JP2014218981A - 燃料噴射弁制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料噴射弁制御装置において、燃料噴射弁のコイルに流す電流の制御精度を確保しつつ、放電スイッチと定電流スイッチの制御をマイコンでも実施可能にする。【解決手段】燃料噴射弁3のコイル5にコンデンサ19から放電させる放電スイッチ21と、バッテリ電圧VBからコイル5に一定の電流を流すための定電流スイッチ11とを、マイコン25が制御する。マイコン25は、コンデンサ19の充電電圧VCの検出値と、バッテリ電圧VBの検出値と、過去のコイル電流から算出した学習値とを用いて、コイル5への放電電流を目標最大値にするための放電スイッチ21のオン時間と、上記一定の電流を目標電流にするための、定電流スイッチ11のスイッチング周期あたりのオン時間とを決定する。更に、マイコン25は、エンジンの停止期間中に、放電スイッチ21及び定電流スイッチ11を制御してコイル5に電流を流し、その電流に基づいて上記学習値を更新する。【選択図】図1
Description
本発明は、燃料噴射弁制御装置に関する。
車両の内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁(インジェクタ)としては、コイルへの通電により開弁する電磁式のものがある。そして、このような燃料噴射弁を駆動する燃料噴射弁制御装置は、コイルへの通電(通電開始タイミング及び通電時間)を制御することにより、燃料噴射時期及び燃料噴射量を制御している。
また、燃料噴射弁制御装置では、バッテリ電圧を昇圧してコンデンサを充電すると共に、コイルへの通電期間の開始時には、コンデンサからコイルに放電させるための放電スイッチ(放電用トランジスタ)をオンさせる。そして、コイルに流れる電流(以下、コイル電流ともいう)が放電電流の目標最大値に達したことを検知すると、放電スイッチをオフし、その後、通電期間が終了するまでは、コイルの上流側とバッテリ電圧との間に設けられた定電流スイッチ(定電流用トランジスタ)をオン/オフさせて、コイルに一定の電流を流す。その定電流スイッチのオン/オフ制御では、コイル電流が下側閾値以下になったことを検知すると定電流スイッチをオフからオンに切り換え、コイル電流が上側閾値(>下側閾値)以上になったことを検知すると定電流スイッチをオンからオフに切り換える。このため、コイル電流は、上側閾値と下側閾値との間の平均電流に制御される(例えば、特許文献1参照)。
従来の燃料噴射制弁御装置では、コイル電流が目標の値になったことを検知したタイミングで、放電スイッチ又は定電流スイッチのオン/オフ状態を切り換えるようになっている。このため、放電スイッチと定電流スイッチを制御するためには、高速の応答動作が必要となる。よって、コイルへの通電期間を決定する処理等を行うマイコンとは別に、放電スイッチと定電流スイッチを制御するための専用回路を設ける必要があり、部品点数の増加を招く要因となっていた。
そこで、本発明は、燃料噴射弁制御装置において、燃料噴射弁のコイルに流す電流の制御精度を確保しつつ、放電スイッチと定電流スイッチの制御をマイコンでも実施可能にすること、を目的としている。
第1発明の燃料噴射弁制御装置は、コンデンサの充電電圧がバッテリ電圧よりも高い所定電圧となるように、前記コンデンサを充電する充電手段と、内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁のコイルの上流側に前記コンデンサを接続させて、前記コンデンサから前記コイルに放電させる放電スイッチと、前記バッテリ電圧が供給される電源ラインと前記コイルの上流側との間に、直列に設けられ、前記コイルに一定の電流を流すために所定のスイッチング周期でオン/オフされる定電流スイッチと、を備える。
そして、この燃料噴射弁制御装置は、放電スイッチ及び定電流スイッチを制御する手段として、駆動制御手段、放電時間算出手段、オン時間算出手段及び学習値算出手段を備えると共に、機関停止時駆動手段及び機関停止時学習手段も備える。
駆動制御手段は、前記コイルへの通電期間の開始時から目標放電時間だけ前記放電スイッチをオンさせて、前記コイルに前記コンデンサからの放電電流を流す放電制御と、前記通電期間のうち、前記放電スイッチをオフさせた後の期間において、前記定電流スイッチを「目標オン時間/前記スイッチング周期」のデューティ比でオン/オフさせて、前記コイルに一定の電流を流す定電流制御とを行うことにより、前記燃料噴射弁を駆動して該燃料噴射弁に燃料を噴射させる。尚、定電流スイッチを、「目標オン時間/スイッチング周期」のデューティ比でオン/オフさせるということは、スイッチング周期あたりに目標オン時間だけオンさせるということである。
放電時間算出手段は、前記コンデンサの充電電圧の検出値と、前記コイルに前記放電電流を流す電流回路(以下、放電電流回路という)の電気的特性が反映された放電用学習値とを用いて、前記放電制御による前記放電電流の最大値を目標最大値にするための前記目標放電時間を算出し、その算出した目標放電時間を前記駆動制御手段に使用させる。
オン時間算出手段は、前記バッテリ電圧の検出値と、前記コイルに前記一定の電流を流す電流回路(以下、定電流回路という)の電気的特性が反映された定電流用学習値とを用いて、前記定電流制御による前記一定の電流を目標電流にするための前記目標オン時間を算出し、その算出した目標オン時間を前記駆動制御手段に使用させる。
尚、放電電流回路及び定電流回路は、コイルを含む回路である。
学習値算出手段は、前記放電制御により前記コイルに流れた電流に基づいて、前記放電時間算出手段が用いる前記放電用学習値を算出すると共に、前記定電流制御により前記コイルに流れた電流に基づいて、前記オン時間算出手段が用いる前記定電流用学習値を算出する。
学習値算出手段は、前記放電制御により前記コイルに流れた電流に基づいて、前記放電時間算出手段が用いる前記放電用学習値を算出すると共に、前記定電流制御により前記コイルに流れた電流に基づいて、前記オン時間算出手段が用いる前記定電流用学習値を算出する。
つまり、学習値算出手段は、燃料噴射弁の駆動時における放電電流から、放電電流回路の電気的特性が反映された学習値であって、放電電流の最大値が目標最大値となる目標放電時間を算出するための放電用学習値を算出する。そして、放電時間算出手段は、その放電用学習値と充電電圧の検出値とを用いて、目標放電時間を算出し、駆動制御手段は、その算出された目標放電時間だけ放電スイッチをオンさせることにより、コンデンサからコイルへ、最大値が目標最大値となる放電電流を流す。
同様に、学習値算出手段は、燃料噴射弁の駆動時にコイルに流れた一定の電流から、定電流回路の電気的特性が反映された学習値であって、一定の電流が目標電流となる目標オン時間を算出するための定電流用学習値を算出する。そして、オン時間算出手段は、その定電流用学習値とバッテリ電圧の検出値とを用いて、目標オン時間を算出し、駆動制御手段は、その算出された目標オン時間とスイッチング周期とから決まるデューティ比で定電流スイッチをオン/オフさせることにより、コイルに目標電流を流す。
更に、この燃料噴射弁制御装置において、機関停止時駆動手段は、内燃機関が停止している期間において、前記放電スイッチを所定時間オンさせた後、前記定電流スイッチを所定のデューティ比でオン/オフさせることにより、前記コイルに電流を流す。そして、機関停止時学習手段は、前記機関停止時駆動手段が前記放電スイッチをオンさせたことで前記コイルに流れた電流に基づいて、前記放電用学習値を更新すると共に、前記機関停止時駆動手段が前記定電流スイッチをオン/オフさせたことで前記コイルに流れた電流に基づいて、前記定電流用学習値を更新する。このため、内燃機関が停止している期間であって、駆動制御手段が燃料噴射弁を駆動しない期間であっても、放電用学習値及び定電流用学習値が更新される。
第1発明の燃料噴射弁制御装置では、燃料噴射弁のコイルに流れた電流に基づいて、その後の目標放電時間と目標オン時間を決めるための放電用学習値及び定電流用学習値(以下、これらを総称する場合は、単に「学習値」という)を算出している。そして、その学習値を用いて、放電電流の最大値が目標最大値になるであろう目標放電時間と、一定のコイル電流が目標電流になるであろう目標オン時間とを算出し、その算出した目標放電時間と目標オン時間を用いて、放電スイッチと定電流スイッチのオン/オフを制御している。
このため、コイル電流が目標の値になったことを検知したなら放電スイッチ又は定電流スイッチのオン/オフ状態を切り換える、といった高速な応答動作は、不要となる。よって、放電スイッチ及び定電流スイッチを制御するための手段(具体的には、少なくとも、駆動制御手段、放電時間算出手段、オン時間算出手段、学習値算出手段、機関停止時駆動手段及び機関停止時学習手段)は、コイルへの通電期間を決定する処理等を行うマイコンによって実現することができるようになる。延いては、放電スイッチ及び定電流スイッチのオン/オフを制御するための専用回路を設ける必要がなくなり、部品点数を削減することができる。
また、この燃料噴射弁制御装置では、目標放電時間を、充電電圧の検出値と放電用学習値とを用いて決定し、目標オン時間を、バッテリ電圧の検出値と定電流用学習値とを用いて決定している。このため、充電電圧が変化したり、放電電流回路の電気的特性が温度や時間経過で変化したりしても、目標最大値となる放電電流をコイルに流すことができ、同様に、バッテリ電圧が変化したり、定電流回路の電気的特性が温度や時間経過で変化したりしても、コイルに一定の目標電流を流すことができる。よって、コイルに流す電流の制御精度(延いては、燃料噴射弁の制御精度)も確保することができる。
その上、内燃機関が停止している期間においても、機関停止時駆動手段及び機関停止時学習手段により、学習値が更新される。このため、内燃機関が停止している期間に学習値が更新されない構成の場合と比較すると、内燃機関の始動時において、より新しい学習値を用いて目標放電時間及び目標オン時間が算出されることとなり、制御精度を一層向上させることができる。
例えば、内燃機関の停止時間が長くなって、内燃機関の始動時における放電電流回路及び定電流回路の周囲温度と、内燃機関が停止する前における放電電流回路及び定電流回路の周囲温度との差が大きくなったとする。その場合、内燃機関が停止する前に算出された学習値は、内燃機関の始動時においては、放電電流回路及び定電流回路の周囲温度に応じた電気的特性を反映したものではなくなるため、妥当な学習値とは言えなくなる。しかし、この燃料噴射弁制御装置によれば、内燃機関が停止している期間に学習値が更新されるため、内燃機関が長時間停止した後での始動時においても、コイル電流の制御精度を確保することができる。
以下に、本発明が適用された実施形態の燃料噴射弁制御装置について、図面を用い説明する。尚、本実施形態の燃料噴射弁制御装置は、車両に搭載された多気筒(この例では4気筒)エンジンの各気筒#1〜#4に燃料を噴射する4個の燃料噴射弁を駆動するものであり、その各燃料噴射弁のコイルへの通電開始タイミング及び通電時間を制御することにより、各気筒#1〜#4への燃料噴射タイミング及び燃料噴射量を制御する。また、エンジンは、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンの何れでもよい。また、本実施形態において、スイッチとして使用しているスイッチング素子は、例えばMOSFETであるが、バイポーラトランジスタやIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)等の他種類のスイッチング素子でも良い。
[第1実施形態]
図1に示すように、燃料噴射弁制御装置(以下単に、制御装置という)1は、燃料噴射弁3のコイル5の一端(上流側)が接続される端子CMと、コイル5の他端(下流側)が接続される端子INJと、端子INJに一方の出力端子が接続されたスイッチング素子である気筒選択スイッチ7と、気筒選択スイッチ7の他方の出力端子とグランドラインとの間に接続された電流検出用の抵抗9と、を備える。
図1に示すように、燃料噴射弁制御装置(以下単に、制御装置という)1は、燃料噴射弁3のコイル5の一端(上流側)が接続される端子CMと、コイル5の他端(下流側)が接続される端子INJと、端子INJに一方の出力端子が接続されたスイッチング素子である気筒選択スイッチ7と、気筒選択スイッチ7の他方の出力端子とグランドラインとの間に接続された電流検出用の抵抗9と、を備える。
燃料噴射弁3では、コイル5に通電されると、図示しない弁体(いわゆるノズルニードル)が開弁位置に移動し(換言すれば、リフトし)、燃料噴射が行われる。また、コイル5の通電が遮断されると、弁体が元の閉弁位置に戻り、燃料噴射が停止される。
尚、図1では、4個の燃料噴射弁3のうち、第N気筒#N(Nは1〜4の何れか)に対応する1つの燃料噴射弁3だけを示しており、以下では、その1つの燃料噴射弁3の駆動及びその1つの燃料噴射弁3による燃料噴射に関して説明する。実際には、端子CMは、各気筒の燃料噴射弁3について共通の端子となっており、その端子CMに、各燃料噴射弁3のコイル5がそれぞれ接続されている。また、端子INJ及び気筒選択スイッチ7は、各燃料噴射弁3について(換言すれば、各気筒について)それぞれ備えられている。気筒選択スイッチ7は、駆動対象の燃料噴射弁3(換言すれば、噴射対象の気筒)を選択するためのスイッチング素子である。
更に、制御装置1は、バッテリ10の電圧(バッテリ電圧)VBが供給される電源ライン8に一方の出力端子が接続されたスイッチング素子である定電流スイッチ11と、定電流スイッチ11の他方の出力端子にアノードが接続され、カソードが上記端子CMに接続された逆流防止用のダイオード13と、アノードがグランドラインに接続され、カソードが端子CMに接続された電流還流用のダイオード15と、昇圧回路17とを備える。
ダイオード15は、気筒選択スイッチ7がオンされている状態で定電流スイッチ11がオンからオフされた時に、コイル5に電流を還流させる。
昇圧回路17は、コンデンサ19を備えた周知のDC/DCコンバータである。コンデンサ19には、燃料噴射弁3の弁体を開弁方向へ速やかに動かすため(即ち、燃料噴射弁3の開弁を速めるため)の電気エネルギが蓄積される。そして、昇圧回路17は、電源ライン8のバッテリ電圧VBを昇圧し、その昇圧した電圧でコンデンサ19を充電することにより、コンデンサ19の充電電圧VCがバッテリ電圧VBよりも高い所定の目標電圧となるようにする。
昇圧回路17は、コンデンサ19を備えた周知のDC/DCコンバータである。コンデンサ19には、燃料噴射弁3の弁体を開弁方向へ速やかに動かすため(即ち、燃料噴射弁3の開弁を速めるため)の電気エネルギが蓄積される。そして、昇圧回路17は、電源ライン8のバッテリ電圧VBを昇圧し、その昇圧した電圧でコンデンサ19を充電することにより、コンデンサ19の充電電圧VCがバッテリ電圧VBよりも高い所定の目標電圧となるようにする。
また、制御装置1は、コンデンサ19の正極側端子を端子CMに接続させてコンデンサ19からコイル5に放電させるスイッチング素子である放電スイッチ21と、アノードが端子INJに接続され、カソードがコンデンサ19の正極側端子に接続されたエネルギ回収用のダイオード23と、気筒選択スイッチ7、定電流スイッチ11及び放電スイッチ21を制御することで、コイル5に流す電流を制御し、延いては燃料噴射弁3を制御するマイコン(マイクロコンピュータ)25と、を備える。
更に、制御装置1は、マイコン25からの駆動信号に応じて気筒選択スイッチ7をオン/オフさせる駆動回路27と、マイコン25からの駆動信号に応じて定電流スイッチ11をオン/オフさせる駆動回路29と、マイコン25からの駆動信号に応じて放電スイッチ21をオン/オフさせる駆動回路31と、抵抗9の上流側に生じる電圧であって、コイル電流(コイル5に流れる電流)に応じた電圧の電流検出信号を、入力信号とするローパスフィルタとしての積分回路33と、コンデンサ19の充電電圧VCをマイコン25が入力可能な範囲(本実施形態では例えば0〜5Vの範囲)の電圧に分圧し、その分圧電圧(分圧後の電圧)をマイコン25に入力させる分圧回路35と、電源ライン8のバッテリ電圧VBをマイコン25が入力可能な範囲の電圧に分圧し、その分圧電圧をマイコン25に入力させる分圧回路37と、を備える。積分回路33は、例えば抵抗39とコンデンサ40からなり、その積分回路33の出力信号はマイコン25に入力される。
一方、制御装置1における上記電源ライン8には、制御装置1の外部に設けられている給電用のリレー(以下、メインリレーという)41を介して、バッテリ電圧VBが供給される。そして、制御装置1は、メインリレー41をオン/オフさせる駆動回路43と、電源回路44と、当該制御装置1を自動的に起動するためのタイマであるソークタイマ45と、抵抗46及びサーミスタ47も備える。
駆動回路43には、車両の使用者(運転者)によって車両のイグニッションスイッチ(以下、IGSWと記載する)48がオンされるとアクティブレベル(本実施形態ではハイ)になるイグニッションオン信号Siと、マイコン25からの電源保持信号Shと、ソークタイマ45からのタイマ起動信号Stとが、入力される。そして、駆動回路43は、それら信号Si,Sh,Stの何れかがハイレベルである場合に、メインリレー41をオンさせる。
尚、イグニッションオン信号Siは、マイコン25にも、図示しない入力回路を介して入力される。このため、マイコン25は、IGSW48のオン/オフ状態を、そのイグニッションオン信号Siに基づいて検出することができる。
ソークタイマ45は、マイコン25によってタイマ時間が設定される。そして、ソークタイマ45は、マイコン25から開始指令を受けると、設定されているタイマ時間の経時を開始し、そのタイマ時間が経過すると、駆動回路43へのタイマ起動信号Stをアクティブレベルにする。
電源回路44は、電源ライン8のバッテリ電圧VBから、一定の主電源電圧Vm(本実施形態では例えば5V)を生成して出力する。また、電源回路44には、バッテリ10から、メインリレー41を介さずに、電源ライン8とは別の電源ライン49を介して、バッテリ電圧VBが常時供給される。そして、電源回路44は、その電源ライン49のバッテリ電圧VBから、一定の副電源電圧Vs(本実施形態では例えば5V)を生成して出力する。
電源回路44からの主電源電圧Vmは、マイコン25が動作するための動作用電圧として用いられる。
また、主電源電圧Vmは、抵抗46の一端に供給される。抵抗46の他端は、サーミスタ47の一端に接続され、サーミスタ47の他端はグランドラインに接続されている。サーミスタ47の抵抗値は、制御装置1の内部温度に応じて変わるため、抵抗46とサーミスタ47との接続点に生じる電圧は、制御装置1の内部温度に応じた温度検出信号となる。そして、その温度検出信号は、マイコン25に入力される。
また、主電源電圧Vmは、抵抗46の一端に供給される。抵抗46の他端は、サーミスタ47の一端に接続され、サーミスタ47の他端はグランドラインに接続されている。サーミスタ47の抵抗値は、制御装置1の内部温度に応じて変わるため、抵抗46とサーミスタ47との接続点に生じる電圧は、制御装置1の内部温度に応じた温度検出信号となる。そして、その温度検出信号は、マイコン25に入力される。
マイコン25は、プログラムを実行するCPU61、プログラムや固定のデータ等が記憶されたROM63、CPU61による演算結果等が記憶されるRAM65、電源バックアップされたRAMであるバックアップRAM66、A/D変換器(ADC)67等を備える。
マイコン25において、バックアップRAM66には、電源回路44からの副電源電圧Vsが供給されることで、電源バックアップがなされる。また、マイコン25において、積分回路33から入力される電流検出信号や、分圧回路35,37から入力される分圧電圧や、抵抗46及びサーミスタ47の接続点から入力される温度検出信号は、A/D変換器67によりA/D変換される。
このような制御装置1では、車両の使用者によりIGSW48がオンされると、メインリレー41がオンして、電源ライン8に、電源としてのバッテリ電圧VBが供給される。電源ライン8にバッテリ電圧VBが供給されることが、制御装置1に電源が供給されることに相当する。そして、電源ライン8にバッテリ電圧VBが供給されると、電源回路44から主電源電圧Vmが出力されて、マイコン25が起動する。マイコン25は、制御装置1の動作を司るものであるため、マイコン25が起動することは、制御装置1が起動することでもある。
マイコン25は、起動すると、駆動回路43への電源保持信号Shをアクティブレベルにする。このため、その後にIGSW48がオフされたとしても、メインリレー41を介した制御装置1への電源供給は継続される。そして、マイコン25は、IGSW48がオフされたことを検知した後、実施しなければならない全ての処理を完了したなら、電源保持信号Shを非アクティブレベル(この例ではロー)にする。すると、メインリレー41がオフして、マイコン25は動作を停止することとなる。
尚、IGSW48がオンすると、車両におけるイグニッション系の電源ライン(電源ライン8も含まれる)にバッテリ電圧VBが供給された状態、即ち、車両がイグニッションオンの状態になる。このため、本実施形態において、IGSW48がオンされることは、車両をイグニッションオンの状態にするための操作に相当する。また、メインリレー41がオフしている期間中に、ソークタイマ45から駆動回路43へのタイマ起動信号Stがアクティブレベルになった場合にも、メインリレー41がオンして、マイコン25が起動する(制御装置1が起動する)こととなる。
次に、マイコン25が、エンジンに対する燃料噴射を実施するために行う動作について説明する。尚、マイコン25の動作は、CPU61がROM63内のプログラムを実行することで実現される。
マイコン25には、エンジン回転数Neやアクセル開度ACCやエンジン水温THWなどの、様々なエンジン状態を表す各センサ信号が入力される(図1参照)。
そして、マイコン25は、IGSW48がオンで、且つ、エンジンが回転していると判定している場合に、噴射情報算出処理と、燃料噴射弁3から燃料を噴射させるための噴射駆動処理とを行う。
そして、マイコン25は、IGSW48がオンで、且つ、エンジンが回転していると判定している場合に、噴射情報算出処理と、燃料噴射弁3から燃料を噴射させるための噴射駆動処理とを行う。
マイコン25は、噴射情報算出処理では、上記各センサ信号に基づき検出されるエンジン状態に基づいて、気筒毎に、燃料の噴射開始タイミング及び噴射量を算出し、その算出結果から、燃料噴射弁3のコイル5への通電期間を決定する。具体的には、噴射開始タイミングから、通電期間の開始タイミング(即ち、コイル5への通電開始タイミング)を決定し、噴射量から、通電期間の長さ(即ち、コイル5への通電時間)を決定する。
そして、マイコン25は、噴射情報算出処理で決定した通電期間の開始タイミングが到来すると、噴射駆動処理を開始して、気筒選択スイッチ7、定電流スイッチ11及び放電スイッチ21を制御することにより、噴射情報算出処理で算出した燃料の噴射開始タイミング及び噴射量を実現する。
ここで、制御装置1では、マイコン25が気筒選択スイッチ7、定電流スイッチ11及び放電スイッチ21を制御することと、その制御ためのマイコン25による処理の内容とが、基本的な特徴になっている。
〔基本的な特徴の説明〕
図2に示すように、マイコン25は、噴射駆動処理では、噴射情報算出処理で決定した通電期間の間、気筒選択スイッチ7をオンさせる。更に、マイコン25は、通電期間の開始時から目標放電時間tpだけ放電スイッチ21オンさせる放電制御を行う。
図2に示すように、マイコン25は、噴射駆動処理では、噴射情報算出処理で決定した通電期間の間、気筒選択スイッチ7をオンさせる。更に、マイコン25は、通電期間の開始時から目標放電時間tpだけ放電スイッチ21オンさせる放電制御を行う。
放電スイッチ21がオンすると、コンデンサ19からコイル5に放電される。つまり、「コンデンサ19の正極側端子→放電スイッチ21→コイル5→気筒選択スイッチ7→抵抗9→グランドライン→コンデンサ19の負極側端子」の経路からなる電流回路(以下、放電電流回路という)に電流が流れる。このようなコンデンサ19の放電に際し、高電位となる端子CM側から電源ライン8側への回り込みは、ダイオード13によって防止される。尚、以下の説明において、放電電流とは、コンデンサ19からコイル5に放電される電流であり、コンデンサ19からコイル5への放電によるコイル電流でもある。
また、目標放電時間tpは、通電期間の開始時(換言すれば、コイル5への通電開始時)から、その目標放電時間tpが経過したときに、コイル電流が放電電流の目標最大値Ipとなるように、マイコン25により設定されている。目標放電時間tpの設定ついては、後で説明する。
図2に示すように、マイコン25は、通電期間の開始時から目標放電時間tpが経過すると、放電スイッチ21をオフさせる。
そして、マイコン25は、通電期間のうち、放電スイッチ21をオフさせた後の残りの期間においては、定電流スイッチ11を所定のスイッチング周期Tでオン/オフさせる定電流制御を行うことにより、コイル5に、上記目標最大値Ipよりも小さい一定の電流を流す。
そして、マイコン25は、通電期間のうち、放電スイッチ21をオフさせた後の残りの期間においては、定電流スイッチ11を所定のスイッチング周期Tでオン/オフさせる定電流制御を行うことにより、コイル5に、上記目標最大値Ipよりも小さい一定の電流を流す。
定電流スイッチ11のオン時には、バッテリ電圧VB(電源ライン8)からコイル5に電流が流れる。つまり、「バッテリ10の正極側端子→電源ライン8→定電流スイッチ11→ダイオード13→コイル5→気筒選択スイッチ7→抵抗9→グランドライン→バッテリ10の負極側端子」の経路で電流が流れる。また、定電流スイッチ11のオフ時には、コイル5に、グランドライン側からダイオード15を介して電流が流れる(還流する)。このため、コイル電流は、定電流スイッチ11のオン時において徐々に増加し、定電流スイッチ11のオフ時において徐々に減少する(図10も参照)。
また、定電流スイッチ11は、マイコン25により、スイッチング周期Tあたりに所定の目標オン時間tgだけオンされる。つまり、定電流スイッチ11は、スイッチング周期Tを1周期とし、「tg/T」のデューティ比でオン/オフされる。そして、その目標オン時間tgは、定電流スイッチ11のオン/オフによるコイル電流が目標電流(詳しくは、目標の平均電流)となるように、マイコン25により設定されている。目標オン時間tgの設定についても、後で説明する。
その後、マイコン25は、通電期間が終了すると、定電流スイッチ11をオフのままにすると共に、気筒選択スイッチ7もオフさせる。
すると、コイル5への通電が停止して燃料噴射弁3が閉弁し、燃料噴射が終了される。また、気筒選択スイッチ7及び定電流スイッチ11がオフされると、コイル5にフライバックエネルギが発生するが、そのフライバックエネルギは、エネルギ回収経路をなすダイオード23を通じて、コンデンサ19へ電流の形で回収される。
すると、コイル5への通電が停止して燃料噴射弁3が閉弁し、燃料噴射が終了される。また、気筒選択スイッチ7及び定電流スイッチ11がオフされると、コイル5にフライバックエネルギが発生するが、そのフライバックエネルギは、エネルギ回収経路をなすダイオード23を通じて、コンデンサ19へ電流の形で回収される。
尚、定電流スイッチ11のオン/オフによってコイル5に流す一定の電流としては、図2に示すように、ピックアップ電流とホールド電流とがある。ピックアップ電流は、コンデンサ19からコイル5への放電電流によってリフトした燃料噴射弁3の弁体を、開弁位置へと確実に移動させるため(即ち、確実な開弁を実現するため)の電流である。また、ホールド電流は、ピックアップ電流よりも小さい電流であり、燃料噴射弁3の開弁保持に最低限必要な電磁力を発生させるための電流である。つまり、コイル5に流す一定の電流を、大小2種類の値に切り換えるようになっている。但し、以下では、説明を簡略化するため、コイル5に流す一定の電流が、1種類であって、例えばピックアップ電流であるとして説明するが、ホールド電流の方についても、ピックアップ電流について述べる制御手法と同様の制御手法が適用される。
ここで、噴射駆動処理の内容をまとめると、図3のようになる。
マイコン25は、通電期間の開始タイミングが到来すると、図3の噴射駆動処理を開始し、S10にて、気筒選択スイッチ7をオンさせ、次のS20にて、放電スイッチ21もオンさせる。
マイコン25は、通電期間の開始タイミングが到来すると、図3の噴射駆動処理を開始し、S10にて、気筒選択スイッチ7をオンさせ、次のS20にて、放電スイッチ21もオンさせる。
そして、マイコン25は、次のS30にて、既に設定している目標放電時間tpが経過するまで待ち、目標放電時間tpが経過したと判定すると、S40に進んで、放電スイッチ21をオフさせる。S20〜S40の処理は、通電期間の開始時から目標放電時間tpだけ放電スイッチ21オンさせてコイル5に放電電流を流す、放電制御の処理である。
その後、マイコン25は、S50にて、定電流スイッチ11をオン/オフさせる定電流制御を行う。その定電流制御では、定電流スイッチ11をスイッチング周期Tあたりに目標オン時間tgだけオンさせる。そして、マイコン25は、次のS60にて、通電期間が終了したか否かを判定し、通電期間が終了していなければ、S50に戻って、引き続き定電流制御を行う。
また、マイコン25は、S60にて、通電期間が終了したと判定すると、S70に進み、定電流スイッチ11をオフさせたままにすると共に、気筒選択スイッチ7をオフさせ、その後、当該噴射駆動処理を終了する。
次に、噴射駆動処理で用いる目標放電時間tpと目標オン時間tgとの、マイコン25による設定手法について説明する。
《目標放電時間tpの設定について》
マイコン25は、目標放電時間tpを算出するための処理として、図4の放電時間算出処理を行う。尚、放電時間算出処理は、例えば、燃料噴射弁3を駆動する前(換言すれば、燃料噴射を実施する前であり、コイル5への通電を開始する前)毎に実行される。
《目標放電時間tpの設定について》
マイコン25は、目標放電時間tpを算出するための処理として、図4の放電時間算出処理を行う。尚、放電時間算出処理は、例えば、燃料噴射弁3を駆動する前(換言すれば、燃料噴射を実施する前であり、コイル5への通電を開始する前)毎に実行される。
図4に示すように、マイコン25は、放電時間算出処理では、まずS110にて、コンデンサ19の充電電圧VCを検出する。尚、マイコン25は、分圧回路35から入力される分圧電圧をA/D変換することにより、充電電圧VCを検出する。
そして、マイコン25は、次のS120にて、充電電圧VCの検出値を、下記の式1に代入することで、係数aを算出する。
a=1/(c×VC+d)…式1
係数aは、放電電流の増加傾きの逆数である。つまり、式1は、放電電流の増加傾きの逆数である係数aと充電電圧VCとの関係を表す係数算出式である。また、式1におけるcとdとの各々は、既に学習して算出している定数であって、コイル5に放電電流を流す放電電流回路の電気的特性(インダクタンス値及び抵抗値)が反映された放電用学習値である。その定数c,dは、後述する図5の第1学習処理により、燃料噴射弁3の実際の駆動時における放電電流(即ち、放電制御によってコイル5に流れた電流)に基づき算出されて更新される。
a=1/(c×VC+d)…式1
係数aは、放電電流の増加傾きの逆数である。つまり、式1は、放電電流の増加傾きの逆数である係数aと充電電圧VCとの関係を表す係数算出式である。また、式1におけるcとdとの各々は、既に学習して算出している定数であって、コイル5に放電電流を流す放電電流回路の電気的特性(インダクタンス値及び抵抗値)が反映された放電用学習値である。その定数c,dは、後述する図5の第1学習処理により、燃料噴射弁3の実際の駆動時における放電電流(即ち、放電制御によってコイル5に流れた電流)に基づき算出されて更新される。
そして、マイコン25は、次のS130にて、S120で算出した係数aを、下記の式2に代入することにより、目標放電時間tpを算出し、その算出した目標放電時間tpを、例えばRAM65の記憶領域のうち、噴射駆動処理のS30で参照される記憶領域に記憶する。そして、マイコン25は、その後、当該放電時間算出処理を終了する。このため、S130で算出した目標放電時間tpは、噴射駆動処理で使用されることとなる。
tp=a×Ip+b…式2
式2におけるIpは、放電電流の目標最大値である。また、式2におけるbは、既に学習して算出しているオフセット値であり、このオフセット値bも、放電電流回路の電気的特性が反映された放電用学習値である。オフセット値bは、後述する図7の第2学習処理により、燃料噴射弁3の駆動時における放電電流に基づき算出されて更新される。
式2におけるIpは、放電電流の目標最大値である。また、式2におけるbは、既に学習して算出しているオフセット値であり、このオフセット値bも、放電電流回路の電気的特性が反映された放電用学習値である。オフセット値bは、後述する図7の第2学習処理により、燃料噴射弁3の駆動時における放電電流に基づき算出されて更新される。
つまり、マイコン25は、放電電流と放電スイッチ21のオン時間とが一次関数の関係にあると仮定した式2により、放電電流の最大値を目標最大値Ipにすることのできる目標放電時間tpを算出している。そして、式2における係数aは、充電電圧VCの検出値と、放電用学習値のうちの定数c,dとから算出されることと、式2には、放電用学習値のうちのオフセット値bが含まれることから、目標放電時間tpは、充電電圧VCの検出値と放電用学習値(定数c,d及びオフセット値b)とを用いて算出されることとなる。
尚、式1における定数c,dと、式2におけるオフセット値bは、メインリレー41がオフしても消失しないように、バックアップRAM66に記憶される。
〈式1における定数c,dの算出について〉
マイコン25は、燃料噴射弁3を駆動する前の充電電圧VCの検出値と、燃料噴射弁3を駆動した際における放電電流の増加傾きの検出値とから、式1における定数c,dを算出して更新する。
〈式1における定数c,dの算出について〉
マイコン25は、燃料噴射弁3を駆動する前の充電電圧VCの検出値と、燃料噴射弁3を駆動した際における放電電流の増加傾きの検出値とから、式1における定数c,dを算出して更新する。
具体的には、マイコン25は、定数c,dを算出するための処理として、図5の第1学習処理を行う。この第1学習処理は、例えば一定時間毎に実行される。
図5に示すように、マイコン25は、第1学習処理を開始すると、まずS210にて、定数c,dを算出するための情報(以下、定数c,d算出用情報という)を収集すべき情報収集タイミングが到来したか否かを判定する。
図5に示すように、マイコン25は、第1学習処理を開始すると、まずS210にて、定数c,dを算出するための情報(以下、定数c,d算出用情報という)を収集すべき情報収集タイミングが到来したか否かを判定する。
例えば、前回の情報収集タイミングから所定のインターバル時間が経過していれば、情報収集タイミングが到来したと判定する。また例えば、前回の情報収集タイミングから所定回数だけ燃料噴射弁3を駆動したなら(つまり燃料噴射弁3による燃料噴射を実施したなら)、情報収集タイミングが到来したと判定するようになっていても良い。また例えば、燃料噴射弁3による燃料噴射を実施する前毎に、情報収集タイミングが到来したと判定するようになっていても良い。情報収集タイミングは任意に設定することができる。
そして、マイコン25は、S210にて情報収集タイミングが到来していないと判定した場合には、そのまま当該第1学習処理を終了するが、情報収集タイミングが到来したと判定した場合には、S220に進む。
マイコン25は、S220では、今から最初に実施する燃料噴射(以下、今回噴射という)のための燃料噴射弁3の駆動開始タイミングよりも微小な所定時間だけ前の電圧検出タイミングまで待ち、その電圧検出タイミングにて、充電電圧VCを検出する。
更に、S220では、今回噴射のために燃料噴射弁3を駆動した際の放電電流の増加傾きを検出する。具体的には、図6に示すように、マイコン25は、放電スイッチ21をオンさせている期間中の既知の2つの時点ta,tbにて、コイル電流(この場合は放電電流)を検出する。そして、2つの時点ta,tbでのコイル電流の差ΔIを、2つの時点ta,tbの時間差Δtで割った値を、放電電流の増加傾きkとして算出する。
そして、S220では、検出した充電電圧VCと増加傾きkとを、定数c,d算出用情報として、例えばRAM65に記憶する。
尚、マイコン25は、積分回路33から入力される電圧検出信号をA/D変換することにより、コイル電流を検出する。また、マイコン25は、積分回路33を介さずに入力される電圧検出信号をA/D変換することにより、コイル電流を検出しても良い。
尚、マイコン25は、積分回路33から入力される電圧検出信号をA/D変換することにより、コイル電流を検出する。また、マイコン25は、積分回路33を介さずに入力される電圧検出信号をA/D変換することにより、コイル電流を検出しても良い。
次にマイコン25は、S230にて、定数c,dの算出タイミングであるか否かを判定する。例えば、S220の処理が1回以上の所定回数だけ行われる毎に、定数c,dの算出タイミングであると判定する。定数c,dの算出タイミングも任意に設定することができる。
そして、マイコン25は、S230にて定数c,dの算出タイミングであると判定しなければ、そのまま当該第1学習処理を終了するが、定数c,dの算出タイミングであると判定した場合には、S240に進む。
マイコン25は、S240では、例えば今回のS220と前回のS220とで検出されてRAM65に記憶された2組の充電電圧VC及び増加傾きkを用いて、定数c,dを算出する。具体的には、2組の充電電圧VC及び増加傾きkのうち、一方の組をVC1,k1とし、他方の組をVC2,k2とすると、マイコン25は、式1を変形した下記の式3,4の連立方程式から、定数cと定数dを算出する。
k1=c×VC1+d…式3
k2=c×VC2+d…式4
そして、マイコン25は、算出した定数cと定数dを、図4のS120で係数aを算出するのに用いる定数c,d(即ち、式1における定数c,d)として設定し直し、その後、当該第1学習処理を終了する。式1における定数c,dの記憶場所はバックアップRAM66であるため、S240では、そのバックアップRAM66内の定数c,dを書き換える。
k2=c×VC2+d…式4
そして、マイコン25は、算出した定数cと定数dを、図4のS120で係数aを算出するのに用いる定数c,d(即ち、式1における定数c,d)として設定し直し、その後、当該第1学習処理を終了する。式1における定数c,dの記憶場所はバックアップRAM66であるため、S240では、そのバックアップRAM66内の定数c,dを書き換える。
尚、S220とS240の処理を各燃料噴射について行えば、定数c,dを最大の頻度で更新することとなる。
〈式2におけるオフセット値bの算出について〉
マイコン25は、燃料噴射弁3を駆動するために放電スイッチ21をオンしてから所定時間が経過したときの放電電流の検出値と、その所定時間と、既に算出している係数aとから、オフセット値bを算出して更新する。
〈式2におけるオフセット値bの算出について〉
マイコン25は、燃料噴射弁3を駆動するために放電スイッチ21をオンしてから所定時間が経過したときの放電電流の検出値と、その所定時間と、既に算出している係数aとから、オフセット値bを算出して更新する。
具体的には、マイコン25は、オフセット値bを算出するための処理として、図7の第2学習処理を行う。この第2学習処理は、例えば一定時間毎に実行される。
図7に示すように、マイコン25は、第2学習処理を開始すると、まずS250にて、オフセット値bを算出するための情報(以下、オフセット値b算出用情報という)を収集すべき情報収集タイミングが到来したか否かを判定する。
図7に示すように、マイコン25は、第2学習処理を開始すると、まずS250にて、オフセット値bを算出するための情報(以下、オフセット値b算出用情報という)を収集すべき情報収集タイミングが到来したか否かを判定する。
例えば、図5のS210と同様に、前回の情報収集タイミングから所定のインターバル時間が経過していれば、情報収集タイミングが到来したと判定する。また例えば、前回の情報収集タイミングから所定回数だけ燃料噴射弁3を駆動したなら、情報収集タイミングが到来したと判定するようになっていても良い。また例えば、燃料噴射弁3による燃料噴射を実施する前毎に、情報収集タイミングが到来したと判定するようになっていても良い。このS250で判定する情報収集タイミングも任意に設定することができる。
そして、マイコン25は、S250にて情報収集タイミングが到来していないと判定した場合には、そのまま当該第2学習処理を終了するが、情報収集タイミングが到来したと判定した場合には、S260に進む。
マイコン25は、S260では、例えば、今から最初に実施する燃料噴射である今回噴射について、図8に示すように、放電スイッチ21をオンしてから既知の所定時間tn(≦tp)が経過したときの放電電流Inを検出し、その検出した放電電流Inを、オフセット値b算出用情報として、例えばRAM65に記憶する。
次にマイコン25は、S270にて、オフセット値bの算出タイミングであるか否かを判定する。例えば、S260の処理が1回以上の所定回数だけ行われる毎に、オフセット値bの算出タイミングであると判定する。オフセット値bの算出タイミングも任意に設定することができる。
そして、マイコン25は、S270にてオフセット値bの算出タイミングであると判定しなければ、そのまま当該第2学習処理を終了するが、オフセット値bの算出タイミングであると判定した場合には、S280に進む。
マイコン25は、S280では、例えば今回のS260で検出した放電電流Inと、上記所定時間tnと、既に算出している現在の係数aとを、式2を変形した下記の式5に代入して、オフセット値bを算出する。
b=tn−a×In…式5
そして、マイコン25は、算出したオフセット値bを、図4のS130で目標放電時間tpを算出するのに用いるオフセット値b(即ち、式2におけるオフセット値b)として設定し直し、その後、当該第2学習処理を終了する。尚、式2におけるオフセット値bの記憶場所はバックアップRAM66であるため、S280では、そのバックアップRAM66内のオフセット値bを書き換える。
そして、マイコン25は、算出したオフセット値bを、図4のS130で目標放電時間tpを算出するのに用いるオフセット値b(即ち、式2におけるオフセット値b)として設定し直し、その後、当該第2学習処理を終了する。尚、式2におけるオフセット値bの記憶場所はバックアップRAM66であるため、S280では、そのバックアップRAM66内のオフセット値bを書き換える。
他の例として、S280では、複数回の当該S280で算出したオフセット値bの平均値を、式2におけるオフセット値bとして算出しても良い。
また他の例として、S260では、放電スイッチ21をオンしてから複数通り(この例では2通りとする)の既知の時間t1,t2がそれぞれ経過したときの各放電電流I1,I2を検出する。そして、S280では、式5に時間t1と放電電流I1を代入して算出したオフセット値b1と、式5に時間t2と放電電流I2を代入して算出したオフセット値b2との、例えば平均値を、式2におけるオフセット値bとして算出しても良い。
また他の例として、S260では、放電スイッチ21をオンしてから複数通り(この例では2通りとする)の既知の時間t1,t2がそれぞれ経過したときの各放電電流I1,I2を検出する。そして、S280では、式5に時間t1と放電電流I1を代入して算出したオフセット値b1と、式5に時間t2と放電電流I2を代入して算出したオフセット値b2との、例えば平均値を、式2におけるオフセット値bとして算出しても良い。
尚、S260とS280の処理を各燃料噴射について行えば、オフセット値bを最大の頻度で更新することとなる。
《目標オン時間tgの設定について》
マイコン25は、定電流制御で用いる定電流スイッチ11の目標オン時間tgを算出するための処理として、図9のオン時間算出処理を行う。尚、オン時間算出処理は、例えば、燃料噴射を実施する前毎に実行されるが、一定時間毎に実行しても良い。
《目標オン時間tgの設定について》
マイコン25は、定電流制御で用いる定電流スイッチ11の目標オン時間tgを算出するための処理として、図9のオン時間算出処理を行う。尚、オン時間算出処理は、例えば、燃料噴射を実施する前毎に実行されるが、一定時間毎に実行しても良い。
図9に示すように、マイコン25は、オン時間算出処理では、まずS310にて、バッテリ電圧VBを検出する。尚、マイコン25は、分圧回路37から入力される分圧電圧をA/D変換することにより、バッテリ電圧VBを検出する。
そして、マイコン25は、次のS320にて、バッテリ電圧VBの検出値を、下記の式6に代入することで、目標オン時間tgを算出し、その算出した目標オン時間tgを、例えばRAM65の記憶領域のうち、噴射駆動処理のS50で参照される記憶領域に記憶する。そして、マイコン25は、その後、当該オン時間算出処理を終了する。このため、S320で算出した目標オン時間tgは、噴射駆動処理におけるS50の定電流制御で使用されることとなる。
tg=(Ig×R×T+Vf×T)/VB…式6
式6は、目標オン時間tgとバッテリ電圧VBとの関係を表すオン時間算出式である。そして、式6において、Igは、定電流スイッチ11のオン/オフによってコイル5に流す目標電流(目標の平均電流)であり、Tは、定電流スイッチ11のスイッチング周期である(図2,図10参照)。
式6は、目標オン時間tgとバッテリ電圧VBとの関係を表すオン時間算出式である。そして、式6において、Igは、定電流スイッチ11のオン/オフによってコイル5に流す目標電流(目標の平均電流)であり、Tは、定電流スイッチ11のスイッチング周期である(図2,図10参照)。
また、式6において、Rは、定電流スイッチ11のオン/オフによってコイル5に一定の電流を流す電流回路(以下、定電流回路という)の電気的特性が反映された定電流用学習値であり、この例では、その定電流回路の抵抗値(以下、回路抵抗値という)である。そして、Vfは、その定電流回路上に設けられているダイオード(具体的には、ダイオード13又はダイオード15)の順方向電圧である。
尚、式6における回路抵抗値Rは、後述する図12の第3学習処理により、燃料噴射弁3の駆動時における定電流制御によるコイル電流に基づき算出されて更新される。また、式6における回路抵抗値Rは、メインリレー41がオフしても消失しないように、バックアップRAM66に記憶される。
次に、式6の導出について説明する。
まず、定電流回路は、図11の上側に示す定電流回路51となる。尚、図11において、符号「5r」が付されたものは、コイル5の抵抗である。また、その定電流回路51において、一点鎖線の矢印は、定電流スイッチ11のオン時におけるコイル電流の経路であり、二点鎖線の矢印は、定電流スイッチ11のオフ時におけるコイル電流の経路である。
まず、定電流回路は、図11の上側に示す定電流回路51となる。尚、図11において、符号「5r」が付されたものは、コイル5の抵抗である。また、その定電流回路51において、一点鎖線の矢印は、定電流スイッチ11のオン時におけるコイル電流の経路であり、二点鎖線の矢印は、定電流スイッチ11のオフ時におけるコイル電流の経路である。
そして、定電流回路51は、図11の下側に示すモデル回路52に置き換えることができる。そのモデル回路52において、符号「54」が付されたものは、ダイオード13又はダイオード15であり、符号「55」が付されたものは、コイル5のインダクタンスであり、符号「56」が付されたものは、定電流回路51の抵抗(以下、回路抵抗という)である。回路抵抗56には、コイル5の抵抗5rと、気筒選択スイッチ7のオン抵抗と、抵抗9と、定電流回路を形成する配線の抵抗とが含まれる。その回路抵抗56の値(抵抗値)が、式6における回路抵抗値Rである。この例では、定電流スイッチ11のオン抵抗は無視している。また、ダイオード54の順方向電圧が、式6におけるVfである。
そして、モデル回路52を数式化すると、下記の式7〜式9となる。
ion(t):定電流スイッチ11のオン時のコイル電流(図10参照)。
ioff(t):定電流スイッチ11のオフ時のコイル電流(図10参照)。
Imax:コイル電流の極大値(図10参照)。
ioff(t):定電流スイッチ11のオフ時のコイル電流(図10参照)。
Imax:コイル電流の極大値(図10参照)。
Imin:コイル電流の極小値(図10参照)。
Iave:コイル電流の平均値である平均電流(図10参照)。
Vf:ダイオード54の順方向電圧。
Iave:コイル電流の平均値である平均電流(図10参照)。
Vf:ダイオード54の順方向電圧。
L:インダクタンス55の値(コイル5のインダクタンス値)。
R:回路抵抗56の値(回路抵抗値)。
VB:バッテリ電圧。
R:回路抵抗56の値(回路抵抗値)。
VB:バッテリ電圧。
T:定電流スイッチ11のスイッチング周期。
ton:定電流スイッチ11のスイッチング周期Tあたりのオン時間。
そして、式8,式9の各々を式7に代入すると、下記の式10が得られる。
ton:定電流スイッチ11のスイッチング周期Tあたりのオン時間。
そして、式8,式9の各々を式7に代入すると、下記の式10が得られる。
〈式6における回路抵抗値Rの算出について〉
マイコン25は、回路抵抗値Rを算出するための処理として、図12の第3学習処理を行う。この第3学習処理は、例えば一定時間毎に実行される。
マイコン25は、回路抵抗値Rを算出するための処理として、図12の第3学習処理を行う。この第3学習処理は、例えば一定時間毎に実行される。
図12に示すように、マイコン25は、第3学習処理を開始すると、まずS410にて、回路抵抗値Rを算出するための情報(以下、回路抵抗値R算出用情報という)を収集すべき情報収集タイミングが到来したか否かを判定する。このS410で判定する情報収集タイミングも、図5,図7のS210,S250で判定する情報収集タイミングと同様である。
そして、マイコン25は、S410にて情報収集タイミングが到来していないと判定した場合には、そのまま当該第3学習処理を終了するが、情報収集タイミングが到来したと判定した場合には、S420に進む。
マイコン25は、S420では、例えば、今から最初に実施する燃料噴射である今回噴射について、定電流制御によりコイル5に流れた電流の平均値である平均電流Iaveを検出する。更に、今回噴射を実施した際のバッテリ電圧VBも検出する。そして、検出した平均電流Iaveとバッテリ電圧VBとを、回路抵抗値R算出用情報として、例えばRAM65に記憶する。
次にマイコン25は、S430にて、回路抵抗値Rの算出タイミングであるか否かを判定する。例えば、S420の処理が1回以上の所定回数だけ行われる毎に、回路抵抗値Rの算出タイミングであると判定する。回路抵抗値Rの算出タイミングも任意に設定することができる。
そして、マイコン25は、S430にて回路抵抗値Rの算出タイミングであると判定しなければ、そのまま当該第3学習処理を終了するが、回路抵抗値Rの算出タイミングであると判定した場合には、S440に進む。
マイコン25は、S440では、例えば今回のS420で検出した平均電流Iave及びバッテリ電圧VBと、定電流制御で用いた目標オン時間tgとを、下記の式11に代入することにより、回路抵抗値Rを算出する。
R=(VB×tg−Vf×T)/(T×Iave)…式11
この式11は、式10における「ton」を、目標オン時間tgに置き換えて、その式10を変形した式である。
この式11は、式10における「ton」を、目標オン時間tgに置き換えて、その式10を変形した式である。
そして、マイコン25は、算出した回路抵抗値Rを、図9のS320で目標オン時間tgを算出するのに用いる回路抵抗値R(即ち、式6における回路抵抗値R)として設定し直し、その後、当該第3学習処理を終了する。式6における回路抵抗値Rの記憶場所はバックアップRAM66であるため、S320では、そのバックアップRAM66内の回路抵抗値Rを書き換える。
尚、S420とS440の処理を各燃料噴射について行えば、回路抵抗値Rを最大の頻度で更新することとなる。
また、積分回路33の時定数をある程度大きく設定しておけば、マイコン25は、S420では、定電流制御中に、積分回路33から入力される電圧検出信号を1回A/D変換することで、実際の平均電流Iaveを検出することができる。積分回路33からマイコン25に入力される電圧検出信号が平均電流Iaveを表す電圧になるからである。尚、A/D変換の実施回数は複数回でも良く、その場合は、各A/D変換値の平均値を、平均電流Iaveの検出値として算出すれば良い。
また、積分回路33の時定数をある程度大きく設定しておけば、マイコン25は、S420では、定電流制御中に、積分回路33から入力される電圧検出信号を1回A/D変換することで、実際の平均電流Iaveを検出することができる。積分回路33からマイコン25に入力される電圧検出信号が平均電流Iaveを表す電圧になるからである。尚、A/D変換の実施回数は複数回でも良く、その場合は、各A/D変換値の平均値を、平均電流Iaveの検出値として算出すれば良い。
また、積分回路33の時定数を小さく設定した場合、あるいは、電流検出信号をマイコン25へ積分回路33を介さずに入力する構成を採った場合、マイコン25は、S420では、電流検出信号を複数回A/D変換し、その各A/D変換値の平均値を、平均電流Iaveの検出値として算出すれば良い。そして、その場合、マイコン25は、例えば、図13における黒丸印(●)で示すように、電流検出信号を一定時間毎にA/D変換したり、図13における白丸印(○)で示すように、コイル電流が極大値と極小値との各々になるタイミング(具体的には、定電流スイッチ11のオン/オフを切り換えるタイミング)で、電流検出信号をA/D変換したりすれば良い。
ところで、定電流スイッチ11のスイッチング周期Tあたりのオン時間tonが同じであっても、バッテリ電圧VBが変動すれば、コイル5に流れる平均電流Iaveは変わる。このため、図9のオン時間算出処理で目標オン時間tgを算出するのに用いる式6では、バッテリ電圧VBを変数としている。そして、図9のオン時間算出処理の実行周期を短くするほど、目標オン時間tgを設定するのに用いたバッテリ電圧VBと、燃料噴射を実施するとき(燃料噴射弁3を駆動するとき)のバッテリ電圧VBとの差が小さくなるため、燃料噴射精度(燃料噴射弁3の制御精度)を向上させることができる。
但し、コイル5の電気特性は主にインダクタンス成分であるため、バッテリ電圧VBの変動周期が短くなるにつれて、バッテリ電圧VBの変動がコイル電流に影響しなくなる。よって、バッテリ電圧VBを検出して目標オン時間tgを更新する周期(即ち、図9のオン時間算出処理を実行する周期)としては、必要十分な値が存在する。
具体的には、バッテリ電圧VBからコイル5に電流を流す電流経路のカットオフ周波数を「fc」とすると、オン時間算出処理の実行周期は、fcをn倍(nは1以上の数)した周波数の逆数(=1/(n×fc))に設定すれば良い。尚、バッテリ電圧VBからコイル5に電流を流す電流経路は、具体的には、図11において「バッテリ10→定電流スイッチ11→ダイオード13→コイル5→気筒選択スイッチ7→抵抗9→バッテリ10」の電流経路であり、LR直列回路と見なすことができる。
そして、上記n倍のnを4にすれば更に好ましい。例えば、バッテリ電圧VBがfcで変動した場合、目標オン時間tgを設定するのに用いたバッテリ電圧VBと、燃料噴射を実施するときのバッテリ電圧VBとの差が、最大でも90度位相分の差に抑えられるからである。
以上が、制御装置1の基本的な特徴である。
このような制御装置1によれば、マイコン25とは別に、放電スイッチ21及び定電流スイッチ11や気筒選択スイッチ7のオン/オフを制御するための専用回路を設ける必要がないため、部品点数を削減することができ、延いては小形化を実現することができる。
このような制御装置1によれば、マイコン25とは別に、放電スイッチ21及び定電流スイッチ11や気筒選択スイッチ7のオン/オフを制御するための専用回路を設ける必要がないため、部品点数を削減することができ、延いては小形化を実現することができる。
そして、マイコン25は、充電電圧VCの検出値と、放電用学習値としての定数c,d及びオフセット値bとを用いて、コイル5への放電電流の最大値を目標最大値Ipにするための、放電スイッチ21のオン時間である目標放電時間tpを決定する。更に、マイコン25は、第1学習処理により、燃料噴射弁3の実際の駆動時における放電電流(詳しくは、放電電流の増加傾きk)に基づいて、定数c,dを算出して更新する。また、マイコン25は、第2学習処理により、燃料噴射弁3の実際の駆動時における放電電流(詳しくは、放電電流の傾きを表す、所定時間tnでの放電電流In)に基づいて、オフセット値bを算出して更新する。このため、充電電圧VCが変化しても、また、放電電流回路の電気的特性が温度変化や時間経過等によって変化しても、放電電流の制御精度(放電電流の最大値を目標最大値Ipにする精度)を維持することができる。
また、マイコン25は、バッテリ電圧VBの検出値と、定電流用学習値としての回路抵抗値Rとを用いて、コイル5に目標電流Igを流すための、定電流スイッチ11のスイッチング周期Tあたりのオン時間である目標オン時間tgを決定している。更に、マイコン25は、第3学習処理により、燃料噴射弁3の実際の駆動時における定電流制御によるコイル電流(詳しくは、平均電流Iave)に基づいて、回路抵抗値Rを算出して更新する。このため、バッテリ電圧VBが変化しても、また、定電流回路の電気的特性が温度変化や時間経過等によって変化しても、コンデンサ19からコイル5への放電後におけるコイル電流を目標電流Igにする制御精度を、維持することができる。
よって、コイル5に流す電流の制御精度を確保することができ、延いては、燃料噴射精度を確保することができる。
また、マイコン25は、係数算出式としての式1に充電電圧VCの検出値を代入することで、放電電流の増加傾きの逆数である係数aを算出し、その算出した係数aに目標最大値Ipを乗ずることで、目標放電時間tpを算出する(式2)。このため、目標放電時間tpを、データマップなどを用いることなく簡単に求めることができ、必要なメモリ容量を抑えることができる。また、目標放電時間tpを算出する式2には、係数aに目標最大値Ipを乗じた値に対して、オフセット値bを加算する項もあるため、より正しい目標放電時間tpを算出することができる。また、マイコン25は、オン時間算出式としての式6にバッテリ電圧VBの検出値を代入することで、目標オン時間tgを算出する。このため、目標オン時間tgを、データマップなどを用いることなく簡単に求めることができ、必要なメモリ容量を抑えることができる。また、制御装置1には積分回路33が備えられているため、前述したように、マイコン25は、実際の平均電流Iaveを検出するための電流検出信号のA/D変換回数を、例えば1回にすることができる。
また、マイコン25は、係数算出式としての式1に充電電圧VCの検出値を代入することで、放電電流の増加傾きの逆数である係数aを算出し、その算出した係数aに目標最大値Ipを乗ずることで、目標放電時間tpを算出する(式2)。このため、目標放電時間tpを、データマップなどを用いることなく簡単に求めることができ、必要なメモリ容量を抑えることができる。また、目標放電時間tpを算出する式2には、係数aに目標最大値Ipを乗じた値に対して、オフセット値bを加算する項もあるため、より正しい目標放電時間tpを算出することができる。また、マイコン25は、オン時間算出式としての式6にバッテリ電圧VBの検出値を代入することで、目標オン時間tgを算出する。このため、目標オン時間tgを、データマップなどを用いることなく簡単に求めることができ、必要なメモリ容量を抑えることができる。また、制御装置1には積分回路33が備えられているため、前述したように、マイコン25は、実際の平均電流Iaveを検出するための電流検出信号のA/D変換回数を、例えば1回にすることができる。
〔付加特徴の説明〕
次に、制御装置1の特徴のうち、基本的な特徴に加えられている付加特徴について説明する。尚、オフセット値b、定数c,d及び回路抵抗値Rのことを総称して、学習値という。
次に、制御装置1の特徴のうち、基本的な特徴に加えられている付加特徴について説明する。尚、オフセット値b、定数c,d及び回路抵抗値Rのことを総称して、学習値という。
《第1の付加特徴》
マイコン25は、IGSW48がオフされたことを検知した後、メインリレー41をオフしても良い状態になったと判定したなら、図14の動作終了用処理を実行する。尚、IGSW48がオフされると、車両がイグニッションオフの状態(即ち、車両におけるイグニッション系の電源ラインにバッテリ電圧VBが供給されない状態)になり、エンジンが停止するため、図14の動作終了用処理は、IGSW48のオフに伴ってエンジンが運転状態から停止した後に、実行されることとなる。
マイコン25は、IGSW48がオフされたことを検知した後、メインリレー41をオフしても良い状態になったと判定したなら、図14の動作終了用処理を実行する。尚、IGSW48がオフされると、車両がイグニッションオフの状態(即ち、車両におけるイグニッション系の電源ラインにバッテリ電圧VBが供給されない状態)になり、エンジンが停止するため、図14の動作終了用処理は、IGSW48のオフに伴ってエンジンが運転状態から停止した後に、実行されることとなる。
図14に示すように、マイコン25は、動作終了用処理を開始すると、まずS510にて、抵抗46及びサーミスタ47からの温度検出信号に基づいて、制御装置1の内部温度を検出し、その検出値を、動作終了時の内部温度として、バックアップRAM66(記憶部に相当)に記憶する。
そして、マイコン25は、次のS520にて、駆動回路43への電源保持信号Shを非アクティブレベルにする。すると、メインリレー41がオフして、制御装置1への電源供給が遮断され、マイコン25は動作を停止する。
《第2の付加特徴》
マイコン25は、IGSW48のオンに伴って起動すると、車両のスタータによるエンジンのクランキングが開始されるよりも前に、図15の起動時処理を実行し完了する。その起動時処理の所要時間は、IGSW48のオンに伴いマイコン25が起動してからエンジンのクランキングが開始されるまでの最小時間よりも短い。よって、起動時処理は、エンジンが停止している期間中に実行されることとなる。
マイコン25は、IGSW48のオンに伴って起動すると、車両のスタータによるエンジンのクランキングが開始されるよりも前に、図15の起動時処理を実行し完了する。その起動時処理の所要時間は、IGSW48のオンに伴いマイコン25が起動してからエンジンのクランキングが開始されるまでの最小時間よりも短い。よって、起動時処理は、エンジンが停止している期間中に実行されることとなる。
図15に示すように、マイコン25は、起動時処理を開始すると、まずS610にて、抵抗46及びサーミスタ47からの温度検出信号に基づいて、制御装置1の内部温度を検出する。
マイコン25は、次のS620にて、S610で検出した内部温度と、動作終了用処理(図14)のS510でバックアップRAM66に記憶した動作終了時の内部温度と差(以下、温度差という)の絶対値が、所定値Tth以上であるか否かを判定する。そして、マイコン25は、温度差の絶対値が所定値Tth以上でなければ、そのまま当該起動時処理を終了するが、温度差の絶対値が所定値Tth以上であれば、S630に進む。
マイコン25は、S630では、燃料噴射弁3のダミー駆動を行う。ダミー駆動とは、燃料噴射のためではなく、エンジンの停止期間中に学習値(オフセット値b、定数c,d及び回路抵抗値R)を更新するための、燃料噴射弁3の駆動である。そして、本実施形態では、マイコン25は、S630にて、ダミー駆動を2回行う。
具体的には、マイコン25は、ダミー駆動の処理として、図3の噴射駆動処理と同じ処理を行うが、通電期間の長さと、目標放電時間tpと、目標オン時間tg(換言すれば、スイッチングのデューティ比)との、各々としては、既知の固定値を用いる。以下では、ダミー駆動における目標放電時間tpを、燃料噴射のための目標放電時間tpと区別するために、「tpd」と記載し、ダミー駆動における目標オン時間tgも、燃料噴射のための目標オン時間tgと区別するために、「tgd」と記載する。「tpd」は、放電スイッチ21をオンさせる所定時間に該当し、「tgd/T」は、定電流スイッチ11をオン/オフさせる所定のデューティ比に該当する。
ダミー駆動における通電期間の長さは、ダミー駆動を2回行っても、エンジンのクランキングが開始されるまでに、当該起動時処理が終了可能な値に設定されている。
ダミー駆動における目標放電時間tpdと目標オン時間tgdとの各々は、コイル電流が燃料噴射弁3の開弁に必要な電流よりも小さくなる値に設定されており、燃料噴射のための目標放電時間tp及び目標オン時間tgと比較すると、例えば、それらの半分程度の値に設定されている。
ダミー駆動における目標放電時間tpdと目標オン時間tgdとの各々は、コイル電流が燃料噴射弁3の開弁に必要な電流よりも小さくなる値に設定されており、燃料噴射のための目標放電時間tp及び目標オン時間tgと比較すると、例えば、それらの半分程度の値に設定されている。
そして、マイコン25は、S630でダミー駆動を2回行った後、当該起動時処理を終了する。
《第3の付加特徴》
マイコン25は、起動時処理(図15)のS620にて、温度差の絶対値が所定値Tth以上であると判定した場合には、その起動時処理と、例えばマルチタスクのかたちで並列的に、図16のエンジン停止時学習処理を実行する。エンジン停止時学習処理も、エンジンのクランキングが開始されるよりも前に完了するようになっている。
《第3の付加特徴》
マイコン25は、起動時処理(図15)のS620にて、温度差の絶対値が所定値Tth以上であると判定した場合には、その起動時処理と、例えばマルチタスクのかたちで並列的に、図16のエンジン停止時学習処理を実行する。エンジン停止時学習処理も、エンジンのクランキングが開始されるよりも前に完了するようになっている。
図16に示すように、マイコン25は、エンジン停止時学習処理を開始すると、まずS710にて、1回目のダミー駆動について、図5のS220と同様の処理を行うことにより、定数c,d算出用情報として、充電電圧VCと放電電流の増加傾きkとを検出する。つまり、S710では、1回目のダミー駆動の開始タイミングよりも微小な所定時間だけ前のタイミングにて、充電電圧VCを検出し、更に、1回目のダミー駆動による放電電流の増加傾きkを、図6で説明した手順で検出する。
次に、マイコン25は、S720にて、1回目のダミー駆動について、図7のS260と同様の処理を行うことにより、オフセット値b算出用情報として、放電スイッチ21をオンしてから既知の所定時間tnが経過したときの放電電流Inを検出する。尚、この場合の所定時間tnは、ダミー駆動における目標放電時間tpd以下に設定されている。
次に、マイコン25は、S730にて、1回目のダミー駆動について、図12のS420と同様の処理を行うことにより、回路抵抗値R算出用情報として、ダミー駆動の定電流制御による平均電流Iaveと、その定電流制御時のバッテリ電圧VBとを検出する。
次に、マイコン25は、S735にて、2回目のダミー駆動について、S710と同様の処理を行うことにより、定数c,d算出用情報として、充電電圧VCと放電電流の増加傾きkとを検出する。
次に、マイコン25は、S740にて、S710とS735とで検出した2組の充電電圧VC及び増加傾きkを用いて、図5のS240と同様の処理を行うことにより(つまり、式3及び式4により)、定数c,dを算出する。更に、マイコン25は、その算出した定数c,dを、式1における定数c,dとして設定し直すことで、その式1における定数c,dを更新する。
次に、マイコン25は、S750にて、S720で検出した放電電流Inを用いて、図7のS280と同様に、オフセット値bを算出する。
具体的には、例えば、S710で検出した充電電圧VCと、S740で算出した定数c,dとを、式1に代入して、係数aを算出する。そして、その算出した係数aと、S720で検出した放電電流Inと、S720での放電電流Inの検出タイミングを決める上記所定時間tnとを、式5に代入することにより、オフセット値bを算出する。
具体的には、例えば、S710で検出した充電電圧VCと、S740で算出した定数c,dとを、式1に代入して、係数aを算出する。そして、その算出した係数aと、S720で検出した放電電流Inと、S720での放電電流Inの検出タイミングを決める上記所定時間tnとを、式5に代入することにより、オフセット値bを算出する。
更に、マイコン25は、その算出したオフセット値bを、式2におけるオフセット値として設定し直すことで、その式2におけるオフセット値bを更新する。
次に、マイコン25は、S760にて、S730で検出した平均電流Iave及びバッテリ電圧VBを、図12のS440と同様に、式11に代入することにより、回路抵抗値Rを算出する。尚、この場合、式11における「tg」としては、ダミー駆動における目標オン時間tgdを代入する。更に、マイコン25は、算出した回路抵抗値Rを、式6における回路抵抗値Rとして設定し直すことで、その式6における回路抵抗値Rを更新する。そして、マイコン25は、その後、当該エンジン停止時学習処理を終了する。
次に、マイコン25は、S760にて、S730で検出した平均電流Iave及びバッテリ電圧VBを、図12のS440と同様に、式11に代入することにより、回路抵抗値Rを算出する。尚、この場合、式11における「tg」としては、ダミー駆動における目標オン時間tgdを代入する。更に、マイコン25は、算出した回路抵抗値Rを、式6における回路抵抗値Rとして設定し直すことで、その式6における回路抵抗値Rを更新する。そして、マイコン25は、その後、当該エンジン停止時学習処理を終了する。
次に、上記付加特徴による制御装置1の作用について、図17を用い説明する。
図17の例では、時刻t10で、IGSW48がオフされてエンジンが停止し、その後、制御装置1のマイコン25により、メインリレー41がオフされている。
図17の例では、時刻t10で、IGSW48がオフされてエンジンが停止し、その後、制御装置1のマイコン25により、メインリレー41がオフされている。
マイコン25は、IGSW48がオフされてから、メインリレー41をオフさせるまでの間に、制御装置1の内部温度を検出し、その検出値をバックアップRAM66に記憶する。
また、図17の例において、IGSW48がオフされる直前の燃料噴射よりも1回前の燃料噴射が開始される時点では、学習値としてのオフセット値b、定数c,d及び回路抵抗値Rの各々が、b11,c11,d11,R11になっている。このため、上記1回前の燃料噴射では、そのb11,c11,d11,R11を用いて、目標放電時間tpと目標オン時間tgとが決定されている。そして、上記1回前の燃料噴射の終了時から、IGSW48がオフされる直前の燃料噴射が開始されるまでの期間T1において、学習値が、b11,c11,d11,R11から、b12,c12,d12,R12に更新されている。このため、IGSW48がオフされる直前の燃料噴射では、その更新後のb12,c12,d12,R12を用いて、目標放電時間tpと目標オン時間tgとが決定されている。
そして、図17の例では、時刻t20で、IGSW48がオフからオンされてメインリレー41がオンしている。
マイコン25は、メインリレー41がオンして起動すると、制御装置1の内部温度を検出し、その検出した起動時の内部温度と、メインリレー41をオフさせる前に検出した動作終了時の内部温度との差である温度差の絶対値が、所定値Tht以上であるか否かを判定する。
マイコン25は、メインリレー41がオンして起動すると、制御装置1の内部温度を検出し、その検出した起動時の内部温度と、メインリレー41をオフさせる前に検出した動作終了時の内部温度との差である温度差の絶対値が、所定値Tht以上であるか否かを判定する。
図17の例では、温度差の絶対値が所定値Tth以上であった場合を表しており、この場合、マイコン25は、起動してからエンジンのクランキングが開始されるまでの期間T2において、燃料噴射弁3のダミー駆動を2回行うと共に、学習値を更新する。この例では、学習値が、b12,c12,d12,R12から、b13,c13,d13,R13に更新されている。このため、エンジンがクランキングされてからの最初の燃料噴射(以下、エンジン始動時の初回燃料噴射という)では、エンジン停止期間に更新されたb13,c13,d13,R13を用いて、目標放電時間tpと目標オン時間tgとが決定される。尚、図17において、「クランキングがオン」とは、エンジンのクランキングが行われることを意味しており、このことは後述する図18においても同様である。
このように、制御装置1では、エンジンが停止している期間に、ダミー駆動を行って学習値を更新する。よって、エンジンが停止している期間に学習値が更新されない構成の場合と比較すると、エンジン始動時において、より新しい学習値を用いて目標放電時間tp及び目標オン時間tgが算出されることとなり、コイル5に流す電流の制御精度を向上させることができる。
例えば、図17の例において、ダミー駆動による学習値の更新が実施されないとすると、エンジンのクランキングが開始される時点での学習値は、エンジン停止直前の値であるb12,c12,d12,R12となる。このため、エンジン始動時の初回燃料噴射では、そのb12,c12,d12,R12を用いて、目標放電時間tpと目標オン時間tgとが決定されることとなる。その場合に、エンジンの停止時間が長くて、エンジン始動時における放電電流回路及び定電流回路の周囲温度と、エンジン停止前における放電電流回路及び定電流回路の周囲温度との差が大きくなったとする。すると、エンジン停止直前の学習値であるb12,c12,d12,R12は、エンジン始動時においては、放電電流回路及び定電流回路の周囲温度に応じた電気的特性を反映したものではなくなるため、妥当な学習値とは言えなくなる。
これに対して、本実施形態の制御装置1によれば、エンジン停止期間に学習値が更新されるため、エンジンが長時間停止した後でのエンジン始動時においても、コイル電流の制御精度を確保することができる。
また、ダミー駆動でコイル5に流す電流は、燃料噴射弁3が開弁するのに必要な電流よりも小さいため、無駄に燃料を噴射してしまうこともない。
また、マイコン25は、IGSW48のオフに伴いエンジンが停止した後、制御装置1の内部温度を検出してバックアップRAM66に記憶し、その後、制御装置1への電源供給を遮断する。そして、マイコン25は、エンジン停止期間において起動した際に、制御装置1の内部温度を検出すると共に、その検出値と、バックアップRAM66に記憶しておいた動作終了時の内部温度との差の絶対値が、所定値Tth以上でなければ、ダミー駆動(図15のS630)及びエンジン停止時学習処理(図16)の実施を禁止する(図15のS620:NOの場合)。
また、マイコン25は、IGSW48のオフに伴いエンジンが停止した後、制御装置1の内部温度を検出してバックアップRAM66に記憶し、その後、制御装置1への電源供給を遮断する。そして、マイコン25は、エンジン停止期間において起動した際に、制御装置1の内部温度を検出すると共に、その検出値と、バックアップRAM66に記憶しておいた動作終了時の内部温度との差の絶対値が、所定値Tth以上でなければ、ダミー駆動(図15のS630)及びエンジン停止時学習処理(図16)の実施を禁止する(図15のS620:NOの場合)。
このため、ダミー駆動及びエンジン停止時学習処理は、エンジン始動時における放電電流回路及び定電流回路の周囲温度と、エンジン停止前における放電電流回路及び定電流回路の周囲温度との差が小さい場合には実施されなくなり、その結果、処理負荷を低減することができる。換言すると、ダミー駆動及びエンジン停止時学習処理を、必要な場合にだけ実施することができるようになる。特に、この制御装置1は、燃料噴射弁3と同じエンジンルームに設けられるため、制御装置1の内部温度は、コイル5の周囲温度とも相関がある。
また、マイコン25は、車両の使用者が車両をイグニッションオンの状態にするための操作を行ったことに伴って制御装置1が起動してから、エンジンが始動のためにクランキングされるまでの間に、ダミー駆動及びエンジン停止時学習処理を行う。このため、エンジン始動時の初回燃料噴射に用いられる学習値を、その初回燃料噴射の実施時により近い時の、放電電流回路及び定電流回路の電気的特性を反映した学習値にすることができる。よって、制御精度を向上させるのに有利である。
[第2実施形態]
次に、第2実施形態の制御装置について説明するが、制御装置の符号としては、第1実施形態と同じ“1”を用いる。また、第1実施形態と同様の構成要素や処理についても、第1実施形態と同じ符号を用いる。
次に、第2実施形態の制御装置について説明するが、制御装置の符号としては、第1実施形態と同じ“1”を用いる。また、第1実施形態と同様の構成要素や処理についても、第1実施形態と同じ符号を用いる。
第2実施形態の制御装置1は、第1実施形態の制御装置1と比較すると、下記(1),(2)の点が異なる。
(1)マイコン25は、図14のS520にて、ソークタイマ45に所定のタイマ時間を設定すると共に、ソークタイマ45へ開始指令を与え、その後、駆動回路43への電源保持信号Shを非アクティブレベルにして、メインリレー41をオフさせる。このため、IGSW48がオフであっても、タイマ時間が経過した時に、メインリレー41がオンして、マイコン25が起動(制御装置1が起動)することとなる。
(1)マイコン25は、図14のS520にて、ソークタイマ45に所定のタイマ時間を設定すると共に、ソークタイマ45へ開始指令を与え、その後、駆動回路43への電源保持信号Shを非アクティブレベルにして、メインリレー41をオフさせる。このため、IGSW48がオフであっても、タイマ時間が経過した時に、メインリレー41がオンして、マイコン25が起動(制御装置1が起動)することとなる。
(2)マイコン25は、起動すると、IGSW48のオン/オフを判別し、IGSW48がオフであれば、ソークタイマ45によって起動した(詳しくは、ソークタイマ45から駆動回路43へのタイマ起動信号Stがアクティブレベルになったことで起動した)と判断して、その場合に、図15の起動時処理を行う。マイコン25は、第1実施形態と同様に、起動時処理のS620にて、温度差の絶対値が所定値Tth以上であると判定した場合には、S630でのダミー駆動と共に、図16のエンジン停止時学習処理を行う。
そして、マイコン25は、ダミー駆動とエンジン停止時学習処理を終了すると、メインリレー41をオフさせる電源遮断処理を行って動作を停止する。マイコン25は、電源遮断処理としては、駆動回路43への電源保持信号Shを非アクティブレベルにすると共に、ソークタイマ45へリセット指令を与えて、ソークタイマ45から駆動回路43へのタイマ起動信号Stも非アクティブレベルにする。すると、メインリレー41がオフすることとなる。
また、マイコン25は、ソークタイマ45によって起動した場合の起動時処理のS620にて、温度差の絶対値が所定値Tth以上ではないと判定した場合には、ダミー駆動及びエンジン停止時学習処理を行うことなく、上記電源遮断処理を行って動作を停止する。
次に、第2実施形態の制御装置1の作用について、図18を用い説明する。尚、図18において、時刻t10より前は、図17と同じ内容を表している。また、図18の例においても、図17と同様に、時刻t10で、IGSW48がオフされ、時刻t20で、IGSW48がオンされて、その後、エンジンのクランキングが開始されている。
図18に示すように、第2実施形態では、IGSW48がオフしているエンジン停止期間中に、ソークタイマ45によってメインリレー41がオンし、制御装置1が起動する(時刻t11)。
そして、ソークタイマ45により制御装置1が起動すると、マイコン25は、制御装置1の内部温度を検出し、その検出した起動時の内部温度と、メインリレー41をオフさせる前に検出した動作終了時の内部温度との差である温度差の絶対値が、所定値Tht以上であるか否かを判定する。
図18の例でも、図17と同様に、温度差の絶対値が所定値Tth以上であった場合を表しており、この場合、マイコン25は、燃料噴射弁3のダミー駆動を2回行うと共に、学習値を更新する。この例では、学習値が、エンジン停止直前のb12,c12,d12,R12から、b13,c13,d13,R13に更新されている。そして、マイコン25は、学習値の更新を終了すると、メインリレー41をオフさせる(時刻t12)。
このため、第2実施形態の制御装置1においても、エンジン始動時の初回燃料噴射では、エンジン停止期間中に更新されたb13,c13,d13,R13を用いて、目標放電時間tpと目標オン時間tgとが決定される。よって、第1実施形態と同様の効果が得られる。
また、第2実施形態の制御装置1では、車両がイグニッションオフの状態になっている期間中(この例ではIGSW48のオフ期間中)に、ソークタイマ45によりメインリレー41をオンすることで、当該制御装置1が起動しマイコン25が動作するようになっている。このため、ダミー駆動と学習値更新のための所要時間が長くなっても、対応することができる。その所要時間に合わせてメインリレー41をオンさせ続ければ良いからである。
尚、第2実施形態の制御装置1に、第1実施形態の内容を組み合わせても良い。その場合、マイコン25は、IGSW48のオンに伴い起動してからエンジンがクランキングされるまでの間にも、ダミー駆動及びエンジン停止時学習処理を行うようになる。このように構成すれば、ソークタイマ45に設定したタイマ時間が経過する前にIGSW48がオンされた場合にも、学習値の更新を行うことができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲において、種々の態様で実施することができ、前述した実施形態の構成や処理のうちの、何れかの組み合わせを変える変形や、一部を削除する変形等を行うことも可能である。
例えば、マイコン25の処理のうち、図14のS510と図15のS610,S620とを削除する変形を行っても良い。
また、マイコン25の処理のうちの一部又は全部を、マイコン以外のハードウェア回路によって実現しても良い。
また、マイコン25の処理のうちの一部又は全部を、マイコン以外のハードウェア回路によって実現しても良い。
また、学習値の種類や算出方法も、上記実施形態以外の種類や方法であっても良い。例えば、オフセット値bを削除したり、定数c,d及びオフセット値bのうちの何れかを固定値にしたりする変形を行っても良い。定数c,dのうちの一方を固定値にした場合、他方は、式3,式4の一方から算出できるため、ダミー駆動の実施回数は1回で良い。
また、駆動対象の燃料噴射弁3が1つであれば、端子INJと抵抗9とが常時接続されるように構成することができ、その場合、気筒選択スイッチ7は不要となる。
また、制御装置1への電源供給停止中も記憶内容を保存するための記憶部としては、バックアップRAM66以外でも良く、例えば書き換え可能な不揮発性メモリを使用しても良い。
また、制御装置1への電源供給停止中も記憶内容を保存するための記憶部としては、バックアップRAM66以外でも良く、例えば書き換え可能な不揮発性メモリを使用しても良い。
1…燃料噴射弁制御装置、3…燃料噴射弁、5…コイル、8…電源ライン、11…定電流スイッチ、17…昇圧回路、19…コンデンサ、21…放電スイッチ、25…マイコン
Claims (7)
- コンデンサ(19)の充電電圧がバッテリ電圧よりも高い所定電圧となるように、前記コンデンサを充電する充電手段(17)と、
内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁(3)のコイル(5)の上流側に前記コンデンサを接続させて、前記コンデンサから前記コイルに放電させる放電スイッチ(21)と、
前記バッテリ電圧が供給される電源ライン(8)と前記コイルの上流側との間に、直列に設けられ、前記コイルに一定の電流を流すために所定のスイッチング周期でオン/オフされる定電流スイッチ(11)と、
前記コイルへの通電期間の開始時から目標放電時間だけ前記放電スイッチをオンさせて、前記コイルに前記コンデンサからの放電電流を流す放電制御と、前記通電期間のうち、前記放電スイッチをオフさせた後の期間において、前記定電流スイッチを「目標オン時間/前記スイッチング周期」のデューティ比でオン/オフさせて、前記コイルに一定の電流を流す定電流制御とを行うことにより、前記燃料噴射弁を駆動して該燃料噴射弁に燃料を噴射させる駆動制御手段(25,S20〜S70)と、
前記コンデンサの充電電圧の検出値と、前記コイルに前記放電電流を流す電流回路の電気的特性が反映された放電用学習値とを用いて、前記放電制御による前記放電電流の最大値を目標最大値にするための前記目標放電時間を算出し、その算出した目標放電時間を前記駆動制御手段に使用させる放電時間算出手段(25,S110〜S130)と、
前記バッテリ電圧の検出値と、前記コイルに前記一定の電流を流す電流回路の電気的特性が反映された定電流用学習値とを用いて、前記定電流制御による前記一定の電流を目標電流にするための前記目標オン時間を算出し、その算出した目標オン時間を前記駆動制御手段に使用させるオン時間算出手段(25,S310,S320)と、
前記放電制御により前記コイルに流れた電流に基づいて、前記放電時間算出手段が用いる前記放電用学習値を算出すると共に、前記定電流制御により前記コイルに流れた電流に基づいて、前記オン時間算出手段が用いる前記定電流用学習値を算出する学習値算出手段(25,S220,S240,S260,S280,S420,S440)と、に加え、
前記内燃機関が停止している期間において、前記放電スイッチを所定時間オンさせた後、前記定電流スイッチを所定のデューティ比でオン/オフさせることにより、前記コイルに電流を流す機関停止時駆動手段(25,S630)と、
前記機関停止時駆動手段が前記放電スイッチをオンさせたことで前記コイルに流れた電流に基づいて、前記放電用学習値を更新すると共に、前記機関停止時駆動手段が前記定電流スイッチをオン/オフさせたことで前記コイルに流れた電流に基づいて、前記定電流用学習値を更新する機関停止時学習手段(25,S710〜S760)と、
を備えることを特徴とする燃料噴射弁制御装置(1)。 - 請求項1に記載の燃料噴射弁制御装置において、
前記機関停止時駆動手段が前記コイルに流す電流は、前記燃料噴射弁が開弁するのに必要な電流よりも小さいこと、
を特徴とする燃料噴射弁制御装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の燃料噴射弁制御装置において、
前記機関停止時駆動手段及び前記機関停止時学習手段は、前記内燃機関が停止している期間において当該燃料噴射弁制御装置が起動した場合に、動作すること、
を特徴とする燃料噴射弁制御装置。 - 請求項3に記載の燃料噴射弁制御装置において、
前記内燃機関が運転状態から停止した後、当該燃料噴射弁制御装置の内部温度を検出して記憶部(66)に記憶し、その後、当該燃料噴射弁制御装置への電源供給を遮断する電源制御手段(25,S510,S520)と、
前記内燃機関が停止している期間において当該燃料噴射弁制御装置が起動した際に、当該燃料噴射弁制御装置の内部温度を検出すると共に、その検出値と、前記電源制御手段により前記記憶部に記憶された内部温度との差の絶対値が、所定値以上であるか否かを判定し、前記差の絶対値が前記所定値以上でなければ、前記機関停止時駆動手段及び前記機関停止時学習手段が動作するのを禁止する禁止手段(25,S610,S620)と、
を備えることを特徴とする燃料噴射弁制御装置。 - 請求項3又は請求項4に記載の燃料噴射弁制御装置において、
当該燃料噴射弁制御装置は、前記内燃機関が搭載された車両の使用者が、前記車両をイグニッションオンの状態にするための操作を行うと、電源が供給されて起動するようになっており、
前記機関停止時駆動手段及び前記機関停止時学習手段は、前記使用者が前記操作を行ったことにより当該燃料噴射制御装置が起動してから、前記内燃機関が始動のためにクランキングされるまでの間に、動作すること、
を特徴とする燃料噴射弁制御装置。 - 請求項3ないし請求項5の何れか1項に記載の燃料噴射弁制御装置において、
前記内燃機関が搭載された車両がイグニッションオフの状態になっていて前記内燃機関が停止している期間中に、当該燃料噴射弁制御装置を起動させる自動起動手段(47)を備え、
前記機関停止時駆動手段及び前記機関停止時学習手段は、当該燃料噴射弁制御装置が前記自動起動手段によって起動した場合に、動作すること、
を特徴とする燃料噴射弁制御装置。 - 請求項1ないし請求項6の何れか1項に記載の燃料噴射弁制御装置において、
前記駆動制御手段、前記放電時間算出手段、前記オン時間算出手段、前記学習値算出手段、前記機関停止時駆動手段及び前記機関停止時学習手段は、マイコン(25)によって実現される手段であること、
を特徴とする燃料噴射弁制御装置。
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