CN102477915A - 内燃机的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种内燃机的控制装置，该内燃机具有电池以及向气缸内直接喷射燃料的燃料喷射装置，该控制装置具有：第1控制单元；启动后的初始化时间比第1控制装置长的第2控制单元；以及升压单元，其用于将电池的输出电压提升至燃料喷射装置的驱动电压，在内燃机启动时，通过第1控制单元控制升压单元，升压至驱动电压，在内燃机的启动完毕后，通过第2控制单元控制升压单元，升压至驱动电压。

Description

内燃机的控制装置

技术领域

本发明涉及内燃机的控制装置，尤其涉及具备直接向气缸内喷射燃料的燃料喷射装置的内燃机的控制装置。

背景技术

以往，关于直接向内燃机的气缸内喷射燃料的燃料喷射装置，由于其驱动电压较高，因此提升电池电压来获得其驱动电压。这种情况下，在控制燃料喷射装置的驱动电压的电子控制单元(以下称之为“ECU”)中，若其启动后的初始化耗费时间，则获得驱动电压为止的时间变长，结果是，存在燃料喷射装置的驱动变慢的问题。在当前乃至将来，随着ECU性能变得越高、功能变得越多，其初始化越发延迟，这个问题会越显著。

专利文献1公开了汽车发动机控制用LSI。该LSI在发动机启动时使工作电压低于电池电压的电路进行工作，在正常运转时，使工作电压在电池电压以上的电路进行工作。

【专利文献1】日本特开昭58-15737号公报

然而，在专利文献1所述的控制用LSI中，对于LSI启动后的初始化时间未作任何考虑，在应用于燃料喷射装置的控制的情况下，无法解决LSI初始化延迟所导致的上述燃料喷射装置的驱动延迟的问题。

发明内容

于是，本发明的目的在于：避免ECU的初始化延迟所导致的燃料喷射装置的驱动延迟，提升内燃机的启动性能。

本发明提供一种内燃机的控制装置，该内燃机具有电池以及直接向气缸内喷射燃料的燃料喷射装置。该控制装置具有第1控制单元、启动后的初始化时间比第1控制装置长的第2控制单元、用于将电池的输出电压提升至燃料喷射装置的驱动电压的升压单元，该控制装置在内燃机启动时，通过第1控制单元控制升压单元，升压至驱动电压，在内燃机启动完毕时，通过第2控制单元控制升压单元，升压至驱动电压。

根据本发明，在启动时，通过初始化时间较短的第1控制单元开始控制燃料喷射装置的驱动电压，在启动完毕后，切换为高性能的第2控制装置，从而能够避免燃料喷射装置的驱动延迟，既实现内燃机的启动时间的缩短，又实现高精度和高效率的控制。

根据本发明的一个方面，在内燃机转速大于等于预定值的情况下，控制装置判定为内燃机启动完毕。

根据本发明的一个方面，即使第2控制单元的初始化结束之后，在低温时或电池劣化时，启动过程中电池电压会不稳定，有时第2控制单元会重启。通过监视内燃机的转速，能够在电池电压稳定的状态下进行由第1控制单元向第2控制单元的切换。

根据本发明的一个方面，预定值大于怠速运转时的目标转速，在从出现内燃机的启动信号开始到出现停止信号为止的期间内，当检测到未基于该停止信号的内燃机的停止且内燃机的转速不足预定值的情况下，通过第1控制单元控制升压单元，升压至驱动电压。

根据本发明的一个方面，当发生了驾驶员和控制装置意图之外的内燃机停止(发动机停转)的情况下，在此后的重新启动过程中，即使电池电压不稳定而第2控制单元重启时，也能可靠地缩短内燃机的启动时间。

根据本发明的一个方面，升压单元具有二极管整流电路和同步整流电路，第1控制单元控制该二极管整流电路，第2控制单元控制该同步整流电路。

根据本发明的一个方面，通过第1控制单元迅速完成启动，在此后的正常运转时，能通过第2控制单元将升压时的发热损失抑制得较小。

附图说明

图1是本发明实施方式的内燃机的控制装置的总体结构图。

图2是示出本发明实施方式的、由CPU1、2控制升压单元的升压工作的情形的时序图。

图3是示出本发明实施方式的控制装置的升压单元的结构例的图。

图4是示出本发明实施方式的控制电路的升压控制流程的图。

标号说明

1发动机；8燃料喷射阀；13电池；14升压单元；15CPU 1；16CPU 2；17ECU。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的实施方式。图1是本发明实施方式的内燃机(以下称之为发动机)的控制装置的总体结构图。

发动机1例如是4缸4冲程的发动机，图中仅示出其中1个气缸。发动机1连结有进气管2和排气管3。燃烧室5形成于活塞6与气缸盖7之间，燃料喷射阀8被安装成与燃烧室5对置。

燃料喷射阀8与高压泵9和燃料箱(未图示)连接。高压泵9对燃料箱内的燃料进行升压之后，输送给燃料喷射阀8，燃料喷射阀8将获得的燃料喷射到燃烧室5内。燃料喷射阀8与高压泵9由后述的CPU 1、2控制。

发动机1设有曲轴角传感器10。曲轴角传感器10随着曲轴11的旋转而向后述的CPU 2(标号16)输出CRK信号和TDC信号。CRK信号是按照每个预定的曲轴角输出的脉冲信号。CPU 2根据CRK信号计算发动机1的转速NE。TDC信号是在与进气冲程开始时活塞6的上死点(TDC)位置关联的曲轴角度处输出的脉冲信号。在具有4个气缸的情况下，按照曲轴角度的每180°来输出TDC信号。

在本实施方式中，通过接收CRK信号和TDC信号的CPU 2来判定各气缸的冲程(换言之是曲轴的相位)。在发动机停止时存储曲轴的相位，由此，即使在CPU 2进行气缸判别之前，也能对合适的气缸喷射燃料。此外，也可以将CRK信号和TDC信号输入到CPU 1，由CPU 1判定各气缸的冲程。

升压单元14将电池13的输出电压提升至预定电压，提供给燃料喷射阀8的驱动机构(未图示)，作为燃料喷射阀8的驱动电压。

标号17所示的ECU是电子控制单元，是具有输入输出接口、中央运算处理装置(CPU)和存储器的计算机。存储器可储存用于实现各种控制的计算机程序和执行该程序所需的数据。用于本发明的各种控制的程序以及执行该程序时所使用的数据和映射表被储存在存储器中。ECU接收从各控制对象发送来的数据，进行运算，生成并发送控制信号，以控制各对象。

CPU 2(16)是启动后的初始化时间比CPU 1(15)长且通常为高性能且多功能的计算机。在这里，初始化时间指的是从计算机启动开始到初始化程序执行完毕而成为可进行与用于各种控制的程序的执行相伴随的处理的状态为止的时间。

CPU 2控制燃料喷射阀8的喷射时间和喷射正时以及高压泵9的压力。CPU 1和CPU 2控制升压单元14的升压工作。具体而言，当发动机1启动时，通过CPU 1控制升压单元14，升压至驱动电压，在发动机1启动完毕后，通过CPU 2控制升压单元14，升压至驱动电压。

图2是示出本发明实施方式的、由CPU 1、2控制升压单元14的升压工作的情形的时序图。并且，在图2中，为了进行比较，还示出了现有的升压控制的曲线24。在图2中，点火开关在时间T1接通(IG ON)，发动机1开始启动。在随后的时间T2，CPU 1、2(标号22、23)大致同时从休眠状态启动，开始初始化处理。在时间T3，初始化时间短的CPU 1(23)结束初始化处理，处于正常的工作状态、即可进行各种控制的状态。处于该正常工作状态的CPU 1开始标号25的曲线所示的、由升压单元14进行的升压工作。此时，初始化时间较长的CPU 2(22)仍处于初始化处理中。因此，在通过CPU 2这1个CPU进行升压单元14的升压控制的、现有的升压控制中，如标号24的曲线所示，无法立即开始该控制。

在时间T4，CPU 2的初始化处理结束而成为正常工作状态。据此，终于开始现有的升压控制的升压工作(24)。通过比较曲线24与25可知，在本发明的一个实施方式的升压控制(25)中，能比现有的升压控制(24)提前标号26所指示的时间开始升压单元14的升压工作。

在时间T5开始发动，开始检测CRK脉冲信号。此时，已完成由CPU 1控制的升压单元14进行的升压工作，能够立即使燃料喷射阀8喷射燃料。而在现有的升压控制(24)中，升压工作尚未结束，因此无法使燃料喷射阀8喷射燃料。这样，根据本发明一个实施方式的升压控制(25)，能避免ECU的初始化延迟导致的燃料喷射延迟，能迅速成为可喷射燃料的状态。

在此后的时间T6，将基于CPU 1的升压控制切换为基于CPU 2的升压控制。该时间T6例如可确定为根据CRK信号计算出的发动机1的转速NE大于等于预定值的时机。

下面参照图3说明本发明实施方式的控制装置的升压单元14。如图1所示，升压单元14既可以设置为ECU 17的一部分，也可以设置为1个独立的单元。图3是示出本发明实施方式的控制装置的升压单元14的结构例的图。图3的升压单元14属于所谓的DC/DC转换器，提升电池13的电压等输入电压V1，将其作为输出电压V2输出给燃料喷射阀的驱动机构。图3的实施方式所具有的1个特征为，同时具备二极管整流型的升压功能与同步整流型的升压功能这2个功能，切换这些功能加以使用。即，在上述基于CPU 1的升压控制中使用二极管整流型的升压功能，在上述基于CPU 2的升压控制中使用同步整流型的升压功能。这样切换二者进行使用的原因在于：在仅使用二极管整流型的情况下，二极管导致的发热损失会变大，因此通过使用发热损失较小的同步整流型来减少发热损失。另外，当然还可以不通过图3所例示出的1个电路结构，而是通过由分别对应的CPU控制的2个电路结构来实现该2个升压功能。

二极管整流型的升压电路具有由线圈L1、二极管D1、电容器C1、FET 2构成的基本结构，按照输入到FET 2的栅极的控制信号进行驱动。同步整流型的升压功能具有由线圈L1、FET 1、电容器C1、FET 2构成的基本结构，按照输入到FET 1和FET2的栅极的控制信号进行驱动。另外，这些基本结构(元件结构)仅为示例，使用具备同样功能的元件来达成同样功能的情况当然也包含于本发明的实施方式之中。

在由CPU 1进行升压控制的情况下，CPU 2向FET 1的栅极和OR门(或门)G1输出截止信号，同时向FET3的栅极输出导通信号。CPU 1经由导通的FET 3和OR门G1向FET 2发送控制信号，以预定周期对FET 2进行导通/截止控制。通过FET2的导通/截止，使由线圈L1、二极管D1、电容器C1、FET 2构成的二极管整流型的升压电路进行工作，提升电压V1。

在由CPU 2进行升压控制的情况下，CPU 2向FET 3的栅极输出截止信号，切断来自CPU 1的控制信号。CPU 2经由FET 1的栅极和OR门G1向FET 2输出控制信号(导通/截止信号)，以预定周期对FET 1和FET 2进行导通/截止控制。通过这2个FET的导通/截止，使得由线圈L1、FET 1、电容器C1、FET 2构成的同步整流型的升压电路进行工作，提升电压V1。并且，CPU 1与CPU 2通过信号线连接并能够彼此收发控制信号。

接着参照图4说明本发明实施方式的控制流程。图4是示出本发明实施方式的控制电路的升压控制流程的图。该处理流程是由CPU 1、2按预定周期来执行的。

在步骤S1中，点火开关接通(IG ON)，发动机1开始启动。据此，如前面参照图2所说明的那样，CPU 1、2从休眠状态启动而开始初始化处理。在步骤S2中，初始化时间较短的CPU 1结束初始化处理，控制升压单元14的升压工作。该控制的内容与之前使用图3说明的内容相同。

在步骤S3中，判定发动机1的转速NE是否大于预定值。用于该判定的预定值预先设定为能使得电池13的输出电压被认为稳定的、例如怠速转速以上的预定值。并且还可以使用其他参数代替发动机1的转速NE，例如检测电池13的输出电压，将该检测值与预定电压值进行比较等。

当步骤S3的判定为“是”时，在步骤S4中，将对升压单元14的升压工作的控制从CPU 1切换为CPU 2，通过CPU 2进行升压控制。通过该切换，能进行基于性能更高的CPU 2的高精度控制。同时例如在使用图3所例示出的升压电路的情况下，能通过发热损失较小的同步整流型的升压来减少发热量。

当步骤S3的判定为“否”时，在步骤S5中判定发动机1是否停止。进行该判定的原因在于，当产生了点火开关断开(IG OFF)之外的未预料到的发动机停止(发动机停转)的情况下，CPU 2会重启，或此后在发动机的重新启动过程中，电池13的输出电压变得不稳定，因此在这种状况下也需要适当进行此后的升压控制。即，当步骤S5的判定为“是”的情况下，在接下来的步骤S6中，与步骤S2同样，通过CPU1进行升压控制。在该判定时已通过CPU 2进行升压控制的情况下，从CPU 2切换为CPU 1，进行升压控制。由此，即使在突然发生发动机停止等时，也能迅速地继续重新开始升压控制。

在步骤S7中，判定点火开关是否断开(IG OFF)。在该判定为“否”的情况下，返回到步骤S3，重复进行此后的步骤。在判定为“是”的情况下，在接下来的步骤S8中，停止由CPU 1、2进行的升压控制。

以上说明了本发明的实施方式，而本发明不限于上述实施方式，可以在不脱离本发明主旨的范围内进行变更使用。

Claims (4)

1.一种内燃机的控制装置，该内燃机具有电池以及直接向气缸内喷射燃料的燃料喷射装置，其特征在于，该控制装置具有：

第1控制单元；

第2控制单元，其启动后的初始化时间比上述第1控制装置长；以及

升压单元，其用于将上述电池的输出电压提升至上述燃料喷射装置的驱动电压，

在上述内燃机启动时，通过上述第1控制单元控制上述升压单元，升压至上述驱动电压，当上述内燃机的启动完毕后，通过上述第2控制单元控制上述升压单元，升压至上述驱动电压。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，在上述内燃机的转速大于等于预定值的情况下，该控制装置判定为上述内燃机的启动完毕。

3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，上述预定值大于怠速运转时的目标转速，在从出现上述内燃机的启动信号开始到出现停止信号为止的期间内，在检测出未基于该停止信号的上述内燃机的停止且上述内燃机的转速低于上述预定值的情况下，通过上述第1控制单元控制上述升压单元，升压至上述驱动电压。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的控制装置，其特征在于，上述升压单元包括二极管整流电路和同步整流电路，上述第1控制单元控制该二极管整流电路，上述第2控制单元控制该同步整流电路。

Images