JP4434248B2 - ピエゾアクチュエータ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、ピエゾアクチュエータを駆動する装置に関し、特に、燃料噴射制御装置に適用されるピエゾアクチュエータ駆動装置に関する。

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もいう）も知られている。

そして、ピエゾインジェクタを駆動して内燃機関への燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置では、電源電圧としてのバッテリ電圧よりも高い電圧をコンデンサに発生させる昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータを備え、そのコンデンサに蓄えられた電気エネルギーによってピエゾインジェクタ内のピエゾアクチュエータを充電するようになっている（例えば、特許文献１参照）。

ここで図１３（Ａ）に、この種の燃料噴射制御装置の構成例を示す。
まず、ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、一端にバッテリ電圧ＶＢが供給される昇圧用コイルＬ０と、その昇圧用コイルＬ０の他端と基準電位としてのグランド電位（＝０Ｖ）との間の経路上に直列に接続された昇圧スイッチＳＷ０と、昇圧用コイルＬ０の上記他端と昇圧スイッチＳＷ０との間の電流経路にアノードが接続された逆流防止用ダイオードＤ０と、逆流防止用ダイオードＤ０のカソードとグランド電位との間の経路上に直列に接続されたコンデンサＣ０と、昇圧スイッチＳＷ０を制御する昇圧制御部１０とを備えている。

そして、昇圧スイッチＳＷ０の昇圧用コイルＬ０側とは反対側の端子と、コンデンサＣ０のダイオードＤ０側とは反対側の端子は、電流検出用の抵抗Ｒ０を介してグランド電位に接続されている。尚、昇圧スイッチＳＷ０としては、ＭＯＳＦＥＴやバイポーラトランジスタ等のスイッチング素子が用いられる。また、こうした構成のＤＣ／ＤＣコンバータ５は、例えば特許文献２にも記載されている。

このようなＤＣ／ＤＣコンバータ５では、図１３（Ｂ）に示すように、昇圧スイッチＳＷ０がオンすると、昇圧用コイルＬ０に昇圧スイッチＳＷ０及び抵抗Ｒ０を介して電流が流れる。そして、昇圧スイッチＳＷ０がオンからオフに転じると、昇圧用コイルＬ０に生じる逆起電力（バッテリ電圧ＶＢの数倍〜十数倍程度の高電圧）により、コンデンサＣ０が逆流防止用ダイオードＤ０を介して充電される。このため、昇圧スイッチＳＷ０のオン／オフが繰り返される度に、コンデンサＣ０が充電されて、そのコンデンサＣ０の電圧（コンデンサ電圧）ＶＣが上昇していく。

尚、図１３（Ｂ）の２段目において、実線で示している「昇圧ＳＷ電流」は、昇圧用コイルＬ０及び昇圧スイッチＳＷ０に流れる電流であり、点線で示している「コンデンサ電流」は、昇圧用コイルＬ０から逆流防止用ダイオードＤ０を介してコンデンサＣ０に流れる充電電流である。そして、その「昇圧ＳＷ電流」と「コンデンサ電流」との両方が、図１３（Ｂ）の３段目における一点鎖線で示すように、抵抗Ｒ０に流れる電流となる。また、逆流防止用ダイオードＤ０により、コンデンサＣ０から昇圧スイッチＳＷ０側への放電は防止されている。

そこで、このＤＣ／ＤＣコンバータ５では、昇圧制御部１０が昇圧スイッチＳＷ０をオン／オフさせるための昇圧スイッチング制御を開始すると、まず昇圧スイッチＳＷ０をオンする。

そして、図１３（Ｂ）に示すように、昇圧制御部１０は、昇圧スイッチＳＷ０をオンしているときに、抵抗Ｒ０に生じる電圧により、昇圧スイッチＳＷ０に流れている電流（昇圧ＳＷ電流）を検出する。そして、その電流が、予め設定されているオフ切替閾値Ｉｏｆにまで増加したと判定すると、昇圧スイッチＳＷ０をオンからオフする。また、昇圧制御部１０は、昇圧スイッチＳＷ０をオフしているときに、抵抗Ｒ０に生じる電圧により、逆流防止用ダイオードＤ０からコンデンサＣ０に流れる充電電流（コンデンサ電流）を検出する。そして、その充電電流が、予め設定されているオン切替閾値Ｉｏｎ（この例では、ほぼ０Ａ）にまで減少したと判定すると、昇圧スイッチＳＷ０をオフからオンする。

こうした動作が繰り返されることにより、昇圧スイッチＳＷ０が繰り返しオン／オフされると共に、コンデンサＣ０が段階的に充電されていく。
そして、昇圧制御部１０は、コンデンサ電圧ＶＣをモニタしており、そのコンデンサ電圧ＶＣが目標値（目標充電電圧）に達すると、昇圧スイッチング制御を止めて、昇圧スイッチＳＷ０をオフのままにする。

更に、燃料噴射制御装置は、図１３（Ａ）に示すように、ピエゾアクチュエータ２に直列に接続される充放電用コイル１と、その充放電用コイル１とピエゾアクチュエータ２との直列回路３に対して、コンデンサＣ０の正極端子（即ち、グランド電位側とは反対側の端子）から充電スイッチ４を介して電源供給を行うための充電経路６と、上記直列回路３に並列に接続され、放電スイッチ７を介してピエゾアクチュエータ２の充電電荷を放電させるための放電経路８とを備えている。

また、この例のピエゾアクチュエータ２は、内燃機関の複数気筒のうちの何れかに対して燃料を噴射するインジェクタに備えられ、伸長することでそのインジェクタを開弁させるものであり、充放電用コイル１に対して直列に且つ互いに並列に接続される複数のピエゾアクチュエータのうちの１つである。このため、ピエゾアクチュエータ２の充放電用コイル１側とは反対側の端子（負極側の端子）は、そのピエゾアクチュエータ２を駆動対象として選択するためのスイッチング素子である選択スイッチ（気筒選択スイッチとも呼ばれる）９を介して、グランド電位に接続されるようになっている。そして、その選択スイッチ９は、ピエゾアクチュエータ２に対応する気筒への燃料噴射を行う期間中オンされる。

また更に、この例では、充電スイッチ４と放電スイッチ７がＭＯＳＦＥＴであり、図１３（Ａ）におけるダイオード４ａ，７ａの各々は、その各スイッチ４，７を構成しているＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードである。

そして、この燃料噴射制御装置では、図１４（Ａ）に示すように、ピエゾアクチュエータ２の駆動を指令する駆動信号がアクティブレベル（この例ではハイ）になると、選択スイッチ９をオン状態にし、更に、放電スイッチ７をオフした状態で充電スイッチ４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、ピエゾアクチュエータ２を充電させて伸長させ、それによりインジェクタを開弁させる。

つまり、充電スイッチング制御時（充電期間）においては、放電スイッチ７をオフした状態で充電スイッチ４をオンすることにより、図１４（Ａ）における実線の矢印で示すように、コンデンサＣ０の正極端子からピエゾアクチュエータ２に充電電流を流し、その後、充電スイッチ４をオフすることにより、図１４（Ａ）における点線の矢印で示すように、充放電用コイル１に蓄積されたエネルギーによって流れる充電電流（即ち、フライホイール電流）を、放電スイッチ７の寄生ダイオード７ａを介してピエゾアクチュエータ２の負極側から正極側に流す、といった手順を繰り返すことにより、段階的にピエゾアクチュエータ２を充電させる。

尚、図１４において、「ピエゾ電流」とは、ピエゾアクチュエータに流れる電流のことであり、「ピエゾ電圧」とは、ピエゾアクチュエータ２の両端電圧又は正極側電圧のことである。そして、このことは後述する他の図についても同様である。また、図１４（Ａ）における「ピエゾ電流」の波形のうち、実線で示す部分が、充電スイッチ４のオン時におけるピエゾアクチュエータ２の充電電流を表し、点線で示す部分が、充電スイッチ４のオフ時におけるピエゾアクチュエータ２の充電電流を表している。

そして、燃料噴射制御装置では、その後、図１４（Ｂ）に示すように、駆動信号が非アクティブレベル（この例ではロー）になると、充電スイッチ４をオフした状態で放電スイッチ７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、ピエゾアクチュエータ２を放電させて収縮させ、それによりインジェクタを閉弁させる。

つまり、放電スイッチング制御時（放電期間）においては、充電スイッチ４をオフした状態で放電スイッチ７をオンすることにより、図１４（Ｂ）における点線の矢印で示すように、ピエゾアクチュエータ２の正極側から充放電用コイル１及び放電スイッチ７を介して放電電流を流し、その後、放電スイッチ７をオフすることにより、図１４（Ｂ）における実線の矢印で示すように、ピエゾアクチュエータ２の正極側から充放電用コイル１及び充電スイッチ４の寄生ダイオード４ａを介してコンデンサＣ０の正極端子へと放電電流を流し、その放電電流によりピエゾアクチュエータ２の電荷をコンデンサＣ０に回収する、といった手順を繰り返すことにより、段階的にピエゾアクチュエータ２を放電させる。

尚、図１４（Ｂ）における「ピエゾ電流」の波形では、負方向が放電方向に該当している。そして、その「ピエゾ電流」の波形のうち、点線で示す部分が、放電スイッチ７のオン時におけるピエゾアクチュエータ２の放電電流を表し、実線で示す部分が、放電スイッチ７のオフ時におけるピエゾアクチュエータ２の放電電流を表している。
特開２００２−１３６１５６号公報 特開２００１−１５３３２号公報

ところで、この種の燃料噴射制御装置では、図１４（Ａ）における実線の矢印で示したように、充電スイッチング制御において充電スイッチ４をオンした際には、コンデンサＣ０に電流（放電方向の電流）が流れ、また、図１４（Ｂ）における実線の矢印で示したように、放電スイッチング制御において放電スイッチ７をオフした際にも、コンデンサＣ０に電流（充電方向の電流）が流れる。

そして、従来の燃料噴射制御装置に設けられたＤＣ／ＤＣコンバータ５では、逆流防止用ダイオードＤ０からコンデンサＣ０に流れる充電電流を抵抗Ｒ０によって検出し、その検出値を用いて昇圧スイッチＳＷ０を制御している。

よって、ピエゾアクチュエータ２を駆動するための充電スイッチング制御と放電スイッチング制御の実施中には、ＤＣ／ＤＣコンバータ５における昇圧スイッチング制御を正しく行うことができない。充電スイッチング制御と放電スイッチング制御の実施中に昇圧スイッチング制御を行うと、抵抗Ｒ０によって検出される電流が、逆流防止用ダイオードＤ０からコンデンサＣ０への充電電流とは限らなくなるからである。

このため、従来の燃料噴射制御装置では、図１５に示すように、ピエゾアクチュエータ２を駆動するための充電スイッチング制御と放電スイッチング制御の実施中は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の昇圧動作（即ち、昇圧スイッチング制御の実施）を停止させるようにしていた。

しかし、それでは、ピエゾアクチュエータの駆動間隔（即ち、燃料噴射の実施間隔）が短くなった場合において、次の駆動タイミングまでに、コンデンサＣ０の電圧をピエゾアクチュエータの駆動に必要な目標値にまで上昇させることができず、コンデンサＣ０の充電エネルギーが不足してしまう可能性がある。そして、コンデンサＣ０の充電エネルギーが不足すると、ピエゾアクチュエータを伸張させる際の応答速度が低下し、延いては、インジェクタの開弁応答速度が低下して、制御精度の悪化を招いてしまう。

特に、車両のディーゼルエンジンでは、コモンレールに蓄積された高圧の燃料をインジェクタから噴射させるディーゼルコモンレールシステム（以下、ＣＲＳと記す）が知られている。そして、そのＣＲＳでは、１つの気筒に対して燃料を複数回に分けて噴射するいわゆる多段噴射を実施することにより、エミッション改善や騒音低減や燃費改善を図っている。しかし、従来の技術では、コンデンサＣ０の放電頻度が高くなる多段噴射の実施時において、コンデンサＣ０の充電が間に合わなくなり、インジェクタを精度良く駆動することができなくなってしまう。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータを備えたピエゾアクチュエータ駆動装置において、そのＤＣ／ＤＣコンバータのコンデンサの充電エネルギーが不足してしまうことを防止することを目的としている。

請求項１のピエゾアクチュエータ駆動装置は、昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータを備えている。そして、そのＤＣ／ＤＣコンバータは、一端に電源電圧が供給される昇圧用コイルと、その昇圧用コイルの他端と電源電圧よりも低い基準電位との間の経路上に直列に接続された昇圧スイッチと、前記昇圧用コイルの他端と昇圧スイッチとの間の電流経路にアノードが接続された逆流防止用ダイオードと、その逆流防止用ダイオードのカソードと基準電位との間の経路上に直列に接続されたコンデンサと、昇圧スイッチのオン／オフを繰り返す昇圧スイッチング制御を行うことにより、コンデンサを逆流防止用ダイオードからの電流で充電して、そのコンデンサの基準電位側とは反対側の端子（以下、正極端子という）に電源電圧よりも高い電圧を発生させる昇圧制御手段とを有している。

更に、請求項１のピエゾアクチュエータ駆動装置は、ピエゾアクチュエータに直列に接続される充放電用コイルと、その充放電用コイルとピエゾアクチュエータとの直列回路に対して、前記コンデンサの正極端子から充電スイッチを介して電源供給を行うための充電経路と、前記直列回路に並列に接続され、放電スイッチを介してピエゾアクチュエータ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、カソードがコンデンサの正極端子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、カソードが充放電用コイル側となるよう並列に接続された第２ダイオードと、充放電制御手段とを備える。尚、第１ダイオードは、図１３（Ａ）におけるダイオード４ａと同じ役割を果たすものであり、第２ダイオードは、図１３（Ａ）におけるダイオード７ａと同じ役割を果たすものである。

そして、充放電制御手段は、外部から駆動指令が入力されると、放電スイッチをオフした状態で充電スイッチのオン／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、ピエゾアクチュエータを充電させて伸長させ、その後、外部から駆動停止指令が入力されると、充電スイッチをオフした状態で放電スイッチのオン／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、ピエゾアクチュエータを放電させて収縮させる。

ここで特に、請求項１のピエゾアクチュエータ駆動装置は、充放電制御手段による充電スイッチング制御あるいは放電スイッチング制御の実施中に、昇圧制御手段が昇圧スイッチング制御を行ってコンデンサを充電するようにしたものであり、そのために、昇圧制御手段と充放電制御手段が、逆流防止用ダイオードからコンデンサに流れる充電電流を検出することなく、昇圧スイッチング制御と充電スイッチング制御及び放電スイッチング制御を行うように構成されている。

このようなピエゾアクチュエータ駆動装置によれば、ピエゾアクチュエータを駆動するための充電スイッチング制御と放電スイッチング制御の実施中に、昇圧スイッチング制御を行っても、その昇圧スイッチング制御と、充電スイッチング制御及び放電スイッチング制御の各々とを、互いに干渉することなく正しく行うことができるようになる。

このため、充電スイッチング制御と放電スイッチング制御の実施中でも、昇圧スイッチング制御を行ってコンデンサを充電することができるようになる。よって、コンデンサの充電エネルギーが不足してしまうこと（詳しくは、ピエゾアクチュエータの次の駆動タイミングまでに、コンデンサの電圧を目標値にまで上昇させることができなくなるという問題）を回避することができる。

そして特に、請求項１のピエゾアクチュエータ駆動装置では、昇圧制御手段が逆流防止用ダイオードからコンデンサに流れる充電電流を検出することなく昇圧スイッチング制御を行う構成として、下記の構成を採っている。

まず、電源電圧から昇圧用コイル及び昇圧スイッチを経由して基準電位へ至る電流経路上に、昇圧スイッチに流れる電流を検出するための昇圧スイッチ電流検出手段が備えられている。更に、コンデンサの基準電位側の端子は、昇圧スイッチ電流検出手段を介すことなく基準電位に接続されている。

そして、昇圧制御手段は、昇圧スイッチング制御の実施中において、昇圧スイッチをオンしているときに、昇圧スイッチ電流検出手段により検出される電流が昇圧スイッチング制御用のオフ切替閾値まで増加したと判定すると、昇圧スイッチをオンからオフし、昇圧スイッチをオフしている時間が昇圧スイッチング制御用のオフ時間設定値に達すると、昇圧スイッチをオフからオンするようになっている。つまり、昇圧スイッチのオン期間は、昇圧スイッチ電流検出手段により検出される電流に基づき制御し、昇圧スイッチのオフ期間は、時間で制御している。

一方、充放電制御手段が逆流防止用ダイオードからコンデンサに流れる充電電流を検出することなく充電スイッチング制御と放電スイッチング制御を行うための構成としては、請求項２〜９の構成が考えられる。

まず、請求項２のピエゾアクチュエータ駆動装置は、請求項１のピエゾアクチュエータ駆動装置において、充電スイッチと放電スイッチと充放電用コイルとの接続点から、充放電用コイル及びピエゾアクチュエータを経由して基準電位へ至る電流経路上に、ピエゾアクチュエータに流れる電流を検出するためのピエゾアクチュエータ電流検出手段を備えている。そして、充放電制御手段は、ピエゾアクチュエータ電流検出手段により検出される電流値を用いて、充電スイッチング制御と放電スイッチング制御との両方又は一方を行う。

具体的に説明すると、充放電制御手段が行う充電スイッチング制御と放電スイッチング制御との各々の内容としては、例えば、下記例１〜例４のものが考えられる。
〈充電スイッチング制御の例１：以下、制御パターンＡという〉
充放電制御手段は、充電スイッチング制御の実施中において、充電スイッチをオンしているときに、ピエゾアクチュエータ電流検出手段により検出されるピエゾアクチュエータの充電電流が充電スイッチング制御用のオフ切替閾値まで増加したと判定すると、充電スイッチをオンからオフし、充電スイッチをオフしているときに、ピエゾアクチュエータ電流検出手段により検出されるピエゾアクチュエータの充電電流が充電スイッチング制御用のオン切替閾値まで減少したと判定すると、充電スイッチをオフからオンする。
〈充電スイッチング制御の例２：以下、制御パターンＢという〉
充放電制御手段は、充電スイッチング制御の実施中において、充電スイッチをオンしているときに、ピエゾアクチュエータ電流検出手段により検出されるピエゾアクチュエータの充電電流が充電スイッチング制御用のオフ切替閾値まで増加したと判定すると、充電スイッチをオンからオフし、充電スイッチをオフしている時間が充電スイッチング制御用のオフ時間設定値に達すると、充電スイッチをオフからオンする。
〈充電スイッチング制御の例３：以下、制御パターンＣという〉
充放電制御手段は、充電スイッチング制御の実施中において、充電スイッチをオンしている時間が充電スイッチング制御用のオン時間設定値に達すると、充電スイッチをオンからオフし、充電スイッチをオフしているときに、ピエゾアクチュエータ電流検出手段により検出されるピエゾアクチュエータの充電電流が充電スイッチング制御用のオン切替閾値まで減少したと判定すると、充電スイッチをオフからオンする。
〈充電スイッチング制御の例４：以下、制御パターンＤという〉
充放電制御手段は、充電スイッチング制御の実施中において、充電スイッチをオンしている時間が充電スイッチング制御用のオン時間設定値に達すると、充電スイッチをオンからオフし、充電スイッチをオフしている時間が充電スイッチング制御用のオフ時間設定値に達すると、充電スイッチをオフからオンする。
《放電スイッチング制御の例１：以下、制御パターンａという》
充放電制御手段は、放電スイッチング制御の実施中において、放電スイッチをオンしているときに、ピエゾアクチュエータ電流検出手段により検出されるピエゾアクチュエータの放電電流が放電スイッチング制御用のオフ切替閾値まで増加したと判定すると、放電スイッチをオンからオフし、放電スイッチをオフしているときに、ピエゾアクチュエータ電流検出手段により検出されるピエゾアクチュエータの放電電流が放電スイッチング制御用のオン切替閾値まで減少したと判定すると、放電スイッチをオフからオンする。
《放電スイッチング制御の例２：以下、制御パターンｂという》
充放電制御手段は、放電スイッチング制御の実施中において、放電スイッチをオンしているときに、ピエゾアクチュエータ電流検出手段により検出されるピエゾアクチュエータの放電電流が放電スイッチング制御用のオフ切替閾値まで増加したと判定すると、放電スイッチをオンからオフし、放電スイッチをオフしている時間が放電スイッチング制御用のオフ時間設定値に達すると、放電スイッチをオフからオンする。
《放電スイッチング制御の例３：以下、制御パターンｃという》
充放電制御手段は、放電スイッチング制御の実施中において、放電スイッチをオンしている時間が放電スイッチング制御用のオン時間設定値に達すると、放電スイッチをオンからオフし、放電スイッチをオフしているときに、ピエゾアクチュエータ電流検出手段により検出されるピエゾアクチュエータの放電電流が放電スイッチング制御用のオン切替閾値まで減少したと判定すると、放電スイッチをオフからオンする。
《放電スイッチング制御の例４：以下、制御パターンｄという》
充放電制御手段は、放電スイッチング制御の実施中において、放電スイッチをオンしている時間が放電スイッチング制御用のオン時間設定値に達すると、放電スイッチをオンからオフし、放電スイッチをオフしている時間が放電スイッチング制御用のオフ時間設定値に達すると、放電スイッチをオフからオンする。

ここで、制御パターンＡ〜Ｄの何れかと、制御パターンａ〜ｄの何れかとを組み合わせることが考えられるため、充電スイッチング制御と放電スイッチング制御との制御内容の組み合わせとしては、４×４の１６通りが考えられる。そして、制御パターンＤと制御パターンｄを組み合わせた場合以外の１５通りについては、請求項２のピエゾアクチュエータ駆動装置に該当することとなる。

尚、制御パターンＤと制御パターンｄを組み合わせた場合は、請求項８に従属する請求項９のピエゾアクチュエータ駆動装置に該当する。つまり、請求項８のピエゾアクチュエータ駆動装置は、制御パターンＤの充電スイッチング制御を行うものであり、請求項９のピエゾアクチュエータ駆動装置は、制御パターンｄの放電スイッチング制御を行うものである。

次に、請求項３のピエゾアクチュエータ駆動装置は、請求項１のピエゾアクチュエータ駆動装置において、逆流防止用ダイオードのカソードとコンデンサの正極端子との接続点から、充電スイッチを経由して、該充電スイッチと放電スイッチと充放電用コイルとの接続点へ至る電流経路上に、その電流経路に流れる電流を検出するための充電経路電流検出手段を備えている。そして、充放電制御手段は、充電経路電流検出手段により検出される電流値を用いて充電スイッチング制御を行う。

例えば、請求項４に記載のように、充放電制御手段は、充電スイッチング制御の実施中において、充電スイッチをオンしているときに、充電経路電流検出手段により検出されるピエゾアクチュエータの充電電流が充電スイッチング制御用のオフ切替閾値まで増加したと判定すると、充電スイッチをオンからオフし、充電スイッチをオフしている時間が充電スイッチング制御用のオフ時間設定値に達すると、充電スイッチをオフからオンするように構成することができる。また、この場合、放電スイッチング制御としては、例えば、制御パターンｄの制御を行うように構成することができる。

次に、請求項５のピエゾアクチュエータ駆動装置は、請求項１，３，４のピエゾアクチュエータ駆動装置において、充電スイッチと放電スイッチと充放電用コイルとの接続点から、放電スイッチを経由して基準電位へ至る電流経路上に、その電流経路に流れる電流を検出するための放電経路電流検出手段を備えている。そして、充放電制御手段は、放電経路電流検出手段により検出される電流値を用いて放電スイッチング制御を行う。

例えば、請求項６に記載のように、充放電制御手段は、放電スイッチング制御の実施中において、放電スイッチをオンしているときに、放電経路電流検出手段により検出されるピエゾアクチュエータの放電電流が放電スイッチング制御用のオフ切替閾値まで増加したと判定すると、放電スイッチをオンからオフし、放電スイッチをオフしている時間が放電スイッチング制御用のオフ時間設定値に達すると、放電スイッチをオフからオンするように構成することができる。

また例えば、請求項７に記載のように、充放電制御手段は、放電スイッチング制御の実施中において、放電スイッチをオンしているときに、放電経路電流検出手段により検出されるピエゾアクチュエータの放電電流が放電スイッチング制御用のオフ切替閾値まで増加したと判定すると、放電スイッチをオンからオフし、放電スイッチをオフしているときに、充電スイッチと放電スイッチと充放電用コイルとの接続点の電圧を検出し、その電圧が所定の閾値電圧まで低下したと判定すると、放電スイッチをオフからオンするように構成することもできる。請求項７のピエゾアクチュエータ駆動装置によれば、請求項６のピエゾアクチュエータ駆動装置と比べると、放電スイッチをオフからオンさせるタイミングを、より適切に制御できるという点で有利である。

尚、請求項１に従属する請求項５〜７のピエゾアクチュエータ駆動装置において、充電スイッチング制御としては、例えば、制御パターンＤの制御を行うように構成することができる。

また、比較例として、昇圧制御手段は、昇圧スイッチング制御の実施中において、昇圧スイッチをオンしている時間がオン時間設定値に達すると、昇圧スイッチをオンからオフし、昇圧スイッチをオフしている時間がオフ時間設定値に達すると、昇圧スイッチをオフからオンする、というものに変更することも考えられる。

しかし、請求項１のＤＣ／ＤＣコンバータにおける昇圧制御手段の方が、昇圧スイッチのオン期間を電流に応じて制御する分、そのオン期間をより適切なものにすることができる。

次に、請求項１０のピエゾアクチュエータ駆動装置は、一端に電源電圧が供給される昇圧用コイルと、該昇圧用コイルの他端と電源電圧よりも低い基準電位との間の経路上に直列に接続された昇圧スイッチと、前記昇圧用コイルの他端と昇圧スイッチとの間の電流経路にアノードが接続された逆流防止用ダイオードと、該逆流防止用ダイオードのカソードと基準電位との間の経路上に直列に接続されたコンデンサと、昇圧スイッチのオン／オフを繰り返す昇圧スイッチング制御を行うことにより、コンデンサを逆流防止用ダイオードからの電流で充電して、該コンデンサの基準電位側とは反対側の端子に電源電圧よりも高い電圧を発生させる昇圧制御手段と、を有したＤＣ／ＤＣコンバータを備えている。更に、コンデンサの充電エネルギーによってピエゾアクチュエータを充電するための充電スイッチと、ピエゾアクチュエータの充電電荷を放電させるための放電スイッチと、充電スイッチを制御してピエゾアクチュエータを充電し、放電スイッチを制御してピエゾアクチュエータを放電させる充放電制御手段と、を備えている。

そして、このピエゾアクチュエータの駆動装置も、充放電制御手段によるピエゾアクチュエータの充電あるいは放電の実施中に、昇圧制御手段が昇圧スイッチング制御を行ってコンデンサを充電するようにしたものであり、そのため、下記の特徴を備えている。
即ち、前記電源電圧から前記昇圧用コイル及び前記昇圧スイッチを経由して前記基準電位へ至る電流経路上に、前記昇圧スイッチに流れる電流を検出するための昇圧スイッチ電流検出手段を備えると共に、前記コンデンサの前記基準電位側の端子は、前記昇圧スイッチ電流検出手段を介すことなく前記基準電位に接続されており、前記昇圧制御手段は、前記昇圧スイッチング制御の実施中において、前記昇圧スイッチをオンしているときに、前記昇圧スイッチ電流検出手段により検出される電流が昇圧スイッチング制御用のオフ切替閾値まで増加したと判定すると、前記昇圧スイッチをオンからオフし、前記昇圧スイッチをオフしている時間が昇圧スイッチング制御用のオフ時間設定値に達すると、前記昇圧スイッチをオフからオンすることにより、前記逆流防止用ダイオードから前記コンデンサに流れる充電電流を検出することなく、当該昇圧スイッチング制御を行い、前記充放電制御手段も、前記逆流防止用ダイオードから前記コンデンサに流れる充電電流を検出することなく、前記充電スイッチ及び前記放電スイッチを制御すること、を特徴としている。

このような請求項１０のピエゾアクチュエータ駆動装置によれば、昇圧スイッチのオン／オフ制御と、充電スイッチ及び放電スイッチのオン／オフ制御とを、互いに干渉することなく行うことができるため、充電スイッチ及び放電スイッチのオン／オフ制御の実施中でも、昇圧スイッチのオン／オフ制御を行ってコンデンサを充電することができる。よって、コンデンサの充電エネルギーが不足してしまうことを回避することができる。
一方、請求項１１のピエゾアクチュエータ駆動装置は、請求項７に記載の放電スイッチング制御を行うものである。
即ち、請求項１１のピエゾアクチュエータ駆動装置は、
一端に電源電圧が供給される昇圧用コイルと、該昇圧用コイルの他端と前記電源電圧よりも低い基準電位との間の経路上に直列に接続された昇圧スイッチと、前記昇圧用コイルの他端と前記昇圧スイッチとの間の電流経路にアノードが接続された逆流防止用ダイオードと、該逆流防止用ダイオードのカソードと前記基準電位との間の経路上に直列に接続されたコンデンサと、前記昇圧スイッチのオン／オフを繰り返す昇圧スイッチング制御を行うことにより、前記コンデンサを前記逆流防止用ダイオードからの電流で充電して、該コンデンサの前記基準電位側とは反対側の端子（以下、正極端子という）に前記電源電圧よりも高い電圧を発生させる昇圧制御手段と、を有したＤＣ／ＤＣコンバータと、
ピエゾアクチュエータに直列に接続される充放電用コイルと、
該充放電用コイルと前記ピエゾアクチュエータとの直列回路に対して、前記コンデンサの正極端子から充電スイッチを介して電源供給を行うための充電経路と、
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アクチュエータ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、カソードが前記コンデンサの正極端子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、カソードが前記充放電用コイル側となるよう並列に接続された第２ダイオードと、
外部から駆動指令が入力されると、前記放電スイッチをオフした状態で前記充電スイッチのオン／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、前記ピエゾアクチュエータを充電させて伸長させ、外部から駆動停止指令が入力されると、前記充電スイッチをオフした状態で前記放電スイッチのオン／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、前記ピエゾアクチュエータを放電させて収縮させる充放電制御手段と、を備え、
前記昇圧制御手段と前記充放電制御手段が、前記逆流防止用ダイオードから前記コンデンサに流れる充電電流を検出することなく、前記昇圧スイッチング制御と前記充電スイッチング制御及び前記放電スイッチング制御を行うように構成されたピエゾアクチュエータ駆動装置であって、
前記充電スイッチと前記放電スイッチと前記充放電用コイルとの接続点から、前記放電スイッチを経由して前記基準電位へ至る電流経路上に、その電流経路に流れる電流を検出するための放電経路電流検出手段を備え、
前記充放電制御手段は、前記放電経路電流検出手段により検出される電流値を用いて、前記放電スイッチング制御を行うようになっており、その放電スイッチング制御の実施中において、前記放電スイッチをオンしているときに、前記放電経路電流検出手段により検出される前記ピエゾアクチュエータの放電電流が放電スイッチング制御用のオフ切替閾値まで増加したと判定すると、前記放電スイッチをオンからオフし、前記放電スイッチをオフしているときに、前記充電スイッチと前記放電スイッチと前記充放電用コイルとの接続点の電圧を検出し、その電圧が所定の閾値電圧まで低下したと判定すると、前記放電スイッチをオフからオンすること、を特徴としている。

以下に、本発明が適用された実施形態の燃料噴射制御装置について説明する。但し、各実施形態のうちの第２実施形態は、前述の比較例に該当する参考例である。
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の燃料噴射制御装置５０の構成を表す構成図である。

尚、本実施形態の燃料噴射制御装置５０は、車両に搭載されたディーゼルエンジンに対する燃料噴射を制御するものであり、そのディーゼルエンジンの各気筒へコモンレールからの高圧燃料を噴射する各インジェクタに設けられたピエゾアクチュエータＰ１〜Ｐ４を充放電させて伸縮させることにより、その各気筒毎のインジェクタに燃料噴射の開始／停止をさせるものである。そして、本実施形態において、エンジンの気筒数は４であり、ピエゾアクチュエータＰｎ（ｎは１〜４の何れか）は、第ｎ気筒（以下、＃ｎとも記す）に対応するものである。更に、本実施形態の燃料噴射制御装置５０では、エンジンの気筒を２気筒毎にグループ分けしており、第１気筒（＃１）と第３気筒（＃３）を第１グループとし、第２気筒（＃２）と第４気筒（＃４）を第２グループとしている。

図１に示すように、燃料噴射制御装置５０は、各グループのピエゾアクチュエータＰ１〜Ｐ４に共通の構成要素として、車載バッテリからのバッテリ電圧ＶＢ（例えば１２Ｖ又は２４Ｖ）を昇圧して出力するＤＣ／ＤＣコンバータ５１と、ピエゾアクチュエータＰ１〜Ｐ４を駆動するための制御を行うマイコンや専用ＩＣ等からなる駆動制御部５５とを備えている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は、前述した図１３（Ａ）のＤＣ／ＤＣコンバータ５と比較すると、下記の２点が異なっている。尚、図１において、図１３（Ａ）に示したものと同じ構成要素については、その図１３（Ａ）で使用した符号と同じ符号を付しているため、説明を省略する。

まず、第１の相違点として、コンデンサＣ０のダイオードＤ０側とは反対側の端子（負極端子）が、電流検出用の抵抗Ｒ０を介さずに、グランド電位（グランドライン）に直接接続されている。このため、抵抗Ｒ０には、コンデンサＣ０に流れる電流は流れず、昇圧スイッチＳＷ０に流れる電流だけが流れる。

また、第２の相違点として、昇圧制御部１０に代えて、マイコンや専用ＩＣ等からなる昇圧制御部５３を備えている。
そして、昇圧制御部５３は、車両のイグニッションスイッチ（図示省略）がオンされるなどして当該燃料噴射制御装置５０に動作用電源が投入されると動作を開始し、コンデンサＣ０の電圧（コンデンサ電圧）ＶＣが予め設定された目標充電電圧となるように、図２に示す昇圧スイッチング制御を行う。

即ち、図２に示すように、昇圧制御部５３が昇圧スイッチング制御を開始すると、まず、昇圧スイッチＳＷ０をオンする（Ｓ１１０）。
そして、昇圧スイッチＳＷ０をオンしているときには（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、抵抗Ｒ０に生じる電圧により、昇圧スイッチＳＷ０に流れている電流（昇圧用コイルＬ０に流れている電流でもあり、以下、昇圧スイッチ電流という）を検出し、その昇圧スイッチ電流が昇圧スイッチング制御用のオフ切替閾値ＩｏｆＵにまで増加するまで待つ（Ｓ１３０：ＮＯ）。そして、昇圧スイッチ電流がオフ切替閾値ＩｏｆＵまで増加したと判定すると（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、昇圧スイッチＳＷ０をオフする（Ｓ１４０）。

また、昇圧スイッチＳＷ０をオフしているときには（Ｓ１２０：ＮＯ）、その昇圧スイッチＳＷ０を今回オフしてからの経過時間であるオフ経過時間が、昇圧スイッチング制御用のオフ時間設定値ＴｏｆＵに達するまで待つ（Ｓ１５０：ＮＯ）。そして、オフ経過時間がオフ時間設定値ＴｏｆＵに達したと判定すると（Ｓ１５０：ＹＥＳ）、昇圧スイッチＳＷ０をオンする。

そして、昇圧制御部５３は、こうした動作を繰り返すことにより、昇圧スイッチＳＷ０を繰り返しオン／オフさせてコンデンサＣ０を段階的に充電し、モニタしているコンデンサ電圧ＶＣが目標充電電圧（本実施形態では、例えば２００Ｖ）に達したことを検知すると、昇圧用スイッチング制御を止めて昇圧スイッチＳＷ０をオフのままにする。

尚、この燃料噴射制御装置５０では、コンデンサＣ０からピエゾアクチュエータＰ１〜Ｐ４の各々へ電源供給されるため、コンデンサＣ０の静電容量は、ピエゾアクチュエータＰ１〜Ｐ４への電源供給時にも略一定の電圧値を保つことができるように、比較的大きな値に設定されている。

そして更に、燃料噴射制御装置５０は、第１グループのピエゾアクチュエータＰ１，Ｐ３について、以下の構成要素を備えている。
即ち、燃料噴射制御装置５０は、ピエゾアクチュエータＰ１，Ｐ３が並列に接続された並列回路１１に対して直列に接続される充放電用コイルＬ１と、充放電用コイルＬ１と並列回路１１との直列回路２１に対して、コンデンサＣ０の正極端子から充電スイッチＳＷａを介して電源供給を行うための充電経路３１と、直列回路２１に対して並列に接続され、放電スイッチＳＷｂを介してピエゾアクチュエータＰ１，Ｐ３の充電電荷を放電させるための放電経路４１とを備えている。

並列回路１１は、ピエゾアクチュエータＰ１及びそれを駆動対象として選択するための気筒選択スイッチＳＷ１からなる直列回路と、ピエゾアクチュエータＰ３及びそれを駆動対象として選択するための気筒選択スイッチＳＷ３からなる直列回路とが、並列に接続されることにより構成されている。そして、並列回路１１のピエゾアクチュエータＰ１，Ｐ３側の端部は、充放電用コイルＬ１の一端に接続され、気筒選択スイッチＳＷ１，ＳＷ３側の端部は、抵抗Ｒ１を介してグランド電位に接続されている。

尚、抵抗Ｒ１は、ピエゾアクチュエータＰ１，Ｐ３に流れる電流（充電電流及び放電電流）を検出するための電流検出用抵抗である。また、各気筒選択スイッチＳＷ１，ＳＷ３は、ＭＯＳＦＥＴやバイポーラトランジスタ等のスイッチング素子である。

直列回路２１は、充放電用コイルＬ１側の端部が、充電スイッチＳＷａを介して、コンデンサＣ０の正極端子に接続されている。また、充電スイッチＳＷａには、ダイオードＤａが、カソードをコンデンサＣ０の方にして（換言すれば、アノードを充放電用コイルＬ１の方にして）並列に接続されている。そして、そのダイオードＤａは、ピエゾアクチュエータＰ１，Ｐ３を放電させる際において、放電スイッチＳＷｂがオンからオフされた時にコンデンサＣ０へ回生電流（図１４（Ｂ）における実線矢印の電流に相当）を流し込む役割を果たす。

尚、本実施形態において、充電スイッチＳＷａは、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴからなり、ドレインがコンデンサＣ０の正極端子に接続され、ソースが充放電用コイルＬ１の一端に接続されている。そして、そのＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードを、ダイオードＤａとして利用している。

また、放電スイッチＳＷｂは、オンすることで放電経路４１を形成するが、この放電スイッチＳＷｂもｎチャネルＭＯＳＦＥＴからなる。そして、それのソースがグランド電位に接続され、ドレインが充電スイッチＳＷａと充放電用コイルＬ１との接続点に接続されている。

更に、放電スイッチＳＷｂには、ダイオードＤｂが、カソードを充放電用コイルＬ１の方にして（換言すれば、アノードをグランド電位の方にして）並列に接続されている。そして、そのダイオードＤｂは、ピエゾアクチュエータＰ１，Ｐ３を充電する際において、充電スイッチＳＷａがオンからオフされた時に充放電用コイルＬ１によるフライホイール電流（図１４（Ａ）における点線矢印の電流に相当）を流す役割を果たす。尚、このダイオードＤｂも、放電スイッチＳＷｂを成すＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードである。

また、燃料噴射制御装置５０は、第２グループのピエゾアクチュエータＰ２，Ｐ４についても、ピエゾアクチュエータＰ１，Ｐ３についての構成要素と全く同様の構成要素を備えている。

即ち、燃料噴射制御装置５０は、ピエゾアクチュエータＰ２，Ｐ４が並列に接続された並列回路１２に対して直列に接続される充放電用コイルＬ２と、充放電用コイルＬ２と並列回路１２との直列回路２２に対して、コンデンサＣ０の正極端子から充電スイッチＳＷｃを介して電源供給を行うための充電経路３２と、直列回路２２に対して並列に接続され、放電スイッチＳＷｄを介してピエゾアクチュエータＰ２，Ｐ４の充電電荷を放電させるための放電経路４２とを備えている。

並列回路１２は、ピエゾアクチュエータＰ２及びそれを駆動対象として選択するための気筒選択スイッチＳＷ２からなる直列回路と、ピエゾアクチュエータＰ４及びそれを駆動対象として選択するための気筒選択スイッチＳＷ４からなる直列回路とが、並列に接続されることにより構成されている。そして、並列回路１２のピエゾアクチュエータＰ２，Ｐ４側の端部は、充放電用コイルＬ２の一端に接続され、気筒選択スイッチＳＷ２，ＳＷ４側の端部は、抵抗Ｒ２を介してグランド電位に接続されている。

尚、抵抗Ｒ２は、ピエゾアクチュエータＰ２，Ｐ４に流れる電流（充電電流及び放電電流）を検出するための電流検出用抵抗である。また、各気筒選択スイッチＳＷ２，ＳＷ４は、ＭＯＳＦＥＴやバイポーラトランジスタ等のスイッチング素子である。

直列回路２２は、充放電用コイルＬ２側の端部が、充電スイッチＳＷｃを介して、コンデンサＣ０の正極端子に接続されている。また、充電スイッチＳＷｃには、ダイオードＤｃが、カソードをコンデンサＣ０の方にして（換言すれば、アノードを充放電用コイルＬ２の方にして）並列に接続されている。そして、そのダイオードＤｃは、ピエゾアクチュエータＰ２，Ｐ４を放電させる際において、放電スイッチＳＷｄがオンからオフされた時にコンデンサＣ０へ回生電流を流し込む役割を果たす。

尚、本実施形態において、充電スイッチＳＷｃは、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴからなり、ドレインがコンデンサＣ０の正極端子に接続され、ソースが充放電用コイルＬ２の一端に接続されている。そして、そのＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードを、ダイオードＤｃとして利用している。

また、放電スイッチＳＷｄは、オンすることで放電経路４２を形成するが、この放電スイッチＳＷｄもｎチャネルＭＯＳＦＥＴからなる。そして、それのソースがグランド電位に接続され、ドレインが充電スイッチＳＷｃと充放電用コイルＬ２との接続点に接続されている。

更に、放電スイッチＳＷｄには、ダイオードＤｄが、カソードを充放電用コイルＬ２の方にして（換言すれば、アノードをグランド電位の方にして）並列に接続されている。そして、そのダイオードＤｄは、ピエゾアクチュエータＰ２，Ｐ４を充電する際において、充電スイッチＳＷｃがオンからオフされた時に充放電用コイルＬ２によるフライホイール電流を流す役割を果たす。尚、このダイオードＤｄも、放電スイッチＳＷｄを成すＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードである。

そして、このような燃料噴射制御装置５０では、駆動制御部５５が、充電スイッチＳＷａ，ＳＷｃ、放電スイッチＳＷｂ，ＳＷｄ及び気筒選択スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を制御する。そこで次に、その制御内容について説明する。

まず、駆動制御部５５は、抵抗Ｒ１，Ｒ２のグランド電位側とは反対側の電圧、或いは抵抗Ｒ１，Ｒ２の両端電圧をモニタすることにより、駆動対象としているピエゾアクチュエータに流れる充電電流及び放電電流を検出するようになっている。また、駆動制御部５５は、並列回路１１，１２の充放電用コイルＬ１，Ｌ２側の端部の電圧により、駆動対象としているピエゾアクチュエータの充電電圧（ピエゾ電圧）を検出するようになっている。更に、駆動制御部５５には、エンジン制御の処理を行う電子制御ユニット或いはマイコン（図示省略）から、各気筒のインジェクタを開弁させるための、気筒毎の駆動信号（いわゆる噴射指令信号）が入力される。尚、燃料噴射制御装置５０が上記電子制御ユニット内に設けられる場合、駆動制御部５５には、その電子制御ユニット内のマイコンから気筒毎の駆動信号が入力される。

ここで以下では、＃１のピエゾアクチュエータＰ１が駆動対象である場合を例に挙げて説明する。
図３に示すように、駆動制御部５５は、＃１の駆動信号がハイになると、気筒選択スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のうち、＃１に対応する気筒選択スイッチＳＷ１をオンすると共に、＃１が所属する第１グループについての放電スイッチＳＷｂをオフした状態で、その第１グループについての充電スイッチＳＷａをオン／オフさせる充電スイッチング制御を行う。

すると、充電スイッチＳＷａのオン時には、コンデンサＣ０から充電経路３１及び充放電用コイルＬ１を介してピエゾアクチュエータＰ１に充電電流が流れ、充電スイッチＳＷａのオフ時には、充放電用コイルＬ１に蓄積されたエネルギーによって流れる充電電流が、グランド電位側から放電スイッチＳＷｂに並列なダイオードＤｂを介してピエゾアクチュエータＰ１に流れることとなる。そして、このような充電スイッチング制御により、ピエゾアクチュエータＰ１が段階的に充電されて伸長し、＃１のインジェクタが開弁する。

この充電スイッチング制御の内容について更に詳しく説明する。
図４（Ａ）に示すように、駆動制御部５５は、充電スイッチング制御を開始すると、まず、充電スイッチＳＷａをオンする（Ｓ２１０）。

そして、充電スイッチＳＷａをオンしているときには（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、抵抗Ｒ１に生じる電圧により検出されるピエゾアクチュエータＰ１の充電電流が充電スイッチング制御用のオフ切替閾値ＩｏｆＣにまで増加するまで待つ（Ｓ２３０：ＮＯ）。そして、充電電流がオフ切替閾値ＩｏｆＣまで増加したと判定すると（Ｓ２３０：ＹＥＳ）、充電スイッチＳＷａをオフする（Ｓ２４０）。

また、充電スイッチＳＷａをオフしているときには（Ｓ２２０：ＮＯ）、抵抗Ｒ１に生じる電圧により検出されるピエゾアクチュエータＰ１の充電電流が充電スイッチング制御用のオン切替閾値ＩｏｎＣにまで減少するまで待つ（Ｓ２５０：ＮＯ）。そして、充電電流がオン切替閾値ＩｏｎＣまで減少したと判定すると（Ｓ２５０：ＹＥＳ）、充電スイッチＳＷａをオンする。

尚、図４（Ａ）の充電スイッチング制御は、前述した制御パターンＡに該当するものである。また、駆動制御部５５は、充電スイッチング制御を行っている際に、駆動対象のピエゾアクチュエータＰ１の充電電圧が、インジェクタを確実に開弁可能な充電終了目標値以上になったと判定すると、充電スイッチング制御を終了して充電スイッチＳＷａをオフ状態のままにする。

その後、図３に示すように、＃１の駆動信号がハイからローに戻ると、駆動制御部５５は、＃１が所属する第１グループについての充電スイッチＳＷａをオフした状態で、その第１グループについての放電スイッチＳＷｂをオン／オフさせる放電スイッチング制御を行う。

すると、放電スイッチＳＷｂのオン時には、ピエゾアクチュエータＰ１の正極側から充放電用コイルＬ１及び放電経路４１を介してグランド電位側へ放電電流が流れ、放電スイッチＳＷｂのオフ時には、ピエゾアクチュエータＰ１の正極側から充放電用コイルＬ１及び充電スイッチＳＷａに並列なダイオードＤａを介してコンデンサＣ０へと放電電流が流れ、その放電電流によりピエゾアクチュエータＰ１の電荷がコンデンサＣ０に回収される。そして、このような放電スイッチング制御により、ピエゾアクチュエータＰ１が段階的に放電されて収縮し、＃１のインジェクタが閉弁する。

この放電スイッチング制御の内容について更に詳しく説明する。
図４（Ｂ）に示すように、駆動制御部５５は、放電スイッチング制御を開始すると、まず、放電スイッチＳＷｂをオンする（Ｓ３１０）。

そして、放電スイッチＳＷｂをオンしているときには（Ｓ３２０：ＹＥＳ）、抵抗Ｒ１に生じる電圧により検出されるピエゾアクチュエータＰ１の放電電流が放電スイッチング制御用のオフ切替閾値ＩｏｆＤにまで増加するまで待つ（Ｓ３３０：ＮＯ）。そして、放電電流がオフ切替閾値ＩｏｆＤまで増加したと判定すると（Ｓ３３０：ＹＥＳ）、放電スイッチＳＷｂをオフする（Ｓ３４０）。

また、放電スイッチＳＷｂをオフしているときには（Ｓ３２０：ＮＯ）、抵抗Ｒ１に生じる電圧により検出されるピエゾアクチュエータＰ１の放電電流が放電スイッチング制御用のオン切替閾値ＩｏｎＤにまで減少するまで待つ（Ｓ３５０：ＮＯ）。そして、放電電流がオン切替閾値ＩｏｎＤまで減少したと判定すると（Ｓ３５０：ＹＥＳ）、放電スイッチＳＷｂをオンする。

尚、図４（Ｂ）の放電スイッチング制御は、前述した制御パターンａに該当するものである。また、駆動制御部５５は、放電スイッチング制御を行っている際に、駆動対象のピエゾアクチュエータＰ１の充電電圧が、ほぼ０Ｖに設定された放電終了目標値以下になったと判定すると、放電スイッチング制御を終了して放電スイッチＳＷｂをオフ状態のままにすると共に、それまでオンしていた気筒選択スイッチＳＷ１をオフする。

一方、＃３のピエゾアクチュエータＰ３が駆動される場合には、気筒選択スイッチＳＷ１の代わりに、気筒選択スイッチＳＷ３がオンされることとなる。また、＃１を例に挙げて説明したことは、第２グループの＃２，＃４に関連する部分についても同様であり、ピエゾアクチュエータＰ２，Ｐ４が駆動される場合には、充電スイッチＳＷａ及び放電スイッチＳＷｂではなく、充電スイッチＳＷｃと放電スイッチＳＷｄがオン／オフされることとなる。

以上のような燃料噴射制御装置５０において、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の昇圧制御部５３が昇圧スイッチング制御を実施するのに用いる電流検出用抵抗Ｒ０には、コンデンサＣ０の電流が流れず、昇圧制御部５３は、逆流防止用ダイオードＤ０からコンデンサＣ０に流れる充電電流を検出することなく昇圧スイッチング制御を行う。

また、駆動制御部５５がピエゾアクチュエータＰ１，Ｐ３を駆動するための充電スイッチング制御と放電スイッチング制御を実施するのに用いる電流検出用抵抗Ｒ１は、充電スイッチＳＷａと放電スイッチＳＷｂと充放電用コイルＬ１との接続点ｃｐ１から、充放電用コイルＬ１及びピエゾアクチュエータＰ１又はＰ３を経由してグランド電位へ至る電流経路上にあり、その電流経路上に流れる電流をピエゾアクチュエータＰ１又はＰ３に流れる電流として検出するものとなっている。

同様に、駆動制御部５５がピエゾアクチュエータＰ２，Ｐ４を駆動するための充電スイッチング制御と放電スイッチング制御を実施するのに用いる電流検出用抵抗Ｒ２は、充電スイッチＳＷｃと放電スイッチＳＷｄと充放電用コイルＬ２との接続点ｃｐ２から、充放電用コイルＬ２及びピエゾアクチュエータＰ２又はＰ４を経由してグランド電位へ至る電流経路上にあり、その電流経路上に流れる電流をピエゾアクチュエータＰ２又はＰ４に流れる電流として検出するものとなっている。

このため、駆動制御部５５も、逆流防止用ダイオードＤ０からコンデンサＣ０に流れる充電電流を検出することなく充電スイッチング制御と放電スイッチング制御を行うこととなる。

よって、このような燃料噴射制御装置５０によれば、図５に示すように、ピエゾアクチュエータＰｎ（ｎは１〜４の何れか）を駆動するための充電スイッチング制御と放電スイッチング制御の実施中に、昇圧スイッチング制御（つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の昇圧動作）を行っても、その昇圧スイッチング制御と、充電スイッチング制御及び放電スイッチング制御の各々とを、互いに干渉することなく正しく行うことができる。

このため、充電スイッチング制御と放電スイッチング制御の実施中でも、コンデンサＣ０を充電することができ、コンデンサＣ０の充電エネルギーが不足してしまうこと（詳しくは、ピエゾアクチュエータＰｎの次の駆動タイミングまでに、コンデンサ電圧ＶＣを目標値にまで上昇させることができなくなること）を回避することができる。

具体的には、従来装置と比べて、充電スイッチング制御中におけるコンデンサ電圧ＶＣの低下を少なくすることができ、また、放電スイッチング制御中におけるコンデンサ電圧ＶＣの上昇を大きくすることができる。このため、多段噴射を行う場合であっても、次の燃料噴射の実施時までに、コンデンサＣ０に必要なエネルギーを蓄積することができるようになる。

尚、本実施形態では、昇圧制御部５３が昇圧制御手段に相当し、駆動制御部５５が充放電制御手段に相当している。また、ダイオードＤａ，Ｄｃが第１ダイオードに相当し、ダイオードＤｂ，Ｄｄが第２ダイオードに相当している。また、ハイレベルの駆動信号が駆動指令に相当し、ローレベルの駆動信号が駆動停止指令に相当している。そして、抵抗Ｒ０が昇圧スイッチ電流検出手段に相当し、抵抗Ｒ１，Ｒ２がピエゾアクチュエータ電流検出手段に相当している。

一方、上記第１実施形態において、抵抗Ｒ０は、バッテリ電圧ＶＢから昇圧用コイルＬ０及び昇圧スイッチＳＷ０を経由してグランド電位へ至る電流経路上に設ければ良く、バッテリ電圧ＶＢと昇圧用コイルＬ０との間や、昇圧用コイルＬ０と昇圧スイッチＳＷ０との間に設けても良い。そして、それらの場合には、抵抗Ｒ０の両端電圧を差動アンプ等で検出して電流を検出する構成を採れば良い。

また、抵抗Ｒ１，Ｒ２は、逆流防止用ダイオードＤ０からコンデンサＣ０に流れる充電電流を検出することなく、ピエゾアクチュエータＰｎに流れる電流を検出可能な位置に設ければ良く、上記接続点ｃｐ１，ｃｐ２から充放電用コイルＬ１，Ｌ２及びピエゾアクチュエータＰｎを経由してグランド電位へ至る電流経路上の何れかの位置に設ければ良い。具体的には、抵抗Ｒ１は、図１における（１），（２）の各位置にそれぞれ設けるようにしても良く、また、（５）の位置や（７）の位置に設けることもできる。同様に、抵抗Ｒ２は、図１における（３），（４）の各位置にそれぞれ設けるようにしても良く、また、（６）の位置や（８）の位置に設けることもできる。
［第２実施形態］
第２実施形態の燃料噴射制御装置５０は、第１実施形態の燃料噴射制御装置５０と比較すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の昇圧制御部５３が、図２の昇圧スイッチング制御に代えて、図６の昇圧スイッチング制御を行う点が異なっている。

そして、図６の昇圧スイッチング制御では、図２の昇圧スイッチング制御と比較すると、Ｓ１３０の判定に代えて、Ｓ１３５の判定が行われる点が異なっている。
即ち、昇圧スイッチＳＷ０をオンしているときには（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、その昇圧スイッチＳＷ０を今回オンしてからの経過時間であるオン経過時間が、昇圧スイッチング制御用のオン時間設定値ＴｏｎＵに達するまで待ち（Ｓ１３５：ＮＯ）、オン経過時間がオン時間設定値ＴｏｎＵに達したと判定すると（Ｓ１３５：ＹＥＳ）、昇圧スイッチＳＷ０をオフする（Ｓ１４０）。つまり、昇圧スイッチＳＷ０のオフ期間だけでなく、オン期間も時間のみで制御している。

尚、本第２実施形態の場合、電流検出用の抵抗Ｒ０を削除することができる。
［変形例］
第１及び第２実施形態は、下記変形例１〜９のように変形しても良い。
＜変形例１＞
図４（Ａ）の充電スイッチング制御に代えて、図７（Ａ）の充電スイッチング制御を行うようにしても良い。

そして、図７（Ａ）の充電スイッチング制御では、図４（Ａ）の充電スイッチング制御と比較すると、Ｓ２５０の判定に代えて、Ｓ２５５の判定が行われる点が異なっている。
即ち、充電スイッチＳＷａ，ＳＷｃをオフしているときには（Ｓ２２０：ＮＯ）、その充電スイッチＳＷａ，ＳＷｃを今回オフしてからの経過時間であるオフ経過時間が、充電スイッチング制御用のオフ時間設定値ＴｏｆＣに達するまで待ち（Ｓ２５５：ＮＯ）、オフ経過時間がオフ時間設定値ＴｏｆＣに達したと判定すると（Ｓ２５５：ＹＥＳ）、充電スイッチＳＷａ，ＳＷｃをオンする（Ｓ２６０）。

つまり、図７（Ａ）の充電スイッチング制御では、充電スイッチＳＷａ，ＳＷｃのオン期間は、抵抗Ｒ１，Ｒ２によって検出されるピエゾアクチュエータＰｎの充電電流に基づいて制御するが、充電スイッチＳＷａ，ＳＷｃのオフ期間は、時間で制御している。尚、この充電スイッチング制御は、前述した制御パターンＢに該当するものである。
＜変形例２＞
図４（Ｂ）の放電スイッチング制御に代えて、図７（Ｂ）の放電スイッチング制御を行うようにしても良い。

そして、図７（Ｂ）の放電スイッチング制御では、図４（Ｂ）の放電スイッチング制御と比較すると、Ｓ３５０の判定に代えて、Ｓ３５５の判定が行われる点が異なっている。
即ち、放電スイッチＳＷｂ，ＳＷｄをオフしているときには（Ｓ３２０：ＮＯ）、その放電スイッチＳＷｂ，ＳＷｄを今回オフしてからの経過時間であるオフ経過時間が、放電スイッチング制御用のオフ時間設定値ＴｏｆＤに達するまで待ち（Ｓ３５５：ＮＯ）、オフ経過時間がオフ時間設定値ＴｏｆＤに達したと判定すると（Ｓ３５５：ＹＥＳ）、放電スイッチＳＷｂ，ＳＷｄをオンする（Ｓ３６０）。

つまり、図７（Ｂ）の放電スイッチング制御では、放電スイッチＳＷｂ，ＳＷｄのオン期間は、抵抗Ｒ１，Ｒ２によって検出されるピエゾアクチュエータＰｎの放電電流に基づいて制御するが、放電スイッチＳＷｂ，ＳＷｄのオフ期間は、時間で制御している。尚、この放電スイッチング制御は、前述した制御パターンｂに該当するものである。
＜変形例３＞
図４（Ａ）の充電スイッチング制御に代えて、図８（Ａ）の充電スイッチング制御を行うようにしても良い。

そして、図８（Ａ）の充電スイッチング制御では、図４（Ａ）の充電スイッチング制御と比較すると、Ｓ２３０の判定に代えて、Ｓ２３５の判定が行われる点が異なっている。
即ち、充電スイッチＳＷａ，ＳＷｃをオンしているときには（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、その充電スイッチＳＷａ，ＳＷｃを今回オンしてからの経過時間であるオン経過時間が、充電スイッチング制御用のオン時間設定値ＴｏｎＣに達するまで待ち（Ｓ２３５：ＮＯ）、オン経過時間がオン時間設定値ＴｏｎＣに達したと判定すると（Ｓ２３５：ＹＥＳ）、充電スイッチＳＷａ，ＳＷｃをオフする（Ｓ２４０）。

つまり、図８（Ａ）の充電スイッチング制御では、充電スイッチＳＷａ，ＳＷｃのオフ期間は、抵抗Ｒ１，Ｒ２によって検出されるピエゾアクチュエータＰｎの充電電流に基づいて制御するが、充電スイッチＳＷａ，ＳＷｃのオン期間は、時間で制御している。尚、この充電スイッチング制御は、前述した制御パターンＣに該当するものである。
＜変形例４＞
図４（Ｂ）の放電スイッチング制御に代えて、図８（Ｂ）の放電スイッチング制御を行うようにしても良い。

そして、図８（Ｂ）の放電スイッチング制御では、図４（Ｂ）の放電スイッチング制御と比較すると、Ｓ３３０の判定に代えて、Ｓ３３５の判定が行われる点が異なっている。
即ち、放電スイッチＳＷｂ，ＳＷｄをオンしているときには（Ｓ３２０：ＹＥＳ）、その放電スイッチＳＷｂ，ＳＷｄを今回オンしてからの経過時間であるオン経過時間が、放電スイッチング制御用のオン時間設定値ＴｏｎＤに達するまで待ち（Ｓ３３５：ＮＯ）、オン経過時間がオン時間設定値ＴｏｎＤに達したと判定すると（Ｓ３３５：ＹＥＳ）、放電スイッチＳＷｂ，ＳＷｄをオフする（Ｓ３４０）。

つまり、図８（Ｂ）の放電スイッチング制御では、放電スイッチＳＷｂ，ＳＷｄのオフ期間は、抵抗Ｒ１，Ｒ２によって検出されるピエゾアクチュエータＰｎの放電電流に基づいて制御するが、放電スイッチＳＷｂ，ＳＷｄのオン期間は、時間で制御している。尚、この放電スイッチング制御は、前述した制御パターンｃに該当するものである。
＜変形例５＞
図４（Ａ）の充電スイッチング制御に代えて、図９（Ａ）の充電スイッチング制御を行うようにしても良い。

そして、図９（Ａ）の充電スイッチング制御では、図４（Ａ）の充電スイッチング制御と比較すると、Ｓ２３０の判定に代えて、図８（Ａ）の充電スイッチング制御と同じＳ２３５の判定が行われると共に、Ｓ２５０の判定に代えて、図７（Ａ）の充電スイッチング制御と同じＳ２５５の判定が行われる点が異なっている。

つまり、図９（Ａ）の充電スイッチング制御では、充電スイッチＳＷａ，ＳＷｃのオン期間とオフ期間との両方を、時間で制御している。尚、この充電スイッチング制御は、前述した制御パターンＤに該当するものである。
＜変形例６＞
図４（Ｂ）の放電スイッチング制御に代えて、図９（Ｂ）の放電スイッチング制御を行うようにしても良い。

そして、図９（Ｂ）の放電スイッチング制御では、図４（Ｂ）の放電スイッチング制御と比較すると、Ｓ３３０の判定に代えて、図８（Ｂ）の放電スイッチング制御と同じＳ３３５の判定が行われると共に、Ｓ３５０の判定に代えて、図７（Ｂ）の放電スイッチング制御と同じＳ３５５の判定が行われる点が異なっている。

つまり、図９（Ｂ）の放電スイッチング制御では、放電スイッチＳＷｂ，ＳＷｄのオン期間とオフ期間との両方を、時間で制御している。尚、この放電スイッチング制御は、前述した制御パターンｄに該当するものである。

尚、充電スイッチング制御及び放電スイッチング制御として、図９（Ａ）と図９（Ｂ）の各制御を行うのであれば、電流検出用の抵抗Ｒ１，Ｒ２を削除することができる。
また、言うまでもないが、図４（Ａ）、図７（Ａ）、図８（Ａ）、図９（Ａ）の４通りの各充電スイッチング制御に対して、図４（Ｂ）、図７（Ｂ）、図８（Ｂ）、図９（Ｂ）の４通りの各放電スイッチング制御を組み合わせることができる。
＜変形例７＞
一方、図４（Ａ）又は図７（Ａ）のＳ２３０で判定するピエゾアクチュエータＰｎの充電電流を、前述の抵抗Ｒ１，Ｒ２以外で検出するように構成することもできる。

例えば、図１における（９），（１０）の各位置に電流検出用の抵抗（以下、抵抗Ｒａ１，Ｒａ２という）を設け、上記Ｓ２３０では、その抵抗Ｒａ１，Ｒａ２によって検出されるピエゾアクチュエータＰｎの充電電流がオフ切替閾値ＩｏｆＣにまで増加したか否かを判定するようにしても良い。

また、抵抗Ｒａ１，Ｒａ２は、逆流防止用ダイオードＤ０のカソードとコンデンサＣ０の正極端子との接続点から、充電スイッチＳＷａ，ＳＷｃを経由して上記接続点ｃｐ１，ｃｐ２へ至る電流経路上の何れかの位置に設ければ良い。このため、例えば、抵抗Ｒｂ１，Ｒｂ２は、充電スイッチＳＷａ，ＳＷｃの上流側に各々設けるようにしても良いし、また、抵抗Ｒａ１，Ｒａ２と同じ役割の１つの抵抗（以下、抵抗Ｒａ３という）を、図１における（１１）の位置に設けるようにしても良い。

尚、上記抵抗Ｒａ１，Ｒａ２，Ｒａ３が充電経路電流検出手段に相当する。また、この変形例７を適用した図７（Ａ）の充電スイッチング制御と、図９（Ｂ）の放電スイッチング制御を行う場合、抵抗Ｒ１，Ｒ２は不要となる。
＜変形例８＞
また、図４（Ｂ）又は図７（Ｂ）のＳ３３０で判定するピエゾアクチュエータＰｎの放電電流を、前述の抵抗Ｒ１，Ｒ２以外で検出するように構成することもできる。

例えば、図１における（１２），（１３）の各位置に電流検出用の抵抗（以下、抵抗Ｒｂ１，Ｒｂ２という）を設け、上記Ｓ３３０では、その抵抗Ｒｂ１，Ｒｂ２によって検出されるピエゾアクチュエータＰｎの放電電流がオフ切替閾値ＩｏｆＤにまで増加したか否かを判定するようにしても良い。

また、抵抗Ｒｂ１，Ｒｂ２は、上記接続点ｃｐ１，ｃｐ２から放電スイッチＳＷｂ，ＳＷｄを経由してグランド電位へ至る電流経路上の何れかの位置に設ければ良い。このため、例えば、抵抗Ｒｂ１，Ｒｂ２は、放電スイッチＳＷｂ，ＳＷｄの下流側に各々設けるようにしても良いし、また、抵抗Ｒｂ１，Ｒｂ２と同じ役割の１つの抵抗（以下、抵抗Ｒｂ３という）を、図１における（１４）の位置に設けるようにしても良い。

尚、上記抵抗Ｒｂ１，Ｒｂ２，Ｒｂ３が放電経路電流検出手段に相当する。また、この変形例８を適用した図７（Ｂ）の放電スイッチング制御と、図９（Ａ）の充電スイッチング制御、或いは変形例７を適用した図７（Ａ）の充電スイッチング制御を行う場合、抵抗Ｒ１，Ｒ２は不要となる。
＜変形例９＞
また、変形例８で述べた抵抗Ｒｂ１，Ｒｂ２又はＲｂ３を設ける場合、放電スイッチング制御としては、図１０の放電スイッチング制御を行うようにしても良い。

図１０の放電スイッチング制御では、変形例８を適用した図７（Ｂ）の放電スイッチング制御と比較すると、Ｓ３５５の判定に代えて、Ｓ３５７の判定が行われる点が異なっている。尚、ここでは、第１グループのピエゾアクチュエータＰ１が駆動対象である場合を例に挙げて説明する。

即ち、図１０の放電スイッチング制御では、放電スイッチＳＷｂをオフしているときに（Ｓ３２０：ＮＯ）、接続点ｃｐ１の電圧（以下、接続点電圧ともいう）を検出して、その接続点電圧が所定の閾値電圧Ｖｘまで低下するまで待ち（Ｓ３５７：ＮＯ）、接続点電圧が閾値電圧Ｖｘまで低下したと判定すると（Ｓ３５７：ＹＥＳ）、放電スイッチＳＷｂをオフからオンする（Ｓ３６０）。

ここで、閾値電圧Ｖｘは、図１１に示すように、コンデンサ電圧ＶＣの目標充電電圧（＝２００Ｖ）よりは低く、ピエゾアクチュエータＰｎの正極側電圧の最大値（つまり、ピエゾ電圧の最大値であり、例えば１４０Ｖ）よりは高い値に設定されている。

また、図１１に示すように、放電スイッチＳＷｂがオンからオフすると、駆動対象のピエゾアクチュエータＰ１の正極側から充放電用コイルＬ１及びダイオードＤａを介してコンデンサＣ０へと、ピエゾアクチュエータＰ１の放電電流が流れるため、接続点ｃｐ１の電圧は、ほぼコンデンサ電圧ＶＣになる（詳しくは、ＶＣよりもダイオードＤａの順方向電圧の分だけ高い電圧になる）。そして、その後、ピエゾアクチュエータＰ１の放電電流が流れなくなると、接続点ｃｐ１の電圧は、ピエゾアクチュエータＰ１の正極側電圧と等しくなる。

そこで、図１０の放電スイッチング制御では、放電スイッチＳＷｂをオフしてから、接続点ｃｐ１の電圧が閾値電圧Ｖｘまで低下したと判定すると、放電スイッチＳＷｂを再びオンするようにしている。尚、第２グループのピエゾアクチュエータＰ２，Ｐ４が駆動される場合には、接続点ｃｐ２の電圧が閾値電圧Ｖｘまで低下したと判定された時に、放電スイッチＳＷｄがオフからオンされる。

そして、このような放電スイッチング制御によれば、図７（Ｂ）の放電スイッチング制御と比べると、放電スイッチＳＷｂ，ＳＷｄをオフからオンするタイミングを、より適切に制御できるという点で有利である。
［第３実施形態］
次に、図１２は、第３実施形態の燃料噴射制御装置６０の構成を表す構成図である。

第３実施形態の燃料噴射制御装置６０は、第１実施形態の燃料噴射制御装置５０と比較すると、下記〈１〉，〈２〉の点が異なっている。
〈１〉充放電用コイルＬ２と、充電スイッチＳＷｃ及び放電スイッチＳＷｄが削除されている。そして、充放電用コイルＬ１と第１グループの並列回路１１（ピエゾアクチュエータＰ１，Ｐ３）とがスイッチＳＷ５を介して接続されるようになっており、また、充放電用コイルＬ１と第２グループの並列回路１２（ピエゾアクチュエータＰ２，Ｐ４）とがスイッチＳＷ６を介して接続されるようになっている。

つまり、燃料噴射制御装置６０では、充放電用コイルＬ１と充電スイッチＳＷａ及び放電スイッチＳＷｂが１組だけ備えられており、１つの充放電用コイルＬ１が、スイッチＳＷ５，ＳＷ６により、２つのグループの並列回路１１，１２の何れか一方に切り替えて接続されるようになっている。換言すれば、充放電用コイルＬ１と直列に接続されるピエゾアクチュエータのグループが、第１グループと第２グループの何れかに切り替えられるようになっている。このため、以下では、スイッチＳＷ５，ＳＷ６を、グループ選択スイッチという。尚、エンジンがＶ型で、気筒の第１グループと第２グループが、そのＶ型エンジンの各バンクの気筒グループである場合、グループ選択スイッチＳＷ５，ＳＷ６と同じ役割のスイッチは、バンク選択スイッチと呼ばれる。

また、本実施形態において、グループ選択スイッチＳＷ５，ＳＷ６の各々は、２つのＭＯＳＦＥＴを、それらの寄生ダイオードのカソード同士が向かい合うように接続したものである。つまり、第１グループ側のグループ選択スイッチＳＷ５は、ソースが充放電用コイルＬ１の一端に接続された第１スイッチＳＷ５ａとしてのＭＯＳＦＥＴと、ソースが並列回路１１の一端に接続され、ドレインが第１スイッチＳＷ５ａのドレインに接続された第２スイッチＳＷ５ｂとしてのＭＯＳＦＥＴとからなる。同様に、第２グループ側のグループ選択スイッチＳＷ６は、ソースが充放電用コイルＬ１の一端に接続された第１スイッチＳＷ６ａとしてのＭＯＳＦＥＴと、ソースが並列回路１２の一端に接続され、ドレインが第１スイッチＳＷ６ａのドレインに接続された第２スイッチＳＷ６ｂとしてのＭＯＳＦＥＴとからなる。尚、図１２において、Ｄ５ａ，Ｄ５ｂ，Ｄ６ａ，Ｄ６ｂの各々は、各スイッチＳＷ５ａ，ＳＷ５ｂ，ＳＷ６ａ，ＳＷ６ｂの寄生ダイオードである。

そして、グループ選択スイッチＳＷ５を構成する２つのスイッチＳＷ５ａ，ＳＷ５ｂをオンすれば、充放電用コイルＬ１と第１グループの並列回路１１とが接続され、グループ選択スイッチＳＷ６を構成する２つのスイッチＳＷ６ａ，ＳＷ６ｂをオンすれば、充放電用コイルＬ１と第２グループの並列回路１２とが接続される。

但し、例えばグループ選択スイッチＳＷ５の方を例に挙げて説明すると、そのスイッチＳＷ５を構成する第１及び第２スイッチＳＷ５ａ，ＳＷ５ｂのうち、少なくとも第１スイッチＳＷ５ａがオンすれば、並列回路１１側（ピエゾアクチュエータＰ１，Ｐ３側）から充放電用コイルＬ１側へ、第２スイッチＳＷ５ｂの寄生ダイオードＤ５ｂと第１スイッチＳＷ５ａを介して、放電電流を流すことができる。また、第１及び第２スイッチＳＷ５ａ，ＳＷ５ｂのうち、少なくとも第２スイッチＳＷ５ｂがオンすれば、充放電用コイルＬ１側から並列回路１１側（ピエゾアクチュエータＰ１，Ｐ３側）へ、第１スイッチＳＷ５ａの寄生ダイオードＤ５ａと第２スイッチＳＷ５ｂを介して、充電電流を流すことができる。このため、以下では、第１スイッチＳＷ５ａ，ＳＷ６ａを、放電許可側スイッチといい、第２スイッチＳＷ５ｂ，ＳＷ６ｂを、充電許可側スイッチという。

〈２〉駆動制御部５５は、何れかの気筒（以下、＃ｎとする）の駆動信号が最初にハイになってから、その＃ｎのインジェクタを閉弁させるための放電スイッチング制御が終わるまでの間（つまり、＃ｎのピエゾアクチュエータＰｎの駆動期間であり、図３に示すように、その＃ｎに対応する気筒選択スイッチＳＷｎをオンしている間）、グループ選択スイッチＳＷ５，ＳＷ６のうち、その＃ｎのグループ側のグループ選択スイッチをオンし、他グループ側のグループ選択スイッチをオフする。

尚、グループ選択スイッチＳＷ５，ＳＷ６をオンするとは、そのグループ選択スイッチＳＷ５，ＳＷ６を構成する放電許可側スイッチＳＷ５ａ，ＳＷ６ａ及び充電許可側スイッチＳＷ５ｂ，ＳＷ６ｂの両方をオンすることであり、グループ選択スイッチＳＷ５，ＳＷ６をオフするとは、そのグループ選択スイッチＳＷ５，ＳＷ６を構成する放電許可側スイッチＳＷ５ａ，ＳＷ６ａ及び充電許可側スイッチＳＷ５ｂ，ＳＷ６ｂの両方をオフすることである。また、駆動制御部５５は、ピエゾアクチュエータＰｎの駆動期間において、＃ｎのグループ側のグループ選択スイッチを構成する充電許可側スイッチ及び放電許可側スイッチを両方オンするのではなく、その充電許可側スイッチ及び放電許可側スイッチのうち、充電スイッチング制御を行っている間は充電許可側スイッチのみをオンし、放電スイッチング制御を行っている間は放電許可側スイッチのみをオンするようにしても良い。

そして、このような第３実施形態の燃料噴射制御装置６０において、他の点については第１実施形態と同様である。よって、第１実施形態の燃料噴射制御装置５０と同じ効果を得ることができる。

一方、本第３実施形態においても、抵抗Ｒ０，Ｒ１，Ｒ２を設ける位置は、第１実施形態で述べたように他の位置に変更することができる。
つまり、抵抗Ｒ０は、バッテリ電圧ＶＢと昇圧用コイルＬ０との間や、昇圧用コイルＬ０と昇圧スイッチＳＷ０との間に設けても良い。そして、抵抗Ｒ１は、図１２における（１），（２）の各位置にそれぞれ設けるようにしても良く、図１２における（１６）の位置や（１８）の位置に設けるようにしても良い。同様に、抵抗Ｒ２は、図１２における（３），（４）の各位置にそれぞれ設けるようにしても良く、図１２における（１７）の位置や（１９）の位置に設けるようにしても良い。また、抵抗Ｒ１，Ｒ２と同じ役割の１つの抵抗を、図１２における（５）の位置や（７）の位置に設けることもできる。

また、本第３実施形態においても、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の昇圧制御部５３は、図２の昇圧スイッチング制御に代えて、図６の昇圧スイッチング制御を行うようにしても良い。

また更に、本第３実施形態においても、前述した変形例１〜９を適用することができる。尚、変形例７を適用する場合には、前述した抵抗Ｒａ１，Ｒａ２と同じ役割の１つの抵抗Ｒａ３を、図１２における（９）の位置や（１１）の位置に設ければ良い。また、変形例８又は変形例９を適用する場合には、前述した抵抗Ｒｂ１，Ｒｂ２と同じ役割の１つの抵抗Ｒｂ３を、図１２における（１２）の位置や（１４）の位置に設ければ良い。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

例えば、ピエゾアクチュエータＰ１〜Ｐ４をグループ分けせずに、充放電用コイルと充電スイッチ及び放電スイッチとを１組だけ設けた構成でも良い。つまり、図１の回路構成から、充放電用コイルＬ２と充電スイッチＳＷｃ及び放電スイッチＳＷｄとを削除し、ピエゾアクチュエータＰ２，Ｐ４の並列回路１２を充放電用コイルＬ１に接続した回路構成でも良い。

また逆に、ピエゾアクチュエータＰ１〜Ｐ４の各々について、充放電用コイルと放電スイッチ及び充電スイッチとを設けた回路構成でも良い。
また、本発明は、ディーゼルエンジンに限らず、ガソリンエンジンの燃料噴射制御装置にも適用することができる。

また、駆動対象のピエゾアクチュエータは、インジェクタを開閉弁させるピエゾアクチュエータ以外でも良い。

第１実施形態の燃料噴射制御装置の構成を表す構成図である。 第１実施形態の昇圧スイッチング制御の内容を表すフローチャートである。 駆動制御部の動作を表すタイムチャートである。 第１実施形態の充電スイッチング制御と放電スイッチング制御の内容を表すフローチャートである。 第１実施形態の燃料噴射制御装置の効果を説明する説明図である。 第２実施形態の昇圧スイッチング制御の内容を表すフローチャートである。 変形例１の充電スイッチング制御と変形例２の放電スイッチング制御の内容を表すフローチャートである。 変形例３の充電スイッチング制御と変形例４の放電スイッチング制御の内容を表すフローチャートである。 変形例５の充電スイッチング制御と変形例６の放電スイッチング制御の内容を表すフローチャートである。 変形例９の放電スイッチング制御の内容を表すフローチャートである。 図１０の放電スイッチング制御の内容を説明する説明図である。 第３実施形態の燃料噴射制御装置の構成を表す構成図である。 従来の燃料噴射制御装置を説明する説明図である。 充電スイッチング制御と放電スイッチング制御を説明する説明図である。 従来技術の問題を説明する説明図である。

符号の説明

１１，１２…並列回路、２１，２２…直列回路、３１，３２…充電経路、４１，４２…放電経路、５０，６０…燃料噴射制御装置、５１…ＤＣ／ＤＣコンバータ、５３…昇圧制御部、５５…駆動制御部、Ｃ０…コンデンサ、Ｄ０…逆流防止用ダイオード、Ｄａ〜Ｄｄ，Ｄ５ａ，Ｄ５ｂ，Ｄ６ａ，Ｄ６ｂ…ダイオード（寄生ダイオード）、Ｌ０…昇圧用コイル、Ｌ１，Ｌ２…充放電用コイル、Ｐ１〜Ｐ４…ピエゾアクチュエータ、Ｒ０，Ｒ１，Ｒ２…電流検出用抵抗、ＳＷ０…昇圧スイッチ、ＳＷａ，ＳＷｃ…充電スイッチ、ＳＷｂ，ＳＷｄ…放電スイッチ、ＳＷ１〜ＳＷ４…気筒選択スイッチ、ＳＷ５，ＳＷ６…グループ選択スイッチ、ＳＷ５ａ，ＳＷ６ａ…第１スイッチ（放電許可側スイッチ）、ＳＷ５ｂ，ＳＷ６ｂ…第２スイッチ（充電許可側スイッチ）ｃｐ１，ｃｐ２…接続点

Claims (11)

1. 一端に電源電圧が供給される昇圧用コイルと、該昇圧用コイルの他端と前記電源電圧よりも低い基準電位との間の経路上に直列に接続された昇圧スイッチと、前記昇圧用コイルの他端と前記昇圧スイッチとの間の電流経路にアノードが接続された逆流防止用ダイオードと、該逆流防止用ダイオードのカソードと前記基準電位との間の経路上に直列に接続されたコンデンサと、前記昇圧スイッチのオン／オフを繰り返す昇圧スイッチング制御を行うことにより、前記コンデンサを前記逆流防止用ダイオードからの電流で充電して、該コンデンサの前記基準電位側とは反対側の端子（以下、正極端子という）に前記電源電圧よりも高い電圧を発生させる昇圧制御手段と、を有したＤＣ／ＤＣコンバータと、
   ピエゾアクチュエータに直列に接続される充放電用コイルと、
   該充放電用コイルと前記ピエゾアクチュエータとの直列回路に対して、前記コンデンサの正極端子から充電スイッチを介して電源供給を行うための充電経路と、
   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アクチュエータ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、カソードが前記コンデンサの正極端子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、カソードが前記充放電用コイル側となるよう並列に接続された第２ダイオードと、
   外部から駆動指令が入力されると、前記放電スイッチをオフした状態で前記充電スイッチのオン／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、前記ピエゾアクチュエータを充電させて伸長させ、外部から駆動停止指令が入力されると、前記充電スイッチをオフした状態で前記放電スイッチのオン／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、前記ピエゾアクチュエータを放電させて収縮させる充放電制御手段と、を備え、
   前記充放電制御手段による前記充電スイッチング制御あるいは前記放電スイッチング制御の実施中に、前記昇圧制御手段が前記昇圧スイッチング制御を行って前記コンデンサを充電するようにしたピエゾアクチュエータ駆動装置であって、
   前記電源電圧から前記昇圧用コイル及び前記昇圧スイッチを経由して前記基準電位へ至る電流経路上に、前記昇圧スイッチに流れる電流を検出するための昇圧スイッチ電流検出手段を備えると共に、
   前記コンデンサの前記基準電位側の端子は、前記昇圧スイッチ電流検出手段を介すことなく前記基準電位に接続されており、
   前記昇圧制御手段は、前記昇圧スイッチング制御の実施中において、前記昇圧スイッチをオンしているときに、前記昇圧スイッチ電流検出手段により検出される電流が昇圧スイッチング制御用のオフ切替閾値まで増加したと判定すると、前記昇圧スイッチをオンからオフし、前記昇圧スイッチをオフしている時間が昇圧スイッチング制御用のオフ時間設定値に達すると、前記昇圧スイッチをオフからオンすることにより、前記逆流防止用ダイオードから前記コンデンサに流れる充電電流を検出することなく、当該昇圧スイッチング制御を行い、
   前記充放電制御手段も、前記逆流防止用ダイオードから前記コンデンサに流れる充電電流を検出することなく、前記充電スイッチング制御及び前記放電スイッチング制御を行うこと、
   を特徴とするピエゾアクチュエータ駆動装置。
2. 請求項１に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置において、
   前記充電スイッチと前記放電スイッチと前記充放電用コイルとの接続点から、前記充放電用コイル及び前記ピエゾアクチュエータを経由して前記基準電位へ至る電流経路上に、前記ピエゾアクチュエータに流れる電流を検出するためのピエゾアクチュエータ電流検出手段を備え、
   前記充放電制御手段は、前記ピエゾアクチュエータ電流検出手段により検出される電流値を用いて、前記充電スイッチング制御と前記放電スイッチング制御との両方又は一方を行うこと、
   を特徴とするピエゾアクチュエータ駆動装置。
3. 請求項１に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置において、
   前記逆流防止用ダイオードのカソードと前記コンデンサの正極端子との接続点から、前記充電スイッチを経由して、該充電スイッチと前記放電スイッチと前記充放電用コイルとの接続点へ至る電流経路上に、その電流経路に流れる電流を検出するための充電経路電流検出手段を備え、
   前記充放電制御手段は、前記充電経路電流検出手段により検出される電流値を用いて、前記充電スイッチング制御を行うこと、
   を特徴とするピエゾアクチュエータ駆動装置。
4. 請求項３に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置において、
   前記充放電制御手段は、前記充電スイッチング制御の実施中において、前記充電スイッチをオンしているときに、前記充電経路電流検出手段により検出される前記ピエゾアクチュエータの充電電流が充電スイッチング制御用のオフ切替閾値まで増加したと判定すると、前記充電スイッチをオンからオフし、前記充電スイッチをオフしている時間が充電スイッチング制御用のオフ時間設定値に達すると、前記充電スイッチをオフからオンすること、
   を特徴とするピエゾアクチュエータ駆動装置。
5. 請求項１、請求項３及び請求項４の何れか１項に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置において、
   前記充電スイッチと前記放電スイッチと前記充放電用コイルとの接続点から、前記放電スイッチを経由して前記基準電位へ至る電流経路上に、その電流経路に流れる電流を検出するための放電経路電流検出手段を備え、
   前記充放電制御手段は、前記放電経路電流検出手段により検出される電流値を用いて、前記放電スイッチング制御を行うこと、
   を特徴とするピエゾアクチュエータ駆動装置。
6. 請求項５に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置において、
   前記充放電制御手段は、前記放電スイッチング制御の実施中において、前記放電スイッチをオンしているときに、前記放電経路電流検出手段により検出される前記ピエゾアクチュエータの放電電流が放電スイッチング制御用のオフ切替閾値まで増加したと判定すると、前記放電スイッチをオンからオフし、前記放電スイッチをオフしている時間が放電スイッチング制御用のオフ時間設定値に達すると、前記放電スイッチをオフからオンすること、
   を特徴とするピエゾアクチュエータ駆動装置。
7. 請求項５に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置において、
   前記充放電制御手段は、前記放電スイッチング制御の実施中において、前記放電スイッチをオンしているときに、前記放電経路電流検出手段により検出される前記ピエゾアクチュエータの放電電流が放電スイッチング制御用のオフ切替閾値まで増加したと判定すると、前記放電スイッチをオンからオフし、前記放電スイッチをオフしているときに、前記充電スイッチと前記放電スイッチと前記充放電用コイルとの接続点の電圧を検出し、その電圧が所定の閾値電圧まで低下したと判定すると、前記放電スイッチをオフからオンすること、
   を特徴とするピエゾアクチュエータ駆動装置。
8. 請求項１に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置において、
   前記充放電制御手段は、前記充電スイッチング制御の実施中において、前記充電スイッチをオンしている時間が充電スイッチング制御用のオン時間設定値に達すると、前記充電スイッチをオンからオフし、前記充電スイッチをオフしている時間が充電スイッチング制御用のオフ時間設定値に達すると、前記充電スイッチをオフからオンすること、
   を特徴とするピエゾアクチュエータ駆動装置。
9. 請求項１又は請求項８に記載のピエゾアクチュエータ駆動装置において、
   前記充放電制御手段は、前記放電スイッチング制御の実施中において、前記放電スイッチをオンしている時間が放電スイッチング制御用のオン時間設定値に達すると、前記放電スイッチをオンからオフし、前記放電スイッチをオフしている時間が放電スイッチング制御用のオフ時間設定値に達すると、前記放電スイッチをオフからオンすること、
   を特徴とするピエゾアクチュエータ駆動装置。
10. 一端に電源電圧が供給される昇圧用コイルと、該昇圧用コイルの他端と前記電源電圧よりも低い基準電位との間の経路上に直列に接続された昇圧スイッチと、前記昇圧用コイルの他端と前記昇圧スイッチとの間の電流経路にアノードが接続された逆流防止用ダイオードと、該逆流防止用ダイオードのカソードと前記基準電位との間の経路上に直列に接続されたコンデンサと、前記昇圧スイッチのオン／オフを繰り返す昇圧スイッチング制御を行うことにより、前記コンデンサを前記逆流防止用ダイオードからの電流で充電して、該コンデンサの前記基準電位側とは反対側の端子に前記電源電圧よりも高い電圧を発生させる昇圧制御手段と、を有したＤＣ／ＤＣコンバータと、
    前記コンデンサの充電エネルギーによってピエゾアクチュエータを充電するための充電スイッチと、
    前記ピエゾアクチュエータの充電電荷を放電させるための放電スイッチと、
    前記充電スイッチを制御して前記ピエゾアクチュエータを充電し、前記放電スイッチを制御して前記ピエゾアクチュエータを放電させる充放電制御手段と、を備え、
    前記充放電制御手段による前記ピエゾアクチュエータの充電あるいは放電の実施中に、前記昇圧制御手段が前記昇圧スイッチング制御を行って前記コンデンサを充電するようにしたピエゾアクチュエータの駆動装置であって、
    前記電源電圧から前記昇圧用コイル及び前記昇圧スイッチを経由して前記基準電位へ至る電流経路上に、前記昇圧スイッチに流れる電流を検出するための昇圧スイッチ電流検出手段を備えると共に、
    前記コンデンサの前記基準電位側の端子は、前記昇圧スイッチ電流検出手段を介すことなく前記基準電位に接続されており、
    前記昇圧制御手段は、前記昇圧スイッチング制御の実施中において、前記昇圧スイッチをオンしているときに、前記昇圧スイッチ電流検出手段により検出される電流が昇圧スイッチング制御用のオフ切替閾値まで増加したと判定すると、前記昇圧スイッチをオンからオフし、前記昇圧スイッチをオフしている時間が昇圧スイッチング制御用のオフ時間設定値に達すると、前記昇圧スイッチをオフからオンすることにより、前記逆流防止用ダイオードから前記コンデンサに流れる充電電流を検出することなく、当該昇圧スイッチング制御を行い、
    前記充放電制御手段も、前記逆流防止用ダイオードから前記コンデンサに流れる充電電流を検出することなく、前記充電スイッチ及び前記放電スイッチを制御すること、
    を特徴とするピエゾアクチュエータ駆動装置。
11. 一端に電源電圧が供給される昇圧用コイルと、該昇圧用コイルの他端と前記電源電圧よりも低い基準電位との間の経路上に直列に接続された昇圧スイッチと、前記昇圧用コイルの他端と前記昇圧スイッチとの間の電流経路にアノードが接続された逆流防止用ダイオードと、該逆流防止用ダイオードのカソードと前記基準電位との間の経路上に直列に接続されたコンデンサと、前記昇圧スイッチのオン／オフを繰り返す昇圧スイッチング制御を行うことにより、前記コンデンサを前記逆流防止用ダイオードからの電流で充電して、該コンデンサの前記基準電位側とは反対側の端子（以下、正極端子という）に前記電源電圧よりも高い電圧を発生させる昇圧制御手段と、を有したＤＣ／ＤＣコンバータと、
    ピエゾアクチュエータに直列に接続される充放電用コイルと、
    該充放電用コイルと前記ピエゾアクチュエータとの直列回路に対して、前記コンデンサの正極端子から充電スイッチを介して電源供給を行うための充電経路と、
    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アクチュエータ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、カソードが前記コンデンサの正極端子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、カソードが前記充放電用コイル側となるよう並列に接続された第２ダイオードと、
    外部から駆動指令が入力されると、前記放電スイッチをオフした状態で前記充電スイッチのオン／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、前記ピエゾアクチュエータを充電させて伸長させ、外部から駆動停止指令が入力されると、前記充電スイッチをオフした状態で前記放電スイッチのオン／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、前記ピエゾアクチュエータを放電させて収縮させる充放電制御手段と、を備え、
    前記昇圧制御手段と前記充放電制御手段が、前記逆流防止用ダイオードから前記コンデンサに流れる充電電流を検出することなく、前記昇圧スイッチング制御と前記充電スイッチング制御及び前記放電スイッチング制御を行うように構成されたピエゾアクチュエータ駆動装置であって、
    前記充電スイッチと前記放電スイッチと前記充放電用コイルとの接続点から、前記放電スイッチを経由して前記基準電位へ至る電流経路上に、その電流経路に流れる電流を検出するための放電経路電流検出手段を備え、
    前記充放電制御手段は、前記放電経路電流検出手段により検出される電流値を用いて、前記放電スイッチング制御を行うようになっており、その放電スイッチング制御の実施中において、前記放電スイッチをオンしているときに、前記放電経路電流検出手段により検出される前記ピエゾアクチュエータの放電電流が放電スイッチング制御用のオフ切替閾値まで増加したと判定すると、前記放電スイッチをオンからオフし、前記放電スイッチをオフしているときに、前記充電スイッチと前記放電スイッチと前記充放電用コイルとの接続点の電圧を検出し、その電圧が所定の閾値電圧まで低下したと判定すると、前記放電スイッチをオフからオンすること、
    を特徴とするピエゾアクチュエータ駆動装置。

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