JP2010185355A - 車載制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子制御手段に駆動される電子駆動回路に実装された電子部品の温度上昇を抑制でき、当該電子部品が破損や劣化するのを未然に防止することが可能な車載制御装置を提供すること。
【解決手段】車両に搭載されるエンジン周辺に送風して冷却を促進するためのクーリングファン４の駆動を制御する電子制御手段２を備える車載制御装置１であって、上記電子制御手段２から指示されることにより駆動され、エンジンの回転数に応じて駆動頻度が増加する電子部品３１を具備する電子駆動回路３を有し、電子制御手段２は、電子駆動回路３を構成する電子部品３１の自己発熱を推測可能な情報に基づいて、上記クーリングファン４の駆動を制御するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、車載制御装置に関し、特に、電子制御手段によってクーリングファンを制御することにより、電子駆動回路の自己発熱による温度上昇を抑制する車載制御装置に適用して好適なものである。

例えば、ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射制御装置では、特許文献１に開示されるように、ディーゼルエンジンにおける吸入、圧縮、爆発、排気からなる一燃焼サイクル間に、インジェクタ（fuel injection system：燃料噴射装置）から燃料を複数回噴射させている。これにより、エンジン騒音や振動の低下、排気ガスの改善を図っている。ここで、インジェクタとは、周知の通り、エンジンに採用されている部品の１つで、キャブレターの代わりに燃料を直接噴射する装置であり、電子制御式が主流である。

ディーゼルエンジンでは、１燃焼サイクルに１度だけ、噴射するべき指令噴射量の全量を噴射するのではなく、パイロット噴射あるいはアフター噴射と呼ばれる予備的な噴射をメイン噴射の前後に適宜回数行うマルチ噴射において、指令噴射量を複数回に分けて噴射する手法が採られている。

例えば、メイン噴射の前に、少量の燃料を噴射（パイロット噴射）することにより、予混合燃焼によるスモーク（黒煙）やパティキュレート（粒子状物質）の低減を図ることができると共に、着火遅れの短縮により騒音・振動の低減も図ることができる。また、メイン噴射の後に、アフター噴射を行なうことにより拡散燃焼を活発化させれば、スモーク等の再燃焼を促進でき、結果としてスモーク等の低減に寄与できる。さらに、このように複数回に分けて噴射を行なうことにより、メイン噴射における噴射期間を短縮できるので、急激な燃焼を抑えて、騒音・振動の低減、スモーク等の低減を図ることができる。

近年では、ディーゼルエンジンの排気ガス中からパティキュレートを除去するため、排気通路にパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）が配置されるようになっている。しかし、ＤＰＦによって捕集されたパティキュレートが過剰になると、ＤＰＦにおける捕集能力が低下したり、ＤＰＦにおける排気ガスの流通抵抗が増大したりする。かかる課題を解決するべく、ディーゼルエンジンの排気工程中にポスト噴射を行なうことで、燃料をＤＰＦに供給し、その燃料の燃焼熱を利用して、堆積したパティキュレートを燃焼により除去する手法も考えられている。

特開２００４−１９０５００号公報 特開２００２−５４５３９号公報 特開平１０−１０３１９９号公報

ところで、上述した一燃焼サイクルにおけるインジェクタの燃料噴射回数は、排気ガスの更なるクリーン化及び振動・騒音の更なる低減のため、増加する傾向にある。この結果、インジェクタ駆動回路を構成する電子部品の損失、つまり自己発熱が増大して、その電子部品の温度が過度に上昇する可能性が高くなる。インジェクタ駆動回路の電子部品の温度が過度に上昇すると、その電子部品が損傷する可能性が生じるので、部品温度を管理することが益々重要になってきている。

このように、燃料の噴射やエンジンの可変動弁など、電子制御手段としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit；電子制御装置）からの指示により駆動され、エンジンの回転数に応じて駆動頻度が増加する電子駆動回路としてのＥＤＵ（Electronic Drive Unit：電子駆動ユニット）においては、一般的に周囲温度に加え、自己発熱による急激な内部温度の上昇に起因した破壊や劣化が懸念される。特に、高回転域でのトランジスタの発熱に対しては、ＥＤＵ周辺の空気の流れにより冷却されるものの、車両停止時など空気の流れが期待されない状況においては、強制的（積極的）に送風を行う等により冷却しなければならない。

しかしながら、従来は、温度管理を行なうために、通常、インジェクタ駆動回路を含むＥＣＵのハウジング内温度を測定しているにすぎないため、電子部品の温度を正確に測定することは困難である。特に、インジェクタ駆動回路では、上述したように、インジェクタの燃料噴射回数が増すにつれて、内部における電子部品の温度が過渡的に大きく上昇する可能性があるが、そのような過渡的な温度上昇を、ＥＣＵのハウジング内温度から認識することは非常に難しい。

従って、ＥＤＵの内部温度上昇を検知するためには、ＥＤＵ内部に温度センサを設置したり、クーリングファンを駆動するＥＣＵにＥＤＵ内部の温度情報を通知するための回路やシステムを設けたりすることが必要になることから、かかるＥＤＵにおける発熱に対し、積極的に冷却する効果的な手法は未だ採られていない。

そこで、本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、電子制御手段に駆動される電子駆動回路に実装された電子部品の温度上昇を抑制でき、当該電子部品が破損や劣化するのを未然に防止することが可能な車載制御装置を提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、車両に搭載されるエンジン周辺に送風して冷却を促進するためのクーリングファンの駆動を制御する電子制御手段を備える車載制御装置であって、
上記電子制御手段から指示されることにより駆動され、上記エンジンの回転数に応じて駆動頻度が増加する電子部品を具備する電子駆動回路を有し、
上記電子制御手段は、上記電子駆動回路を構成する上記電子部品の自己発熱を推測可能な情報に基づいて、上記クーリングファンの駆動を制御するようにした。

従って、本発明の一態様によれば、電子制御手段が電子駆動回路を構成する電子部品の自己発熱を推測可能な情報に基づいて、クーリングファンの駆動を制御するため、上記電子駆動回路周辺を強制的（積極的）に冷却させることができる。従って、燃料の噴射回数が増すにつれて、電子駆動回路の内部における電子部品の温度が過渡的に上昇することを未然に防止することができ、当該温度の上昇に起因した電子部品の破壊や劣化を未然に回避することができる。

また、本発明の一態様において、上記電子部品の自己発熱を推測可能な情報とは、上記エンジンの一燃焼サイクル間に燃料噴射手段が噴射する燃料の噴射制御量に基づいて算出される上記電子駆動回路における単位時間当たりの通電時間であることが好ましい。これにより、電子駆動回路内部に温度センサを設置したり、クーリングファンを駆動する電子制御手段に当該電子駆動回路内部の温度情報を通知するための回路やシステム等を設けたりする必要がなく、容易にかつ正確に上記電子部品の自己発熱によって上昇する温度を推測することができる。

さらに、本発明の一態様において、上記電子部品の自己発熱を推測可能な情報とは、上記エンジンの回転数であることが好ましい。これにより、上記電子駆動回路における単位当たりの通電時間をより一層簡易に算出することができ、上記電子部品の温度の推測を格段と簡素化することが可能となる。

本発明によれば、電子制御手段が電子駆動回路を構成する電子部品の自己発熱を推測可能な情報に基づいてクーリングファンの駆動を制御するため、電子駆動回路周辺を強制的に冷却することができる。これにより、上記電子部品の自己発熱による温度上昇を抑制することができる。かくして、電子制御手段に駆動される電子駆動回路に実装された電子部品の温度上昇を抑制でき、当該電子部品が破損や劣化するのを未然に防止することが可能な車載制御装置を提供することができる。

本発明の一実施例における車載制御装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明における温度上昇抑制処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。なお、本実施形態による燃料噴射制御装置は、内燃機関としてディーゼルエンジンに適用された例について説明する。また、以下の説明において、周知の手法、周知の手順、周知のアーキテクチャおよび周知の回路構成等（以下「周知事項」）については、その細部にわたる説明を割愛するが、これは説明を簡潔にするためであって、これら周知事項のすべてまたは一部を意図的に排除するものではない。かかる周知事項は、本発明の出願時点で当業者の知り得るところであるので、以下の説明に当然含まれている。

図１は、本発明の一実施例による車載制御装置の構成を概略的に示すブロック図である。図１は、全体として本実施例における車載制御装置１を示し、図示省略するエンジン用の電子制御手段としてのＥＣＵ２（以下、これをエンジンＥＣＵ２と称す）と、このエンジンＥＣＵ２から指示されることにより駆動する電子駆動回路としてのＥＤＵ３とを有している。

エンジンＥＣＵ２は、図示省略するＣＰＵ（Central Processing Unit；中央演算処理装置）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を有して構成され、図示省略する吸気温センサ、水温センサや燃料噴射圧力センサ等から入力される入力信号Ｓ１に基づいて、エンジンを駆動するための様々な制御を行う。

例えば、エンジンＥＣＵ２は登坂時やアイドリング時において、クーリングファン４を作動させ、ラジエータにおける空気の流れを促進させて冷却効率を向上させるべく、ファンリレー５を介してファンモータ６を駆動させるようになっている。ここで、クーリングファン４は車両に搭載されるエンジン周辺（より具体的には、ラジエータ）に送風して冷却を促進する役割を担っている。

本実施例の場合、ＥＤＵ３はエンジンにおける気筒数に応じて設けられるインジェクタ７を駆動させるための駆動回路であり、エンジンＥＣＵ２から指示されることにより駆動される。また、ＥＤＵ３はエンジンの回転数に応じて駆動頻度が増加する電子部品を具備している。

ここで、インジェクタ７の駆動は、ＥＤＵ３に実装される電子部品の一つである駆動トランジスタ３１をスイッチングさせて行われるため、エンジンの回転数における高回転域において、駆動トランジスタ３１はスイッチング等に伴い発熱する。

従って、本実施例の車載制御装置１では、クーリングファン４を燃料の噴射制御量やエンジン回転数等のＥＤＵ３（具体的には、駆動トランジスタ３１などの電子部品）の自己発熱を推測可能な情報に基づいて駆動制御することにより、エンジンルーム内におけるエンジン周辺、すなわち、エンジン周辺に配設されるＥＤＵ３を含む各種ＥＤＵを冷却するようになっている。

このように、車載制御装置１におけるクーリングファン４を用いた温度上昇を抑制させるための温度上昇抑制処理について、具体的に、図２を参照しながら説明する。図２は、本発明における温度上昇抑制処理手順を示すフローチャートである。

まず、エンジンＥＣＵ２は、ステップＳＰ０から温度上昇抑制処理手順を開始し、続くステップＳＰ１において、入力信号Ｓ１として入力される冷却水の水温の検出結果が８０〔℃〕以上であるか否か判断する。このとき、水温が８０〔℃〕以上である肯定結果を得ると、エンジンＥＣＵ２は次のステップＳＰ２へと移行する。しかし、かかるステップＳＰ１において、冷却水の水温が８０〔℃〕未満である否定結果を得ると、再び入力信号Ｓ１として入力される冷却水の水温の検出結果が８０〔℃〕以上であるか否かを判断し、当該水温が８０〔℃〕以上である肯定結果を得るまで、このルーチンを繰り返す。

一方、エンジンＥＣＵ２は、ステップＳＰ２において、入力信号Ｓ１として入力されるエンジンの回転数が４０００〔ｒｐｍ〕以上であるか否か判断し、当該エンジン回転数が４０００〔ｒｐｍ〕以上であるという肯定結果を得ると、続くステップＳＰ３へと移行して、ファンリレー５を「ＯＮ」状態へ切り替え、次のステップＳＰ４へ移行する。しかし、ステップＳＰ２においてエンジン回転数が４０００〔ｒｐｍ〕未満である否定結果を得ると、エンジンＥＣＵ２は再びステップＳＰ１に戻り、ステップＳＰ２において肯定結果を得るまで、このルーチンを繰り返す。

ステップＳＰ４に移行したエンジンＥＣＵ２は、エンジン回転数が３０００〔ｒｐｍ〕以下であるか否か判断し、エンジン回転数が３０００〔ｒｐｍ〕である肯定結果を得ると続くステップＳＰ５へ移行し、５〔秒〕経過するまで待機する。しかし、ステップＳＰ４においてエンジン回転数が３０００〔ｒｐｍ〕よりも多い否定結果を得ると、エンジンＥＣＵ２はステップＳＰ３へ戻り、ステップＳＰ４において肯定結果を得るまで、このルーチンを繰り返す。

エンジンＥＣＵ２は、かかるステップＳＰ５において５〔秒〕が経過すると、次のステップＳＰ６へ移行し、ファンリレー５を「ＯＦＦ」状態へ切り替える。そして、エンジンＥＣＵ２は続くステップＳＰ７へ移り、再び５〔秒〕経過するまで待機した後、ステップＳＰ１へ戻り、このルーチンを繰り返すようになっている。

このように、エンジンＥＣＵ２は、燃料の噴射制御量からインジェクタ７における通電時間を算出し、当該算出した結果から駆動トランジスタ３１の自己発熱量を推測し、冷却水の水温が８０〔℃〕以上であって、エンジン回転数が４０００〔ｒｐｍ〕以上となるとき、クーリングファン４を「ＯＮ」状態へ切り替えるよう制御し、駆動させる。

そして、この後、エンジン回転数が３０００〔ｒｐｍ〕以下となると、５〔秒〕経過するのを待って、クーリングファン４を「ＯＦＦ」状態へ切り替えるよう制御し、停止させる。

以上、説明したように、本実施例の車載制御装置１によれば、エンジンＥＣＵ２がＥＤＵ３を構成する駆動トランジスタ３１の自己発熱を推測可能な情報に基づいて、クーリングファン４の駆動を制御するため、ＥＤＵ３周辺を強制的（積極的）に冷却させることができる。従って、燃料の噴射回数が増すにつれて、ＥＤＵ３の内部における駆動トランジスタ３１の温度が過渡的に上昇することを未然に防止することができ、当該温度の上昇に起因した駆動トランジスタ３１等の電子部品の破壊や劣化を未然に回避することができる。

このとき、駆動トランジスタ３１等の電子部品における自己発熱を推測可能な情報とは、エンジンの一燃焼サイクル間に燃料噴射手段（インジェクタ７）が噴射する燃料の噴射制御量に基づいて算出されるＥＤＵ３における単位時間当たりの通電時間であることが好ましい。

これにより、ＥＤＵ３内部に温度センサを設置したり、クーリングファン４を駆動するエンジンＥＣＵ２に当該ＥＤＵ３内部の温度情報を通知するための回路やシステム等を設けたりする必要がなく、容易にかつ正確に駆動トランジスタ３１等の電子部品の自己発熱によって上昇する温度を推測することができる。

さらに、かかる駆動トランジスタ３１等の電子部品の自己発熱を推測可能な情報とは、エンジンの回転数であることが好ましい。これにより、ＥＤＵ３における単位当たりの通電時間をより一層簡易に算出することができ、電子部品（駆動トランジスタ３１）の温度の推測を格段と簡素化することが可能とすることができる。

このように、本実施例によれば、エンジンＥＣＵ２がＥＤＵ３を構成する駆動トランジスタ３１等の電子部品の自己発熱を推測可能な情報に基づいて、クーリングファン４の駆動を制御するため、ＥＤＵ３周辺を強制的に冷却することができる。これにより、電子部品（駆動トランジスタ３１）の自己発熱による温度上昇を抑制することができる。かくして、エンジンＥＣＵ２に駆動されるＥＤＵ３に実装された駆動トランジスタ３１の温度上昇を抑制でき、当該駆動トランジスタ３１が破損や劣化するのを未然に防止することが可能な車載制御装置１を提供することができる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例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内において種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述した実施例においては、ＥＤＵ３は、インジェクタ７の駆動用に適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ＥＤＵの通電時間がクーリングファン４および当該ＥＤＵをコントロールするＥＣＵで知ることが可能で、クーリングファン４の駆動により、放熱を促進することができるＥＤＵであれば、可変動弁系システム、イグナイタ、ＡＩポンプドライバ等の種々のＥＤＵを広く適用することができる。

また、本発明は、ディーゼルエンジンにおける１燃焼サイクルに１度だけ、噴射するべき指令噴射量の全量を噴射するのではなく、パイロット噴射あるいはアフター噴射と呼ばれる予備的な噴射をメイン噴射の前後に適宜回数行う、指令噴射量を複数回に分けて噴射するマルチ噴射においても適用することができる。この場合、一回の点火当たりにおける噴射回数（ポスト噴射、プリ噴射など）を制御しているＥＣＵで通電時間（すなわち、インジェクタのスイッチング回数）を把握することができるため、ＥＤＵの電子部品における発熱量を容易に推測することができることが所以である。

本発明は、自動車製造業や自動車部品製造業等に利用可能である。なお、搭載される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。

１…車載制御装置
２…エンジンＥＣＵ（電子制御手段）
３…ＥＤＵ（電子駆動回路）
３１…駆動トランジスタ（電子部品）
４…クーリングファン
５…ファンリレー
６…ファンモータ
７…インジェクタ

Claims (3)

1. 車両に搭載されるエンジン周辺に送風して冷却を促進するためのクーリングファンの駆動を制御する電子制御手段を備える車載制御装置であって、
   前記電子制御手段から指示されることにより駆動され、前記エンジンの回転数に応じて駆動頻度が増加する電子部品を具備する電子駆動回路を有し、
   前記電子制御手段は、前記電子駆動回路を構成する前記電子部品の自己発熱を推測可能な情報に基づいて、前記クーリングファンの駆動を制御する
   ことを特徴とする車載制御装置。
2. 前記電子部品の自己発熱を推測可能な情報とは、前記エンジンの一燃焼サイクル間に燃料噴射手段が噴射する燃料の噴射制御量に基づいて算出される前記電子駆動回路における単位時間当たりの通電時間である
   ことを特徴とする請求項１に記載の車載制御装置。
3. 前記電子部品の自己発熱を推測可能な情報とは、前記エンジンの回転数である
   ことを特徴とする請求項１に記載の車載制御装置。

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