５駆動信号ＳＤ３〜ＳＤ５に応じて、第３〜第５スイッチ３１〜３３のＯＮ／ＯＦＦを切り換え、インジェクタ４のコイル６ｂへの電圧の印加状態を制御することによって、インジェクタ４の動作が制御される。
【００３２】
具体的には、第３〜第５スイッチ３１〜３３がＯＦＦ状態のときには、インジェクタ４のコイル６ｂが印加されず、コイル６ｂに駆動電流ＩＡＣが流れないことで、インジェクタ４の弁体９は、ばね７の付勢力で閉弁位置（図１（ａ））に位置し、インジェクタ４は閉弁状態に保持される。
【００３３】
この状態から、第３および第５スイッチ３１、３３をＯＮすると、昇圧されたコンデンサ電圧ＶＣがインジェクタ４のコイル６ｂに印加されることによって、コイル６ｂに大きな駆動電流ＩＡＣが流れ、電磁石６が過励磁される（過励磁制御）。この過励磁により、アーマチュア８が、ばね７の付勢力に抗して電磁石６に引き寄せられることで、インジェクタ４が開弁し（図１（ｂ））、インジェクタ４から燃料が噴射される。このように、インジェクタ４を駆動する際、まず過励磁制御を行うことによって、燃料の高い圧力に抗してインジェクタ４を迅速に開弁させるのに十分な磁力が確保される。
【００３４】
その後、第３スイッチ３１をＯＦＦし、コンデンサ電圧ＶＣの印加を終了するとともに、第４スイッチ３２をＯＮすると、バッテリ電圧ＶＢがインジェクタ４のコイル６ｂに印加される。これにより、コイル６ｂに小さな駆動電流ＩＡＣが流れることによって、インジェクタ４は開弁状態に保持され、燃料の噴射が継続される（保持制御）。この保持制御では、バッテリ電圧ＶＢの印加が間欠的に行われ、駆動電流ＩＡＣは所定の範囲内の小さな値に制御される。
【００３５】
この状態から、第４および第５スイッチ３２、３３をＯＦＦすると、バッテリ電圧ＶＢの印加が終了し、それに応じて弁体９がばね７の付勢力で閉弁位置に復帰することによって、インジェクタ４が閉弁し、燃料の噴射が終了する。また、コイル６ｂに残留した電流が、ツェナーダイオード１４を介してアースに流れることで、電磁石６は非励磁状態になる。
【００３６】
また、昇圧回路２０には、電圧検出回路５１が設けられている。この電圧検出回路５１は、コンデンサ電圧ＶＣを検出し、その検出信号をＣＰＵ４０に出力する。また、ＣＰＵ４０にはさらに、イグニッション・スイッチ（図示せず）から、そのＯＮ／ＯＦＦ状態を表す検出信号が入力される。
【００３７】
ＣＰＵ４０は、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などとともに、マイクロコンピュータを構成するものである。ＣＰＵ４０は、第１および第２スイッチ２１、２２のＯＮ／ＯＦＦを制御し、昇圧回路２０の昇圧動作を制御する昇圧制御や、第３〜第５スイッチ３１〜３３のＯＮ／ＯＦＦを制御することによって、インジェクタ４を駆動し、燃料噴射量および燃料噴射時期を制御する燃料噴射制御などを実行する。なお、実施形態では、ＣＰＵ４０は、昇圧動作制御手段および電圧サンプリング手段に相当する。
【００３８】
図４は、上述した昇圧制御処理を示すフローチャートである。本処理は、所定の周期ΔＴ（例えば１ｍｓ）で、繰り返し実行される。本処理ではまず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、イグニッション・スイッチがＯＮ状態であるか否かを判別する。この答がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。
【００３９】
上記ステップ１の答がＹＥＳで、イグニッション・スイッチがＯＮ状態のときには、昇圧フラグＦ＿ＶＣＵＰが「１」であるか否かを判別する（ステップ２）。後述するように、この昇圧フラグＦ＿ＶＣＵＰは、昇圧回路２０の昇圧動作中のときに「１」にセットされるものである。
【００４０】
このステップ２の答がＹＥＳで、昇圧動作中のときには、第１駆動信号ＳＤ１がＯＮからＯＦＦに変化した直後であるか否かを判別する（ステップ３）。この答がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。
【００４１】
一方、上記ステップ３の答がＹＥＳで、今回が、第１駆動信号ＳＤ１がＯＮからＯＦＦに切り換わった直後、すなわち第２駆動信号ＳＤ２がＯＦＦからＯＮに切り換わる直前のタイミング（図３のタイミングｔｓｍｐ１〜ｔｓｍｐ４）に相当するときには、電圧検出回路５１で検出されたコンデンサ電圧ＶＣをサンプリングする（ステップ４）。
【００４２】
一方、前記ステップ２の答がＮＯで、昇圧動作中でないときには、上記ステップ４に直接、進み、コンデンサ電圧ＶＣをサンプリングする。
【００４３】
このステップ４に続くステップ５では、インジェクタ４の駆動中であるか否かを判別する。この答がＹＥＳで、インジェクタ４の駆動中のときには、昇圧フラグＦ＿ＶＣＵＰを「１」にセットする（ステップ６）ことによって、昇圧動作を実行し、本処理を終了する。具体的には、図３に示すような同期整流制御を実行し、コンデンサ電圧ＶＣを昇圧する。
【００４４】
前記ステップ５の答がＮＯで、インジェクタ４の駆動中でないときには、ステップ４でサンプリングされたコンデンサ電圧ＶＣが、下限値ＶＲＥＦＬ以下であるか否かを判別する（ステップ７）。この答がＹＥＳで、インジェクタ４の非駆動中に、コンデンサ電圧ＶＣが下限値ＶＲＥＦＬ以下まで低下したときには、コンデンサ電圧ＶＣを上昇させるために、前記ステップ６に進み、昇圧動作を実行する。
【００４５】
一方、前記ステップ７の答がＮＯのときには、コンデンサ電圧ＶＣが、上限値ＶＲＥＦＨＬ以上であるか否かを判別する（ステップ８）。この答がＹＥＳのとき、すなわち、インジェクタ４の非駆動中、昇圧動作によって、コンデンサ電圧ＶＣが上限値ＶＲＥＦＨＬ以上まで上昇したときには、昇圧フラグＦ＿ＶＣＵＰを「０」にセットする（ステップ９）ことによって、昇圧動作を停止し、本処理を終了する。具体的には、第１および第２スイッチ２１、２２をいずれもＯＦＦ状態に保持することによって、コンデンサ電圧ＶＣの昇圧を停止する。
【００４６】
一方、前記ステップ８の答がＮＯで、インジェクタ４の非駆動中、ＶＲＥＦＬ＜ＶＣ＜ＶＲＥＦＨのときには、そのまま本処理を終了する。すなわち、この場合には、それまでの昇圧動作の実行状態または停止状態が維持される。
【００４７】
図５は、上述した昇圧制御処理によって得られる動作例を示している。まず、タイミングｔ１においてインジェクタ４の駆動が開始されると、図４のステップ５の答がＹＥＳになることで、昇圧フラグＦ＿ＶＣＵＰが「１」にセットされ、昇圧動作が開始される。この場合、インジェクタ４の駆動の初期には、コンデンサ電圧ＶＣを用いた過励磁制御が行われるため、インジェクタ４のコイル６ｂに供給される駆動電流ＩＡＣは急激に増大し、コンデンサ電圧ＶＣは低下する。
【００４８】
その後、過励磁制御が終了し、バッテリ電圧ＶＢを用いた保持制御に移行する（ｔ２）ことによって、駆動電流ＩＡＣはより小さな範囲に保持される。この保持制御中、昇圧動作が継続されることで、コンデンサ電圧ＶＣは上昇する。
【００４９】
また、インジェクタ４の駆動終了時（ｔ３）以降においても、昇圧動作が継続されることで、コンデンサ電圧ＶＣはさらに上昇する。そして、コンデンサ電圧ＶＣが上限値ＶＲＥＦＨに達したときに（ｔ４）、図４のステップ８の答がＹＥＳになることで、昇圧フラグＦ＿ＶＣＵＰが「０」にセットされ、昇圧動作が停止される。
【００５０】
その後、インジェクタ４の次の駆動が開始されると（ｔ５）、昇圧フラグＦ＿ＶＣＵＰが「１」にセットされ、昇圧動作が開始される。その後のインジェクタ４の駆動が終了するまで（ｔ５〜ｔ７）の動作は、上述したｔ１〜ｔ３の場合と同様であり、この間、昇圧動作が継続される。
【００５１】
そして、インジェクタ４の駆動終了後、コンデンサ電圧ＶＣが上限値ＶＲＥＦＨまで上昇したときに（ｔ８）、昇圧フラグＦ＿ＶＣＵＰが「０」にセットされ、昇圧動作が停止される。また、この昇圧動作の停止に伴い、コンデンサ電圧ＶＣが下限値ＶＲＥＦＬまで低下したときに（ｔ９）、図４のステップ７の答がＹＥＳになることで、昇圧フラグＦ＿ＶＣＵＰが「１」にセットされ、昇圧動作が再開される。
【００５２】
以上のように、本実施形態によれば、インジェクタ４の駆動中のとき、またはインジェクタ４の非駆動中で、検出されたコンデンサ電圧ＶＣが所定の下限値ＶＲＥＦＬ以下のときに、昇圧回路２０の昇圧動作を実行するので（図４のステップ５〜７）、インジェクタ４を駆動するのに十分な昇圧電圧を確保することができる。
【００５３】
また、インジェクタ４の非駆動中で、コンデンサ電圧ＶＣが所定の上限値ＶＲＥＦＨ以上のときには、昇圧回路２０の昇圧動作を停止するので（ステップ８および９）、余分な昇圧が確実に回避されることで、発熱を抑制できるとともに、バッテリ１１の電力の無駄な消費を防止し、燃費を向上させることができる。
【００５４】
さらに、昇圧回路２０の昇圧動作中には、コンデンサ電圧ＶＣのサンプリングを、第１スイッチ２１を駆動する第１駆動信号ＳＤ１がＯＮからＯＦＦに切り換わった直後、すなわち第２スイッチ２２を駆動する第２駆動信号ＳＤ２がＯＦＦからＯＮに切り換わる直前のタイミング（ｔｓｍｐ１〜ｔｓｍｐ４）で行うので（ステップ２〜４）、これらのタイミング間におけるコンデンサ電圧ＶＣの変動の影響を受けることなく、コンデンサ電圧ＶＣを精度良く読み込むことができる。
【００５５】
また、コンデンサ電圧ＶＣが安定している昇圧回路２０の非昇圧動作中には、コンデンサ電圧ＶＣを、図４の昇圧制御処理の実行周期ΔＴでサンプリングすることによって（ステップ２および４）、コンデンサ電圧ＶＣを同様に精度良く読み込むことができる。したがって、精度良く読み込まれたコンデンサ電圧ＶＣを用いて、昇圧動作の実行の可否を適切に決定でき、昇圧制御をより適切に行うことができる。その結果、コンデンサの過電流を監視するために従来、設けられていた電流検出回路を省略でき、それにより、製造コストを削減できるとともに、発熱を抑制することができる。
【００５６】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、昇圧回路２０に第２スイッチ２２が設けられているが、これを削除した回路、すなわち第１スイッチとダイオードで構成された回路でもよい。この構成によっても、請求項１による前述した効果を同様に得ることができる。
【００５７】
また、昇圧動作中におけるコンデンサ電圧ＶＣのサンプリングタイミングを、第１スイッチ２１がＯＮからＯＦＦに切り換わった直後（第２スイッチ２２がＯＦＦからＯＮに切り換わる直前）に設定しているが、これに限らず、第２スイッチ２２がＯＮからＯＦＦに切り換わった直後（第１スイッチ２１がＯＦＦからＯＮに切り換わる直前）に設定してもよい。
【００５８】
さらに、実施形態では、昇圧回路２０の非昇圧動作中におけるコンデンサ電圧ＶＣのサンプリングを、昇圧制御処理の実行周期である所定時間ごとに行っているが、エンジンのクランク角を算出し、所定のクランク角ごとに行ってもよい。
【００５９】
また、実施形態の燃料噴射弁は、車両用の直噴式のガソリンエンジン用のものであるが、これに限らず、ポート噴射式のエンジンや、ディーゼルエンジン、クランク軸が鉛直に配置された船外機などのような船舶推進機用エンジンなど、産業用の各種の内燃機関に用いられるものでもよい。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
【符号の説明】
【００６０】
４ インジェクタ（燃料噴射弁）
１１ バッテリ（電源）
２０ 昇圧回路
２１ 第１スイッチ
２２ 第２スイッチ
２３ コイル
２５ コンデンサ
４０ ＣＰＵ（昇圧動作制御手段、電圧サンプリング手段）
５１ 電圧検出回路（電圧検出手段）
ＶＢ バッテリ電圧（電源の電圧）
ＶＣ コンデンサ電圧（コンデンサの電圧）
ＶＲＥＦＨ 上限値
ＶＲＥＦＬ 下限値
ｔｓｍｐ１〜４ サンプリングタイミング（所定のタイミング）
ΔＴ 所定の周期
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関などに設けられた電磁式の燃料噴射弁を駆動するために当該燃料噴射弁に印加される電圧の昇圧を制御する燃料噴射弁用の昇圧制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の昇圧制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この昇圧制御装置は、電源の電圧を昇圧する充電回路と、昇圧された電圧を蓄えるコンデンサを備えており、コンデンサの電圧を燃料噴射弁に印加することによって、燃料噴射弁が駆動される。
【０００３】
また、この昇圧制御装置では、燃料噴射弁の駆動を連続して行う際には、電源電圧およびコンデンサ電圧を検出し、それらの検出値から、コンデンサが過充電の上限値になるまでの時間を算出するとともに、この時間に基づき、燃料噴射弁の最初の駆動開始直前にコンデンサが過充電の上限値になるように、コンデンサへの充電開始タイミングが設定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４６０９０９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、この従来の昇圧制御装置は、コンデンサへの充電開始タイミングを設定するために、電源電圧およびコンデンサ電圧の両方を検出することが必要である。また、両電圧の検出値に基づいて、コンデンサへの充電開始タイミングをあらかじめ設定するので、コンデンサに実際に充電される電圧に過不足が生じやすい。このため、コンデンサに充電された電圧が過剰な場合には、発熱量が増大するとともに、エネルギが無駄に消費されてしまう。逆に、コンデンサに充電された電圧が不足した場合には、燃料噴射弁の動作に支障を来す。
【０００６】
また、コンデンサでの過電流などを監視するために、電流検出回路を併用することも知られているが、その場合には、製造コストが増大するとともに、電流検出回路の発熱によって発熱量も増大してしまう。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、コンデンサの電圧の検出値を用いて、燃料噴射弁に印加される電圧を過不足なく昇圧でき、それにより、燃料噴射弁の適正な動作を確保しながら、発熱の抑制と省エネルギ化を図ることができる燃料噴射弁用の昇圧制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、電磁式の燃料噴射弁４を駆動するために燃料噴射弁４に印加される電圧の昇圧を制御する燃料噴射弁用の昇圧制御装置であって、電源（実施形態における（以下、本項において同じ）バッテリ１１）の電圧（バッテリ電圧ＶＢ）を昇圧するための昇圧回路２０と、燃料噴射弁４に印加するために、昇圧された電圧が充電されるコンデンサ２５と、コンデンサ２５の電圧（コンデンサ電圧ＶＣ）を検出する電圧検出手段（電圧検出回路５１）と、燃料噴射弁４の駆動中のとき、または燃料噴射弁４の非駆動中で、検出されたコンデンサ２５の電圧が所定の下限値ＶＲＥＦＬ以下のときに、昇圧回路２０の昇圧動作を実行させ、燃料噴射弁４の非駆動中で、コンデンサ２５の電圧が所定の上限値ＶＲＥＦＨ以上のときに、昇圧回路２０の昇圧動作を停止させる昇圧動作制御手段（ＣＰＵ４０、図４のステップ５〜９）と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、電源の電圧は、昇圧回路によって昇圧され、コンデンサに充電される。昇圧されたコンデンサの電圧は、電磁式の燃料噴射弁に印加され、それにより、燃料噴射弁が駆動され、燃料が噴射される。
【００１０】
また、コンデンサ電圧を検出するとともに、燃料噴射弁の駆動中のとき、または燃料噴射弁の非駆動中で、検出されたコンデンサ電圧が所定の下限値以下のときには、昇圧回路の昇圧動作が実行される。これにより、燃料噴射弁を駆動するのに十分な昇圧電圧を確保することができる。
【００１１】
また、燃料噴射弁の非駆動中で、検出されたコンデンサ電圧が所定の上限値以上のときには、昇圧回路の昇圧動作が停止される。これにより、余分な昇圧が確実に回避されることで、発熱を抑制できるとともに、エネルギの無駄な消費を防止し、省エネルギ化を図ることができる。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の燃料噴射弁用の昇圧制御装置において、昇圧回路２０は、電源の電圧を昇圧するためのコイル２３と、一端がコイル２３の出力側に接続され、他端がアースに接続された第１スイッチ２１と、一端がコイル２３と第１スイッチ２１の間に接続され、他端がコンデンサ２５の入力側に接続された第２スイッチ２２と、を有し、第１スイッチ２１のＯＮ／ＯＦＦと第２スイッチ２２のＯＦＦ／ＯＮを互いに同期させながらスイッチングすることによって、昇圧動作を行うように構成され、上限値ＶＲＥＦＨおよび下限値ＶＲＥＦＬと比較されるコンデンサ２３の電圧を、昇圧回路２０の昇圧動作中のときに、第１および第２スイッチ２１、２２のスイッチングに同期した所定のタイミングでサンプリングし、昇圧回路２０の昇圧動作中でないときに、所定の周期でサンプリングする電圧サンプリング手段（ＣＰＵ４０、図４のステップ２〜４）をさらに備えることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、昇圧回路は、電源の電圧を昇圧するためのコイルと、第１および第２スイッチを有しており、第１スイッチのＯＮ／ＯＦＦと第２スイッチのＯＦＦ／ＯＮを互いに同期させながらスイッチングすることによって、昇圧動作が行われる。この昇圧回路の昇圧動作中には、上限値および下限値と比較されるコンデンサ電圧を、第１および第２スイッチのスイッチングに同期した所定のタイミングで、サンプリングする。このように、コンデンサ電圧のサンプリングを、第１および第２スイッチのスイッチングに同期した統一された明確なタイミングで行うので、これらのスイッチング間におけるコンデンサ電圧の変動の影響を受けることなく、コンデンサ電圧を精度良く読み込むことができる。
【００１４】
また、コンデンサ電圧が安定している昇圧回路の非昇圧動作中には、コンデンサ電圧を所定の周期でサンプリングすることによって、コンデンサ電圧を同様に精度良く読み込むことができる。したがって、以上のように精度良く読み込まれたコンデンサ電圧を用いて、昇圧動作の実行の可否を適切に決定でき、昇圧制御をより適切に行うことができる。その結果、コンデンサの過電流を監視するために従来、設けられていた電流検出回路を省略でき、それにより、製造コストを削減できるとともに、発熱を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】燃料噴射弁を概略的に示す図である。
【図２】燃料噴射弁を駆動する駆動回路を示す回路図である。
【図３】昇圧回路の昇圧動作を示すタイミングチャートである。
【図４】昇圧制御処理を示すフローチャートである。
【図５】昇圧制御処理によって得られる動作例を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１に示す燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）４は、例えば、図示しないガソリンエンジン（以下「エンジン」という）に気筒ごとに設けられ、各気筒内に燃料を直接、噴射するのに用いられるものである。
【００１７】
このインジェクタ４は、電磁式のものであり、ケーシング５内に収容され、その上端部に固定された電磁石６と、ばね７と、電磁石６の下方に配置されたアーマチュア８と、このアーマチュア８の下側に一体に設けられた弁体９などで構成されている。インジェクタ４には、燃料供給装置（図示せず）から高圧の燃料が供給される。
【００１８】
電磁石６は、ヨーク６ａと、その外周に巻かれたコイル６ｂで構成されており、このコイル６ｂには、図２に示す駆動回路１０が接続されている。ばね７は、ヨーク６ａとアーマチュア８の間に配置されており、弁体９を閉弁側に付勢する。
【００１９】
駆動回路１０は、バッテリ１１の電圧を昇圧するための昇圧回路２０と、コイル６ｂに電圧を印加し、インジェクタ４を駆動するためのインジェクタ駆動回路３０で構成されている。これらの回路２０、３０の動作は、後述するＣＰＵ４０によって制御される。なお、バッテリ１１は、エンジンを動力源とする発電機（図示せず）を用いて充電される。
【００２０】
昇圧回路２０は、第１および第２スイッチ２１、２２、コイル２３、ダイオード２４およびコンデンサ２５で構成されている。第１スイッチ２１は、Ｎチャネル型のＦＥＴで構成されており、そのドレインは、バッテリ１１に接続されたコイル２３の出力側に接続されている。また、第１スイッチ２１のソースおよびゲートはそれぞれ、アースおよびＣＰＵ４０に接続されている。このゲートにＣＰＵ４０から第１駆動信号ＳＤ１が入力されると、第１スイッチ２１がＯＮされ、そのドレイン−ソース間が通電状態になる。
【００２１】
第２スイッチ２２もまた、Ｎチャネル型のＦＥＴで構成されており、そのドレインは、第１スイッチ２１とコイル２３の間に接続されている。また、第２スイッチ２２のソースおよびゲートはそれぞれ、コンデンサ２５の入力側およびＣＰＵ４０に接続されている。このゲートにＣＰＵ４０から第２駆動信号ＳＤ２が入力されると、第２スイッチ２２がＯＮされ、そのドレイン−ソース間が通電状態になる。
【００２２】
また、ダイオード２４は、第２スイッチ２２と並列に設けられており、そのアノード側が第２スイッチ２２のドレインに接続され、カソード側が第２スイッチ２２のソースに接続されている。
【００２３】
この昇圧回路２０では、図３に示すようにして昇圧動作が行われる、まず、第１駆動信号ＳＤ１を出力し、第１スイッチ２１をＯＮする。これにより、バッテリ１１の電圧（以下「バッテリ電圧」という）ＶＢがコイル２３に印加されることによって、コイル２３にコイル電流ＩＬが流れ、電気エネルギが蓄えられる。
【００２４】
この状態から、第１駆動信号ＳＤ１の出力を停止し、第１スイッチ２１をＯＦＦするとともに、その直後に、第２駆動信号ＳＤ２を出力し、第２スイッチ２２をＯＮする。これにより、コイル２３に蓄えられた電気エネルギが、第２スイッチ２２を介してコンデンサ２５に供給され、蓄電される。これに伴い、コイル電流ＩＬが低下するとともに、コンデンサ２５の電圧（以下「コンデンサ電圧」という）ＶＣが上昇する。
【００２５】
その後、第２駆動信号ＳＤ２の出力を停止し、第２スイッチ２２をＯＦＦするとともに、その直後に、第１駆動信号ＳＤ１を出力し、第１スイッチ２１をＯＮすることによって、コイル２３に電気エネルギが再び蓄えられる。以後、同様に、第１および第２スイッチ２１、２２の一方のＯＮ動作と他方のＯＦＦ動作を互いに同期させながら交互に切り換えることによって、昇圧動作が行われる。以下、このような昇圧制御を「同期整流制御」という。なお、図３中のｔｓｍｐ１〜ｔｓｍｐ４は、後述するコンデンサ電圧ＶＣのサンプリングタイミングを示す。
【００２６】
インジェクタ駆動回路３０は、Ｎチャネル型のＦＥＴでそれぞれ構成された第３〜第５スイッチ３１〜３３と、ツェナーダイオード３４などで構成されている。
【００２７】
第３スイッチ３１のドレイン、ソースおよびゲートはそれぞれ、昇圧回路２０、電磁石６のコイル６ｂの一端およびＣＰＵ４０に接続されている。このゲートにＣＰＵ４０から第３駆動信号ＳＤ３が入力されると、第３スイッチ３１がＯＮされ、そのドレイン−ソース間が通電状態になる。
【００２８】
第４スイッチ３２のドレイン、ソースおよびゲートはそれぞれ、バッテリ１１、コイル６ｂの一端およびＣＰＵ４０に接続されている。このゲートにＣＰＵ４０から第４駆動信号ＳＤ４が入力されると、第４スイッチ３２がＯＮされ、そのドレイン−ソース間が通電状態になる。
【００２９】
第５スイッチ３３のドレイン、ソースおよびゲートはそれぞれ、コイル６ｂの他端、アースおよびＣＰＵ４０に接続されている。このゲートにＣＰＵ４０から第５駆動信号ＳＤ５が入力されると、第５スイッチ３３がＯＮされ、そのドレイン−ソース間が通電状態になる。
【００３０】
ツェナーダイオード３４は、アノード側がアースに接続され、カソード側がコイル６ｂの他端に接続されている。
【００３１】
以上の構成により、このインジェクタ駆動回路３０では、ＣＰＵ４０からの第３〜第５駆動信号ＳＤ３〜ＳＤ５に応じて、第３〜第５スイッチ３１〜３３のＯＮ／ＯＦＦを切り換え、インジェクタ４のコイル６ｂへの電圧の印加状態を制御することによって、インジェクタ４の動作が制御される。
【００３２】
具体的には、第３〜第５スイッチ３１〜３３がＯＦＦ状態のときには、インジェクタ４のコイル６ｂが印加されず、コイル６ｂに駆動電流ＩＡＣが流れないことで、インジェクタ４の弁体９は、ばね７の付勢力で閉弁位置（図１（ａ））に位置し、インジェクタ４は閉弁状態に保持される。
【００３３】
この状態から、第３および第５スイッチ３１、３３をＯＮすると、昇圧されたコンデンサ電圧ＶＣがインジェクタ４のコイル６ｂに印加されることによって、コイル６ｂに大きな駆動電流ＩＡＣが流れ、電磁石６が過励磁される（過励磁制御）。この過励磁により、アーマチュア８が、ばね７の付勢力に抗して電磁石６に引き寄せられることで、インジェクタ４が開弁し（図１（ｂ））、インジェクタ４から燃料が噴射される。このように、インジェクタ４を駆動する際、まず過励磁制御を行うことによって、燃料の高い圧力に抗してインジェクタ４を迅速に開弁させるのに十分な磁力が確保される。
【００３４】
その後、第３スイッチ３１をＯＦＦし、コンデンサ電圧ＶＣの印加を終了するとともに、第４スイッチ３２をＯＮすると、バッテリ電圧ＶＢがインジェクタ４のコイル６ｂに印加される。これにより、コイル６ｂに小さな駆動電流ＩＡＣが流れることによって、インジェクタ４は開弁状態に保持され、燃料の噴射が継続される（保持制御）。この保持制御では、バッテリ電圧ＶＢの印加が間欠的に行われ、駆動電流ＩＡＣは所定の範囲内の小さな値に制御される。
【００３５】
この状態から、第４および第５スイッチ３２、３３をＯＦＦすると、バッテリ電圧ＶＢの印加が終了し、それに応じて弁体９がばね７の付勢力で閉弁位置に復帰することによって、インジェクタ４が閉弁し、燃料の噴射が終了する。また、コイル６ｂに残留した電流が、ツェナーダイオード１４を介してアースに流れることで、電磁石６は非励磁状態になる。
【００３６】
また、昇圧回路２０には、電圧検出回路５１が設けられている。この電圧検出回路５１は、コンデンサ電圧ＶＣを検出し、その検出信号をＣＰＵ４０に出力する。また、ＣＰＵ４０にはさらに、イグニッション・スイッチ（図示せず）から、そのＯＮ／ＯＦＦ状態を表す検出信号が入力される。
【００３７】
ＣＰＵ４０は、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などとともに、マイクロコンピュータを構成するものである。ＣＰＵ４０は、第１および第２スイッチ２１、２２のＯＮ／ＯＦＦを制御し、昇圧回路２０の昇圧動作を制御する昇圧制御や、第３〜第５スイッチ３１〜３３のＯＮ／ＯＦＦを制御することによって、インジェクタ４を駆動し、燃料噴射量および燃料噴射時期を制御する燃料噴射制御などを実行する。なお、実施形態では、ＣＰＵ４０は、昇圧動作制御手段および電圧サンプリング手段に相当する。
【００３８】
図４は、上述した昇圧制御処理を示すフローチャートである。本処理は、所定の周期ΔＴ（例えば１ｍｓ）で、繰り返し実行される。本処理ではまず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、イグニッション・スイッチがＯＮ状態であるか否かを判別する。この答がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。
【００３９】
上記ステップ１の答がＹＥＳで、イグニッション・スイッチがＯＮ状態のときには、昇圧フラグＦ＿ＶＣＵＰが「１」であるか否かを判別する（ステップ２）。後述するように、この昇圧フラグＦ＿ＶＣＵＰは、昇圧回路２０の昇圧動作中のときに「１」にセットされるものである。
【００４０】
このステップ２の答がＹＥＳで、昇圧動作中のときには、第１駆動信号ＳＤ１がＯＮからＯＦＦに変化した直後であるか否かを判別する（ステップ３）。この答がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。
【００４１】
一方、上記ステップ３の答がＹＥＳで、今回が、第１駆動信号ＳＤ１がＯＮからＯＦＦに切り換わった直後、すなわち第２駆動信号ＳＤ２がＯＦＦからＯＮに切り換わる直前のタイミング（図３のタイミングｔｓｍｐ１〜ｔｓｍｐ４）に相当するときには、電圧検出回路５１で検出されたコンデンサ電圧ＶＣをサンプリングする（ステップ４）。
【００４２】
一方、前記ステップ２の答がＮＯで、昇圧動作中でないときには、上記ステップ４に直接、進み、コンデンサ電圧ＶＣをサンプリングする。
【００４３】
このステップ４に続くステップ５では、インジェクタ４の駆動中であるか否かを判別する。この答がＹＥＳで、インジェクタ４の駆動中のときには、昇圧フラグＦ＿ＶＣＵＰを「１」にセットする（ステップ６）ことによって、昇圧動作を実行し、本処理を終了する。具体的には、図３に示すような同期整流制御を実行し、コンデンサ電圧ＶＣを昇圧する。
【００４４】
前記ステップ５の答がＮＯで、インジェクタ４の駆動中でないときには、ステップ４でサンプリングされたコンデンサ電圧ＶＣが、下限値ＶＲＥＦＬ以下であるか否かを判別する（ステップ７）。この答がＹＥＳで、インジェクタ４の非駆動中に、コンデンサ電圧ＶＣが下限値ＶＲＥＦＬ以下まで低下したときには、コンデンサ電圧ＶＣを上昇させるために、前記ステップ６に進み、昇圧動作を実行する。
【００４５】
一方、前記ステップ７の答がＮＯのときには、コンデンサ電圧ＶＣが、上限値ＶＲＥＦＨＬ以上であるか否かを判別する（ステップ８）。この答がＹＥＳのとき、すなわち、インジェクタ４の非駆動中、昇圧動作によって、コンデンサ電圧ＶＣが上限値ＶＲＥＦＨＬ以上まで上昇したときには、昇圧フラグＦ＿ＶＣＵＰを「０」にセットする（ステップ９）ことによって、昇圧動作を停止し、本処理を終了する。具体的には、第１および第２スイッチ２１、２２をいずれもＯＦＦ状態に保持することによって、コンデンサ電圧ＶＣの昇圧を停止する。
【００４６】
一方、前記ステップ８の答がＮＯで、インジェクタ４の非駆動中、ＶＲＥＦＬ＜ＶＣ＜ＶＲＥＦＨのときには、そのまま本処理を終了する。すなわち、この場合には、それまでの昇圧動作の実行状態または停止状態が維持される。
【００４７】
図５は、上述した昇圧制御処理によって得られる動作例を示している。まず、タイミングｔ１においてインジェクタ４の駆動が開始されると、図４のステップ５の答がＹＥＳになることで、昇圧フラグＦ＿ＶＣＵＰが「１」にセットされ、昇圧動作が開始される。この場合、インジェクタ４の駆動の初期には、コンデンサ電圧ＶＣを用いた過励磁制御が行われるため、インジェクタ４のコイル６ｂに供給される駆動電流ＩＡＣは急激に増大し、コンデンサ電圧ＶＣは低下する。
【００４８】
その後、過励磁制御が終了し、バッテリ電圧ＶＢを用いた保持制御に移行する（ｔ２）ことによって、駆動電流ＩＡＣはより小さな範囲に保持される。この保持制御中、昇圧動作が継続されることで、コンデンサ電圧ＶＣは上昇する。
【００４９】
また、インジェクタ４の駆動終了時（ｔ３）以降においても、昇圧動作が継続されることで、コンデンサ電圧ＶＣはさらに上昇する。そして、コンデンサ電圧ＶＣが上限値ＶＲＥＦＨに達したときに（ｔ４）、図４のステップ８の答がＹＥＳになることで、昇圧フラグＦ＿ＶＣＵＰが「０」にセットされ、昇圧動作が停止される。
【００５０】
その後、インジェクタ４の次の駆動が開始されると（ｔ５）、昇圧フラグＦ＿ＶＣＵＰが「１」にセットされ、昇圧動作が開始される。その後のインジェクタ４の駆動が終了するまで（ｔ５〜ｔ７）の動作は、上述したｔ１〜ｔ３の場合と同様であり、この間、昇圧動作が継続される。
【００５１】
そして、インジェクタ４の駆動終了後、コンデンサ電圧ＶＣが上限値ＶＲＥＦＨまで上昇したときに（ｔ８）、昇圧フラグＦ＿ＶＣＵＰが「０」にセットされ、昇圧動作が停止される。また、この昇圧動作の停止に伴い、コンデンサ電圧ＶＣが下限値ＶＲＥＦＬまで低下したときに（ｔ９）、図４のステップ７の答がＹＥＳになることで、昇圧フラグＦ＿ＶＣＵＰが「１」にセットされ、昇圧動作が再開される。
【００５２】
以上のように、本実施形態によれば、インジェクタ４の駆動中のとき、またはインジェクタ４の非駆動中で、検出されたコンデンサ電圧ＶＣが所定の下限値ＶＲＥＦＬ以下のときに、昇圧回路２０の昇圧動作を実行するので（図４のステップ５〜７）、インジェクタ４を駆動するのに十分な昇圧電圧を確保することができる。
【００５３】
また、インジェクタ４の非駆動中で、コンデンサ電圧ＶＣが所定の上限値ＶＲＥＦＨ以上のときには、昇圧回路２０の昇圧動作を停止するので（ステップ８および９）、余分な昇圧が確実に回避されることで、発熱を抑制できるとともに、バッテリ１１の電力の無駄な消費を防止し、燃費を向上させることができる。
【００５４】
さらに、昇圧回路２０の昇圧動作中には、コンデンサ電圧ＶＣのサンプリングを、第１スイッチ２１を駆動する第１駆動信号ＳＤ１がＯＮからＯＦＦに切り換わった直後、すなわち第２スイッチ２２を駆動する第２駆動信号ＳＤ２がＯＦＦからＯＮに切り換わる直前のタイミング（ｔｓｍｐ１〜ｔｓｍｐ４）で行うので（ステップ２〜４）、これらのタイミング間におけるコンデンサ電圧ＶＣの変動の影響を受けることなく、コンデンサ電圧ＶＣを精度良く読み込むことができる。
【００５５】
また、コンデンサ電圧ＶＣが安定している昇圧回路２０の非昇圧動作中には、コンデンサ電圧ＶＣを、図４の昇圧制御処理の実行周期ΔＴでサンプリングすることによって（ステップ２および４）、コンデンサ電圧ＶＣを同様に精度良く読み込むことができる。したがって、精度良く読み込まれたコンデンサ電圧ＶＣを用いて、昇圧動作の実行の可否を適切に決定でき、昇圧制御をより適切に行うことができる。その結果、コンデンサの過電流を監視するために従来、設けられていた電流検出回路を省略でき、それにより、製造コストを削減できるとともに、発熱を抑制することができる。
【００５６】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、昇圧回路２０に第２スイッチ２２が設けられているが、これを削除した回路、すなわち第１スイッチとダイオードで構成された回路でもよい。この構成によっても、請求項１による前述した効果を同様に得ることができる。
【００５７】
また、昇圧動作中におけるコンデンサ電圧ＶＣのサンプリングタイミングを、第１スイッチ２１がＯＮからＯＦＦに切り換わった直後（第２スイッチ２２がＯＦＦからＯＮに切り換わる直前）に設定しているが、これに限らず、第２スイッチ２２がＯＮからＯＦＦに切り換わった直後（第１スイッチ２１がＯＦＦからＯＮに切り換わる直前）に設定してもよい。
【００５８】
さらに、実施形態では、昇圧回路２０の非昇圧動作中におけるコンデンサ電圧ＶＣのサンプリングを、昇圧制御処理の実行周期である所定時間ごとに行っているが、エンジンのクランク角を算出し、所定のクランク角ごとに行ってもよい。
【００５９】
また、実施形態の燃料噴射弁は、車両用の直噴式のガソリンエンジン用のものであるが、これに限らず、ポート噴射式のエンジンや、ディーゼルエンジン、クランク軸が鉛直に配置された船外機などのような船舶推進機用エンジンなど、産業用の各種の内燃機関に用いられるものでもよい。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
【符号の説明】
【００６０】
４ インジェクタ（燃料噴射弁）
１１ バッテリ（電源）
２０ 昇圧回路
２１ 第１スイッチ
２２ 第２スイッチ
２３ コイル
２５ コンデンサ
４０ ＣＰＵ（昇圧動作制御手段、電圧サンプリング手段）
５１ 電圧検出回路（電圧検出手段）
ＶＢ バッテリ電圧（電源の電圧）
ＶＣ コンデンサ電圧（コンデンサの電圧）
ＶＲＥＦＨ 上限値
ＶＲＥＦＬ 下限値
ｔｓｍｐ１〜４ サンプリングタイミング（所定のタイミング）
ΔＴ 所定の周期
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁式の燃料噴射弁を駆動するために当該燃料噴射弁に印加される電圧の昇圧を制御する燃料噴射弁用の昇圧制御装置であって、
電源の電圧を昇圧するための昇圧回路と、
前記燃料噴射弁に印加するために、前記昇圧された電圧が充電されるコンデンサと、
前記コンデンサの電圧を検出する電圧検出手段と、
前記燃料噴射弁の駆動中のとき、または当該燃料噴射弁の非駆動中で、前記検出されたコンデンサの電圧が所定の下限値以下のときに、前記昇圧回路の昇圧動作を実行させ、前記燃料噴射弁の非駆動中で、前記コンデンサの電圧が所定の上限値以上のときに、前記昇圧回路の昇圧動作を停止させる昇圧動作制御手段と、
を備えることを特徴とする燃料噴射弁用の昇圧制御装置。
【請求項２】
前記昇圧回路は、
前記電源の電圧を昇圧するためのコイルと、
一端が前記コイルの出力側に接続され、他端がアースに接続された第１スイッチと、
一端が前記コイルと前記第１スイッチの間に接続され、他端が前記コンデンサの入力側に接続された第２スイッチと、を有し、
前記第１スイッチのＯＮ／ＯＦＦと前記第２スイッチのＯＦＦ／ＯＮを互いに同期させながらスイッチングすることによって、昇圧動作を行うように構成され、
前記上限値および前記下限値と比較される前記コンデンサの電圧を、前記昇圧回路の昇圧動作中のときに、前記第１および第２スイッチのスイッチングに同期した所定のタイミングでサンプリングし、前記昇圧回路の昇圧動作中でないときに、所定の周期でサンプリングする電圧サンプリング手段をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の燃料噴射弁用の昇圧制御装置。
【請求項１】
電磁式の燃料噴射弁を駆動するために当該燃料噴射弁に印加される電圧の昇圧を制御する燃料噴射弁用の昇圧制御装置であって、
電源の電圧を昇圧するための昇圧回路と、
前記燃料噴射弁に印加するために、前記昇圧された電圧が充電されるコンデンサと、
前記コンデンサの電圧を検出する電圧検出手段と、
前記燃料噴射弁の駆動中のとき、または当該燃料噴射弁の非駆動中で、前記検出されたコンデンサの電圧が所定の下限値以下のときに、前記昇圧回路の昇圧動作を実行させ、前記燃料噴射弁の非駆動中で、前記コンデンサの電圧が所定の上限値以上のときに、前記昇圧回路の昇圧動作を停止させる昇圧動作制御手段と、
を備えることを特徴とする燃料噴射弁用の昇圧制御装置。
【請求項２】
前記昇圧回路は、
前記電源の電圧を昇圧するためのコイルと、
一端が前記コイルの出力側に接続され、他端がアースに接続された第１スイッチと、
一端が前記コイルと前記第１スイッチの間に接続され、他端が前記コンデンサの入力側に接続された第２スイッチと、を有し、
前記第１スイッチのＯＮ／ＯＦＦと前記第２スイッチのＯＦＦ／ＯＮを互いに同期させながらスイッチングすることによって、昇圧動作を行うように構成され、
前記上限値および前記下限値と比較される前記コンデンサの電圧を、前記昇圧回路の昇圧動作中のときに、前記第１および第２スイッチのスイッチングに同期した所定のタイミングでサンプリングし、前記昇圧回路の昇圧動作中でないときに、所定の周期でサンプリングする電圧サンプリング手段をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の燃料噴射弁用の昇圧制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−３６３９８（Ｐ２０１３−３６３９８Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７３５４１（Ｐ２０１１−１７３５４１）
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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