特許 7172681 燃料噴射制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-08

(45)【発行日】2022-11-16

(54)【発明の名称】燃料噴射制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02M 51/06 20060101AFI20221109BHJP

   F02D 41/40 20060101ALI20221109BHJP

   F02D 41/36 20060101ALI20221109BHJP

   F02D 41/20 20060101ALI20221109BHJP

   F02D 41/02 20060101ALI20221109BHJP

   F02M 51/00 20060101ALI20221109BHJP

   F02M 65/00 20060101ALI20221109BHJP

【ＦＩ】

F02M51/06 M

F02D41/40

F02D41/36

F02D41/20

F02D41/02

F02M51/00 A

F02M65/00 306B

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019019773

(22)【出願日】2019-02-06

(65)【公開番号】P2020125744

(43)【公開日】2020-08-20

【審査請求日】2021-07-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110000567

【氏名又は名称】弁理士法人サトー

(72)【発明者】

【氏名】森下 幸治

【審査官】菅野 京一

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－２５２９３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０５５５７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０２７９９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－００２３７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１２７９９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｍ ５１／０６

Ｆ０２Ｄ ４１／４０

Ｆ０２Ｄ ４１／３６

Ｆ０２Ｄ ４１／２０

Ｆ０２Ｄ ４１／０２

Ｆ０２Ｍ ５１／００

Ｆ０２Ｍ ６５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関に燃料を噴射するインジェクタ（２）が備えるソレノイド（３）にエネルギを印加することで燃料を噴射制御する燃料噴射制御装置（１）であって、
上流側の電源線（Ｌ１、Ｌ２）から前記ソレノイドへと至る給電経路に設けられる上流側スイッチ（７、８）と、
前記ソレノイドの下流側の端子とグランドとの間に設けられる下流側スイッチ（９）と、
前記ソレノイドの上流側の端子と前記グランドとの間に接続された還流用の短絡スイッチ（１２ｂ）と、
前記ソレノイドの上流側の端子と前記グランドとの間に前記グランドの側にアノードを接続した還流用のダイオード（１１、１２ａ）と、
前記上流側スイッチ、前記下流側スイッチ及び前記短絡スイッチのオンとオフを制御するものであり、前記下流側スイッチをオンさせ前記上流側スイッチをオンさせることを条件として前記ソレノイドに前記エネルギを印加するように構成された駆動制御部（６）と、を備え、
前記駆動制御部は、少なくとも前記ソレノイドに印加した前記エネルギの供給を遮断したときには前記短絡スイッチをオフさせることで前記ダイオードに順方向に通電して前記エネルギを還流可能にすると共に、前記ソレノイドに印加した前記エネルギの供給を遮断した際に前記短絡スイッチをオンすることで前記短絡スイッチに通電して前記エネルギを還流可能にしており、
前記駆動制御部は、前記短絡スイッチによる前記エネルギの還流（以下、スイッチ還流と略す）と前記ダイオードによる前記エネルギの還流（以下、ダイオード還流と略す）とを切換可能に構成されており、
前記インジェクタが開弁完了したか否かを判定する開弁判定部（６、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２５）を備え、
前記駆動制御部は、前記ソレノイドに前記エネルギが印加された後、前記開弁判定部により前記インジェクタが開弁完了したと判定するまでの間、前記スイッチ還流又は前記ダイオード還流の何れか一方により還流し続け、前記開弁完了したと判定すると他方の還流に切り換える（Ｓ２４、Ｓ２６）燃料噴射制御装置。

【請求項2】

内燃機関に燃料を噴射するインジェクタ（２）が備えるソレノイド（３）にエネルギを印加することで燃料を噴射制御する燃料噴射制御装置（１）であって、
上流側の電源線（Ｌ１、Ｌ２）から前記ソレノイドへと至る給電経路に設けられる上流側スイッチ（７、８）と、
前記ソレノイドの下流側の端子とグランドとの間に設けられる下流側スイッチ（９）と、
前記ソレノイドの上流側の端子と前記グランドとの間に接続された還流用の短絡スイッチ（１２ｂ）と、
前記ソレノイドの上流側の端子と前記グランドとの間に前記グランドの側にアノードを接続した還流用のダイオード（１１、１２ａ）と、
前記上流側スイッチ、前記下流側スイッチ及び前記短絡スイッチのオンとオフを制御するものであり、前記下流側スイッチをオンさせ前記上流側スイッチをオンさせることを条件として前記ソレノイドに前記エネルギを印加するように構成された駆動制御部（６）と、を備え、
前記駆動制御部は、少なくとも前記ソレノイドに印加した前記エネルギの供給を遮断したときには前記短絡スイッチをオフさせることで前記ダイオードに順方向に通電して前記エネルギを還流可能にすると共に、前記ソレノイドに印加した前記エネルギの供給を遮断した際に前記短絡スイッチをオンすることで前記短絡スイッチに通電して前記エネルギを還流可能にしており、
前記駆動制御部は、前記短絡スイッチによる前記エネルギの還流（以下、スイッチ還流と略す）と前記ダイオードによる前記エネルギの還流（以下、ダイオード還流と略す）とを切換可能に構成されており、
前記駆動制御部が、前記スイッチ還流又は前記ダイオード還流の何れか一方により還流し続けた後に、他方により長時間の間、還流する場合、
前記他方の還流をするときには前記スイッチ還流又は前記ダイオード還流のうち回路の損失を低減可能にする還流制御を行う燃料噴射制御装置。

【請求項3】

内燃機関に燃料を噴射するインジェクタ（２）が備えるソレノイド（３）にエネルギを印加することで燃料を噴射制御する燃料噴射制御装置（１）であって、
上流側の電源線（Ｌ１、Ｌ２）から前記ソレノイドへと至る給電経路に設けられる上流側スイッチ（７、８）と、
前記ソレノイドの下流側の端子とグランドとの間に設けられる下流側スイッチ（９）と、
前記ソレノイドの上流側の端子と前記グランドとの間に接続された還流用の短絡スイッチ（１２ｂ）と、
前記ソレノイドの上流側の端子と前記グランドとの間に前記グランドの側にアノードを接続した還流用のダイオード（１１、１２ａ）と、
前記上流側スイッチ、前記下流側スイッチ及び前記短絡スイッチのオンとオフを制御するものであり、前記下流側スイッチをオンさせ前記上流側スイッチをオンさせることを条件として前記ソレノイドに前記エネルギを印加するように構成された駆動制御部（６）と、を備え、
前記駆動制御部は、少なくとも前記ソレノイドに印加した前記エネルギの供給を遮断したときには前記短絡スイッチをオフさせることで前記ダイオードに順方向に通電して前記エネルギを還流可能にすると共に、前記ソレノイドに印加した前記エネルギの供給を遮断した際に前記短絡スイッチをオンすることで前記短絡スイッチに通電して前記エネルギを還流可能にしており、
前記駆動制御部は、前記短絡スイッチによる前記エネルギの還流（以下、スイッチ還流と略す）と前記ダイオードによる前記エネルギの還流（以下、ダイオード還流と略す）とを切換可能に構成されており、
前記インジェクタが開弁完了したか否かを判定する開弁判定部（６、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２５）を備え、
前記駆動制御部は、前記インジェクタが開弁完了と判定する前には前記ダイオード還流により還流し続ける燃料噴射制御装置。

【請求項4】

前記ソレノイドに印加された前記エネルギにより流れるインジェクタ通電電流を検出する電流検出部（１３）を備え、
前記開弁判定部は、前記電流検出部により検出される電流の変曲点を用いて開弁完了したか否かを判定する請求項１記載の燃料噴射制御装置。

【請求項5】

前記ソレノイドに印加された前記エネルギにより流れるインジェクタ通電電流を検出する電流検出部（１３）を備え、
前記電流検出部により検出される前記インジェクタ通電電流がピークに達した後に、電流変化量が比較的大きい第１期間（Ｔ２）を経て前記電流変化量が比較的小さい第２期間（Ｔ３）に至る場合には、
前記駆動制御部は、前記第１期間には前記スイッチ還流又は前記ダイオード還流のうち何れか一方により還流し続け、前記第２期間には他方の還流に切り換える請求項１又は２記載の燃料噴射制御装置。

【請求項6】

前記駆動制御部は、前記インジェクタの開弁完了と判定した後に前記スイッチ還流に切り換える請求項３記載の燃料噴射制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関に燃料を噴射するインジェクタが有するソレノイドにエネルギを印加することで燃料を噴射制御する燃料噴射制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

燃料噴射制御装置は、指令噴射量に応じてインジェクタ（噴射弁とも称される）のソレノイドにエネルギを印加することでインジェクタの噴射孔から燃料を噴射させる。インジェクタへの印加エネルギは、還流ダイオードから還流することで消弧されるように構成されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００３－２７９９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

出願人は、還流ダイオードに代えて短絡スイッチを接続し、この短絡スイッチを通じてソレノイドの蓄積エネルギによる通電電流を還流することで、短絡スイッチの素子の特性によっては熱損失を低減できることを確認している。
その後、出願人は、引き続き技術改良を施しているものの、インジェクタによる燃料の噴射量の安定性、各素子の特性などを総合的に考慮すると、条件によっては還流ダイオードにより還流させる方が良いことが判明し、還流ダイオード又は短絡スイッチによる還流方法を適切に選択することが望ましいということが判明した。
本発明の開示の目的は、還流ダイオード又は短絡スイッチによる還流方法を適切に選択して還流できるようにした燃料噴射制御装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

請求項１記載の発明は、内燃機関に燃料を噴射するインジェクタ（２）が有するソレノイド（３）にエネルギを印加することで燃料を噴射制御するものであり、上流側スイッチ（７、８）、下流側スイッチ（９）、還流用のダイオード（１１、１２ａ）、短絡スイッチ（１２ｂ）、及び駆動制御部（６）を備える。

【0006】

上流側スイッチは、上流側の電源線（Ｌ１、Ｌ２）からソレノイドへと至る給電経路に設けられる。下流側スイッチは、ソレノイドと下流側のグランドとの間に設けられる。

【0007】

還流用のダイオードは、ソレノイドの上流側の端子とグランドとの間にグランドの側をアノードとして設けられる。短絡スイッチは、ソレノイドの上流側の端子とグランドとの間に還流用ダイオードと並列に設けられる。駆動制御部は、上流側スイッチ、下流側スイッチ及び短絡スイッチのオンとオフを制御するものであり、下流側スイッチをオンすると共に上流側スイッチをオンすることによりソレノイドにエネルギを印加する。

【0008】

上記構成では、上流側スイッチ及び下流側スイッチがオンされるとソレノイドにエネルギが印加される。また、上記構成では、短絡スイッチがオフされるとダイオードの両端が短絡されていない状態となり、短絡スイッチがオンされるとダイオードの両端が短絡された状態となる。

【0009】

駆動制御部は、少なくともソレノイドに印加したエネルギの供給を遮断したときに短絡スイッチをオフさせていることでダイオードに順方向通電してエネルギを還流可能にすると共に、ソレノイドに印加したエネルギの供給を遮断した際に短絡スイッチをオンすることで短絡スイッチに通電してエネルギを還流可能にしている。

【0010】

駆動制御部は、短絡スイッチによるエネルギの還流（以下、スイッチ還流と略す）とダイオードによるエネルギの還流（以下、ダイオード還流と略す）とを切換可能に構成されているため、インジェクタによる燃料噴射量の安定性、各素子の特性などに応じて、スイッチ還流、ダイオード還流による還流方法を切り換えることができる。この結果、還流ダイオード又は短絡スイッチによる還流方法を適切に選択して還流できる。
駆動制御部は、インジェクタが開弁完了したと判定した後に他方の還流に切り換えているため、インジェクタによる開弁を完了したと判定した後に還流制御を切り換えることができる。

【0011】

請求項５記載の発明によれば、駆動制御部は、第１期間には何れか一方により還流し続け、第２期間には他方の還流に切り換えるため、電流変化量が比較的大きい第１期間中に還流方法を切り換えることがなくなり、インジェクタの通電電流波形を極力変化させることなく制御でき、インジェクタの燃料噴射量を極力目標値に一致させることができる。

【0013】

請求項４記載の発明によれば、開弁判定部は、電流検出部により検出される電流の変曲点を用いて開弁完了したか否かを判定することができる。

【0014】

請求項２記載の発明によれば、駆動制御部は、他方の還流を長時間するときにはスイッチ還流又はダイオード還流のうち回路の損失を低減可能にする還流制御を行っている。例えば、（使用するダイオードの順方向電圧ＶＦ）＜（使用する短絡スイッチのオン抵抗×通電電流）を満たすときには、ダイオードの方が回路の損失を低減できる。逆に、（使用するダイオードの順方向電圧ＶＦ）＞（使用する短絡スイッチのオン抵抗×通電電流）を満たすときには、短絡スイッチにより還流した方が回路の損失を低減できる。このような場合、スイッチ還流又はダイオード還流を適切に選択することで回路損失を低減できる。

【0015】

請求項３記載の発明によれば、インジェクタの開弁完了するまではダイオード還流により還流し続けることで、インジェクタの通電電流波形を極力変化させることなく制御できるようになり、インジェクタの燃料噴射量を安定的に保持できる。

【0016】

請求項６記載の発明によれば、インジェクタの開弁完了後にスイッチ還流に切り換えているため、短絡スイッチのオン抵抗による損失がダイオードに通電されることによる損失よりも小さい場合に、回路の損失を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】第１実施形態における燃料噴射制御装置の構成ブロック図

【図2】処理の流れを概略的に示すフローチャート

【図3】タイミングチャート

【図4】還流切換判定処理を概略的に示すフローチャート

【図5】タイミングチャート

【図6】タイミングチャート

【図7】第２実施形態における処理の流れを概略的に示すフローチャート

【図8】タイミングチャート

【図9】第３実施形態における処理の流れを概略的に示すフローチャート

【図10】タイミングチャート

【図11】還流切換判定処理を概略的に示すフローチャート

【図12】タイミングチャート

【図13】第４実施形態における燃料噴射制御装置の構成ブロック図

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、燃料噴射制御装置の幾つかの実施形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明する各実施形態において、同一又は類似の動作を行う構成については、同一又は類似の符号を付して必要に応じて説明を省略する。

【0019】

（第１実施形態）
図１から図６は、第１実施形態の説明図を示している。図１は燃料噴射制御装置としての電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１０１の電気的構成例を概略的に示す。電子制御装置１０１は、例えば自動車などの車両に搭載された内燃機関に燃料を噴射制御するソレノイド式のインジェクタ２を駆動する装置であり、そのインジェクタ２を構成する誘導性負荷としてのソレノイド３の通電開始タイミング及び通電時間を制御する。

【0020】

インジェクタ２はソレノイド３を備え、電子制御装置１０１がソレノイド３に通電してエネルギを印加することでインジェクタ２から燃料を噴射する。インジェクタ２には、燃料ポンプにより加圧された燃料が供給され、インジェクタ２が開弁したときには加圧された燃料を内燃機関に噴射する。

【0021】

図１に示すように、電子制御装置１０１は、電源ＩＣ４、マイコン５、制御ＩＣ６、放電スイッチ７、定電流制御スイッチ８、並びに気筒選択スイッチ９を主構成として備え、インジェクタ２のソレノイド３に通電・停止制御することでインジェクタ２から燃料を噴射する。放電スイッチ７及び定電流制御スイッチ８は上流側スイッチとして構成され、気筒選択スイッチ９は下流側スイッチとして構成される。

【0022】

電源ＩＣ４は、バッテリ電圧による電源電圧ＶＢを電源線Ｌ１を通じて入力し、安定化した直流の電源電圧ＶＣＣを生成し、マイコン５及び制御ＩＣ６に電源電圧ＶＣＣを供給する。マイコン５及び制御ＩＣ６は、電源電圧ＶＣＣを電源として動作する。また電子制御装置１０１は、これらの主構成に付随する周辺回路、例えば逆流防止用のダイオード１０、還流ダイオード１１、還流用スイッチ１２、電流検出部としての電流検出抵抗１３などを備える。制御ＩＣ６は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）による集積回路装置を用いて構成され、例えばロジック回路などによる制御主体と、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭなどの記憶部を備え、ハードウェア及びソフトウェアに基づいて各種制御を実行するもので、駆動制御部として構成される。

【0023】

制御ＩＣ６は、放電スイッチ７、定電流制御スイッチ８、気筒選択スイッチ９及び還流用スイッチ１２をオン・オフ制御し、電流検出抵抗１３に流れる電流を当該電流検出抵抗１３の端子間電圧により検出し、この検出信号に応じて各種制御を実行する。制御ＩＣ６は、気筒選択スイッチ９をオンさせ、放電スイッチ７又は定電流制御スイッチ８をオンさせることを条件としてソレノイド３にエネルギを印加するように構成されている。放電スイッチ７、定電流制御スイッチ８及び気筒選択スイッチ９は、それぞれｎチャネル型のＭＯＳトランジスタにより構成される。

【0024】

放電スイッチ７の制御端子は制御ＩＣ６に接続されている。放電スイッチ７は、上流側に設けられる昇圧電圧Ｖboostの電源線Ｌ２からソレノイド３の上流側の端子１ａへと至る給電経路に設けられている。

【0025】

また定電流制御スイッチ８の制御端子は制御ＩＣ６に接続されている。定電流制御スイッチ８は、上流側に設けられる電源電圧ＶＢの電源線Ｌ１からソレノイド３の上流側の端子１ａへと至る給電経路に設けられている。また、逆流防止用のダイオード１０が電源線Ｌ１から上流側の端子１ａにかけて順方向接続されている。

【0026】

またソレノイド３の上流側の端子１ａとグランドＧとの間には、還流ダイオード１１がグランドＧの側をアノードとして逆方向接続されている。ソレノイド３の上流側の端子１ａとグランドＧとの間には、還流用スイッチ１２が接続されている。還流用スイッチ１２は、ボディダイオード１２ａ付きのｎチャネル型のＭＯＳトランジスタ１２ｂにより構成されている。ＭＯＳトランジスタ１２ｂのドレインが上流側の端子１ａに接続されており、ソースがグランドＧに接続されており、ゲート（制御端子）が制御ＩＣ６に接続されている。ＭＯＳトランジスタ１２ｂが短絡スイッチ相当となる。ボディダイオード１２ａは、グランドＧの側をアノードとして、ソレノイド３の上流側の端子１ａとグランドＧとの間に接続されている。

【0027】

電子制御装置１０１の上流側の端子１ａと下流側の端子１ｂとの間には、駆動対象となるソレノイド３が接続されている。なお制御ＩＣ６は、駆動対象となるソレノイド３にエネルギを供給した後、そのエネルギ供給を遮断することになるが、ＭＯＳトランジスタ１２ｂをオフに保持することで還流ダイオード１１を通じてエネルギ還流可能に構成されている。また、制御ＩＣ６は、ソレノイド３にエネルギを供給した後、エネルギ供給を遮断した際にＭＯＳトランジスタ１２ｂをオンさせることでＭＯＳトランジスタ１２ｂに通電してエネルギを還流可能に構成されている。したがって、制御ＩＣ６は、還流ダイオード１１を通じてエネルギ還流するか、ＭＯＳトランジスタ１２ｂを通じてエネルギ還流するか、を切換可能になっている。

【0028】

気筒選択スイッチ９の制御端子は制御ＩＣ６に接続されている。気筒選択スイッチ９は、ソレノイド３とグランドＧとの間に接続されている。電流検出抵抗１３が、ソレノイド３及び気筒選択スイッチ９に直列接続されており、これによりソレノイド３の通電電流を検出可能に構成されている。

【0029】

電流検出抵抗１３の端子間電圧は制御ＩＣ６に入力されている。制御ＩＣ６は、内蔵アンプや比較器を用いて電流検出抵抗１３の端子間電圧と閾値とを比較し、ソレノイド３の通電電流が所定の閾値（例えば、ピーク電流閾値Ｉp、定電流制御範囲の上限値Ｉtu1と下限値Ｉtd1）に達したか否かを判定し、各スイッチ７～９、１２のオン・オフを制御する。

【0030】

図２から図４も参照しながら作用、動作を説明する。図示しないイグニッションスイッチなどにより電源スイッチがオンされると、図１に示すように、バッテリによる電源電圧ＶＢが電源ＩＣ４に供給され、電源ＩＣ４は安定化電源電圧ＶＣＣを生成しマイコン５及び制御ＩＣ６に供給する。図示しない昇圧回路は、制御ＩＣ６の制御に基づいて電源電圧ＶＢを昇圧して昇圧電圧Ｖboostを生成し、電源線Ｌ２に出力する。昇圧電圧Ｖboostは電源電圧ＶＢより高い電圧である。

【0031】

制御ＩＣ６は、初期状態においてＭＯＳトランジスタ１２ｂをオフに保持し、ダイオード還流するようにフラグを保持する（図２のＳ１：ダイオード還流）。これにより、ＭＯＳトランジスタ１２ｂは回路上無いものと見做されることになり、上流側の端子１ａとグランドＧとの間には還流ダイオード１１及びボディダイオード１２ａが逆方向接続された状態となり、ソレノイド３の蓄積エネルギを還流ダイオード１１を通じて還流可能に調整している。

【0032】

電気的には、還流ダイオード１１及びボディダイオード１２ａが上流側の端子１ａとグランド間に並列接続されることになるため、順方向電圧ＶＦが低いダイオードを通じて還流することになるが、以下では、還流ダイオード１１の順方向電圧ＶＦが低く設定されており、還流ダイオード１１を通じて還流することと想定して説明する。
なお、ボディダイオード１２ａの順方向電圧ＶＦが還流ダイオード１１の順方向電圧ＶＦよりも低く設定されることで、当該ボディダイオード１２ａを還流用ダイオードとして用いても良い。

【0033】

内燃機関に燃料を噴射するときに、マイコン５は、図３に示すように噴射指令信号のアクティブレベル（例えば「Ｈ」）を制御ＩＣ６に出力する。制御ＩＣ６は、図３のタイミングｔ１において気筒選択スイッチ９をオン制御する。このタイミングｔ１と同時又はその直後に、制御ＩＣ６は放電スイッチ７をオン制御する。気筒選択スイッチ９及び放電スイッチ７が共にオンされると、昇圧電圧Ｖboostがソレノイド３に印加されるようになり、図３のタイミングｔ１～ｔ２のピーク電流制御期間Ｔ１に示すように、ソレノイド３の通電電流（インジェクタ通電電流とも称す）を上昇させることができる。

【0034】

制御ＩＣ６は、図２のＳ３～Ｓ４においてインジェクタ通電電流が目標ピーク電流（＝ピーク電流閾値Ｉp）に達するまで昇圧通電を継続するが、インジェクタ通電電流が目標ピーク電流に達すると、ピーク電流制御期間Ｔ１を終了し、Ｓ５において放電スイッチ７をオフ制御することで昇圧通電を終了する。制御ＩＣ６は、ピーク電流制御期間Ｔ１中、図２のＳ３～Ｓ４の処理を実行している間に、Ｓ２０に示す還流切換判定処理（開弁完了判定処理）を実行しても実行しなくても良い。本形態ではＳ２０の処理を実行しない形態を説明し、この処理の詳細は後述する。

【0035】

図２のＳ５において放電スイッチ７がオフすると、ソレノイド３に印加されたエネルギの供給が遮断される。このときＭＯＳトランジスタ１２ｂがオフに保持されているため、ソレノイド３に印加されたエネルギが還流ダイオード１１を通じて還流し、インジェクタ通電電流は低下する（定電流制御遷移期間Ｔ２参照）。定電流制御遷移期間Ｔ２は、インジェクタ通電電流の電流変化量が後述する定電流制御期間Ｔ３よりも比較的大きい期間であり、この期間Ｔ２中には還流ダイオード１１により還流し続けると良い。

【0036】

図２のＳ５～Ｓ６においてインジェクタ通電電流が目標電流下限（＝定電流制御範囲の下限値Ｉtd）に達するまで昇圧通電終了を継続するが、インジェクタ通電電流が目標電流下限に達すると、制御ＩＣ６は、Ｓ７において定電流制御スイッチ８をオン制御することで電源電圧ＶＢを通電開始する。制御ＩＣ６が、定電流制御遷移期間Ｔ２中、図２のＳ５～Ｓ６を実行している間に、Ｓ２０に示す還流切換判定処理（開弁完了判定処理）を実行しても実行しなくても良い。本形態ではＳ２０の処理を実行しない形態を説明し、この処理の詳細は後述する。

【0037】

図２のＳ８～Ｓ９においてインジェクタ通電電流が定電流目標上限（＝定電流制御範囲の上限値Ｉtu）に達するまで、制御ＩＣ６は電源電圧ＶＢの通電を継続するが、Ｓ９においてインジェクタ通電電流が定電流目標上限に達したとを判定すると、Ｓ１０において定電流制御スイッチ８をオフ制御することで電源電圧ＶＢの通電を停止する。
また制御ＩＣ６は、Ｓ１１においてＭＯＳトランジスタ１２ｂを通じて還流させるようにフラグを設定し、ＭＯＳトランジスタ１２ｂをオンすることでソレノイド３の蓄積エネルギをＭＯＳトランジスタ１２ｂを通じて還流させる（Ｓ１１のＭＯＳ還流：スイッチ還流相当）。

【0038】

そして、制御ＩＣ６は、Ｓ１２において指令通電時間経過したか否かを判定する。制御ＩＣ６は指令通電時間を経過していなければ、Ｓ１３においてインジェクタ通電電流が定電流目標下限（定電流制御範囲の下限値Ｉtd）に達したか否かを判定し、達していなければＳ１１、Ｓ７の処理を繰り返し、定電流目標下限に達すればＳ８に戻って処理を繰り返す。したがって、定電流制御期間Ｔ３中には、制御ＩＣ６は、定電流制御スイッチ８及びＭＯＳトランジスタ１２ｂを相補的にオン・オフする制御を繰り返す。そして、制御ＩＣ６は指令通電時間を経過すると、Ｓ１４において定電流制御スイッチ８及びＭＯＳトランジスタ１２ｂをオフ制御すると共に気筒選択スイッチ９をオフ制御することで電源電圧ＶＢの通電を停止する。これにより、１噴射期間の処理を終了する。

【0039】

本形態では、図３に示すように、１噴射期間中の当初の定電流制御遷移期間Ｔ２には、ソレノイド３の蓄積エネルギが還流ダイオード１１を通じて還流し、その後、少なくとも定電流制御期間Ｔ３中にはＭＯＳトランジスタ１２ｂを通じて還流している。定電流制御期間Ｔ３は、開弁を保持するための制御期間であり、ピーク電流制御期間Ｔ１及び定電流制御遷移期間Ｔ２より長時間となる。

【0040】

本形態においては、定電流制御期間Ｔ３中のＭＯＳトランジスタ１２ｂのオン抵抗による電力損失が、還流ダイオード１１の順方向電圧Ｖｆによる電力損失よりも少ないという条件を満たしていれば、回路による電力損失を低減できる。

【0041】

制御ＩＣ６は、インジェクタ２の電流変化量が比較的大きい第１期間（定電流制御遷移期間Ｔ２）中には何れか一方（本形態では還流ダイオード１１）により還流し続け、インジェクタ２の電流変化量が比較的小さい第２期間（定電流制御期間Ｔ３）中には他方の還流（本形態ではＭＯＳトランジスタ１２ｂによる還流）に切り換えている。電流変化量が比較的大きい定電流制御遷移期間Ｔ２中に還流方法を切り換えることがなくなり、インジェクタ通電電流波形を極力変化させることなく制御でき、１噴射期間中のインジェクタ２の燃料噴射量を指示噴射量の示す目標量に合わせることができる。

【0042】

本実施形態によれば、インジェクタ２による燃料噴射量の安定性、各素子の特性などを考慮して、ＭＯＳトランジスタ１２ｂによる還流（スイッチ還流相当）、還流ダイオード１１による還流（ダイオード還流相当）を切り換えることができる。

【0043】

（第１実施形態の変形例）
前述の図２のＳ２０に示したように、制御ＩＣ６が開弁判定部として開弁完了判定処理を実行し、開弁完了と判定したタイミングにて還流方法を切換えても良い。開弁完了判定処理は必要に応じて設ければ良い。

【0044】

ソレノイド３に電流が流れるとインジェクタ２は開弁するが、この開弁タイミングは、インジェクタ２に供給される燃料の圧力や温度、加減速状態、始動時などの走行条件に応じて変化する。インジェクタ２は、図５、図６に示したように前述したピーク電流制御期間Ｔ１、定電流制御遷移期間Ｔ２の途中で開弁する。

【0045】

制御ＩＣ６は、図２に示したようにピーク電流制御期間Ｔ１及び定電流制御遷移期間Ｔ２の途中でＳ２０にて開弁判定処理を実行し、この判定処理に合わせて還流方法を切り換えるか否かを判定すると良い。

【0046】

図４に示すように、制御ＩＣ６は還流切換判定処理のＳ２１にてソレノイド３の通電電流をモニタし、Ｓ２２にて「２回なまし値」が閾値ｔｈ１よりも小さいか否かを判定する。制御ＩＣ６は、「２回なまし値」を次のように求める。制御ＩＣ６は、（１μｓ前の電流検出値－現在の電流検出値）／なまし度＋１μｓ前電流検出値＝「１回なまし値」として求め、その後、（１μｓ前１回なまし値－現在の１回なまし値）／なまし度＋１μｓ前１回なまし処理値＝「２回なまし値」として求める。

【0047】

前述の「なまし度」は、予め定められた所定値（例えば２）などを用いるが、このなまし度は適宜変更可能である。また１μｓ毎の２回なまし値を求めているが、１μｓ毎に限らず所定時間毎のなまし値を求めれば良い。このときの「１回なまし値」「２回なまし値」の時間変化を図５、図６に示している。

【0048】

図５、図６に示したように、インジェクタ２が開弁するとソレノイド３の通電電流に変曲点を生じ、２回なまし値が大きな値となり閾値ｔｈ１を超える。このため、この「２回なまし値」が閾値ｔｈ１より大きくなったタイミングを検出することでインジェクタ２が開弁したか否かを判定できる。
具体的には、制御ＩＣ６は、図４のＳ２２において「２回なまし値」が閾値ｔｈ１より小さいと判定したときには、Ｓ２３において開弁未完了と判定し、図４のＳ２２において２回なまし値が閾値ｔｈ１以上となるときにはＳ２５において開弁完了と判定する。

【0049】

開弁タイミングの判定方法として、２回なまし値と閾値ｔｈ１とを比較して判定する方法を説明したが、開弁タイミングの判定方法は、これに限定されるものではない。例えば特開２０１８－４４４７３号公報に挙げられるように、電圧又は電流を高速サンプリングしたサンプル値の分散値を算出し、分散値が閾値以上となる上昇点を算出し、この上昇点に基づいて開弁タイミングを判定するようにしても良い。

【0050】

制御ＩＣ６は、インジェクタ２が開弁未完了と判定した場合にはＳ２４においてダイオード還流を継続するようにフラグを保持し、開弁完了と判定した場合にはＳ２６においてＭＯＳトランジスタ１２ｂを通じて還流するようにフラグを設定する（Ｓ２６のＭＯＳ還流）。制御ＩＣ６は、Ｓ２６にてフラグを切り替えた後には、制御ＩＣ６は、ソレノイド３の蓄積エネルギを還流させるときにＭＯＳトランジスタ１２ｂを通じて還流させる。これにより、インジェクタ２が開弁完了した後にはＭＯＳトランジスタ１２ｂを通じて還流させることができる。
図５に示すように、ピーク電流制御期間Ｔ１中に開弁完了したときには、制御ＩＣ６は当該ピーク電流制御期間Ｔ１中のタイミングｔ１ａにおいてＭＯＳトランジスタ１２ｂを通じて還流するようにフラグを変更し、これにより、定電流制御遷移期間Ｔ２中の全期間においてＭＯＳトランジスタ１２ｂを通じて還流させることができる。
また図６に示すように、定電流制御遷移期間Ｔ２中に開弁完了したときには、制御ＩＣ６は、当該定電流制御遷移期間Ｔ２中のタイミングｔ２ａにてＭＯＳトランジスタ１２ｂを通じて還流するようにフラグを設定するため、このタイミングｔ２ａ以降、ＭＯＳトランジスタ１２ｂを通じて還流させることができる。

【0051】

インジェクタ２の開弁タイミングはソレノイド３の通電電流の積算値に応じて決定されると共に、ソレノイド３の通電電流の変動の影響が燃料噴射量に大きく影響する。１噴射期間中において当初からスイッチ還流させると、ＭＯＳトランジスタ１２ｂによる還流時にソレノイド３に印加する電流波形が変化し、インジェクタ２の挙動が変化することがある。特に、インジェクタ２の開弁中の電流は、開弁タイミングに与える影響が大きく燃料噴射量に影響する。

【0052】

そこで制御ＩＣ６は、当初は還流ダイオード１１により還流するように処理し、インジェクタ２が開弁完了したと判定した後にＭＯＳトランジスタ１２ｂを用いて還流させると良い。これにより、燃料の噴射量を指令値に合わせることができ、インジェクタ２の挙動の変化を抑制できる。

【0053】

本変形例によれば、インジェクタ２が開弁完了したと判定した後に還流制御を切り換えることができる。特に、インジェクタ２が開弁完了したと判定する前には還流ダイオード１１を通じて還流し続け、インジェクタ２が開弁完了したと判定した後には、ＭＯＳトランジスタ１２ｂを通じて還流させることができる。本変形例によれば、制御ＩＣ６は、インジェクタ通電電流の変曲点を検出するまで一方の還流制御をし続けることができる。

【0054】

（第２実施形態）
図７及び図８に第２実施形態の説明図を示す。
図７、図８に示すように、定電流制御期間Ｔ３中に還流ダイオード１１を通じて還流させるようにしても良い。図７のＳ１ｂのダイオード還流、図８のｔ３～ｔ４の定電流制御期間Ｔ３参照。
第２実施形態が第１実施形態と異なるところは、図７に示すように、ステップＳ６とＳ７の間に、Ｓ１ｂとして還流ダイオード１１を通じて還流させるようにフラグを設定する処理を追加していることである。

【0055】

図８には、定電流制御遷移期間Ｔ２中に開弁完了している例を示している。制御ＩＣ６が、図７の処理を実行すると、開弁完了した後の定電流制御遷移期間Ｔ２中にＭＯＳトランジスタ１２ｂをオンすることでＭＯＳトランジスタ１２ｂを通じて還流させ、その後、定電流制御期間Ｔ３中には還流ダイオード１１により還流させることになる。

【0056】

本形態では、図８に示すように、制御ＩＣ６が開弁完了と判定するまで、ソレノイド３の蓄積エネルギが還流ダイオード１１を通じて還流し、その後、定電流制御遷移期間Ｔ２中にはエネルギがＭＯＳトランジスタ１２ｂを通じて還流し、その後、定電流制御期間Ｔ３中にはエネルギは還流ダイオード１１を通じて還流している。定電流制御期間Ｔ３は、開弁を保持するための制御期間であり、ピーク電流制御期間Ｔ１及び定電流制御遷移期間Ｔ２より長時間となる。

【0057】

本形態においては、定電流制御期間Ｔ３中の還流ダイオード１１の順方向電圧ＶＦに応じた電力損失が、ＭＯＳトランジスタ１２ｂのオン抵抗による電力損失よりも少なければ、回路による電力損失を低減できる。

【0058】

（第３実施形態）
図９及び図１０に第３実施形態の説明図を示す。
図９に示すように、定電流制御遷移期間Ｔ２中にＭＯＳトランジスタ１２ｂを用いて還流させるようにしても良い（Ｓ１１のＭＯＳ還流参照）。第１実施形態と同様に、本形態ではＳ２０の還流切換判定処理を実行しない形態を説明する。

【0059】

制御ＩＣ６は、１噴射期間中の初期においてＭＯＳトランジスタ１２ｂを通じて還流させるようにフラグを保持する（Ｓ１１のＭＯＳ還流）。これにより、図１０の定電流制御遷移期間Ｔ２に示すように、制御ＩＣ６が、図９のＳ５において放電スイッチ７をオフし昇圧通電終了した直後からＭＯＳトランジスタ１２ｂを通じて還流させることができる。その後、Ｓ６においてインジェクタ通電電流が目標電流下限（＝定電流制御範囲の下限値Ｉtd）にまで低下すると、制御ＩＣ６は、Ｓ１ｂにおいてＭＯＳトランジスタ１２ｂをオフしダイオード還流するようにフラグを設定することで、還流ダイオード１１を通じて還流させることができる。

【0060】

その後、制御ＩＣ６は、Ｓ７において定電流制御スイッチ８をオン制御することで電源電圧ＶＢを通電開始し、Ｓ９においてインジェクタ通電電流が定電流目標上限（定電流制御範囲の上限値Ｉtu）に達したことを判定すると、Ｓ１０において定電流制御スイッチ８をオフ制御することで電源電圧ＶＢの通電を停止する。このときソレノイド３の蓄積エネルギは還流ダイオード１１を通じて還流する。

【0061】

そして、制御ＩＣ６はＳ１２において指令通電時間経過したか否かを判定する。制御ＩＣ６は指令通電時間経過していなければ、Ｓ１３においてインジェクタ通電電流が定電流目標下限（定電流制御範囲の下限値Ｉtd）に達したか否かを判定し、達していなければ還流ダイオード１１による還流を継続させる。

【0062】

そして、インジェクタ通電電流が定電流目標下限（定電流制御範囲の下限値Ｉtd）に達すればＳ７に戻して処理を繰り返す。そして、制御ＩＣ６は、Ｓ１２において指令通電時間経過すると、Ｓ１４において定電流制御スイッチ８をオフ制御すると共に気筒選択スイッチ９をオフ制御することで電源電圧ＶＢの通電を停止する。これにより、１噴射期間中の処理を終了する。

【0063】

本実施形態では、１噴射期間中の当初の定電流制御遷移期間Ｔ２中にはＭＯＳトランジスタ１２ｂを用いて同期整流し、定電流制御期間Ｔ３中には還流ダイオード１１により還流している。定電流制御期間Ｔ３は開弁を保持するための制御期間であり、ピーク電流制御期間Ｔ１及び定電流制御遷移期間Ｔ２より長時間となる。
定電流制御期間Ｔ３中の還流ダイオード１１の順方向電圧Ｖｆに応じた電力損失が、ＭＯＳトランジスタ１２ｂのオン抵抗による電力損失よりも少なければ、回路による電力損失を低減できる。

【0064】

（第３実施形態の変形例）
また、図９のＳ２０に示したように開弁完了判定処理を設け、開弁判定したタイミングで還流方法を切換えても良い。

【0065】

制御ＩＣ６は、ピーク電流制御期間Ｔ１及び定電流制御遷移期間Ｔ２の途中で図６のＳ２０にて開弁判定処理を実行し、この判定処理に合わせて還流方法を切り換えるか否か判定すると良い（還流切換判定処理）。

【0066】

本変形例において、制御ＩＣ６は、図１１に示すように、Ｓ２３においてインジェクタ２が開弁未完了と判定した場合には、これまでの還流方法を継続し、Ｓ２５において開弁完了と判定した場合には、Ｓ２６ｂにおいてＭＯＳトランジスタ１２ｂをオフに保持してダイオード還流に切り換えるようにフラグを設定する。これにより、図１２に示すように、開弁完了する前にはＭＯＳトランジスタ１２ｂを通じて還流させることができ、開弁完了した後には還流ダイオード１１を通じて還流させることができる。

【0067】

インジェクタ２の開弁完了後には、還流ダイオード１１による還流を継続することで、インジェクタ２の通電電流を極力変化させることなく制御でき、インジェクタ２の燃料噴射量を目標量に合わせることができる。

【0068】

（第４実施形態）
図１３は第４実施形態の説明図を示す。電子制御装置２０１が、電子制御装置１０１と異なるところは、還流ダイオード１１を設けず、還流用スイッチ１２に代えて還流用スイッチ２１２を設けたところであり、その他の構成は電子制御装置１０１と同様である。このため、「還流用スイッチ」に符号「１２」に代わる符号「２１２」を付して説明を行う。還流用スイッチ２１２がボディダイオード２１２ａ付きのＭＯＳトランジスタ２１２ｂを用いて構成されていれば、図１３に示すように、還流用スイッチ２１２と並列に還流ダイオード１１を接続しなくても良い。

【0069】

電子制御装置２０１の回路構成を用いた場合、（ボディダイオード２１２ａの順方向電圧ＶＦ）＜（ＭＯＳトランジスタ２１２ｂのオン抵抗×通電電流）を満たすときには、ボディダイオード２１２ａを通じて還流した方が回路損失を低減できる。逆に、（ボディダイオード２１２ａの順方向電圧ＶＦ）＞（ＭＯＳトランジスタ２１２ｂのオン抵抗×通電電流）を満たすときには、ＭＯＳトランジスタ２１２ｂを通じて還流した方が回路損失を低減できる。

【0070】

したがって、還流用スイッチ２１２を構成するＭＯＳトランジスタ２１２ｂ及びボディダイオード２１２ａの半導体構造を考慮して、定電流制御遷移期間Ｔ２又は定電流制御期間Ｔ３においてＭＯＳトランジスタ２１２ｂ又はボディダイオード２１２ａの何れを通じて還流させるか決定すると良い。これにより、前述実施形態と同様の効果を奏するようになる。

【0071】

（他の実施形態）
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することができ、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。例えば以下に示す変形又は拡張が可能である。

【0072】

特に、定電流制御遷移期間Ｔ２よりも長時間の定電流制御期間Ｔ３には、制御ＩＣ６は、ＭＯＳ還流（スイッチ還流相当）又はダイオード還流のうち回路の損失を低減可能にする還流制御を行うとよい。ＭＯＳトランジスタ１２ｂのオン抵抗による損失と、還流ダイオード１１又はボディダイオード１２ａの順方向電圧ＶＦの損失とを比較し、制御ＩＣ６はこれらの電力損失が低い還流方法を定電流制御期間Ｔ３に実行すると良い。マイコン５及び制御ＩＣ６を別体で用いた形態を示したが、一体に構成しても良い。

【0073】

前述実施形態では、説明の簡略化のため、１気筒分のインジェクタ２の駆動用のソレノイド３を表記して説明を行ったが、２気筒、４気筒、６気筒などでも同様に適用でき、気筒数は限られるものではない。

【0074】

前述実施形態では、放電スイッチ７、定電流制御スイッチ８、気筒選択スイッチ９は、ＭＯＳトランジスタを用いて説明を行ったが、バイポーラトランジスタなど他種類のトランジスタ、各種のスイッチを用いても良い。
還流用スイッチ１２、２１２は、ボディダイオード１２ａ、２１２ａ付きのＭＯＳトランジスタ１２ｂ、２１２ｂにより構成されている形態を示したが、これに限定されるものではない。

【0075】

前述した複数の実施形態を組み合わせて構成しても良い。また、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、本発明の一つの態様として前述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。前述実施形態の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略した態様も実施形態と見做すことが可能である。また、特許請求の範囲に記載した文言によって特定される発明の本質を逸脱しない限度において、考え得るあらゆる態様も実施形態と見做すことが可能である。

【0076】

本開示は、前述した実施形態に準拠して記述したが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範畴や思想範囲に入るものである。

【符号の説明】

【0077】

図面中、１０１、２０１は電子制御装置（燃料噴射制御装置）、１ａは上流側の端子、１ｂは下流側の端子、２はインジェクタ、３はソレノイド、６は制御ＩＣ（駆動制御部）、７は放電スイッチ（上流側スイッチ）、８は定電流制御スイッチ（上流側スイッチ）、９は気筒選択スイッチ（下流側スイッチ）、１１は還流ダイオード、１２ａはボディダイオード、１２ｂはＭＯＳトランジスタ（短絡スイッチ）、１３は電流検出抵抗（電流検出部）、を示す。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】