CN106555689B - 车载发动机控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明防止燃料喷射用电磁线圈的驱动用开关元件及生成升压高电压的升压用开关元件的过热,并提高燃料的分割喷射次数或容许分割喷射的发动机转速。运算控制电路部(130A)具有以分割喷射次数的选择值(Bn)为参量的测定环境温度(Tx)对容许发动机转速(Nk)的参照数据,根据由壳体(109)内的平均环境温度检测元件(139b)检测出的当前的测定环境温度(Tx)、和由发动机旋转传感器检测出的当前的发动机转速(Ne),决定将升压用开关元件(115a)或急速励磁用开关元件(122j)的内部温度成为规定的容许限制值的分割喷射次数作为上限的选择值(Bn)。温度检测元件(139b)设置在不直接受到开关元件(115a、122j)的温度上升的影响的远离位置。

Description

车载发动机控制装置
技术领域
本发明涉及使得在内燃机的一个燃烧循环期间对同一气缸进行多次燃料喷射的车载发动机控制装置的改良,特别涉及抑制随着多次喷射而产生的燃料喷射控制部的温度上升的车载发动机控制装置。
背景技术
在燃料喷射式多气缸发动机中,利用在各气缸的一个燃烧循环期间内进行1次燃料喷射的一并喷射方式、利用多次分割喷射来进行整体上相同量的燃料喷射的分割喷射方式、或者交替重复一并喷射和分割喷射的间歇分割喷射方式等,力图实现与负载状态相对应的废气对策和燃料效率的提高。
另外,此处所说的分割喷射存在多种喷射方式,例如从进气行程中的前期喷射和压缩行程中的后期喷射的2分割喷射的分割喷射到压缩行程中的引燃喷射、爆炸工序中的预喷射、主喷射、后喷射(after-injection)、及排气工序中的二次喷射(post injection)的最大5级的分割喷射。
例如,根据下述专利文献1“燃料喷射控制装置”的图3、图4、图8,在用于生成升压高电压的充电FET35(本申请中所称的升压用开关元件)、将升压高电压施加给多个喷射器20的切断FET36(本申请中所称的急速励磁开关元件)、从电池电源向喷射器20供电的恒流FET37(本申请中所称的供电持续开关元件)之间设置用于检测上述FET35~37的周边温度Ta的热敏电阻41,并且,预先计算并存储在最苛刻的条件下动作时的周边温度Ta与各FET35~37的接合温度Tj的温度差,将其与实际的周边温度Ta相加以计算最大接合温度Tjmax,在其超过用于判定过热状态的规定温度(例如150℃)时,降低分割喷射的分割级数(最大5级),从而抑制温度上升。
另外,根据图10和第[0055][0056]段的记载,记载有热敏电阻41与测定对象构件即MOSFET的散热器紧密接触设置,优选测定附近位置的周边温度Ta,由此减小接合温度的计算误差。
此处,对于4气缸发动机使用4个气缸FET(本申请中所称的急速切断开关元件)、4个切断FET36(本申请中所称的急速励磁开关元件)、按照气缸群的2个恒流FET37(本申请中所称的供电持续开关元件)、按照气缸群的2个充电FET35(本申请中所称的升压用开关元件)。
因此,相对于一般使用2个切断FET36和1个充电FET35,构成为分别使用4个切断FET36和2个充电FET35,分散发热。
然而,4个切断FET36和2个充电FET35的连接电路结构并未被公开。
根据下述专利文献2“燃料喷射控制装置”的图4,记载有基于由热敏电阻检测出的装置内温度T、或发动机转速N,在检测温度为T11以下、或转速为N11以下时许可执行所有喷射控制A~D,在检测温度为T11~T12(T12>T11)或转速为N11~N12(N12>N11)时,许可执行发热量较大的控制B或控制D中的一方,在检测温度超过T12或转速超过N12时,禁止执行控制B及控制D,仅许可执行控制A和控制C,从而抑制装置内温度。
此处所说的控制A为开阀指令期间较长、具有图2(A)所示的大电流的急速供电期间和低电流的开阀保持期间的燃料喷射控制,控制B为开阀指令期间较短、仅具有图2(B)所示的大电流的急速供电期间的燃料喷射控制。
控制C为图3(A)所示在发动机的一个燃烧循环期间内进行1次燃料喷射的燃料喷射控制,控制D为进行2次分割喷射的燃料喷射控制。
根据专利文献2的第[0038]段,毫无疑问,关于喷射器驱动电路22中产生的热量,进行多次燃料喷射的控制D比控制C要大。
根据专利文献2的第[0036]段,关于喷射器驱动电路22中产生的热量,切断大电流的控制B比控制A要大。
然而,对喷射器的开阀指令期间与响应于加速踏板的压下程度的进气量成比例地增大,与发动机转速成反比地减少,因此,需要的燃料喷射量较少,在无需开阀保持期间,在急速供电电流衰减之后立即停止供电的情况下,关于喷射器驱动电路22中产生的热量,控制B比控制A要明显小,无法简单地确定在哪个大小的衰减电流水平下切断时控制B比较不利。
即使在大电流的急速供电期间内停止供电,也会因换流电路衰减,在利用电容器进行回收的情况下,产生热量不会增加,因此,存在如下矛盾点:一般而言,无法简单地说控制B的产生热量比控制A要大。
此外,根据与本申请的温度抑制相关的下述专利文献3“电磁负载的驱动装置”的图1,公开了如下再生充电方式的一例:为了对喷射器的螺线管101a~104a进行急速励磁,包括以电感器L11、晶体管T00、谐振电路100、电容器C10、C20为主体的升压电路,并且,螺线管101a~104a中在通电切断时产生的反电动势能量由二极管D10~D40回收而累积在电容器C10、C20中,从而降低功耗,ECU200监视在螺线管101a~104a的通电切断时的电容器C10、C20的电压,即使该电压发生变动,也可通过调整通电切断时刻来实现开阀特性的稳定化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2005-337038号公报(图3、图4、图8、摘要、图10、第[0055]、[0056]段)
专利文献2:日本专利特开2011-220244号公报(图4、摘要、图2、图3、图5)
专利文献3:日本专利特开2001-014043号公报(图1、摘要)
发明内容
发明所要解决的技术问题
(1)现有技术的问题的说明
上述专利文献1的“燃料喷射控制装置”中,设置有检测作为温度监视对象的开关元件即FET的附近周边温度Ta的热敏电阻41,并限制喷射级数,使得据此计算推定出的开关元件的接合温度在规定温度以下。
然而,燃料喷射控制装置一般设置于发动机室,发动机室内的温度需要假定最大120℃,另一方面,例如为了使半导体元件的接合部温度为175℃以下,需要将代表半导体元件内部温度的加热器部的温度管理至150℃以下。
因此,燃料喷射控制装置内部的开关元件所允许的内部温度上升为20~30℃以下,即使检测出开关元件的附近温度,也无法详细地检测出环境温度和自发热所引起的温度上升的分配,因此,存在如下问题:无法正确管理开关元件的温度上升量,即使实际的温度上升更小,也仅能进行基于假定最差状态的最大温度上升值的有余裕的控制。
另外,在专利文献1中,利用4个切断FET36(本申请中所称的急速励磁开关元件)来分散其发热,但为此需要将4个螺线管101a~104a的正负总计8个端子连接到驱动电路100,存在如下问题:外部布线数增大导致成本增加,车体重量增加,且连接器的管脚数增加导致接触可靠性的下降,且外部布线的断路、短路、与接地电路发生接触的接地短路、或者与电源的正极布线发生接触的电源短路异常的产生概率增大。
上述专利文献2的“燃料喷射控制装置”中,此处使用的温度传感器或作为发动机转速的温度信息获取单元并未确定获取燃料喷射控制装置内部的哪个部位的温度,也未确定关注驱动电路中的哪个开关元件。
因此,在设发动机转速为温度信息获取单元的情况下,能利用发动机转速来推定例如升压用开关元件的温度上升,但存在在环境温度不明时无法推定升压用开关元件本身的温度的问题。
此外,对于即使知道发动机转速也提供开阀保持电流的开关元件,存在也无法推定其温度上升本身的问题。
此外,在设温度传感器为温度信息获取单元的情况下,存在如下问题:该温度传感器检测发热元件的附近位置的温度时,无法区分环境温度和自发热所引起的温度上升,在设置于远离发热元件的位置的情况下,无法推定发热元件本身的温度。
对应于该问题,根据专利文献2的图5,利用温度传感器的检测温度和发动机转速的二维映射来决定可应用的控制模式,但未分别关注驱动电路中的多个开关元件的每一个,因此,存在如下问题:无法分别进行正确的判定,仅能进行具有余裕的总括判定。
另一方面,上述专利文献3的“电磁负载的驱动装置”存在如下问题:与急速切断开关元件T10~T40的使用个数相比,供电持续开关元件T11、T21、急速励磁开关元件T12、T22及升压用开关元件T00的使用个数较少,被多个螺线管共用,因此,功耗集中,局部的温度上升过大。
此外,存在如下问题:为了抑制急速切断开关元件T10~T40、升压用开关元件T00的温度上升,使用再生充电方式,但为了使开阀特性稳定,需要复杂的调整单元。
此外,如图2中明确的那样,升压电路的晶体管T13、T23按照气缸群连接,因此,对于同一螺线管无法交替使用电容器C10、C20,构成为发热集中在1个升压用开关元件T00和1个电感器L11。
(2)对发明的目的的说明
本发明的第一目的在于提供一种发动机控制装置,其通过正确进行对驱动燃料喷射用电磁阀的多个电磁线圈的驱动控制用的开关元件、及产生高速驱动用的升压高电压的升压控制电路部中的升压用开关元件的温度管理,从而增加分割喷射次数,或者使能进行分割喷射的发动机转速进一步高速化。
本发明的第二目的在于提供一种发动机控制装置,其避免特定的开关元件中温度上升过度集中,增加分割喷射次数,或者使能进行分割喷射的发动机转速进一步高速化。
解决技术问题的技术方案
本发明的车载发动机控制装置为了将设置于多气缸发动机的各气缸的燃料喷射用电磁阀依次驱动,包括:驱动控制电路部,该驱动控制电路部包含有将该电磁阀驱动用的多个电磁线圈按照第一气缸群、第二气缸群交替依次地进行开阀驱动的多个开关元件;升压控制电路部,该升压控制电路部生成用于将所述电磁线圈进行急速励磁的升压高电压;及运算控制电路部,该运算控制电路部以微处理器和程序存储器为主体,
所述升压控制电路部包括:由车载电池通过1个或多个升压用开关元件进行断续励磁的一个或多个感应元件;及在所述升压用开关元件开路时使所述感应元件中累积的电磁能量释放,通过多次断续动作来充电至作为目标的所述升压高电压的1个或多个高压电容器,
所述驱动控制电路部包括:在所述车载电池与所述电磁线圈之间经由防逆流元件分别连接或按照所述气缸群连接的供电持续开关元件;在所述高压电容器与所述电磁线圈之间分别连接或按照所述气缸群连接的急速励磁开关元件;与所述电磁线圈分别并联连接或按照所述气缸群并联连接的换流电路元件;及分别与所述电磁线圈或所述换流电路元件串联连接的急速切断开关元件。
而且,第一发明的所述运算控制电路部包含:对所述多个开关元件产生燃料喷射指令的燃料喷射指令单元;作为分割上限指定单元的控制程序,该分割上限指定单元指定用于决定在所述多气缸发动机的各发动机的一个燃料循环期间内对同一所述电磁线圈产生几次所述燃料喷射指令信号的选择值的上限值;及作为数据表格或近似计算式的参照数据,
所述参照数据汇集了与多个监视对象元件相关的各自的参照数据,该参照数据以由所述分割上限指定单元限制的所述选择值为参量,通过将容许发动机转速的数值数据的最小值编辑而构成,该容许发动机转速以由环境温度检测元件检测出的代表所述感应元件、或所述升压用开关元件、或所述急速励磁开关元件、或供电持续开关元件、或急速切断开关元件中的任一个的多个监视对象元件的、与设置环境相关的测定环境温度为变量来决定,
所述容许发动机转速为对以下情况进行实验确认而得到的统计数据:即,在所述测定环境温度下应用所指定的选择值,即使利用多次喷射持续进行运转,所述监视对象元件的内部温度也为规定的容许限制温度以下,
所述分割上限指定单元将由发动机旋转传感器检测出的发动机转速、和根据所述参照数据利用插值运算计算出的与当前的所述测定环境温度对应的所述容许发动机转速的值进行对比,决定在容许范围内以较多的分割喷射次数为上限值的选择值。
此外,第二发明的所述运算控制电路部包含:作为分割上限指定单元的控制程序,该分割上限指定单元指定用于决定在所述多气缸发动机的各发动机的一个燃料循环期间内对同一所述电磁线圈产生几次所述燃料喷射指令信号的选择值的上限值;及汇集与多个监视对象元件相关的实验数据而构成的、作为数据表格或近似计算式的参照数据,
所述分割上限指定单元对应于由环境温度检测元件检测出的当前的测定环境温度、根据所述参照数据计算出的容许发动机转速、由发动机旋转传感器检测出的当前的发动机转速,以监视对象元件的内部温度为规定的容许限制值以下为条件,指定将尽可能大的值的分割喷射次数作为上限的所述选择值,并且,
包括用于对设置在所述升压控制电路部及所述驱动控制电路部内的所述开关元件的至少一部分的温度上升进行抑制的损耗抑制单元或发热分散单元。
发明效果
如上所述,本发明的第一发明的车载发动机控制装置包括:对于燃料喷射用的多个电磁线圈的驱动控制电路部;产生急速励磁用的升压高电压的升压电路部;在发动机的一个燃料循环期间内对同一所述电磁线圈产生1次或多次燃料喷射指令的运算控制电路部,运算控制电路部包括以分割喷射次数的选择值作为参量的环境温度对容许发动机转速的参照数据,并包括作为分割上限指定单元的控制程序,该分割上限指定单元对应于由环境温度检测元件检测出的当前的测定环境温度、根据参照数据计算出的容许发动机转速、由旋转传感器检测出的当前的发动机转速,以监视对象元件的内部温度为规定的容许限制值以下为条件,指定将尽可能大的值的分割喷射次数作为上限的选择值。
因此,若当前的发动机转速较低,监视对象元件的温度上升较小,且环境温度的内部温度没有问题,则具有能增加分割喷射次数来提高燃料的燃烧特性的效果。
此外,容许的分割喷射次数的值基于预先由多个车载发动机控制装置进行了实验测定得到的统计数据,无需在实际运转中推定计算监视对象元件的内部温度,且能一并监视多个监视对象元件,因此,具有可减轻微处理器的控制负担的效果。
此外,本发明的第二发明的车载发动机控制装置包括:对于燃料喷射用的多个电磁线圈的驱动控制电路部;产生急速励磁用的升压高电压的升压电路部;在发动机的一个燃料循环期间内对同一所述电磁线圈产生1次或多次燃料喷射指令的运算控制电路部,
运算控制电路部包括以分割喷射次数的选择值作为参量的环境温度对容许发动机转速的参照数据,并包括作为分割上限指定单元的控制程序,
该分割上限指定单元对应于由环境温度检测元件检测出的当前的环境温度、根据参照数据计算出的容许发动机转速、由旋转传感器检测出的当前的发动机转速,以监视对象元件的内部温度为规定的容许限制值以下为条件,指定将尽可能大的值的分割喷射次数作为上限的选择值,并且,附加了对设置在升压控制电路部及所述驱动控制电路部内的开关元件的至少一部分的温度上升进行抑制的损耗抑制单元或发热分散单元。
因此,在特定的开关元件与其它开关元件相比为过度高温的情况下,附加该特定开关元件的温度抑制单元,具有可进一步增加分割喷射次数、提高燃料的燃烧特性的效果。
此外,容许的分割喷射次数的值基于预先由多个车载发动机控制装置进行了实验测定得到的统计数据,无需在实际运转中推定计算监视对象元件的内部温度,且能一并监视多个监视对象元件,因此,具有可减轻微处理器的控制负担的效果。
附图说明
图1是本发明实施方式1的车载发动机控制装置的整体电路框图。
图2是图1的装置的温度检测元件的配置图。
图3是图1的装置的动作说明用的时序图。
图4是与图1的装置的发动机的容许转速相关的特性曲线图。
图5是作为图1的装置的参照数据的数据表格的结构图。
图6是图1的装置的动作说明用的流程图。
图7是本发明的实施方式2的车载发动机控制装置的整体电路框图。
图8是本发明的实施方式3的车载发动机控制装置的整体电路框图。
图9是图8的装置的动作说明用的第1时序图。
图10是图8的装置的动作说明用的第2时序图。
图11是本发明的实施方式4的车载发动机控制装置的整体电路框图。
图12是图11的装置的动作说明用的时序图。
具体实施方式
实施方式1
(1)结构的详细说明
以下,对表示本发明实施方式1的车载发动机控制装置的整体电路框图的图1进行说明。
图1中,车载发动机控制装置100A以如下部分为主体而构成:驱动控制电路部120A,该驱动控制电路部120A对应根据多气缸发动机的气缸编号i=1·2·m设置的燃料喷射用电磁阀的电磁线圈103i;运算控制电路部130A,该运算控制电路部130A与作为用于对各电磁线圈进行急速励磁的高压电源的升压控制电路部110A一起构成为1个芯片或2个芯片的集成电路元件;及恒压电源140,该恒压电源140向各控制电路部提供规定的稳定电压。
首先,作为连接到车载发动机控制装置100A的外部的部件,车载电池101经由电源继电器102的输出触点对车载发动机控制装置100A提供电源电压Vbb。
另外,电源继电器102为因未图示的电源开关闭合而被激励、因该电源开关开路而间隔规定的延迟时间被去激励。
此外,后述的RAM存储器RMEM能经由未图示的直接供电电路从车载电池101接受微小的供电。
模拟传感器群104包括:检测加速踏板的踩踏程度的加速位置传感器、检测进气节流阀的阀开度的节流阀位置传感器、检测对发动机的进气量的气流传感器、喷射用燃料的燃料压力传感器、检测废气的氧浓度的废气传感器、发动机的冷却水温传感器(水冷发动机的情况)等用于对发动机进行驱动控制的模拟传感器。
开关传感器群105包含用于检测发动机转速的发动机旋转传感器105e,除此之外,还包含:用于决定燃料喷射时刻的曲柄角传感器、用于检测车速的车速传感器等开关传感器;以及加速踏板开关、制动踏板开关、侧制动开关、检测变速器的换档杆位置的换档开关等手动操作开关。
由车载发动机控制装置100A进行驱动的未图示的电负载群107包括例如点火线圈(汽油发动机的情况)、进气阀开度控制用电动机等主设备类型、废气传感器用的加热器、负载供电用的电源继电器、空调驱动用的电磁离合器、警报/显示设备等辅助设备类型的电负载。
作为电负载群107中的特定电负载的电磁线圈103i用于驱动与气缸编号i对应的燃料喷射用电磁阀,示出多个电磁线圈31~34为四气缸发动机的情况。
此外,在直列四气缸发动机的情况下,与气缸排列顺序1~4相对应地设置的电磁线圈31~34中,配置于外侧的气缸1、4所对应的电磁线圈31、34为第一组,而配置于内侧的气缸3、2所对应的电磁线圈33、32为第二组,从而使得燃料喷射顺序例如以电磁线圈31→电磁线圈33→电磁线圈34→电磁线圈32→电磁线圈31的顺序进行循环,第一组电磁线圈31、34与第二组电磁线圈33、32交替地进行燃料喷射从而减轻车体振动。
在直列六气缸发动机或直列八气缸发动机的情况下,也通过使分割后的第一及第二组电磁线圈交替进行燃料喷射,来减轻车体振动,并能使针对同一组内的电磁线圈的开阀指令信号在时间上不重合。
接下来,作为车载发动机控制装置100A的内部结构,运算控制电路部130A包括微处理器CPU、运算处理用的RAM存储器RMEM、例如作为闪存的非易失性程序存储器PGM、例如以逐次转换形式将16信道的模拟输入信号进行数字转换的多信道A/D转换器ADC,程序存储器PRG包含图5中后述的参照数据500。
另外,程序存储器PGM能以块为单位一并进行电性消除,部分块作为非易失性数据存储器来使用,存放保存RAM存储器RMEM内的重要数据。
恒压电源140由车载电池101经由电源继电器102的输出触点供电,例如产生DC5V或DC3.3V的稳定电压并向运算控制电路部130进行供电,并且,由车载电池101直接供电,生成用于存储保存RAM存储器RMEM内的数据的例如DC2.8V的备用电源。
由车载电池101经由电源继电器102的输出触点提供电源电压Vbb的升压控制电路部110A中,彼此串联连接的感应元件112a、充电二极管1113a、高压电容器114a、以及连接在感应元件112a与接地电路之间的升压用开关元件115a和电流检测电阻111a的串联电路作为主电路而构成,在升压用开关元件115a闭合、且感应元件112a中流过的电流为规定值以上时,升压用开关元件115a开路,感应元件112a中累积的电磁能量经由充电二极管113a释放到高压电容器114a,通过使升压用开关元件115a多次断续,从而作为高压电容器114a的充电电压的升压高电压Vh1上升到例如DC72V的目标规定电压。
电流检测电阻111a的两端电压作为反馈电流信号Vc输入到反馈控制电路118。
相邻温度检测元件119检测升压用开关元件115a的附近位置的温度,作为测定相邻温度Ty向微处理器CPU输入信号电压。
高压电容器114a的两端电压由分压电阻117a、117b进行分压,作为反馈电压信号Vf输入到反馈控制电路118。
反馈控制电路118在反馈电流信号Vc小于规定的第二阈值时,产生升压用栅极信号D,对升压用开关元件115a进行闭合驱动,感应元件112a中流过的电流随之增加,在反馈电流信号Vc超过规定的第二阈值时,停止升压用栅极信号D,使升压用开关元件115a去激励开路,在去激励开路后经过规定时间以后,感应元件112a向高压电容器114a的充电电流为规定值以下时,再次产生升压用栅极信号D,以下重复同样的断续控制动作。
另一方面,反馈控制电路118在反馈电压信号Vf小于比作为目标的升压高电压Vh1的分压电压稍低的规定电压时,使升压用栅极信号D的产生有效,从而能进行升压用开关元件115a的闭合驱动,高压电容器114a的充电电压随之增加,在超过作为目标的升压高电压Vh1时,停止产生升压用栅极信号D,进行滞后动作,使得升压用开关元件115a不被闭合驱动。
驱动控制电路部120A包括用于对第一组的电池线圈31、34的公共端子施加电源电压Vbb的供电持续开关元件121j和防逆流元件125j的串联电路;用于施加升压高电压Vh1的急速励磁开关元件122j;在电磁线圈31、34的下游侧分别独立设置的急速切断开关元件123i;及设置在公共端子与接地电路之间的换流电路元件126j。
其中,j为组编号,此处j=1,i为气缸编号,此处i=1或4。
对于第二组的电磁线圈33、32也同样,连接有供电持续开关元件121j、防逆流元件125j、急速励磁开关元件122j、急速切断开关元件123i、换流电路元件126j,此处,j=2,i=2或3。
栅极控制电路128从运算控制电路部130A接收燃料喷射指令INJi,产生对于供电持续开关元件121j的供电栅极信号A、对于急速励磁开关元件122j的急速供电栅极信号B、及对于急速切断开关元件123i的通电栅极信号C,从而对各自的开关元件进行闭合驱动。
另外,燃料喷射指令INJi为在基于曲柄角传感器的规定时刻产生、且经过规定的燃料喷射期间后停止的信号,在该期间内,与作为燃料喷射对象的气缸相对应的供电持续开关元件121j和急速切断开关元件123i被闭合驱动,对此相对,急速励磁开关元件122j在从燃料喷射指令INJi产生到所选择的电磁线圈103i的励磁电流达到规定的急速励磁电流为止的短时间内被闭合驱动,之后,供电持续开关元件121j进行断续动作,并将电磁线圈103i的励磁电流保持在开阀保持电流,在供电持续开关元件121j断续开路且急速切断开关元件123i持续闭合的情况下,开路时电流经由换流电路元件126j进行回流。
最终,在供电持续开关元件121j和急速切断开关元件123i开路时,电磁线圈31或电磁线圈34中流过的开阀保持电流经由回收二极管160i流入到高压电容器114a,从而励磁电流被急速切断。
另外,为了进行急速励磁电流的判定、开阀保持电流控制,对电磁线圈103i以组为单位设置未图示的电流检测电阻,励磁电流的检测信号输入到栅极控制电路128。
此外,图2中后述的环境温度检测元件139检测车载发动机控制装置100A内的环境温度,作为测定环境温度Tx向微处理器CPU输入信号电压。
接着,说明图1的装置的温度检测元件的配置图即图2。
图2中,车载发动机控制装置100A包括密闭收纳于由底座和盖构成的壳体109的电路基板200,装载于电路基板200的一对输入输出连接器108、108的一部分露出到壳体109的外部,此处连接有未图示的外部布线用的线束。
作为装载于电路基板200上的主要发热部件,有配置在电路基板200的约中央后部的运算控制电路部130A中的集成电路元件、配置在右侧面的恒压电源140中的产生例如DC5V、DC3.3V的稳定电压的多个晶体管、配置在左侧面的升压控制电路部110A中的升压用开关元件115a和感应元件112a、驱动控制电路部120A中的2个急速励磁开关元件122j、2个供电持续开关元件121j、4个急速切断开关元件123i等,除此之外,未图示的输入接口电路内的多个输入电阻装载在右侧面位置。
相邻温度检测元件119设置在与升压控制电路部110A中的升压用开关元件115a相邻的位置,用于直接检测升压用开关元件115a有无异常过热,并进行异常通知。
设置在一对输入输出连接器108、108中的某一输入输出连接器108的内部即第一设置位置181、或设置在一对输入输出连接器108、108的中间位置即第二设置位置182的低温环境温度检测元件139a设置在壳体109的外部或内部,用于测定其设置环境温度,在为了布线的方便而将该低温环境温度检测元件139a装载在电路基板200上的情况下,装载于作为不与包含监视对象元件的高发热部件相邻的部位、且至少比与壳体109的温度分布相关的平均温度要低的温度分布区域中的电路基板200。
另外,该低温环境温度检测元件139a用于测定作为监视对象元件的感应元件112a、升压用开关元件115a、或者急速励磁开关元件122j的环境温度Ta,将其作为各开关元件公共的测定环境温度Tx。
此处所说的监视对象元件中,有时被称为特定监视对象元件的是功耗与每秒的燃料喷射次数成比例地增大的元件,这些元件用于进行燃料喷射用电磁阀的开阀驱动动作,虽然直接受到分割喷射次数的影响,但不参与开阀保持动作。
与此相对,对于并非特定监视对象元件的供电持续开关元件121j和急速切断开关元件123i,其功耗与所需的每秒的燃料喷射量成比例地增大,并且也受到每秒的燃料喷射次数的影响,以开阀保持动作为主体,也参与开阀驱动动作。
另外,在急速切断开关元件123i的情况下,在利用急速切断开关元件123i来吸收切断开阀保持电流时的电磁能量的形式时,其功耗较大地受到每秒的燃料喷射次数的影响,但对于如图1那样对高压电容器114a进行再生充电的形式,燃料喷射次数的影响变小。
但是,在急速切断开关元件123i、供电持续开关元件121j中,有开阀驱动时的大电流暂时流过,或者有开阀驱动后的衰减电流暂时流过,因此,开阀驱动动作的影响也无法无视。
此处,高温环境温度检测元件139c与供电持续开关元件121j相邻设置,由此可直接监视供电持续开关元件121j的温度,并且可计算高温环境温度检测元件139c所检测出的检测温度和低温环境温度检测元件139a所检测出的检测温度的平均值,将其作为各开关元件公共的测定环境温度Tx来使用。
平均环境温度检测元件139b为装载于检测出与低温环境温度检测元件139a所检测出的检测温度和高温环境温度检测元件139c所检测出的检测温度的平均温度相当的环境温度的部位的温度检测元件,代替低温环境温度检测元件139a、高温环境温度检测元件139c来使用。
另外,图1所示的第一实施方式为利用平均环境温度检测元件139b的情况,与此相对,图7所示的第二实施方式为利用低温环境温度检测元件139a的情况,图8所示的第三实施方式为一并使用低温环境温度检测元件139a和高温环境温度检测元件139c并计算出其平均温度的情况,图11所示的第四实施方式为与图1同样地利用平均环境温度检测元件139b的情况。
作为其它实施方式,在计算低温环境温度检测元件139a所检测出的检测温度Ta和高温环境温度检测元件139c所检测出的检测温度Tc的平均温度并将其作为各开关元件公共的测定环境温度Tx来使用的实施方式中,若使得平均温度的计算系数根据表示发动机的负载状态的进气量的移动平均值(例如10秒内的平均值)的大小而变化,在高负载时以使得靠近高温环境温度检测元件139c一侧的温度为测定环境温度Tx的方式进行修正,则即使后述的图5(D)、图5(E)的规定进气量预先固定于中间负载状态下的进气量,也可进行更高精度的判定。
(2)作用、动作的详细说明
以下,在图1、图2那样构成的本发明实施方式1的车载发动机控制装置中,基于图1的装置的动作说明用的时序图即图3、与图1的装置的发动机的容许转速相关的特性曲线图即图4、作为图1的装置的参照数据500的数据表格的结构图即图5,详细说明其作用、动作。
首先,在图1中,若未图示的电源开关闭合,则电源继电器102的输出触点闭合,对车载发动机控制装置100A施加电源电压Vbb。
其结果是,恒压电源140产生例如DC5V、DC3.3V的稳定电压,微处理器CPU开始控制动作。
微处理器CPU根据开关传感器群105和模拟传感器群104的动作状态、非易失性程序存储器PRG中存放的控制程序的内容,产生对电负载群107的负载驱动指令信号,对于电负载群107中的特定电负载即电磁线圈31~34,经由驱动控制电路部120A产生燃料喷射指令INJi。
另一方面,升压控制电路部110A因升压用开关元件115a进行断续动作而将高压电容器114a充电至作为目标的升压高电压Vh1。
在产生燃料喷射指令INJi的期间,一对供电持续开关元件121j(j=1或2)中的某一方和4个急速切断开关元件123i(i=1~4)中的任一个被闭合驱动,并且在产生了燃料喷射指令INJi之后的短时间中,一对急速励磁开关元件122j(j=1或2)中的某一方被闭合驱动,急速励磁开关元件122j利用升压高电压Vh1,对于作为本次的燃料喷射对象的一个电磁线圈103i(=1~4)进行急速励磁,接着供电持续开关元件121j断续连接电源电压Vbb,从而提供开阀保持电流,急速切断开关元件123i在燃料喷射指令INJi停止时急速切断电磁线圈103i,此时,累积在电池线圈103i中的电磁能量经由回收二极管160i再生充电至高压电容器114a。
另外,在本实施方式1中,高压电容器114a在从未图示的电源开关刚闭合之后、到由起动电动机将发动机旋转驱动而开始燃料喷射为止的期间内,升压高电压Vh1例如初始充电至升压最大电压Vp=DC72V,之后,利用1次的燃料喷射例如放电至放电衰减电压Vd=DC66V,然后升压用开关元件115a再次进行断续动作,到下次的燃料喷射时期为止重复充电至升压最大电压Vp的动作。
因此,高压电容器114a始终维持DC72~66V的高电压,因此,使急速切断开关元件123i开路时的电磁线圈103i的电流衰减特性稳定,闭阀时期不会变动。
另外,各开关元件对内阻较小且闭合电压微小的场效应型晶体管进行开/关控制来使用,因此,晶体管中产生的理论功耗为开路电压×开路时泄漏电流+闭路电压×通电电流,开路时泄漏电流微小,闭合时闭合电压微小,从而为微小功耗。
然而,实际上,开关动作并非在一瞬进行,因开关转移过程中的开路电压和通电电流而产生过渡性功耗。
感应元件112a和升压用开关元件115a用于依次将4个电磁线圈103i高速驱动,在每高速驱动电磁线圈103i一次时,进行数10次的断续动作,对高压电容器114a进行再充电,因此,该开关元件在发热方面最为严苛。
因此,在进行3级~5级的多级分割喷射的装置中,需要将升压用开关元件115a和感应元件112a分割成以组为单位来使用,或至少限制能进行多级分割喷射的发动机转速。
急速励磁开关元件122j施加有升压高电压Vh1而处理大电流,但由于按照气缸组来设置且对于1次燃料喷射仅进行1次开关动作,因此,与升压用开关元件115a相比,在发热方面有利。
供电持续开关元件121j虽然暂时有大电流流过并衰减,但施加电压为电源电压Vbb,开阀保持电流较小,且按照气缸组来设置,从而与升压用开关元件115a相比,在发热方面有利。
急速切断开关元件123i在切断时吸收电磁线圈103i中累积的电磁能量的情况下,分割喷射引起的温度上升变大,但由于与每一电磁线圈103i分别连接,因此,在发热方面,该开关元件比升压用开关元件115a有利。
在图1的装置的动作说明用的时序图即图3中,图3(A)表示对各气缸的燃料喷射指令INJi的开阀指令信号的逻辑状态,在时刻t0产生开阀指令,在时刻t2停止开阀指令。
图3(B)表示对电磁线圈103i的励磁电流的波形,在时刻t0产生图3(E)(F)(G)所示的供电栅极信号A、急速供电栅极信号B、通电栅极信号C,供电持续开关元件121j、急速励磁开关元件122j、急速切断开关元件123i闭合,由此励磁电流急剧上升,在该励磁电流达到峰值电流Ia的时刻、或间隔达到峰值电流Ia的合适的开阀驱动期间,停止图3(F)所示的急速供电栅极信号B,急速励磁开关元件122j开路,由此励磁电流衰减,最终在达到时刻t1的衰减稳定期间,衰减到开阀保持控制开始电流Ib。
之后,断续产生图3(E)所示的供电栅极信号A,在励磁电流为开阀保持电流Ih的下限电流Ie以下时,供电持续开关元件121j闭合,在上限电流Id以上时开路,维持规定的开阀保持电流Ih。
最终,若随着图3(A)的开阀信号在时刻t2停止,图3(G)的通电栅极信号C停止,则急速切断开关元件123i开路,利用图3(H)所示的浪涌电压对高压电容器114a充电。
图3(C)示出高压电容器114a的两端电压即升压高电压Vh1的波形,若完成接通电源开关之后紧接着的初始充电,在达到升压最大电压Vp的状态下进行电磁线圈103i的开阀驱动,则降低至放电衰减电压Vd,从时刻t1起产生图3(D)所示的升压用栅极信号D,升压用开关元件115a的断续动作重新开始,在时刻t3再次达到升压最大电压Vp,准备下次的急速励磁。
另外,在时刻t2,进行来自电磁线圈103i的再生充电,在该时刻,高压电容器114a暂时增加增量电压ΔV。
此外,高压电容器114a的静电电容设为足够大的值,由此升压最大电压Vp与放电衰减电压Vd的偏差极小,无论急速切断开关元件123i在时刻t1到时刻t3间的哪个时刻开路,电磁线圈103i的放电特性也较稳定,可获得稳定的闭阀特性。
接着,在与发动机的容许转速相关的特性曲线图即图4中,横轴为由平均环境温度检测元件139b检测出的发动机控制装置100A内的环境温度Ta,纵轴表示将分割喷射次数的选择值Ba作为参数的容许发动机转速Nk的值。
另外,此处所说的容许发动机转速Nk基于对如下情况进行实验测定而得到的统计数据:例如在分割喷射次数的选择值Bn=B3、环境温度Ta的当前值为测定环境温度Tx时,若由发动机旋转传感器105e测定出的当前的发动机转速Ne为第一特性曲线401上的第一容许转速N1以下的值,则即使继续该分割喷射控制,监视对象元件的内部温度也为容许界限温度Tjmax以下。
即使为同一测定环境温度Tx,若是选择值Bn=B2<B3时的第二特性曲线402,则可获得第二容许转速N2,若是选择值Bn=B1<B2时的第三特性曲线403,则可获得第三容许转速N3。
另外,在发动机转速Ne为规定的阈值转速N4以上时,选择值Nb选择最低值B1。
在表示将图4的第一特性曲线401、第二特性曲线402、第三特性曲线403作为一览表来呈现时的数据表格的结构的图5中,图5(A)表示关于感应元件112a的参照数据501,图5(B)表示关于升压用开关元件115a的参照数据502,图5(C)表示关于急速励磁开关元件122j的参照数据503,图5(D)表示关于供电持续开关元件121j的参照数据504,图5(E)表示关于急速切断开关元件123i的参照数据505,图5(F)表示将图5(A)至图5(E)合成而构成的参照数据500。
在各参照数据500~505中,最上级为将环境温度Ta划分成从-30℃到110℃的15个阶段。
下一级的选择B3为将设选择值Bn=B3的第一特性曲线401上的各环境温度Ta所对应的容许发动机转速Nk的值即D*11~D*15作为实数值来呈现。其中,符号*对应于参照数据编号501~505,*=1~5,参照数据编号500的情况下,删除*。
以下同样,最下级的选择B1为将设选择值Bn=B1的第三特性曲线403上的各环境温度Ta所对应的容许发动机转速Nk的值即D*31~D*35作为实数值来呈现。
另外,对于图5(D)中的供电持续开关元件121j的情况,其温度上升根据进气量而变化,因此,成为规定进气量时的参考值。图5(E)的情况也同样。
此外,图5(F)由从图5(A)到图5(E)的数据(D111~D135)(D211~D235)(D311~D335)(D411~D435)(D511~D535)的最小值即(D11~D35)构成。
在实际使用该数据表格即参照数据500时,与实际的测定环境温度Tx对应的第一容许转速N1、或第二容许转速N2、或第三容许转速N3利用测定温度Tx前后的环境温度Tz下的容许转速进行插值运算来决定。
另外,作为参照数据500,也可利用图5所示的数据表格,或者由代替其的近似计算式来呈现。
若已知在多个监视对象元件中,特定的监视对象元件的温度上升最高,在以其为对象限制分割喷射次数时,其它监视对象元件未必会达到过高温度,则可将参照数据501~505中的任一个直接作为参照数据500来使用。
此外,在生成参照数据501~505时,对作为实验对象的车载发动机控制装置100A的各监视对象元件(112a、115a、122j)及供电持续开关元件121j分别设置实验测定用的相邻温度传感器,通过由该温度传感器检测出的相邻温度达到规定的最大温度来判定达到容许发动机转速Nk这一情况。
作为实验对象的车载发动机控制装置100A与燃料喷射用电磁阀一起设置于能设定成多级可变的恒温槽,由仿真器以可变规定周期提供可变规定脉冲宽度的燃料喷射指令信号INJi,由此等效地对发动机转速、燃料喷射量进行可变调整。
在实验阶段,在电路基板上的各处设置环境温度传感器,获取用于决定低温环境温度检测元件139a、平均环境温度检测元件139c的设置部位的数据。
接着,对图1的装置的动作说明用的流程图即图6进行说明。
图6中,工序600为微处理器CPU开始燃料喷射控制动作的步骤,微处理器CPU从该开始步骤转移至后述的工序601即动作结束步骤,执行其它控制程序,再次返回至工序600,重复执行之后的工序,但该重复周期为比发动机的最大转速下的燃料喷射间隔要短的周期。
后续的工序块611为根据当前的运转状态进行判断并判定是否进行分割喷射控制的分割喷射指令单元,此处用于决定在各发动机的一个燃料循环期间进行1次一并喷射还是进行多次分割喷射,在喷射次数未定的初次动作中,指定进行1次燃料喷射。
后续的工序612为根据工序块611的判定内容,在一个燃料循环中产生1次或多次燃料喷射指令信号INJi的燃料喷射指令单元,根据该燃料喷射指令信号INJi的产生时期和产生期间,决定燃料喷射的时刻和燃料喷射时间。
后续的工序613为如下判定步骤:判定是否是执行由工序601至工序608构成的工序块614即分割上限指定单元的时期,例如以数秒的间隔进行是的判定并转移至工序601,在除此以外的时期进行否的判定并转移至动作结束工序610。
工序601为如下相邻温度判定单元:判定由相邻温度检测元件119检测出的测定相邻温度Ty是否超过从例如升压用开关元件115a内部的容许限制温度Tjmax减去规定的余裕值后而得的管理目标值,在超过时进行是的判定并转移至工序607b,存储产生了高温异常判定信号这一情况,在未超过时进行否的判定并转移至工序602a。
在工序602a中,测定发动机旋转传感器105e的脉冲产生频率,计算当前的发动机转速Ne,并转移至工序602b。
步骤602是如下判定步骤:判定工序602a中计算出的发动机转速Ne是否在规定的阈值转速N4以上,若在规定的阈值转速N4以上,则进行是的判定并转移到工序602c,若小于规定的阈值转速N4,则进行否的判定并转移到工序603a。
另外,阈值转速N4为如下发动机转速:若为该阈值转速N4以上,则将分割喷射次数的选择值Bn无条件地设为最低次数B1。
工序602c为将选择值Bn指定为最低喷射次数B1之后转移至动作结束工序610的成为最小选择值适用单元的步骤。
在工序603a中,读取由平均环境温度检测元件139b检测出的测定环境温度Tx并转移至工序603b。
工序603b是以下高温环境判定单元:判定在工序603a中读取的测定环境温度Tx是否超过规定的基准环境温度T0,若超过,则进行是的判定并转移至工序607a,若未超过,则进行否的判定并转移至工序604。
在工序604中,对应于工序603a中读取的测定环境温度Tx和选择值Bn的喷射次数,根据作为程序存储器PRG中存放的参照数据500的图5的数据表格,利用插值运算来计算容许发动机转速N1、N2、N3,并转移至工序605a。
工序605a是如下判定步骤:判定工序602a中计算出的当前的发动机转速Ne是否小于工序604中计算出的第一容许转速N1,若小于第一容许转速N1,则进行是的判定并转移到工序606a,若并非小于第一容许转速N1,则进行否的判定并转移到工序605b。
在工序606a中,选择选择值Bn=B3,转移至工序608。
工序605b是如下判定步骤:判定工序602a中计算出的当前的发动机转速Ne是否小于工序604中计算出的第二容许转速N2,若小于第二容许转速N2,则进行是的判定并转移到工序606b,若并非小于第二容许转速N2,则进行否的判定并转移到工序606c。
在工序606b中,选择选择值Bn=B2,转移至工序608。
在工序606c中,决定为选择值Bn=B1,转移至工序605c。
工序605c是如下判定步骤:判定工序602a中计算出的当前的发动机转速Ne是否小于工序604中计算出的第三容许转速N3,若小于第三容许转速N3,则进行是的判定并转移到动作结束工序610,若并非小于第三容许转速N3,则进行否的判定并转移到工序607a。
工序607a是如下判定步骤:判定工序603b或工序605c所进行的异常判定的持续时间是否超过规定的阈值时间τ,若持续,则进行是的判定并转移至工序607b,若异常未持续阈值时间τ,则进行否的判定并转移至动作结束工序610。
工序607b为如下异常通知单元:在工序601的判定为相邻温度的高温异常判定时产生异常通知输出,并且,在工序603b的环境异常判定信号的产生状态持续规定的阈值时间τ以上,或即使利用工序606c将选择值Bn设为最小的B1,工序605c的判定中当前的所述发动机转速Ne过高的状态也持续了规定的阈值时间τ以上时,产生异常通知输出,由此至少保存异常产生信息或停止多次喷射控制,并转移至动作结束工序610。
工序608为如下上升选择延迟处理单元:在工序606a和工序606b的选择为将选择值Bn选择为比至今为止的选择值Bn要大的值的上升选择指令,且即使经过规定的阈值时间τ后也依然持续产生该上升选择指令时,使选择值Bn的上升处理有效,在工序606b的选择为下降选择时,立即使其有效,并转移至动作结束工序610。
另外,异常通知单元607b或下降选择延迟处理单元608中应用的规定的阈值时间τ的值为与监视对象元件的内部平均温度相关的热时间常数τ0以上的值,该热时间常数τ0为相当于如下经过时间的物理常数,该经过时间为在使监视对象元件的功耗急剧增加或急剧减少变量值ΔP时,该元件的内部平均温度上升饱和或下降饱和的时刻的温度增量值为+ΔTmax或温度减量值为-Δtmax的情况下,产生该温度变化值±ΔTmax的63%的温度变动为止的经过时间。
在以上的说明中,判定发动机转速Ne的大中小的工序605a、605b、605c利用1次的比较结果立即进行大中小的判定,但也可附加如下确认判定单元,该确认判定单元在例如从动作工序600到动作结束工序610的运算循环中,在是或否的判定在连续的2次运算循环中为相同比较结果时,将该判定确定为是或否,在获得不持续的比较结果时,使上次的判定结果优先。
(3)实施方式1的要点和特征
如以上说明中明确地那样,本发明实施方式1的车载发动机控制装置涉及车载发动机控制装置100A,为了将设置于多气缸发动机的各气缸i(i=1、2、···m)的燃料喷射用电磁阀依次驱动,包括:驱动控制电路部120A,该驱动控制电路部120A包含有将该电磁阀驱动用的多个电磁线圈103i按照第一气缸群j(j=1)、第二气缸群j(j=2)交替依次地进行开阀驱动的多个开关元件;升压控制电路部110A,该升压控制电路部110A生成用于将所述电磁线圈103i进行急速励磁的升压高电压;及运算控制电路部130A,该运算控制电路部130A以微处理器CPU和程序存储器PGM为主体,
所述升压控制电路部110A包括:由车载电池101通过1个升压用开关元件115a进行断续励磁的一个感应元件112a;及在所述升压用开关元件115a开路时使所述感应元件112a中累积的电磁能量释放,通过多次断续动作来充电至作为目标的所述升压高电压Vh1的1个高压电容器114a,
所述驱动控制电路部120A包括:在所述车载电池101与所述电磁线圈103i之间经由防逆流元件125j按照所述气缸群连接的供电持续开关元件121j;在所述高压电容器114a与所述电磁线圈103i之间按照所述气缸群连接的急速励磁开关元件122j;按照所述气缸群与所述电磁线圈103i并联连接的换流电路元件126j;及分别与所述电磁线圈103i串联连接的急速切断开关元件123i。
而且,所述运算控制电路部130A包含:对所述多个开关元件121j、122j、123i产生燃料喷射指令INJi的燃料喷射指令单元612;作为分割上限指定单元614的控制程序,该分割上限指定单元614指定用于决定在所述气缸发动机的各发动机的一个燃料循环期间内对同一所述电磁线圈103i产生几次所述燃料喷射指令信号INJi的选择值Bn的上限值;及作为数据表格或近似计算式的参照数据500,
所述参照数据500汇集了与多个监视对象元件相关的各自的参照数据501~505,该参照数据500以由所述分割上限指定单元614限制的所述选择值Bn为参量,通过将容许发动机转速Nk的数值数据的最小值编辑而构成,该容许发动机转速Nk以由环境温度检测元件139b检测出的代表所述感应元件112a、或所述升压用开关元件115a、或所述急速励磁开关元件122j、或供电持续开关元件121j、或急速切断开关元件123i中的任意元件的多个监视对象元件的、与设置环境相关的测定环境温度Tx为变量来决定,
所述容许发动机转速Nk为对以下情况进行实验确认而得到的统计数据:即,在所述测定环境温度Tx下应用所指定的选择值Bn,即使利用多次喷射持续进行运转,所述监视对象元件的内部温度也为规定的容许限制温度Tjmax以下,所述分割上限指定单元614将由发动机旋转传感器105e检测出的发动机转速Ne、和根据所述参照数据500利用插值运算计算出的与当前的所述测定环境温度Tx对应的所述容许发动机转速Nk的值进行对比,决定在容许范围内以较多的分割喷射次数为上限的选择值Bn。
所述程序存储器PGM还包含作为最小选择值应用单元602c的控制程序,
所述最小选择值应用单元602c在由所述发动机旋转传感器105e检测出的所述发动机转速Ne为规定的阈值转速N4以上时,将所述分割喷射次数的选择值Bn指定为最低的选择值B1。
如上所述,与本发明的权利要求2相关,最小选择值应用单元在发动机转速为规定的阈值转速以上时,将分割喷射次数的选择值设定为最低水平。
因此,具有如下特征:在微处理器的高速控制负担变大的高速运转区域,即使不进行复杂运算,也可决定为固定的选择值来进行运转。这对于实施方式2至4也同样。
所述程序存储器PGM还包含作为高温环境判定单元603b、旋转异常判定单元605c、异常通知单元607b的控制程序,
所述高温环境判定单元603b在由所述环境温度检测元件139b检测出的所述测定环境温度Tx超过规定的基准环境温度T0时,产生环境异常判定信号,
所述旋转异常判定单元605c在即使将分割喷射次数的选择值水平设定得较低,当前的发动机转速也超过根据参照数据计算出的容许转速时,产生旋转异常判定信号,
所述异常通知单元607b在所述环境异常判定信号或所述旋转异常判定信号的产生状态持续了规定的阈值时间τ以上时,产生异常通知指令,由此至少保存异常产生信息或停止多次喷射控制。
如上所述,与本发明的权利要求3相关,若由环境温度检测元件检测出的测定环境温度为高温异常,或者即使将分割喷射次数的选择值水平设定得较低、也超过根据参照数据计算出的容许转速的发动机转速的运转持续,则产生异常通知指令。
因此,具有如下特征:在产生异常通知指令时,可停止多次喷射控制,抑制升压用开关元件的温度上升,或保存异常产生历史信息。这对于实施方式2至4也同样。
所述程序存储器PGM还包含作为上升选择延迟处理单元608的控制程序,
所述上升选择延迟处理单元608在所述发动机转速Ne减少,或所述测定环境温度Tx减少,所述分割上限指定单元614产生将选择值Bn选择为较大值的上升选择指令时,若即使经过规定的阈值时间τ,也依然持续产生该上升选择指令,则执行选择值Bn的上升处理。
如上所述,与本发明的权利要求4相关,在对分割喷射次数的选择值进行上升变更时,经过规定阈值时间之后进行选择值的上升处理。
因此,若对分割喷射次数的选择值进行上升变更,则监视对象元件的温度上升增加,但发动机转速或环境温度下降,监视对象元件的内部温度也相应下降,在确认到这一情况之后执行上升变更,因此,具有可防止监视对象元件的内部温度异常上升的特征。
这对于实施方式2至4也同样。
在所述异常通知单元607b或所述上升选择延迟处理单元608中应用的所述规定阈值时间τ的值为与所述监视对象元件的内部平均温度相关的热时间常数τ0以上的值,
所述热时间常数τ0为相当于如下经过时间的物理常数,该经过时间为在使所述监视对象元件的功耗急剧增加或急剧减少变量值ΔP时,该监视对象元件的内部平均温度上升饱和或下降饱和的时刻的温度增量值为+ΔTmax或温度减量值为-ΔTmax,产生该温度变化值ΔTmax的63%的温度变动为止的经过时间。
如上所述,与本发明的权利要求6相关,作为异常通知单元进行异常判定时的判定待机时间、或者上升选择延迟处理单元执行上升处理为止的判定待机时间的规定阈值时间τ为监视对象元件的内部平均温度的热时间常数τ0以上的值。
因此,具有如下特征:防止进行误异常判定,胡乱进行选择值的上升处理,使得监视对象元件的局部温度异常上升。
这对于实施方式2至4也同样。
在所述监视对象元件的附近位置设置有相邻温度检测元件119,并且,所述程序存储器PGM还包含作为相邻温度判定单元601的控制程序,
所述相邻温度检测元件119用于推定所述监视对象元件的内部平均温度,由该相邻温度检测元件检测出的测定相邻温度Ty输入到所述微处理器CPU,
所述相邻温度判定单元601在所述测定相邻温度Ty的值超过从所述监视对象元件的内部的容许限制温度Tjmax减去规定的余裕值后的管理目标值时,产生高温异常判定信号,
所述异常通知单元607b在所述相邻温度判定单元601产生了所述高温异常判定信号时,产生异常通知指令,由此至少保存异常产生信息或停止多次喷射控制。
如上所述,与本发明的权利要求7相关,一并设置有检测监视对象元件的附近位置的温度的相邻温度检测元件,在由此检测出的测定相邻温度超过规定的管理目标值时,产生异常通知指令。
因此,具有如下特征:在产生异常通知指令时,可停止多次喷射控制,抑制监视对象元件的温度上升,或者识别出异常产生原因为相邻温度判定单元所得到的高温异常、或者高温环境判定单元所得到的环境异常、或者实际发动机转速大于根据参照数据计算出的容许转速的高速旋转异常,并保存异常产生历史信息。
此外,相邻温度的高温异常判定具有能比环境温度异常、高速旋转异常判定更直接地检测出监视对象元件内部的高温状态的特征。
但是,监视对象元件的接合部的局部温度比与其内部平均温度相关的热时间常数τ0要灵敏地温度上升,因此,虽说有温度余裕,但不期望仅依赖于相邻温度判定单元产生过度的功耗,以利用高温环境温度判定的环境异常判定、利用参照数据的高速旋转异常判定为主体来控制,辅助性地一并使用高温异常判定,从而具有能防止控制误差所导致的误判定的特征。
这对于实施方式2至4也同样。
所述运算控制电路部130A、升压控制电路部110A及驱动控制电路部120A装载于收纳于壳体109的电路基板200,
所述监视对象元件包含在增大选择值Bn时温度上升增大的由所述感应元件112a、所述升压用开关元件115a及所述急速励磁开关元件122j构成的特定监视对象元件,
对于所述环境温度检测元件,在假设有比与所述壳体109内的温度分布相关的平均温度要低的温度分布区域中的低温环境温度检测元件139a、与所述驱动控制电路部120A内的所述供电持续开关元件121j相邻配置的高温环境温度检测元件139c的情况下,将设置在与由所述低温环境温度检测元件139a和所述高温环境温度检测元件139c检测出的温度的平均值相当的环境温度的部位的平均环境温度检测元件139b的检测温度设为所述特定监视对象元件的测定环境温度Tx。
如上所述,与本发明的权利要求9相关,作为感应元件、升压用开关元件、急速励磁开关元件的特定监视对象元件的环境温度应用收纳有电路基板的壳体内的低温环境温度和供电持续开关元件的相邻位置的高温环境温度的平均温度。
因此,具有如下特征:作为特定监视对象元件的高发热元件的温度上升值由发动机转速的大小和分割喷射次数之积来大体决定,若将该温度上升值和测定出的平均环境温度相加,则推定出考虑了供电持续开关元件的发热状态的特定监视对象元件的内部温度,因此,若在所提供的环境温度和分割喷射次数中,将内部温度为规定的容许界限值以下的发动机转速的容许值预先生成作为参照数据,则在实际运转阶段,即使不进行内部温度的推定运算,也可容易计算出容许转速,该容许转速为在供电持续开关元件为高温时经抑制后的转速。
另外,供电持续开关元件的功耗根据分割喷射次数而增加,并与燃料喷射阀的开阀时间成比例地增大,对于高负载高速运转时的大功耗,以内部温度为规定值以下的环境温度为基准来进行设计。
然而,若增多分割喷射次数的高速运转持续,则感应元件、升压用开关元件及急速励磁开关元件的温度上升变高,其结果是,供电持续开关元件的环境温度上升,因此,供电持续开关元件也直接或间接受到分割喷射次数的影响。
对此,若对特定监视对象元件的环境温度考虑供电持续开关元件的温度要素,则可决定分割喷射次数,使得特定监视对象元件及供电持续开关元件的内部温度为规定值以下。
另外,对于急速切断开关元件的情况,在利用开关元件来吸收在切断通电时累积在电磁线圈中的电磁能量的电路形式的情况下,产生与分割喷射次数和发动机转速之积成比例的功耗,成为监视对象元件中的一个,但通过利用高压电容器或中间电容器来吸收通电切断时的电磁能量,从而能从监视对象元件中排除。
如以上说明中明确地那样,本发明实施方式1的车载发动机控制装置涉及车载发动机控制装置100A,为了将设置于多气缸发动机的各气缸i(i=1、2、···m)的燃料喷射用电磁阀依次驱动,包括:驱动控制电路部120A,该驱动控制电路部120A包含有将该电磁阀驱动用的多个电磁线圈103i按照第一气缸群j(j=1)、第二气缸群j(j=2)交替依次地进行开阀驱动的多个开关元件;升压控制电路部110A,该升压控制电路部110A生成用于将所述电磁线圈103i进行急速励磁的升压高电压;及运算控制电路部130A,该运算控制电路部130A以微处理器CPU和程序存储器PGM为主体,
所述升压控制电路部110A包括:由车载电池101通过1个升压用开关元件115a进行断续励磁的一个感应元件112a;及在所述升压用开关元件115a开路时使所述感应元件112a中累积的电磁能量释放,通过多次断续动作来充电至作为目标的所述升压高电压Vh1的1个高压电容器114a,
所述驱动控制电路部120A包括:在所述车载电池101与所述电磁线圈103i之间经由防逆流元件125j按照所述气缸群连接的供电持续开关元件121j;在所述高压电容器114a与所述电磁线圈103i之间按照所述气缸群连接的急速励磁开关元件122j;按照所述气缸群与所述电磁线圈103i并联连接的换流电路元件126j;及分别与所述电磁线圈103i串联连接的急速切断开关元件123i。
而且,所述运算控制电路部130A包含:作为分割上限指定单元614的控制程序,该分割上限指定单元614指定用于决定在所述多气缸发动机的各发动机的一个燃料循环期间内对同一所述电磁线圈103i产生几次所述燃料喷射指令信号INJi的选择值Bn的上限值;及汇集与多个监视对象元件相关的实验数据而构成的、作为数据表格或近似计算式的参照数据500,
所述分割上限指定单元614对应于由环境温度检测元件139b检测出的当前的测定环境温度Tx、根据所述参照数据500计算出的容许发动机转速Nk、由发动机旋转传感器105e检测出的当前的发动机转速Ne,以监视对象元件的内部温度为规定的容许限制值以下为条件,指定将尽可能大的值的分割喷射次数作为上限的所述选择值Bn,并且,
对于设置在所述升压控制电路部110A及所述驱动控制电路部120A内的所述开关元件的至少一部分,包括用于抑制其温度上升的损耗抑制单元。
驱动所述电磁线圈103i(i=1、2、··m)的多个所述开关元件包括与各电磁线圈103i分别连接的急速切断开关元件123i、所述第一气缸群的各电磁线圈103i所共用的急速励磁开关元件122j(j=1)、供电持续开关元件121j(j=1)、以及所述第二气缸群的各电磁线圈103i所共用的急速励磁开关元件122j(j=2)、供电持续开关元件121j(j=2),
所述急速励磁开关元件122j(j=1、2)在产生了所述燃料喷射指令INJi之后紧接着的规定期间内,对所述第一气缸群或第二气缸群的电磁线圈103i的上游端子施加所述高压电容器114a的升压高电压Vh1,并提供急速励磁电流,
所述供电持续开关元件121j在产生所述燃料喷射指令INJi的期间内,对于所述第一气缸群或第二气缸群的电磁线圈103i的上游端子经由防逆流元件125j(j=1、2)断续施加所述车载电池101的电源电压Vbb,提供开阀保持电流,伴随该供电持续开关元件121j的断续动作而产生的所述电磁线圈103i的开阀保持电流因各气缸群的所述换流电路元件126j(j=1、2)而换流衰减,
所述急速切断开关元件123i在产生所述燃料喷射指令INJi的期间内,将所述电磁线圈103i各自的下游侧端子连接到接地电路,
包括在所述急速切断开关元件123i开路时将在该急速切断开关元件123i的两端产生的反激(flyback)电压释放到所述高压电容器114a的回收二极管160i,所述高压电容器114a的充电前后的最大电压变动幅度限制在所述车载电池101的电源电压Vbb以下。
如上所述,与本发明的权利要求13相关,对于将电磁线圈的励磁电流分别高速切断的急速切断开关元件连接有回收二极管,在将急速切断开关元件开路时,电磁线圈中累积的电磁能量再生充电到高压电容器,升压高电压的充电前后的变动幅度限制在规定值以下。
因此,不利用急速切断开关元件来吸收电磁线圈中累积的电磁能量,因此,可抑制急速切断开关元件的功耗,并且,再生充电至高压电容器的电磁能量用于下次的电磁线圈的急速励磁,因此,具有能降低升压控制电路部所产生的高压电容器的充电能量的特征。
此外,由于高压电容器的电压变动幅度受到限制,因此,在将急速切断开关元件开路时的电磁线圈的电流衰减特性变稳定,由此具有可获得稳定的闭阀特性的特征。
另外,在本实施方式中,构成为急速切断开关元件相对于供电持续开关元件和急速励磁开关元件串联连接,因此,对于电磁线圈的通电电流流到上游侧和下游侧的2个开关元件,具有功耗变大的问题,但在上游侧或下游侧产生开关元件的短路异常或外部布线的电源短路异常或接地短路异常等的情况下,可利用另一方的开关元件来切断通电电流。
实施方式2
(1)结构和作用的详细说明
以下,对于表示本发明实施方式2的车载发动机控制装置的整体电路框图的图7,以与图1的不同点为中心,说明其结构和作用动作。
另外,在各图中,相同标号表示相同或相当部分,车载发动机控制装置100A变成车载发动机控制装置100B,利用标号末尾的大写英文字母来表示实施方式的区分。
图7中,图7的装置与图1的装置的第一主要不同点在于,对于驱动燃料喷射电磁阀的4个电磁线圈31~34,升压控制电路部110B包括2个感应元件112a、112b、对其进行断续驱动的2个升压用开关元件115a、115b、以及一对充电二极管113a、113b,高压电容器114a保持为一个。
此外,第二、第三主要不同点在于,附加与供电持续开关元件121j并联连接的并联开关元件169j,附加与急速励磁开关元件122j并联连接的并联开关元件129j。
对于第二组的电磁线圈33、32也同样,连接有供电持续开关元件121j和并联开关元件169j、急速励磁开关元件122j和并联开关元件129j。
因此,驱动控制电路部120B内的各开关元件相对于1个电磁线圈分配数量为1个,这是与急速切断开关元件123i同样的分配数量。
第四主要不同点在于,急速切断开关元件123i开路时的电磁线圈103i的反激能量与图1的情况同样,经由回收二极管160i通过高压电容器114a再生,或者也可去除回收二极管160i,利用急速切断开关元件123i内部寄生的电压限制二极管124i的作用而由急速切断开关元件123i自身消耗。
第五主要不同点在于,在运算控制电路部130B中,将由图6中说明的低温环境温度检测元件139a测定出的环境温度Ta作为测定环境温度Tx来使用。
如图7那样构成的升压控制电路部110B中,在升压用开关元件115a闭合时,感应元件112a由车载电池101励磁,并且另一升压用开关元件115b开路,在该升压用开关元件115b开路时,另一感应元件112b中累积的电磁能量被释放,经由充电二极管113b对公共的高压电容器114a充电。
同样,在升压用开关元件115b闭合时,感应元件112b由车载电池101励磁,并且另一升压用开关元件115a开路,在该升压用开关元件115a开路时,另一感应元件112a中累积的电磁能量被释放,经由充电二极管113a对公共的高压电容器114a充电。
其结果如图3(C)所示,放电衰减电压Vd为接近升压最大电压Vp的值,利用一对感应元件112a、112b和一对升压用开关元件115a、115b交替对公共的高压电容器114a进行充电,从而进行高频度的分割喷射,并利用一对感应元件112a、112b和一对升压用开关元件115a、115b进行发热分散。
另外,1个高压电容器114a也可以是将小容量的2个电容器单纯地进行并联连接。
在图7那样构成的驱动控制电路部120B中,栅极控制电路128同时产生供电栅极信号A1、A2,供电持续开关元件121j和并联开关元件169j始终同时被闭合驱动。
同样,栅极控制电路128同时产生急速供电栅极信号B1、B2,急速励磁开关元件122j和并联开关元件129j始终同时被闭合驱动。
另外,并联连接的各开关元件使用场效应型晶体管,该样式的晶体管的内部电阻具有随着温度上升而增大的正温度系数。
因此,在将并联开关元件同时闭合的情况下,通电电流集中于内部电阻较小的开关元件,若内部电阻随着其温度上升而增大,则能接近对方侧开关元件的内部电阻,来保持热平衡。
另外,在去除回收二极管160i,利用急速切断开关元件123i来吸收电磁线圈103i中累积的电磁能量的情况下,具有即使高压电容器114a有电压变动,对电流切断特性也没有影响的特征。
在图7那样构成的运算控制电路部130B中,输入到微处理器CPU的测定环境温度Tx使用图2所示的低温环境温度检测元件139a。如图2中上述那样,该低温环境温度检测元件139a装载于比与壳体109内的温度分布相关的平均温度要低的温度分布区域中的电路基板200,用于在与至少包含监视对象元件的高发热部件不相邻的部位,测定该监视对象元件的环境温度Ta,并将其设为测定环境温度Tx。
(2)实施方式2的要点和特征
如以上说明中明确地那样,本发明实施方式2的车载发动机控制装置涉及车载发动机控制装置100B,为了将设置于多气缸发动机的各气缸i(i=1、2、···m)的燃料喷射用电磁阀依次驱动,包括:驱动控制电路部120B,该驱动控制电路部120B包含有将该电磁阀驱动用的多个电磁线圈103i按照第一气缸群j(j=1)、第二气缸群j(j=2)交替依次地进行开阀驱动的多个开关元件;升压控制电路部110B,该升压控制电路部110B生成用于将所述电磁线圈103i进行急速励磁的升压高电压;及运算控制电路部130B,该运算控制电路部130B以微处理器CPU和程序存储器PGM为主体,
所述升压控制电路部110B包括:由车载电池101通过多个升压用开关元件115a、115b进行断续励磁的多个感应元件112a、112b;及在所述升压用开关元件115a、115b开路时使所述感应元件112a、112b中累积的电磁能量释放,通过多次断续动作来充电至作为目标的所述升压高电压Vh1的1个高压电容器114a,
所述驱动控制电路部120B包括:在所述车载电池101与所述电磁线圈103i之间经由防逆流元件125j按照所述气缸群连接的供电持续开关元件121j;在所述高压电容器114a与所述电磁线圈103i之间按照所述气缸群连接的急速励磁开关元件122j;按照气缸群与所述电磁线圈103i并联连接的换流电路元件126j;及分别与所述电磁线圈103i串联连接的急速切断开关元件123i。
而且,所述运算控制电路部130B包含:对所述多个开关元件121j、122j、123i产生燃料喷射指令INJi的燃料喷射指令单元612;作为分割上限指定单元614的控制程序,该分割上限指定单元614指定用于决定在所述多气缸发动机的各发动机的一个燃料循环期间内对同一所述电磁线圈103i产生几次所述燃料喷射指令信号INJi的选择值Bn的上限值;及作为数据表格或近似计算式的参照数据500,
所述参照数据500汇集了与多个监视对象元件相关的各自的参照数据501~505,该参照数据500以由所述分割上限指定单元614限制的所述选择值Bn为参量,通过将容许发动机转速Nk的数值数据的最小值编辑而构成,该容许发动机转速Nk以由环境温度检测元件139a检测出的代表所述感应元件112a、112b、或所述升压用开关元件115a、115b、或所述急速励磁开关元件122j、或供电持续开关元件121j、或急速切断开关元件123i中的任一个的多个监视对象元件的、与设置环境相关的测定环境温度Tx为变量来决定,
所述容许发动机转速Nk为对以下情况进行实验确认而得到的统计数据:即,在所述测定环境温度Tx下应用所指定的选择值Bn,即使利用多次喷射持续进行运转,所述监视对象元件的内部温度也为规定的容许限制温度Tjmax以下,
所述分割上限指定单元614将由发动机旋转传感器105e检测出的发动机转速Ne、和根据所述参照数据500利用插值运算计算出的与当前的所述测定环境温度Tx对应的所述容许发动机转速Nk的值进行对比,决定在容许范围内以较多的分割喷射次数为上限的选择值Bn。
所述运算控制电路部130B、升压控制电路部110B及驱动控制电路部120B装载于收纳在壳体109的电路基板200,
所述监视对象元件包含在增大选择值Bn时温度上升增大的、所述感应元件112a、112b、所述升压用开关元件115a、115a及所述急速励磁开关元件122j,
所述环境温度检测元件为测定所述监视对象元件的环境温度Ta并将其设为测定环境温度Tx的低温环境温度检测元件139a,其设置部位为所述壳体109的外部或内部,在为了便于布线而将其装载在所述电路基板200上的情况下,装载在与包含所述监视对象元件的高发热部件不相邻的部位、且至少比与所述壳体109的温度分布相关的平均温度要低的温度分布区域中的所述电路基板200。
如上所述,与本发明的实施方式8相关,将环境温度检测元件设置在与监视对象元件不相邻的低温区域,在与监视对象元件隔开的位置测定其环境温度。
因此,具有如下特征:作为特定监视对象元件的高发热开关元件的温度上升值由发动机转速的大小和分割喷射次数之积来大体决定,若将该温度上升值和测定出的平均环境温度相加,则推定出特定监视对象元件的内部温度,因此,若在所提供的环境温度和分割喷射次数中,将内部温度为规定的容许界限值以下的发动机转速的容许值预先生成作为参照数据,则在实际运转阶段,即使不进行内部温度的推定运算,也可容易计算出容许转速。
另外,在例如升压用开关元件的附近位置设置有环境温度检测元件的情况下,测定将升压用开关元件的温度上升值和环境温度相加后的结果,其分配不明,因此,在变更了发动机转速的情况下,需要基于执行结果来判定达到何种内部温度,存在无法预测可运转的转速的问题。
如以上说明中明确地那样,本发明实施方式2的车载发动机控制装置涉及车载发动机控制装置100B,为了将设置于多气缸发动机的各气缸i(i=1、2、···m)的燃料喷射用电磁阀依次驱动,包括:驱动控制电路部120B,该驱动控制电路部120B包含有将该电磁阀驱动用的多个电磁线圈103i按照第一气缸群j(j=1)、第二气缸群j(j=2)交替依次地进行开阀驱动的多个开关元件;升压控制电路部110B,该升压控制电路部110B生成用于将所述电磁线圈103i进行急速励磁的升压高电压;及运算控制电路部130B,该运算控制电路部130B以微处理器CPU和程序存储器PGM为主体,
所述升压控制电路部110B包括:由车载电池101通过多个升压用开关元件115a、115b进行断续励磁的多个感应元件112a、112b;及在所述升压用开关元件115a、115b开路时使所述感应元件112a、112b中累积的电磁能量释放,通过多次断续动作来充电至作为目标的所述升压高电压Vh1的1个高压电容器114a,
所述驱动控制电路部120B包括:在所述车载电池101与所述电磁线圈103i之间经由防逆流元件125j按照所述气缸群连接的供电持续开关元件121j;在所述高压电容器114a与所述电磁线圈103i之间按照所述气缸群连接的急速励磁开关元件122j;按照气缸群与所述电磁线圈103i并联连接的换流电路元件126j;及分别与所述电磁线圈103i串联连接的急速切断开关元件123i。
而且,所述运算控制电路部130B包含:作为分割上限指定单元614的控制程序,该分割上限指定单元614指定用于决定在所述多气缸发动机的各发动机的一个燃料循环期间内对同一所述电磁线圈103i产生几次所述燃料喷射指令信号INJi的选择值Bn的上限值;及汇集与多个监视对象元件相关的实验数据而构成的、作为数据表格或近似计算式的参照数据500,
所述分割上限指定单元614对应于由环境温度检测元件139a检测出的当前的测定环境温度Tx、根据所述参照数据500计算出的容许发动机转速Nk、由发动机旋转传感器105e检测出的当前的发动机转速Ne,以监视对象元件的内部温度为规定的容许限制值以下为条件,指定将尽可能大的值的分割喷射次数作为上限的所述选择值Bn,并且,
对于设置在所述升压控制电路部110B及所述驱动控制电路部120B内的所述开关元件的至少一部分,包括用于抑制其温度上升的损耗抑制单元或发热分散单元。
驱动所述电磁线圈103i(i=1、2、··m)的多个所述开关元件包括与各电磁线圈103i分别连接的急速切断开关元件123i、所述第一气缸群的各电磁线圈103i所共用的急速励磁开关元件122j(j=1)及供电持续开关元件121j(j=1)、以及所述第二气缸群的各电磁线圈103i所共用的急速励磁开关元件122j(j=2)及供电持续开关元件121j(j=2),
所述急速励磁开关元件122j(j=1、2)在产生了所述燃料喷射指令INJi之后紧接着的规定期间内,对所述第一气缸群或第二气缸群的电磁线圈103i的上游端子施加所述升压高电压Vh1,并提供急速励磁电流,
所述供电持续开关元件121j(j=1、2)在产生所述燃料喷射指令INJi的期间内,对于所述第一气缸群或第二气缸群的电磁线圈103i的上游端子经由防逆流元件125j断续施加所述车载电池101的电源电压Vbb,提供开阀保持电流,伴随该供电持续开关元件121j的断续动作而产生的所述电磁线圈103i的开阀保持电流因所述换流电路元件126j(j=1、2)而换流衰减,
所述急速切断开关元件123i在产生所述燃料喷射指令INJi的期间内,将所述电磁线圈103i各自的下游侧端子连接到接地电路,在所述燃料喷射指令INJi被解除时,所述电磁线圈103i的电磁能量由利用电压限制二极管124i限制了切断浪涌电压的所述急速切断开关元件123i吸收,或者经由回收二极管160i由所述高压电容器114a吸收,
所述供电持续开关元件121j或所述急速励磁开关元件122j中的至少一方包括同时受到闭合驱动的并联开关元件169j、129j,并联连接的各开关元件为场效应型晶体管。
如上所述,与本发明的权利要求11相关,构成驱动控制电路部的供电持续开关元件或急速励磁开关元件中的至少一方包括同时受到闭合驱动的并联开关元件。
因此,关于按照气缸群进行高压急速供电的急速励磁开关元件或提供开阀保持电流的供电持续开关元件,通过并用并联开关元件,能力图实现温度上升的分散抑制,且具有能削减对于电磁线圈的连接端子数的特征。
另外,在并联使用开关元件的情况下,低电阻侧的开关元件的电流变多,功耗变大,但场效应型晶体管的内部电阻随着温度上升而增大,因此,与对方侧开关元件可实现热平衡并进行平均化。
所述升压控制电路部110B包括:由车载电池101通过一对升压用开关元件115a、115b交替进行断续励磁的一对感应元件112a、112b;及由该一对感应元件112a、112b通过一对充电二极管113a、113b进行充电的公共的高压电容器114a,
在所述一对升压用开关元件115a、115b中的一方闭合时,所述一对感应元件112a、112b中的一方由所述车载电池101励磁,并且所述一对升压用开关元件115a、115b中的另一方开路,
在所述一对升压用开关元件115a、115b中的另一方开路时,所述一对感应元件112a、112b中的另一方中累积的电磁能量释放,并且对所述公共的高压电容器114a进行充电。
如上所述,与本发明的权利要求12相关,升压控制电路部对于一对感应元件、升压用开关元件、及充电二极管包括公共的高压电容器,对一对感应元件交替进行断续励磁,并协同地对公共的高压电容器进行充电。
因此,在一方感应元件由车载电池进行励磁的期间,另一方的感应元件对高压电容器进行充电,因此,具有如下特征:不会产生时间损耗,可立即对高压电容器进行充电并进行高频度的分割喷射,并且,利用一对升压用开关元件及感应元件来分散其发热,各自的温度上升降低。
驱动所述电磁线圈103i(i=1、2、··m)的多个所述开关元件包括与各电磁线圈103i分别连接的急速切断开关元件123i、所述第一气缸群的各电磁线圈103i所共用的急速励磁开关元件122j(j=1)或其并联开关元件129j、供电持续开关元件121j(j=1)或其并联开关元件169j、以及所述第二气缸群的各电磁线圈103i所共用的急速励磁开关元件122j(j=2)或其并联开关元件129j、供电持续开关元件121j(j=2)或其并联开关元件169j,所述急速励磁开关元件122j(j=1、2)或其并联开关元件129j在产生了所述燃料喷射指令INJi之后紧接着的规定期间内,对所述第一气缸群或第二气缸群的电磁线圈103i的上游端子施加所述高压电容器114a的升压高电压Vh1,并提供急速励磁电流,
所述供电持续开关元件121j或其并联开关元件169j在产生所述燃料喷射指令INJi的期间内,对于所述第一气缸群或第二气缸群的电磁线圈103i的上游端子经由防逆流元件125j(j=1、2)断续施加所述车载电池101的电源电压Vbb,提供开阀保持电流,伴随该供电持续开关元件121j或其并联开关元件169j的断续动作而产生的所述电磁线圈103i的开阀保持电流因各气缸群的所述换流电路元件126j(j=1、2)而换流衰减,
所述急速切断开关元件123i在产生所述燃料喷射指令INJi的期间内,将所述电磁线圈103i各自的下游侧端子连接到接地电路,
包括在所述急速切断开关元件123i开路时将在该急速切断开关元件123i的两端产生的反激(flyback)电压释放到所述高压电容器114a的回收二极管160i,所述高压电容器114a的充电前后的最大电压变动幅度限制在所述车载电池101的电源电压Vbb以下。
如上所述,与本发明的权利要求13相关,对于将电磁线圈的励磁电流分别高速切断的急速切断开关元件连接有回收二极管,在将急速切断开关元件开路时,电磁线圈中累积的电磁能量再生充电到高压电容器,升压高电压的充电前后的变动幅度限制在规定值以下。
因此,不利用急速切断开关元件来吸收电磁线圈中累积的电磁能量,因此,可抑制急速切断开关元件的功耗,并且,再生充电至高压电容器的电磁能量用于下次的电磁线圈的急速励磁,因此,具有能降低升压控制电路部所产生的高压电容器的充电能量的特征。
此外,由于高压电容器的电压变动幅度受到限制,因此,在将急速切断开关元件开路时的电磁线圈的电流衰减特性变稳定,由此具有可获得稳定的闭阀特性的特征。
另外,在本实施方式中,构成为急速切断开关元件相对于供电持续开关元件和急速励磁开关元件串联连接,因此,对于电磁线圈的通电电流流到上游侧和下游侧的2个开关元件,具有功耗变大的问题,但在上游侧或下游侧产生开关元件的短路异常或外部布线的电源短路异常或接地短路异常等的情况下,可利用另一方的开关元件来切断通电电流。
实施方式3
(1)结构的详细说明
以下,对于表示本发明实施方式3的车载发动机控制装置的整体电路框图的图8,以与图1的不同点为中心,说明其结构。
另外,在各图中,相同标号表示相同或相当部分,车载发动机控制装置100A变成车载发动机控制装置100C,利用标号末尾的大写英文字母来表示实施方式的区分。
图8中,图8的装置与图1的装置的第一主要不同点在于,对于驱动燃料喷射电磁阀的4个电磁线圈31~34,升压控制电路部110C包括2个感应元件112a、112b、对其进行断续驱动的2个升压用开关元件115a、及经由一对充电二极管113a、113b充电的一对高压电容器114a、114b,产生一对升压高电压Vh1、Vh2。
此外,第二、第三主要不同点在于,附加与急速励磁开关元件122j协调连接的并联开关元件129j,分别连接到一对高压电容器的一方和另一方。
对于第二组的电磁线圈33、32也同样,连接有供电持续开关元件121j、急速励磁开关元件122j和并联开关元件129j。
因此,驱动控制电路部120C内的急速励磁开关元件相对于1个电磁线圈相当于1个的分配数量,这是与急速切断开关元件123i同样的分配数量。
第四主要不同点在于,急速切断开关元件123i开路时的电磁线圈103i的反激能量经由回收二极管160i回收到中间电容器161j,该回收能量经由释放二极管166j、167j释放到下次驱动的电磁线圈103i。
第五主要不同点在于,在运算控制电路部130C中,将由图6中说明的低温环境温度检测元件139a和高温环境温度检测元件139c测定出的温度的平均值作为测定环境温度Tx来使用。
在升压控制电路部110C中,感应元件112a、升压用开关元件115a、充电二极管113a及高压电容器114a由未图示的反馈控制电路118a进行控制,构成产生与图1同样的升压高电压Vh1的第一升压电路。
然而,与图1的装置相比,高压电容器114a的静电电容较小,充电可快速进行,但图10(B)中后述的放电衰减电压Vd也下降到接近电源电压Vbb的水平。
感应元件112b、升压用开关元件115b、充电二极管113b及高压电容器114b由未图示的反馈控制电路118b进行控制,构成产生与图1同样的升压高电压Vh2的第一升压电路。
然而,高压电容器114b的静电电容较小,放电衰减电压Vd下降到接近电源电压Vbb的水平,但高压电容器114a经由防逆流二极管163a与急速励磁开关元件122j连接,高压电容器114b经由防逆流二极管163b与并联开关元件129j连接,急速励磁开关元件122j和并联开关元件129j交替进行闭合驱动。
其结果,利用一对感应元件112a、112b和一对升压用开关元件115a、115b将电磁线圈103i交替进行开阀驱动,从而进行高频度的分割喷射,并利用一对感应元件112a、112b和一对升压用开关元件115a、115b进行发热分散。
在驱动控制电路部120C中,栅极控制电路128同时产生急速供电栅极信号B1、B2,急速励磁开关元件122j和并联开关元件129j始终交替被闭合驱动。
另外,防逆流二极管163a、163b用于防止在急速切断开关元件123i开路时充电至中间电容器161j的电荷流入到电压下降的高压电容器114a、114b,导致闭阀特性发生变动。
运算控制电路部130C中,对微处理器CPU连接有高温环境温度检测元件139c和低温环境温度检测元件139a,该高温环境温度检测元件139c设置在供电持续开关元件121j附近,该低温环境温度检测元件139a装载于比与壳体109内的温度分布相关的平均温度要低的温度分布区域中的电路基板200,在与至少包含监视对象元件的高发热部件不相邻的部位,测定该监视对象元件的环境温度Ta。
微处理器CPU计算高温环境温度检测元件139a所检测出的高温环境温度Tc和低温环境温度检测元件139a所检测出的低温环境温度Ta的平均值,将其设为测定环境温度Tx。
(2)作用、动作的详细说明
以下,在如图8那样构成的本发明实施方式3的车载发动机控制装置中,基于其动作说明用的时序图即图9、图10对作用、动作进行详细说明。
在第1时序图即图9中,图9(A)表示对各气缸的燃料喷射指令INJi的开阀指令信号的逻辑状态,在时刻t0产生开阀指令,在时刻t2停止开阀指令。
图9(B)表示对电磁线圈103i的励磁电流的波形,在时刻t0,产生图9(E)(F)(G)所示的供电栅极信号A、急速供电栅极信号B(B1或B2)、通电栅极信号C,供电持续开关元件121j、急速励磁开关元件122j或并联开关元件129j、急速切断开关元件123i闭合,从而励磁电流急剧上升。
励磁电流在达到峰值电流Ia之后,衰减至持续供电最终电流Ib,在高压电容器114a、114b的放电衰减电压Vd下降至规定的阈值电压的时刻t1,图10(F)所示的急速供电栅极信号B(B1或B2)停止,急速励磁开关元件122j或并联开关元件129j开路。
之后,断续产生图9(E)所示的供电栅极信号A,在励磁电流为开阀保持电流Ih的下限电流Ie以下时,供电持续开关元件121j闭合,在上限电流Id以上时开路,维持规定的开阀保持电流Ih。
最终,若随着图9(A)的开阀信号在时刻t2停止,图9(G)的通电栅极信号C停止,则急速切断开关元件123i开路,如图9(H)所示,利用电磁线圈103i中累积的电磁能量产生中间电容器161j的充电电压。
图9(C)示出高压电容器114a、114b的两端电压即升压高电压Vh1、Vh2的波形,若完成接通电源开关之后的初始充电,在达到升压最大电压Vp的状态下进行电磁线圈103i的开阀驱动,则降低至放电衰减电压Vd,从时刻t1起产生图9(D)所示的升压用栅极信号D1或D2,一方的升压用开关元件115a、115b的断续动作重新开始,在时刻t3再次达到升压最大电压Vp,准备下次的急速励磁。
在第2时序图即图10中,图10(A)表示对各气缸的燃料喷射指令INJi的开阀指令信号的逻辑状态,在时刻T1产生本次的开阀指令,在时刻T3停止开阀指令。
接着,在时刻T4产生本次的开阀指令,在时刻T7停止该开阀指令。
图10(B)示出高压电容器114a的两端电压即升压高电压Vh1的波形,若完成接通电源开关之后的初始充电,在达到升压最大电压Vp的时刻T1进行电磁线圈103i的开阀驱动,则在时刻T2降低至放电衰减电压Vd,从时刻T2起产生图10(C)所示的升压用栅极信号D1,一方的升压用开关元件115a的断续动作重新开始,在时刻T5再次达到升压最大电压Vp,准备下次的急速励磁。
另外,放电衰减电压Vd不会达到电源电压Vbb以下,作为基准值,设为电源电压Vbb的2倍值是适当的。
图10(D)示出高压电容器114b的两端电压即升压高电压Vh2的波形,若完成接通电源开关之后的初始充电,在达到升压最大电压Vp的时刻T4进行电磁线圈103i的开阀驱动,则在时刻T6降低至放电衰减电压Vd,从时刻T6起产生图10(E)所示的升压用栅极信号D2,一方的升压用开关元件115b的断续动作重新开始,在时刻T9再次达到升压最大电压Vp,准备下次的急速励磁。
在图10(B)所示的波形F1为在时刻T3急速切断开关元件123i开路、由电磁线圈103i中累积的电磁能量充电的中间电容器161j的电压波形,该充电电压的初始值由高压电容器114a、114b的放电衰减电压Vd决定。
此外,本次充电的中间电容器161j的充电电荷释放到与图10(D)所示的高压电容器114b协同动作且下次驱动的电磁线圈103i。
同样,在图10(D)所示的波形F2为在时刻T7急速切断开关元件123i开路、由电磁线圈103i中累积的电磁能量充电的中间电容器161j的电压波形,该充电电压的初始值由高压电容器114a、114b的放电衰减电压Vd决定。
此外,本次充电的中间电容器161j的充电电荷释放到与图10(B)所示的高压电容器114a协同动作且下次驱动的电磁线圈103i。
这样,中间电容器161j的初始电压稳定,从而急速切断开关元件123i开路后的电流衰减特性稳定,因此,意味着燃料喷射用电磁阀的闭阀特性稳定。
(3)实施方式3的要点和特征
如以上说明中明确地那样,本发明实施方式3的车载发动机控制装置涉及车载发动机控制装置100C,为了将设置于多气缸发动机的各气缸i(i=1、2、···m)的燃料喷射用电磁阀依次驱动,包括:驱动控制电路部120C,该驱动控制电路部120C包含有将该电磁阀驱动用的多个电磁线圈103i按照第一气缸群j(j=1)、第二气缸群j(j=2)交替依次地进行开阀驱动的多个开关元件;升压控制电路部110C,该升压控制电路部110C生成用于将所述电磁线圈103i进行急速励磁的升压高电压;及运算控制电路部130C,该运算控制电路部130C以微处理器CPU和程序存储器PGM为主体,
所述升压控制电路部110C包括:由车载电池101通过多个升压用开关元件115a、115b进行断续励磁的多个感应元件112a、112b;及在所述升压用开关元件115a、115b开路时使所述感应元件112a、112b中累积的电磁能量释放,通过多次断续动作来充电至作为目标的所述升压高电压Vh1、Vh2的多个高压电容器114a、114b,并且,
所述驱动控制电路部120C包括:在所述车载电池101与所述电磁线圈103i之间经由防逆流元件125j按照所述气缸群连接的供电持续开关元件121j;在所述高压电容器114a与所述电磁线圈103i之间按照所述气缸群连接的急速励磁开关元件122j;按照所述气缸群与所述电磁线圈103i并联连接的换流电路元件126j;及分别与所述电磁线圈103i串联连接的急速切断开关元件123i。
而且,所述运算控制电路部130C包含:对所述多个开关元件121j、122j、123i产生燃料喷射指令INJi的燃料喷射指令单元612;作为分割上限指定单元614的控制程序,该分割上限指定单元614指定用于决定在所述多气缸发动机的各发动机的一个燃料循环期间内对同一所述电磁线圈103i产生几次所述燃料喷射指令信号INJi的选择值Bn的上限值;及作为数据表格或近似计算式的参照数据500,
所述参照数据500汇集了与多个监视对象元件相关的各自的参照数据501~505,该参照数据500以由所述分割上限指定单元614限制的所述选择值Bn为参量,通过将容许发动机转速Nk的数值数据的最小值编辑而构成,该容许发动机转速Nk以由环境温度检测元件139a、139c检测出的代表所述感应元件112a、112b、或所述升压用开关元件115a、115b、或所述急速励磁开关元件122j、或供电持续开关元件121j、或急速切断开关元件123i中的任一个的多个监视对象元件的、与设置环境相关的测定环境温度Tx为变量来决定,
所述容许发动机转速Nk为对以下情况进行实验确认而得到的统计数据:即,在所述测定环境温度Tx下应用所指定的选择值Bn,即使利用多次喷射持续进行运转,所述监视对象元件的内部温度也为规定的容许限制温度Tjmax以下,
所述分割上限指定单元614将由发动机旋转传感器105e检测出的发动机转速Ne、和根据所述参照数据500利用插值运算计算出的与当前的所述测定环境温度Tx对应的所述容许发动机转速Nk的值进行对比,决定在容许范围内以较多的分割喷射次数为上限的选择值Bn。
所述运算控制电路部130C、升压控制电路部110C及驱动控制电路部120C装载于收纳壳体109中的电路基板200,
所述监视对象元件包含在增大选择值Bn时温度上升增大的由所述感应元件112a、112b、所述升压用开关元件115a、115b及所述急速励磁开关元件122j构成的特定监视对象元件,
对于所述环境温度检测元件,在假设有比与所述壳体109内的温度分布相关的平均温度要低的温度分布区域中的低温环境温度检测元件139a、与所述驱动控制电路部120C内的所述供电持续开关元件121j相邻配置的高温环境温度检测元件139c的情况下,计算由所述低温环境温度检测元件139a和所述高温环境温度检测元件139c检测出的温度的平均值,并将其设为所述特定监视对象元件的测定环境温度Tx。
如上所述,与本发明的权利要求9相关,作为感应元件、升压用开关元件、急速励磁开关元件的特定监视对象元件的环境温度应用收纳有电路基板的壳体内的低温环境温度和供电持续开关元件的相邻位置的高温环境温度的平均温度。
因此,具有如下特征:作为特定监视对象元件的高发热元件的温度上升值由发动机转速的大小和分割喷射次数之积来大体决定,若将该温度上升值和测定出的平均环境温度相加,则推定出考虑了供电持续开关元件的发热状态的特定监视对象元件的内部温度,因此,若在所提供的环境温度和分割喷射次数中,将内部温度为规定的容许界限值以下的发动机转速的容许值预先生成作为参照数据,则在实际运转阶段,即使不进行内部温度的推定运算,也可容易计算出容许转速,该容许转速为在供电持续开关元件为高温时经抑制后的转速。
另外,供电持续开关元件的功耗根据分割喷射次数而增加,并与燃料喷射阀的开阀时间成比例地增大,对于高负载高速运转时的大功耗,以内部温度为规定值以下的环境温度为基准来进行设计。
然而,若增多分割喷射次数的高速运转持续,则感应元件、升压用开关元件及急速励磁开关元件的温度上升变高,其结果是,供电持续开关元件的环境温度上升,因此,供电持续开关元件也直接或间接受到分割喷射次数的影响。
对此,若对特定监视对象元件的环境温度考虑供电持续开关元件的温度要素,则能决定分割喷射次数,使得特定监视对象元件及供电持续开关元件的内部温度为规定值以下。
另外,对于急速切断开关元件的情况,在利用开关元件来吸收在切断通电时累积在电磁线圈中的电磁能量的电路形式的情况下,产生与分割喷射次数和发动机转速之积成比例的功耗,成为监视对象元件中的一个,但通过利用高压电容器或中间电容器来吸收通电切断时的电磁能量,从而能从监视对象元件中排除。
如以上说明中明确地那样,本发明实施方式3的车载发动机控制装置涉及车载发动机控制装置100C,为了将设置于多气缸发动机的各气缸i(i=1、2、···m)的燃料喷射用电磁阀依次驱动,包括:驱动控制电路部120C,该驱动控制电路部120C包含有将该电磁阀驱动用的多个电磁线圈103i按照第一气缸群j(j=1)、第二气缸群j(j=2)交替依次地进行开阀驱动的多个开关元件;升压控制电路部110C,该升压控制电路部110C生成用于将所述电磁线圈103i进行急速励磁的升压高电压;及运算控制电路部130C,该运算控制电路部130C以微处理器CPU和程序存储器PGM为主体,
所述升压控制电路部110C包括:由车载电池101通过多个升压用开关元件115a、115b进行断续励磁的多个感应元件112a、112b;及在所述升压用开关元件115a、115b开路时使所述感应元件112a、112b中累积的电磁能量释放,通过多次断续动作来充电至作为目标的所述升压高电压Vh1、Vh2的多个高压电容器114a、114b,并且,
所述驱动控制电路部120C包括:在所述车载电池101与所述电磁线圈103i之间经由防逆流元件125j按照所述气缸群连接的供电持续开关元件121j;在所述高压电容器114a与所述电磁线圈103i之间按照所述气缸群连接的急速励磁开关元件122j;按照所述气缸群与所述电磁线圈103i并联连接的换流电路元件126j;及分别与所述电磁线圈103i串联连接的急速切断开关元件123i。
而且,所述运算控制电路部130C包含:作为分割上限指定单元614的控制程序,该分割上限指定单元614指定用于决定在所述多气缸发动机的各发动机的一个燃料循环期间内对同一所述电磁线圈103i产生几次所述燃料喷射指令信号INJi的选择值Bn的上限值;及汇集与多个监视对象元件相关的实验数据而构成的、作为数据表格或近似计算式的参照数据500,
所述分割上限指定单元614对应于由环境温度检测元件139a、139c检测出的当前的测定环境温度Tx、根据所述参照数据500计算出的容许发动机转速Nk、由发动机旋转传感器105e检测出的当前的发动机转速Ne,以监视对象元件的内部温度为规定的容许限制值以下为条件,指定将尽可能大的值的分割喷射次数作为上限的所述选择值Bn,并且,
对于设置在所述升压控制电路部110C及所述驱动控制电路部120C内的所述开关元件的至少一部分,包括用于抑制其温度上升的损耗抑制单元或发热分散单元。
所述升压控制电路部110C包括:由车载电池101通过一对升压用开关元件115a、115b进行断续励磁的一对感应元件112a、112b;及使该感应元件中累积的电磁能量释放,通过多次释放动作来充电至作为目标的所述升压高电压Vh1、Vh2的一对高压电容器114a、114b,并且,
所述一对高压电容器114a、114b中的一方经由所述急速励磁开关元件122j连接到第一群或第二群的所述电磁线圈103j,另一方的高压电容器114a、114b经由并联开关元件129j连接到与所述急速励磁开关元件122j相同的电磁线圈103j,所述急速励磁开关元件122j和所述并联开关元件129j交替进行闭合驱动。
如以上那样,与本发明的权利要求14相关,设置于升压控制电路部的升压用开关元件、感应元件、及高压电容器使用多个元件,多个高压电容器交替进行对电磁线圈的放电动作。
因此,具有如下特征:通过利用多个元件来分担对电磁线圈的急速励磁,从而可抑制升压控制电路部的温度上升,并且,通过在一方的放电过程中进行另一方的充电,从而能进行高频度的急速励磁,能增加对同一电磁线圈的分割喷射次数。
驱动所述电磁线圈103i(i=1、2、··m)的多个所述开关元件包括与各电磁线圈103i分别连接的急速切断开关元件123i、所述第一气缸群的各电磁线圈103i所共用的供电持续开关元件121j(j=1)、急速励磁开关元件122j(j=1)或其并联开关元件129j(j=1)、以及所述第二气缸群的各电磁线圈103i所共用的供电持续开关元件121j(j=2)、急速励磁开关元件122j(j=2)或其并联开关元件129j(j=2),
所述急速励磁开关元件122j(j=1、2)或所述并联开关元件129j(j=1、2)在产生了所述燃料喷射指令INJi之后紧接着的规定期间内,对所述第一气缸群或第二气缸群的电磁线圈103i的上游端子施加所述一对高压电容器114a、114b的一方或另一方的所述升压高电压Vh1、Vh2,并提供急速励磁电流,
所述供电持续开关元件121j在产生所述燃料喷射指令INJi的期间内,对于所述第一气缸群或第二气缸群的电磁线圈103i的上游端子经由防逆流元件125j(j=1、2)断续施加所述车载电池101的电源电压Vbb,提供开阀保持电流,伴随该供电持续开关元件121j的断续动作而产生的所述电磁线圈103i的开阀保持电流因各气缸群的所述换流电路元件126j(j=1、2)而换流衰减。
而且,所述急速切断开关元件123i在产生所述燃料喷射指令INJi的期间内,将所述电磁线圈103i各自的下游侧端子连接到接地电路,
包括:中间电容器161j(j=1、2),该中间电容器161j(j=1、2)在所述急速切断开关元件123i开路时,将在该急速切断开关元件123i的两端产生的反激电压经由设置在各所述电磁线圈103i的回收二极管160i、所述换流电路元件126j进行吸收;及一对释放二极管166j、167j,该一对释放二极管166j、167j将本次驱动的所述电磁线圈103i所产生的所述中间电容器161j的充电能量释放到下次驱动的所述电磁线圈103i,
所述急速励磁开关元件122j或所述并联开关元件129j在所述高压电容器114a、114b的两端电压下降到比所述车载电池101的电源电压Vbb的2倍值要小的规定阈值以下之后开路。
如上所述,与本发明的权利要求15相关,对于将电磁线圈的励磁电流分别高速切断的急速切断开关元件并联连接有回收二极管和中间电容器的串联电路,在用于对电磁线圈急速励磁的急速励磁开关元件已被闭合时,本次由电磁线圈充电的中间电容器的充电能量释放到下次供电的同一电磁线圈或气缸群的其它不同的电磁线圈。
因此,不利用急速切断开关元件来吸收电磁线圈中累积的电磁能量,因此,可抑制急速切断开关元件的功耗,并且,由于转移至中间电容器的电磁能量用于下次的电磁线圈的急速励磁,因此,具有能降低升压控制电路部所产生的高压电容器的充电能量的特征。
此外,由于在中间电容器的残留电压为规定值以下时急速励磁开关元件开路,因此,在将急速切断开关元件开路时的电磁线圈的电流衰减特性变稳定,由此具有可获得稳定的闭阀特性的特征。
另外,在本实施方式中,构成为急速切断开关元件相对于供电持续开关元件和急速励磁开关元件串联连接,因此,对于电磁线圈的通电电流流到上游侧和下游侧的2个开关元件,具有功耗变大的问题,但在上游侧或下游侧产生开关元件的短路异常或外部布线的电源短路异常或接地短路异常等的情况下,可利用另一方的开关元件来切断通电电流。
实施方式4
(1)结构和作用的详细说明
以下,对于表示本发明实施方式4的车载发动机控制装置的整体电路框图的图11,以与图1的不同点为中心,说明其结构和作用动作。
另外,在各图中,相同标号表示相同或相当部分,车载发动机控制装置100A变成车载发动机控制装置100D,利用标号末尾的大写英文字母来表示实施方式的区分,图11中虚线所示的部分为实施方式4的变形例。
图11中,图7的装置和图1的装置的第一主要不同点在于,对于驱动燃料喷射电磁阀的4个电磁线圈31~34分别包括4个供电持续开关元件121i、急速励磁开关元件122i、防逆流元件125i、及换流电路元件126i。
第二主要不同点在于,4个电磁线圈103i(31~34)的负极端子连接到接地电路,急速切断开关元件123i与换流电路元件126i串联连接,并与各电磁线圈103i并联连接。
第三主要不同点在于,4个急速切断开关元件123i在其栅极电路包括恒压二极管124i,限制急速切断开关元件123i的切断电压。
根据图11的驱动控制电路部120D,各开关元件对于各电磁线圈分配1个,其发热被分散,并且,在急速切断开关元件123i中始终没有电流流过,在提供开阀保持电流时,有伴随供电持续开关元件121i的断续动作而产生的换流电流流过。
因此,在图1的情况下,在电磁线圈103i的上游侧和下游侧连接有开关元件,与此相对,在图7的情况下,仅在上游侧连接有开关元件,可大幅削减开关元件的功耗。
然而,在已将急速切断开关元件123i开路时,因利用该急速切断开关元件123i吸收电磁线圈103i中累积的电磁能量而产生功耗。
另外,在图11的情况下,无需电磁线圈103i的负极布线,可削减布线端子数,并且,可减轻负极布线的接地短路异常、连接器的接触不良等布线故障。
接着,参照图12的流程图说明虚线所示的变形例。
然而,该变形例中,在已将急速切断开关元件123i开路时,不会利用该急速切断开关元件123i吸收电磁线圈103i中累积的电磁能量,而利用中间电容器155i进行吸收,将其在高压电容器114中再生。
因此,根据该变形例,不需要设置于急速切断开关元件123i的栅极电路的恒压二极管124i,但在其是急速切断开关元件123i内部的寄生二极管的情况下,使用具有比中间电容器155i中产生的最大充电电压要高的耐压的急速切断开关元件123i即可。
图12(A)中,若在产生了本次的燃料喷射指令INJi的时刻T1,供电持续开关元件121i、急速励磁开关元件122i、及急速切断开关元件123i闭合,高压电容器114a的残留电压下降到放电衰减电压Vd,则在时刻T2,急速励磁开关元件122i开路。
在从时刻T2到燃料喷射指令INJi停止的时刻T3为止的开阀保持期间,供电持续开关元件121i进行断续动作,在电磁线圈103i中有图9(B)所示的开阀保持电流Ih流过。
在该期间,在急速切断开关元件123i中有供电持续开关元件121i断续开路时的换流电流流过,但若在时刻T3,供电持续开关元件121i、急速励磁开关元件122i、及急速切断开关元件123i即所有的开关元件开路,则利用电磁线圈103i中累积的电磁能量来对中间电容器155i充电。
其充电路径为从图11的电磁线圈103i的负极端子到达接地电路、第二二极管152i、中间电容器155i、第四二极管154i及电磁线圈103i的正极端子,在该时刻,从第二二极管152i到第一二极管151i的方向上没有电流流过。
图12(B)内的波形F1表示本次被充电的中间电容器155i的电压波形。
在时刻T4产生下次的燃料喷射指令INJi,但由此驱动的电磁线圈103i为气缸群的其它不同的电磁线圈103i,或者在进行分割喷射的情况下为与上次相同的电磁线圈103i,此处称为下次喷射的电磁线圈103i,在时刻T4,与下次喷射的电磁线圈103i相对应的供电持续开关元件121i、急速励磁开关元件122i、急速切断开关元件123i闭合,开始高压电容器114a及中间电容器155i的放电。
中间电容器155i的放电路径为从车载电池101的正极端子到电源继电器的输出触点102、供电持续开关元件121i、第三二极管153i、中间电容器155i、第一二极管151i、限流电阻150i、急速励磁开关元件122i、电磁线圈103i的电路,高压电容器114a的放电路径为从高压电容器114a的正极端子经由急速励磁开关元件122i到电磁线圈103i的电路。
此处,中间电容器155i的初始电压为从高压电容器114a的放电衰减电压Vd减去车载电池101的电源电压Vbb后的值,若使放电衰减电压Vd成为电源电压Vbb的2倍以下的规定值,则初始电压为电源电压Vbb以下的较小值。
因此,急速励磁开关元件122i开路时的电磁线圈103i的电流衰减特性稳定,可获得规定的闭阀响应特性。
另外,如图1、图7的实施方式说明的那样,高压电容器114a的升压高电压Vh1即使在进行对电磁线圈103i的放电之后也维持高电压。
以上的说明中,在实施方式1至实施方式4中,升压控制电路部110A~110D中使用的充电二极管113a、113b、驱动控制电路部120A~120D中使用的防逆流元件125i、125j、换流电路元件126i、126j等发热元件代替图示的二极管与场效应型晶体管反向连接而使用,从而能获得二极管的代替功能,且大幅降低电压降,抑制其发热。
(2)实施方式4的要点和特征
如以上说明中明确地那样,本发明实施方式4的车载发动机控制装置涉及车载发动机控制装置100D,为了将设置于多气缸发动机的各气缸i(i=1、2、···m)的燃料喷射用电磁阀依次驱动,包括:驱动控制电路部120D,该驱动控制电路部120D包含有将该电磁阀驱动用的多个电磁线圈103i按照第一气缸群j(j=1)、第二气缸群j(j=2)交替依次地进行开阀驱动的多个开关元件;升压控制电路部110D,该升压控制电路部110D生成用于将所述电磁线圈103i进行急速励磁的升压高电压;及运算控制电路部130D,该运算控制电路部130D以微处理器CPU和程序存储器PGM为主体,
所述升压控制电路部110D包括:由车载电池101通过1个升压用开关元件115a进行断续励磁的一个感应元件112a;及在所述升压用开关元件115a开路时使所述感应元件112a中累积的电磁能量释放,通过多次断续动作来充电至作为目标的所述升压高电压Vh1的1个高压电容器114a,
所述驱动控制电路部120D包括:在所述车载电池101与所述电磁线圈103i之间经由防逆流元件125j分别连接的供电持续开关元件121j;在所述高压电容器114a与所述电磁线圈103i之间分别连接的急速励磁开关元件122j;分别与所述电磁线圈103i并联连接的换流电路元件126j;及分别与所述换流电路元件126i串联连接的急速切断开关元件123i。
而且,所述运算控制电路部130D包含:对所述多个开关元件121i~123i产生燃料喷射指令INJi的燃料喷射指令单元612;作为分割上限指定单元614的控制程序,该分割上限指定单元614指定用于决定在所述多气缸发动机的各发动机的一个燃料循环期间内对同一所述电磁线圈103i产生几次所述燃料喷射指令信号INJi的选择值Bn的上限值;及作为数据表格或近似计算式的参照数据500,
所述参照数据500汇集了与多个监视对象元件相关的各自的参照数据501~505,该参照数据500以由所述分割上限指定单元614限制的所述选择值Bn为参量,通过将容许发动机转速Nk的数值数据的最小值编辑而构成,该容许发动机转速Nk以由环境温度检测元件139b检测出的代表所述感应元件112a、或所述升压用开关元件115a、或所述急速励磁开关元件122i、或供电持续开关元件121i、或急速切断开关元件123i中的任一个的多个监视对象元件的、与设置环境相关的测定环境温度Tx为变量来决定,
所述容许发动机转速Nk为对以下情况进行实验确认而得到的统计数据:即,在所述测定环境温度Tx下应用所指定的选择值Bn,即使利用多次喷射持续进行运转,所述监视对象元件的内部温度也为规定的容许限制温度Tjmax以下,
所述分割上限指定单元614将由发动机旋转传感器105e检测出的发动机转速Ne、和根据所述参照数据500利用插值运算计算出的与当前的所述测定环境温度Tx对应的所述容许发动机转速Nk的值进行对比,决定在容许范围内以较多的分割喷射次数为上限的选择值Bn。
所述运算控制电路部130D、升压控制电路部110D及驱动控制电路部120D装载于收纳在壳体109中的电路基板200,
所述监视对象元件包含在增大选择值Bn时温度上升增大的、由所述感应元件112a、所述升压用开关元件115a及所述急速励磁开关元件122i构成的特定监视对象元件,
对于所述环境温度检测元件,在假设有比关于所述壳体109内的温度分布的平均温度要低的温度分布区域中的低温环境温度检测元件139a、与所述驱动控制电路部120D内的所述供电持续开关元件121i相邻配置的高温环境温度检测元件139c的情况下,将设置在与由所述低温环境温度检测元件139a和所述高温环境温度检测元件139c检测出的温度的平均值相当的环境温度的部位的平均环境温度检测元件139b的检测温度设为所述特定监视对象元件的测定环境温度Tx。
如上所述,与本发明的权利要求9相关,作为感应元件、升压用开关元件、急速励磁开关元件的特定监视对象元件的环境温度应用收纳有电路基板的壳体内的低温环境温度和供电持续开关元件的相邻位置的高温环境温度的平均温度。
因此,具有如下特征:作为特定监视对象元件的高发热元件的温度上升值由发动机转速的大小和分割喷射次数之积来大体决定,若将该温度上升值和测定出的平均环境温度相加,则推定出考虑了供电持续开关元件的发热状态的特定监视对象元件的内部温度,因此,若在所提供的环境温度和分割喷射次数中,将内部温度为规定的容许界限值以下的发动机转速的容许值预先生成作为参照数据,则在实际运转阶段,即使不进行内部温度的推定运算,也可容易计算出容许转速,该容许转速为在供电持续开关元件为高温时经抑制后的转速。
另外,供电持续开关元件的功耗根据分割喷射次数而增加,并与燃料喷射阀的开阀时间成比例地增大,对于高负载高速运转时的大功耗,以内部温度为规定值以下的环境温度为基准来进行设计。
然而,若增多分割喷射次数的高速运转持续,则感应元件、升压用开关元件及急速励磁开关元件的温度上升变高,其结果是,供电持续开关元件的环境温度上升,因此,供电持续开关元件也直接或间接受到分割喷射次数的影响。
对此,若对特定监视对象元件的环境温度考虑供电持续开关元件的温度要素,则可决定分割喷射次数,使得特定监视对象元件及供电持续开关元件的内部温度为规定值以下。
另外,对于急速切断开关元件的情况,在利用开关元件来吸收在切断通电时累积在电磁线圈中的电磁能量的电路形式的情况下,产生与分割喷射次数和发动机转速之积成比例的功耗,成为监视对象元件中的一个,但通过利用高压电容器或中间电容器来吸收通电切断时的电磁能量,从而能从监视对象元件中排除。
如以上说明中明确地那样,本发明实施方式4的车载发动机控制装置涉及车载发动机控制装置100D,为了将设置于多气缸发动机的各气缸i(i=1、2、···m)的燃料喷射用电磁阀依次驱动,包括:驱动控制电路部120D,该驱动控制电路部120D包含有将该电磁阀驱动用的多个电磁线圈103i按照第一气缸群j(j=1)、第二气缸群j(j=2)交替依次地进行开阀驱动的多个开关元件;升压控制电路部110D,该升压控制电路部110D生成用于将所述电磁线圈103i进行急速励磁的升压高电压;及运算控制电路部130D,该运算控制电路部130D以微处理器CPU和程序存储器PGM为主体,
所述升压控制电路部110D包括:由车载电池101通过1个升压用开关元件115a进行断续励磁的一个感应元件112a;及在所述升压用开关元件115a开路时使所述感应元件112a中累积的电磁能量释放,通过多次断续动作来充电至作为目标的所述升压高电压Vh1的1个高压电容器114a,
所述驱动控制电路部120D包括:在所述车载电池101与所述电磁线圈103i之间经由防逆流元件125j分别连接的供电持续开关元件121j;在所述高压电容器114a与所述电磁线圈103i之间分别连接的急速励磁开关元件122j;分别与所述电磁线圈103i并联连接的换流电路元件126j;及分别与所述换流电路元件126i串联连接的急速切断开关元件123i。
而且,所述运算控制电路部130D包含:作为分割上限指定单元614的控制程序,该分割上限指定单元614指定用于决定在所述多气缸发动机的各发动机的一个燃料循环期间内对同一所述电磁线圈103i产生几次所述燃料喷射指令信号INJi的选择值Bn的上限值;及汇集与多个监视对象元件相关的实验数据而构成的、作为数据表格或近似计算式的参照数据500,
所述分割上限指定单元614对应于由环境温度检测元件139b检测出的当前的测定环境温度Tx、根据所述参照数据500计算出的容许发动机转速Nk、由发动机旋转传感器105e检测出的当前的发动机转速Ne,以监视对象元件的内部温度为规定的容许限制值以下为条件,指定将尽可能大的值的分割喷射次数作为上限的所述选择值Bn,并且,
对于设置在所述升压控制电路部110D及所述驱动控制电路部120D内的所述开关元件的至少一部分,包括用于抑制其温度上升的损耗抑制单元或发热分散单元。
驱动所述电磁线圈103i(i=1、2、··m)的多个所述开关元件包括分别与各电磁线圈103i的上游侧连接的供电持续开关元件121i和急速励磁开关元件122i,并且,各电磁线圈103i的下游侧直接连接到接地电路,
所述急速励磁开关元件122i在产生了所述燃料喷射指令INJi之后紧接着的规定期间内,对所述电磁线圈103i的上游端子施加所述高压电容器114a的升压高电压Vh1,并提供急速励磁电流,
所述供电持续开关元件121i在产生所述燃料喷射指令INJi的期间内,经由防逆流元件125i对所述电磁线圈103i的上游端子断续施加所述车载电池101的电源电压Vbb,并提供开阀保持电流,
伴随该供电持续开关元件121i的断续动作而产生的所述电磁线圈103i的开阀保持电流由换流电路元件126i和急速切断开关元件123i的串联电路换流衰减,
在所述急速切断开关元件123i开路时,所述电磁线圈103i中累积的电磁能量由利用电压限制二极管124i限制切断电压的所述急速切断开关元件123i吸收,或者由中间电容器155i暂时吸收,之后释放到下次驱动的所述电磁线圈103i中的任一个。
如上所述,与本发明的权利要求16相关,供电持续开关元件和防逆流元件、急速切断开关元件和换流电路元件、及急速励磁开关元件相对于多个电磁线圈各自分别设置,急速切断开关元件和换流电路元件的串联电路与电磁线圈并联连接,在急速切断开关元件中没有对于电磁线圈的驱动电流流过。
因此,急速切断开关元件未与电磁线圈串联连接,因此,对电磁线圈通电时的功耗降低,并且,电磁线圈的下游侧连接到接地电路,因此,具有可削减对驱动控制电路的连接端子数的特征。
包括:中间电容器155i,该中间电容器155i在已将所述急速切断开关元件123i开路时,经由第二二极管152i和第四二极管154i吸收在该急速切断开关元件123i的两端产生的反激电压;及
第三二极管153i和第一二极管151i,该第三二极管153i和第一二极管151i设置在如下路径上,该路径为在所述急速励磁开关元件122i、所述供电持续开关元件121i及所述急速切断开关元件123i均闭合时,充电至所述中间电容器155i的电荷经由所述车载电池101、所述供电持续开关元件121i、所述急速励磁开关元件122i释放到所述电磁线圈103i的路径,
所述高压电容器114a的放电衰减电压Vd下降到比所述车载电池101的电源电压Vbb的2倍值要小的第一规定阈值以下,或者所述高压电容器114a充电前后的最大电压变动幅度限制为所述电源电压Vbb以下,放电衰减电压Vd为第2规定值以上的值。
如上所述,与本发明的权利要求17相关,在电磁线圈并联连接有第二/第四二极管和中间电容器的串联电路,吸收将急速切断开关元件开路时的电磁能量,在为了对电磁线圈进行急速励磁而使急速励磁开关元件开路时,中间电容器的充电能量释放到电磁线圈。
因此,不利用急速切断开关元件来吸收电磁线圈中累积的电磁能量,因此,可抑制急速切断开关元件的功耗,并且,转移至中间电容器的电磁能量用于下次的电磁线圈的急速励磁,因此,具有能降低升压控制电路部所产生的高压电容器的充电能量的特征。
此外,由于在高压电容器的残留电压为第一规定值以下或第二规定值以上,因此,急速励磁开关元件开路时的中间电容器的残留电压变稳定,在将急速切断开关元件开路时的电磁线圈的电流衰减特性变稳定,由此具有可获得稳定的闭阀特性的特征。
符号说明
100A~100D 车载发动机控制装置
101 车载电池
103i 电磁线圈
105e 发动机旋转传感器
109 壳体(底座)
110A~110D 升压控制电路部
112a、112b 感应元件
113a、113b 充电二极管
114a、114b 高压电容器
115a、115b 升压用开关元件
119 相邻温度检测元件
120A~120D 驱动控制电路部
121j、121i 供电持续开关元件
122j、122i 急速励磁开关元件
123i 急速切断开关元件
124i 电压限制二极管
125i、125j 防逆流元件
126i、126j 换流电路元件
129j、169j 并联开关元件
130A~130D 运算控制电路部
139a 低温环境温度检测元件
139b 平均环境温度检测元件
139c 高温环境温度检测元件
151i 第一二极管
152i 第二二极管
153i 第三二极管
154i 第四二极管
155i 中间电容器
200 电路基板
500 参照数据
601 相邻温度判定单元
602c 最小选择值应用单元
603b 高温环境判定单元
605c 旋转异常判定单元
607b 异常通知单元
608 上升选择延迟处理单元
612 燃料喷射指令单元
614 分割次数选择单元
160i 回收二极管
161j 中间电容器
163a、163b 防逆流元件
166j、167j 释放二极管
CPU 微处理器
INJi 燃料喷射指令
i 气缸编号(i=1、2、··n)
j 气缸群(j=1或2)
Bn 选择值
N1 第一容许转速
N2 第二容许转速
N3 第三容许转速
N4 阈值转速
Ne 发动机转速
Nk 容许发动机转速
PGM 程序存储器
T0 基准环境温度
Ta 环境温度
Tjmax 容许限制温度
Tx 测定环境温度
Ty 测定相邻温度
Vbb 电源电压
Vh1、Vh2 升压高电压
τ阈值时间
τ0 热时间常数

Claims (17)

1.一种车载发动机控制装置,
为了将设置于多气缸发动机的各气缸的燃料喷射用电磁阀依次驱动,包括:驱动控制电路部,该驱动控制电路部包含有将该电磁阀驱动用的多个电磁线圈按照第一气缸群、第二气缸群交替依次地进行开阀驱动的多个开关元件;升压控制电路部,该升压控制电路部生成用于将所述电磁线圈进行急速励磁的升压高电压;及运算控制电路部,该运算控制电路部以微处理器和程序存储器为主体,
所述升压控制电路部包括:由车载电池通过1个或多个升压用开关元件进行断续励磁的一个或多个感应元件;及在所述升压用开关元件开路时使所述感应元件中累积的电磁能量释放,通过多次断续动作来充电至作为目标的所述升压高电压的1个或多个高压电容器,
所述驱动控制电路部包括:在所述车载电池与所述电磁线圈之间经由防逆流元件单独连接或按照所述气缸群连接的供电持续开关元件;在所述高压电容器与所述电磁线圈之间单独连接或按照所述气缸群分别连接的急速励磁开关元件;与所述电磁线圈单独并联连接或按照所述气缸群与所述电磁线圈并联连接的换流电路元件;及分别与所述电磁线圈或所述换流电路元件串联连接的急速切断开关元件,该车载发动机控制装置的特征在于,
所述运算控制电路部包含:对所述多个开关元件产生燃料喷射指令的燃料喷射指令单元;作为分割上限指定单元的控制程序,该分割上限指定单元指定用于决定在所述多气缸发动机的各气缸的一个燃料循环期间内对同一所述电磁线圈产生几次所述燃料喷射指令信号的选择值的上限值;及作为数据表格或近似计算式的参照数据,
所述参照数据汇集了与多个监视对象元件相关的各自的参照数据,该参照数据以由所述分割上限指定单元限制的所述选择值为参量,通过将容许发动机转速的数值数据的最小值编辑而构成,该容许发动机转速以由环境温度检测元件检测出的代表所述感应元件、或所述升压用开关元件、或所述急速励磁开关元件、或供电持续开关元件、或急速切断开关元件中的任意元件的多个监视对象元件的、与设置环境相关的测定环境温度为变量来决定,
所述容许发动机转速为对以下情况进行实验确认而得到的统计数据:即,在所述测定环境温度下应用所指定的选择值,即使利用多次喷射持续进行运转,所述监视对象元件的内部温度也为规定的容许限制温度以下,
所述分割上限指定单元将由发动机旋转传感器检测出的发动机转速、和根据所述参照数据利用插值运算计算出的与当前的所述测定环境温度对应的所述容许发动机转速的值进行对比,决定在容许范围内以较多的分割喷射次数为上限值的选择值,
所述选择值表示对于所述容许发动机转速相对于所述环境温度的特性曲线将分割喷射次数作为参量时的所述分割喷射次数,具有以下关系:当所述容许发动机转速增大时,若所述环境温度相同,则燃料喷射次数减少。
2.如权利要求1所述的车载发动机控制装置,其特征在于,
所述程序存储器还包含作为最小选择值应用单元的控制程序,所述最小选择值应用单元在由所述发动机旋转传感器检测出的所述发动机转速为规定的阈值转速以上时,将所述分割喷射次数的选择值指定为最低的选择值。
3.如权利要求1或2所述的车载发动机控制装置,其特征在于,
所述程序存储器还包含作为高温环境判定单元、旋转异常判定单元、异常通知单元的控制程序,
所述高温环境判定单元在由所述环境温度检测元件检测出的所述测定环境温度超过规定的基准环境温度时,产生环境异常判定信号,
所述旋转异常判定单元在即使将分割喷射次数的选择值水平设定得较低,当前的发动机转速也超过根据参照数据计算出的容许转速时,产生旋转异常判定信号,
所述异常通知单元在所述环境异常判定信号或所述旋转异常判定信号的产生状态持续了规定的阈值时间以上时,产生异常通知指令,由此至少保存异常产生信息或停止多次喷射控制。
4.如权利要求1或2所述的车载发动机控制装置,其特征在于,
所述程序存储器还包含作为上升选择延迟处理单元的控制程序,所述上升选择延迟处理单元在所述发动机转速减少,或所述测定环境温度减少,所述分割上限指定单元产生将选择值选择为较大值的上升选择指令时,若即使经过规定的阈值时间,也依然持续产生该上升选择指令,则执行选择值的上升处理。
5.如权利要求3所述的车载发动机控制装置,其特征在于,
在所述异常通知单元中应用的所述规定阈值时间的值为与所述监视对象元件的内部平均温度相关的热时间常数以上的值,
所述热时间常数为相当于如下经过时间的物理常数,该经过时间为在使所述监视对象元件的功耗急剧增加或急剧减少变量值ΔP时,该监视对象元件的内部平均温度上升饱和或下降饱和的时刻的温度增量值为+ΔTmax或温度减量值为-ΔTmax,产生该温度变化值ΔTmax的63%的温度变动为止的经过时间。
6.如权利要求4所述的车载发动机控制装置,其特征在于,
在所述上升选择延迟处理单元中应用的所述规定阈值时间的值为与所述监视对象元件的内部平均温度相关的热时间常数以上的值,
所述热时间常数为相当于如下经过时间的物理常数,该经过时间为在使所述监视对象元件的功耗急剧增加或急剧减少变量值ΔP时,该监视对象元件的内部平均温度上升饱和或下降饱和的时刻的温度增量值为+ΔTmax或温度减量值为-ΔTmax,产生该温度变化值ΔTmax的63%的温度变动为止的经过时间。
7.如权利要求3所述的车载发动机控制装置,其特征在于,
在所述监视对象元件的附近位置设置有相邻温度检测元件,并且,所述程序存储器还包含作为相邻温度判定单元的控制程序,
所述相邻温度检测元件用于推定所述监视对象元件的内部平均温度,由该相邻温度检测元件检测出的测定相邻温度输入到所述微处理器,
所述相邻温度判定单元在所述测定相邻温度的值超过从所述监视对象元件的内部的容许限制温度减去规定的余裕值后而得到的管理目标值时,产生高温异常判定信号,
所述异常通知单元在所述相邻温度判定单元产生了所述高温异常判定信号时,产生异常通知指令,由此至少保存异常产生信息或停止多次喷射控制。
8.如权利要求1或2所述的车载发动机控制装置,其特征在于,
所述运算控制电路部、升压控制电路部及驱动控制电路部装载于收纳在壳体的电路基板,
所述监视对象元件包含在增大选择值时温度上升增大的所述感应元件、所述升压用开关元件及所述急速励磁开关元件,
所述环境温度检测元件为测定所述监视对象元件的环境温度并将其设为测定环境温度的低温环境温度检测元件,其设置部位为所述壳体的外部或内部,在为了便于布线而将其装载在所述电路基板上的情况下,装载在与包含所述监视对象元件的高发热部件不相邻的部位、且至少比与所述壳体内的温度分布相关的平均温度要低的温度分布区域中的所述电路基板。
9.如权利要求1或2所述的车载发动机控制装置,其特征在于,
所述运算控制电路部、升压控制电路部及驱动控制电路部装载于收纳在壳体的电路基板,
所述监视对象元件包含在增大选择值时温度上升增大的由所述感应元件、所述升压用开关元件及所述急速励磁开关元件构成的特定监视对象元件,
对于所述环境温度检测元件,在假设有比与所述壳体内的温度分布相关的平均温度要低的温度分布区域中的低温环境温度检测元件、以及与所述驱动控制电路部内的所述供电持续开关元件相邻配置的高温环境温度检测元件的情况下,计算由所述低温环境温度检测元件和所述高温环境温度检测元件检测出的温度的平均值并将其设为所述特定监视对象元件的测定环境温度,或者,将设置在与由所述低温环境温度检测元件和所述高温环境温度检测元件检测出的温度的平均值相当的环境温度的部位的平均环境温度检测元件的检测温度设为所述特定监视对象元件的测定环境温度。
10.一种车载发动机控制装置,
为了将设置于多气缸发动机的各气缸的燃料喷射用电磁阀依次驱动,包括:驱动控制电路部,该驱动控制电路部包含有将该电磁阀驱动用的多个电磁线圈按照奇数气缸编号的第一气缸群、偶数气缸编号的第二气缸群交替依次地进行开阀驱动的多个开关元件;升压控制电路部,该升压控制电路部生成用于将所述电磁线圈进行急速励磁的升压高电压;及运算控制电路部,该运算控制电路部以微处理器和程序存储器为主体,
所述升压控制电路部包括:由车载电池通过1个或多个升压用开关元件进行断续励磁的一个或多个感应元件;及在所述升压用开关元件开路时使所述感应元件中累积的电磁能量释放,通过多次断续动作来充电至作为目标的所述升压高电压的1个或多个高压电容器,
所述驱动控制电路部包括:在所述车载电池与所述电磁线圈之间经由防逆流元件分别连接或按照所述气缸群连接的供电持续开关元件;在所述高压电容器与所述电磁线圈之间分别连接或按照所述气缸群连接的急速励磁开关元件;与所述电磁线圈分别并联连接或按照所述气缸群并联连接的换流电路元件;及分别与所述电磁线圈或所述换流电路元件串联连接的急速切断开关元件,该车载发动机控制装置的特征在于,
所述运算控制电路部包含:作为分割上限指定单元的控制程序,该分割上限指定单元指定用于决定在所述多气缸发动机的各气缸的一个燃料循环期间内对同一所述电磁线圈产生几次所述燃料喷射指令信号的选择值的上限值;及汇集与多个监视对象元件相关的实验数据而构成的、作为数据表格或近似计算式的参照数据,
所述参照数据汇集了与多个监视对象元件相关的各自的参照数据,该参照数据以由所述分割上限指定单元限制的所述选择值为参量,通过将容许发动机转速的数值数据的最小值进行编辑而构成,该容许发动机转速以由环境温度检测元件检测出的代表所述感应元件、或所述升压用开关元件、或所述急速励磁开关元件、或供电持续开关元件、或急速切断开关元件中的任意元件的多个监视对象元件的、与设置环境相关的测定环境温度为变量来决定,
所述分割上限指定单元对应于由环境温度检测元件检测出的当前的测定环境温度、根据所述参照数据计算出的容许发动机转速、由发动机旋转传感器检测出的当前的发动机转速,以监视对象元件的内部温度为规定的容许限制值以下为条件,指定将尽可能大的值的分割喷射次数作为上限的所述选择值,并且,
所述选择值表示对于所述容许发动机转速相对于所述环境温度的特性曲线将分割喷射次数作为参量时的所述分割喷射次数,具有以下关系:当所述容许发动机转速增大时,若所述环境温度相同,则燃料喷射次数减少,
所述分割上限指定单元包括用于对设置在所述升压控制电路部及所述驱动控制电路部内的所述开关元件的至少一部分的温度上升进行抑制的损耗抑制单元或发热分散单元。
11.如权利要求10所述的车载发动机控制装置,其特征在于,
驱动所述电磁线圈的多个所述开关元件包括与各电磁线圈分别连接的急速切断开关元件、所述第一气缸群的各电磁线圈所共用的急速励磁开关元件及供电持续开关元件、以及所述第二气缸群的各电磁线圈所共用的急速励磁开关元件及供电持续开关元件,
所述急速励磁开关元件在产生了所述燃料喷射指令之后紧接着的规定期间内,对所述第一气缸群或第二气缸群的电磁线圈的上游端子施加所述升压高电压,并提供急速励磁电流,
所述供电持续开关元件在产生所述燃料喷射指令的期间内,对于所述第一气缸群或第二气缸群的电磁线圈的上游端子经由防逆流元件断续施加所述车载电池的电源电压,提供开阀保持电流,伴随该供电持续开关元件的断续动作而产生的所述电磁线圈的开阀保持电流因所述换流电路元件而换流衰减,
所述急速切断开关元件在产生所述燃料喷射指令的期间内,将所述电磁线圈各自的下游侧端子连接到接地电路,在所述燃料喷射指令被解除时,所述电磁线圈的电磁能量由利用电压限制二极管限制了切断浪涌电压的所述急速切断开关元件吸收,或者经由回收二极管由所述高压电容器吸收,
所述供电持续开关元件或所述急速励磁开关元件中的至少一方包括同时受到闭合驱动的并联开关元件,并联连接的各开关元件为场效应型晶体管。
12.如权利要求10或11所述的车载发动机控制装置,其特征在于,
所述升压控制电路部包括:由车载电池通过一对升压用开关元件交替进行断续励磁的一对感应元件;及由该一对感应元件通过一对充电二极管进行充电的公共的高压电容器,
在所述一对升压用开关元件中的一方闭合时,所述一对感应元件中的一方由所述车载电池励磁,并且所述一对升压用开关元件中的另一方开路,
在所述一对升压用开关元件中的另一方开路时,所述一对感应元件中的另一方中累积的电磁能量释放,来对所述公共的高压电容器进行充电。
13.如权利要求10或11所述的车载发动机控制装置,其特征在于,
驱动所述电磁线圈的多个所述开关元件包括与各电磁线圈分别连接的急速切断开关元件、所述第一气缸群的各电磁线圈所共用的急速励磁开关元件或其并联开关元件、供电持续开关元件或其并联开关元件、以及所述第二气缸群的各电磁线圈所共用的急速励磁开关元件或其并联开关元件、供电持续开关元件或其并联开关元件,
所述急速励磁开关元件或其并联开关元件在产生了所述燃料喷射指令之后紧接着的规定期间内,对所述第一气缸群或第二气缸群的电磁线圈的上游端子施加所述高压电容器的升压高电压,并提供急速励磁电流,
所述供电持续开关元件或其并联开关元件在产生所述燃料喷射指令的期间内,对于所述第一气缸群或第二气缸群的电磁线圈的上游端子经由防逆流元件断续施加所述车载电池的电源电压,提供开阀保持电流,伴随该供电持续开关元件或其并联开关元件的断续动作而产生的所述电磁线圈的开阀保持电流因按照气缸群的所述换流电路元件而换流衰减,
所述急速切断开关元件在产生所述燃料喷射指令的期间内,将所述电磁线圈各自的下游侧端子连接到接地电路,
包括在所述急速切断开关元件开路时将在该急速切断开关元件的两端产生的反激电压释放到所述高压电容器的回收二极管,所述高压电容器的充电前后的最大电压变动幅度限制在所述车载电池的电源电压以下。
14.如权利要求10所述的车载发动机控制装置,其特征在于,
所述升压控制电路部包括:由车载电池通过一对升压用开关元件进行断续励磁的一对感应元件;及使该感应元件中累积的电磁能量释放,通过多次释放动作来充电至作为目标的所述升压高电压的一对高压电容器,并且,
所述一对高压电容器中的一方经由所述急速励磁开关元件连接到第一群或第二群的所述电磁线圈,另一方的高压电容器经由并联开关元件连接到与所述急速励磁开关元件相同的电磁线圈,
所述急速励磁开关元件和所述并联开关元件交替进行闭合驱动。
15.如权利要求14所述的车载发动机控制装置,其特征在于,
驱动所述电磁线圈的多个所述开关元件包括与各电磁线圈分别连接的急速切断开关元件、所述第一气缸群的各电磁线圈所共用的供电持续开关元件、急速励磁开关元件或其并联开关元件、以及所述第二气缸群的各电磁线圈所共用的供电持续开关元件、急速励磁开关元件或其并联开关元件,
所述急速励磁开关元件或所述并联开关元件在产生了所述燃料喷射指令之后紧接着的规定期间内,对所述第一气缸群或第二气缸群的电磁线圈的上游端子施加所述一对高压电容器中的一方或另一方的所述升压高电压,并提供急速励磁电流,
所述供电持续开关元件在产生所述燃料喷射指令的期间内,对于所述第一气缸群或第二气缸群的电磁线圈的上游端子经由防逆流元件断续施加所述车载电池的电源电压,提供开阀保持电流,伴随该供电持续开关元件的断续动作而产生的所述电磁线圈的开阀保持电流因按照气缸群的所述换流电路元件而换流衰减,
所述急速切断开关元件在产生所述燃料喷射指令的期间内,将所述电磁线圈各自的下游侧端子连接到接地电路,
包括:中间电容器,该中间电容器在所述急速切断开关元件开路时,将在该急速切断开关元件的两端产生的反激电压经由设置在各所述电磁线圈的回收二极管、所述换流电路元件进行吸收;及一对释放二极管,该一对释放二极管将本次驱动的所述电磁线圈所产生的所述中间电容器的充电能量释放到下次驱动的所述电磁线圈,
所述急速励磁开关元件或所述并联开关元件在所述高压电容器的两端电压下降到比所述车载电池的电源电压的2倍值要小的规定阈值以下之后开路。
16.如权利要求10所述的车载发动机控制装置,其特征在于,
驱动所述电磁线圈的多个所述开关元件包括分别与各电磁线圈的上游侧连接的供电持续开关元件和急速励磁开关元件,并且,各电磁线圈的下游侧直接连接到接地电路,
所述急速励磁开关元件在产生了所述燃料喷射指令之后紧接着的规定期间内,对所述电磁线圈的上游端子施加所述高压电容器的升压高电压,并提供急速励磁电流,
所述供电持续开关元件在产生所述燃料喷射指令的期间内,对于所述电磁线圈的上游端子经由防逆流元件断续施加所述车载电池的电源电压,提供开阀保持电流,伴随该供电持续开关元件的断续动作而产生的所述电磁线圈的开阀保持电流因换流电路元件和急速切断开关元件的串联电路而换流衰减,
在所述急速切断开关元件开路时,所述电磁线圈中累积的电磁能量由利用电压限制二极管限制了切断电压的所述急速切断开关元件吸收,或者由中间电容器暂时吸收,之后释放到下次驱动的所述电磁线圈中的某个。
17.如权利要求16所述的车载发动机控制装置,其特征在于,
包括:中间电容器,该中间电容器在所述急速切断开关元件开路时,经由第二二极管和第四二极管吸收在该急速切断开关元件的两端产生的反激电压;及第三二极管和第一二极管,该第三二极管和第一二极管设置在如下路径上,该路径为在所述急速励磁开关元件、所述供电持续开关元件及所述急速切断开关元件均闭合时,充电至所述中间电容器的电荷经由所述车载电池、所述供电持续开关元件、所述急速励磁开关元件释放到所述电磁线圈(103i)的路径,
所述高压电容器的放电衰减电压下降到比所述车载电池的电源电压的2倍值要小的第一规定阈值以下,或者所述高压电容器充电前后的最大电压变动幅度限制为所述电源电压以下,放电衰减电压为第2规定值以上的值。
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