JP2015132268A - 内燃機関の制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の停止時に燃料噴射弁の開弁に支障をきたさない範囲でバッテリ電圧昇
圧手段を作動させると共に、バッテリ電圧昇圧手段を作動させる期間を短くして省エネル
ギ化を図った内燃機関の制御装置を提供することにある。
【解決手段】内燃機関の停止指令から第１の所定時間が経過した後に燃料噴射弁からの燃
料供給を停止すると共に、この第１の所定時間より長い第２の所定時間が経過した後にバ
ッテリ電圧昇圧手段の作動を停止し、更にこの第２の所定時間より長い第３の所定時間が
経過した後に制御装置のメインリレーを切断する。燃料噴射弁の開弁不良による失火、或
いは燃焼不良による排気性能の悪化を抑制すると共に、メインリレーが切断される前にバ
ッテリ電圧昇圧手段を停止させるので電力損失を抑えることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は内燃機関の動作状態を制御する内燃機関の制御装置に係り、特に内燃機関の気筒に直接的に燃料を噴射する内燃機関の制御装置及び制御方法に関するものである。

内燃機関の気筒内に燃料を直接的に噴射する燃料噴射弁を備えた筒内噴射式の内燃機関では、燃料圧力を高圧の所定燃料圧力、例えば５〜２０ＭＰａに加圧して燃料噴射弁から気筒内に燃料を噴射することで、燃料の気化促進や均質な混合気形成を図って排気性能、燃費性能を向上させている。

このような筒内噴射式の内燃機関に使用される燃料噴射弁は、その閉弁時に高い燃料圧力の元で燃料が漏れないように強い閉弁力を備えるばねを用いて閉弁されている。しかしながら、この強いばねによって閉弁された燃料噴射弁を開弁する時は、強いばねの閉弁力、及び高い燃料圧力に抗して素早く開弁する必要がある。

このためには、燃料噴射弁を開く目的で設けられている電磁コイルの電磁力を大きくすることが必要であり、この電磁力を大きくする方法として電磁コイルに印加する電圧を高くしていた。この電圧を高くするために、昇圧回路を用いてバッテリ電圧より高い昇圧電圧を生成し、この高い昇圧電圧を燃料噴射弁の電磁コイルに印加することが一般に行われている。

昇圧電圧はバッテリ電圧を昇圧回路により昇圧して生成されるが、この昇圧電圧はイグニッションスイッチＯＮ時や内燃機関の運転開始時に生成が開始され、その後、イグニッションスイッチＯＦＦ時や内燃機関の運転停止時に生成が停止される構成となっていた。

一般的に昇圧電圧は燃料噴射弁の開弁時にエネルギが消費されて減少し、また、燃料噴射弁の非作動時はリーク電流により減少する。このため、昇圧電圧が所定値未満の場合にはエネルギの減少分を補充して昇圧電圧を所定電圧以上に維持するようにしている。

その一方で、電気的なエネルギの損失を低く抑える、いわゆる省エネルギ化の要請が強くなっている。よって、上述したように昇圧電圧を所定電圧以上に維持することの他に省エネルギ化も対応しなければならない。

昇圧回路では昇圧電圧を生成する時に生じる抵抗、昇圧電圧を生成しない時に漏れるリーク電流、昇圧電圧の生成切り替え時の損失、昇圧回路部品の内部抵抗等に基づく電力損失がある。

そして、省エネルギ化のためには燃料噴射弁の開弁に支障をきたさない範囲内で、昇圧回路の利用を抑えて上述した電力損失を少なくすることが望ましい。

例えば、特開２０１０-２６５８１１号公報（特許文献１）においては、内燃機関稼動時の昇圧電圧よりも内燃機関停止時の昇圧電圧を低く設定することで電力損失を抑える技術を提案している。また、特開２００４-１０６６２１号公報（特許文献２）においては、内燃機関がアイドリングストップしている間は昇圧電圧の生成を停止することで電力損失を抑える技術を提案している。

特開２０１０-２６５８１１号公報 特開２００４-１０６６２１号公報

ところで、燃料噴射弁の制御において、イグニッションスイッチＯＦＦ時や内燃機関の運転が停止した後の所定時間の経過後に燃料噴射弁の作動を停止する、いわゆる停止時開弁制御が行われている。これは、例えば何らかのノイズ混入や内部処理異常動作によってイグニッションスイッチがＯＦＦされたと誤認識されて直ちに燃料噴射を止めてしまうという不具合現象の対処方法として一般に行われている制御である。

つまり、ノイズのように一回のイグニッションスイッチの擬似ＯＦＦ信号では燃料噴射弁の作動を停止せずに内燃機関の燃焼状態を維持してやり、イグニッションスイッチが所定時間だけ継続してＯＦＦ状態であれば正規のイグニッションスイッチのＯＦＦ状態と判断して所定時間経過後に燃料噴射弁の作動を停止してやるものである。

この場合、イグニッションスイッチＯＦＦ時や内燃機関の運転停止と同時に昇圧回路による昇圧を停止しているが、昇圧停止後においても上述したように所定の時間だけ燃料噴射弁は作動されて燃料噴射は継続されている。

このため、この所定時間に発生する燃料噴射行程時の燃料噴射弁の開弁エネルギが不足した状態（昇圧動作が停止されているため）となり、燃料噴射弁の開弁量が不十分となって燃料を十分に供給できず、失火、或いは燃焼不良を発生させる恐れが考えられる。

そして、近年アイドリングストップ採用車やハイブリッド採用車が増加してきおり、このようなアイドリングストップ採用車やハイブリッド採用車では、交差点での停車時、渋滞時に内燃機関を停止させたり、回生制御運転時に内燃機関を停止させたりする頻度が格段に増加する。このため、内燃機関を停止させる頻度が増加することによって上述した失火、或いは燃焼不良の現象が累積されて全体的な排気性能の悪化を招来するようになる。

このため、イグニッションスイッチＯＦＦ時や内燃機関の運転停止と同時に昇圧回路による昇圧を停止しないで、メインリレーに同期して昇圧を停止するようにすれば、上述したような所定時間の間は燃料噴射行程時の燃料噴射弁の開弁エネルギに不足を生ずることがなくなり、燃料噴射弁の開弁量が十分に得られて失火、或いは燃焼不良を発生させることがなくなる。

しかしながら、このようにメインリレーに同期して昇圧回路を制御するようにするとこの間だけ余計に電力を必要とするため、省エネルギ化の要請に反することになる。

本発明の目的は、内燃機関の停止時に行なわれる停止時開弁制御において燃料噴射弁の開弁に支障をきたさない範囲で高電圧生成手段を作動させると共に、高電圧生成手段を作動させる期間を可及的に短くして省エネルギ化を図った内燃機関の制御装置を提供することにある。

本発明の制御装置は、内燃機関の気筒に燃料を供給する燃料噴射弁の開弁時に高電圧を印加する高電圧印加手段と、前記燃料噴射弁が開弁された後の開弁状態を保持する、前記高電圧より低い低電圧を前記燃料噴射弁に印加する低電圧印加手段と、前記内燃機関の停止指令が生じた後に前記高電圧印加手段と前記低電圧印加手段の作動を停止する燃料噴射弁制御手段と、前記高電圧印加手段と前記低電圧印加手段の作動を停止した後に前記高電圧印加手段に高電圧を供給する高電圧生成手段の作動を停止する高電圧生成制御手段と、を備える。

本発明によれば、内燃機関の停止後の燃料噴射弁の開弁制御を実行している間においては高電圧生成手段によって十分な開弁エネルギを燃料噴射弁に供給でき、且つ開弁制御の後で高電圧生成手段を停止させるようにした。これによって、燃料噴射弁の開弁不良による失火、或いは燃焼不良による排気性能の悪化を抑制すると共に、電力損失を抑えることができ省エネルギ化に貢献できるものである。

本発明が適用される内燃機関の制御装置の構成図である。 本発明の一実施例になる昇圧制御のフローを説明するためのフローチャート図である。 図２に示すフローチャートに関連する制御機器の動作を説明するためのタイムチャート図である。 従来の昇圧制御による制御機器の動作を説明するためのタイムチャート図である。 従来の他の昇圧制御による制御機器の動作を説明するためのタイムチャート図である。

以下、本発明の実施形態について図を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。

以下、本発明の実施形態について図面に基づき詳細に説明する。図１は燃料噴射弁を駆動する制御装置の構成を示している。

図１において、参照番号３は内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁であり、燃料噴射弁３は制御装置１によって制御、駆動される。（以下では制御装置はＥＣＵと省略して表記する。ＥＣＵはエンジンコントロールユニットの略称である。）
次に、ＥＣＵ１の内部構成について説明すると、ＥＣＵ１はメインリレー６によりバッテリ２の電源と接続、或いは切断される構成となっている。本実施例ではＥＣＵ１は内燃機関の制御全般を実行する中央演算装置１０４と、高電圧生成手段として機能するバッテリ２の電圧を昇圧するバッテリ電圧昇圧手段４を備えている。バッテリ電圧昇圧手段４はスイッチングレギュレータを採用している。中央演算装置１０４は少なくとも電源制御手段として機能するメインリレー６と燃料噴射弁３とバッテリ電圧昇圧手段４の制御を行うように機能する。

イグニッションスイッチ５が投入（ＯＮ）されると、これに同期してリレー制御用スイッチング素子Ｓｗ５によってメインリレー６がＯＮになってＥＣＵ１に電力が供給されてＥＣＵ１が起動される。

一方、イグニッションスイッチ５が切断（ＯＦＦ）されると、このＯＦＦ時点を基準として所定時間(後述する所定時間ｔ３)を経過してからメインリレー６がＯＦＦされてＥＣＵ１の電源を遮断することでＥＣＵ１の作動が停止される。

燃料噴射弁３の制御、駆動は、バッテリ電圧昇圧手段４により昇圧された高電圧（Ｖｈ）を燃料噴射弁３の開弁時に印加して素早い開弁動作を実行させ、次に燃料噴射弁３の弁体開弁後にバッテリ電圧（Ｖｂ）を燃料噴射弁３に印加することで弁体を開方向に保持するようになっている。

これらの制御、駆動は燃料噴射弁駆動回路１０７によって実行され、開弁時は燃料噴射弁駆動回路１０７によって高電圧印加手段として機能する高電圧側スイッチング素子Ｓｗ１がＯＮになってバッテリ電圧昇圧手段４から高電圧が燃料噴射弁３に印加される。

また、開弁保持時は燃料噴射弁駆動回路１０７によって低電圧印加手段として機能するバッテリ側スイッチング素子Ｓｗ２がＯＮになってバッテリ２のバッテリ電圧（Ｖｂ）が燃料噴射弁３に印加される。

メインリレー６とバッテリ電圧昇圧手段４の間の電源接続は中央演算装置１０４による昇圧制御用スイッチング素子Ｓｗ３のＯＮ/ＯＦＦ制御により行なわれ、これによってバッテリ電圧昇圧手段４の電源の接続、或いは切断を行っている。

次に、バッテリ電圧昇圧手段４の内部構成について説明する。バッテリ電圧昇圧手段４には、高圧コンデンサ１００、コイルよりなる昇圧素子１０１、昇圧用スイッチング素子Ｓｗ４、及びダイオード１０３が備えられている。尚、昇圧用スイッチング素子Ｓｗ４には電流検出用抵抗１０５が接続されている。

昇圧制御手段１０２の電源が入ると、昇圧電圧検出部１０６の電圧をフィードバックして昇圧電圧検出部１０６の電圧が所定電圧未満かどうか判別する。昇圧電圧検出部１０６の電圧が所定電圧未満の場合、昇圧用スイッチング素子Ｓｗ４を高速でスイッチング（ＯＮ/ＯＦＦを切り替えること）して昇圧電圧検出部１０６にバッテリ電圧よりも高い電圧（Ｖｈ）を発生させるものである。

このバッテリ電圧昇圧手段４の昇圧制御は周知のチョッパ方式のＤＣ-ＤＣコンバータの昇圧制御と実質的に同様である。また、昇圧電圧検出部１０６の高電圧（Ｖｈ）は中央演算装置１０４にも入力されており、中央演算装置１０４によって高電圧（Ｖｈ）の値を検出している。

以上のような構成を備えた内燃機関の制御装置において、本発明の一実施例を説明する前に従来の制御装置の課題を説明する。

図４はイグニッションスイッチ５の切断動作に同期して昇圧制御用スイッチング素子Ｓｗ３をＯＦＦにする場合を示している。

図４の（ｂ）で示すようにイグニッションスイッチ５が時点Ｔ３０１にてＯＦＦされた後の時点Ｔ３０５までの間の所定期間Δｔでは（ｄ）及び（ｅ）にあるように、高電圧側スイッチング素子Ｓｗ１とバッテリ側スイッチング素子Ｓｗ２が駆動されて燃料噴射弁３が作動される、いわゆる停止時開弁制御が実行されている。これは、上述したようなノイズ等が混入した場合の対処方法として一般に行われているものである。

次に、時点Ｔ３０５にて燃料噴射弁３の駆動が停止されることで内燃機関の気筒内での燃焼の継続が途絶えて、（a）に示したように内燃機関の回転数は徐々に低下していって最終的に内燃機関は停止する。

そして、イグニッションスイッチ５の切断動作に同期して昇圧制御用スイッチング素子Ｓｗ３をＯＦＦにした場合では、（ｆ）にあるようにバッテリ電圧昇圧手段４を構成する昇圧用スイッチング素子Ｓｗ４の動作が停止されるので、その後の期間は昇圧動作が行われずにバッテリ電圧昇圧手段４による高電圧（Ｖｈ）を保つことができない。

その結果、(ｇ)にあるようにバッテリ電圧昇圧手段４による高電圧（Ｖｈ）は徐々に低下していき、時点Ｔ３０１から時点Ｔ３０５の期間にて燃料噴射弁３の開弁時に開弁エネルギが不足するようになる。このように。燃料噴射弁３の開弁エネルギが不足すると、燃料噴射弁３からの燃料噴射量が低下して適正な燃焼が得られずに排気性能が悪化する恐れがある。尚、メインリレー６はイグニッションスイッチ５の切断動作時点Ｔ３０１の後の所定時間ｔ３を経て時点Ｔ３０３でＯＦＦに切り替えられるものである。

一方、図４に示したような課題を対策するためにはメインリレー６と昇圧制御用スイッチング素子Ｓｗ３の動作を同期させることが考えられる。図５はメインリレー６の切断動作に同期して昇圧制御用スイッチング素子Ｓｗ３をＯＦＦにした場合を示している。

図５の（ｂ）で示すようにイグニッションスイッチ５が時点Ｔ３０１にてＯＦＦされた後の時点Ｔ３０５までの間の所定期間Δｔでは（ｄ）及び（ｅ）にあるように、高電圧側スイッチング素子Ｓｗ１とバッテリ側スイッチング素子Ｓｗ２が駆動されて燃料噴射弁３が開弁制御されており、これは図４の場合と同様の動作である。

次に、時点Ｔ３０５にて燃料噴射弁３の駆動が停止されることで内燃機関の気筒内での燃焼の継続が途絶えて、（a）に示したように内燃機関の回転数は徐々に低下していって最終的に内燃機関は停止する。

そして、メインリレー６の切断動作に同期して昇圧制御用スイッチング素子Ｓｗ３をＯＦＦにした場合では、（ｆ）にあるようにバッテリ電圧昇圧手段４を構成する昇圧用スイッチング素子Ｓｗ４の動作が継続されている期間中は昇圧動作が行われている。

その結果、(ｇ)にあるようにバッテリ電圧昇圧手段４による高電圧（Ｖｈ）はメインリレー６、及び昇圧制御用スイッチング素子Ｓｗ３がＯＦＦになるまで生成される。尚、燃料噴射弁３を駆動する高電圧側スイッチング素子Ｓｗ１とバッテリ側スイッチング素子Ｓｗ２が停止された後はバッテリ電圧昇圧手段４で生成される高電圧は消費されなくなる。このため、昇圧電圧検出部１０６の電圧をフィードバックして制御される昇圧用スイッチング素子Ｓｗ４のスイッチング周期は通常時よりも長くなっている。

このように、メインリレー６の切断動作に同期して昇圧制御用スイッチング素子Ｓｗ３が切断されるため、期間ｔ３で示す長い時間に亘って昇圧用スイッチング素子Ｓｗ４が間欠的にスイッチングされて昇圧動作が継続することにより、不要な電力を消費するようになる。

以上に説明したように、図４に示すイグニッションスイッチ５の切断動作に同期して昇圧制御用スイッチング素子Ｓｗ３をＯＦＦにした場合では、イグニッションスイッチ５の切断動作時点Ｔ３０１から時点Ｔ３０５までの間の所定期間Δｔの間の燃料噴射弁３の開弁エネルギが不足することによって、燃料噴射弁３からの燃料噴射量が低下して適正な燃焼が得られずに排気性能が悪化する恐れがある。

また、図５に示すメインリレー６の切断動作に同期して昇圧制御用スイッチング素子Ｓｗ３をＯＦＦにした場合では、メインリレー６がＯＦＦされる期間ｔ３で示す長い時間の間に亘って昇圧用スイッチング素子Ｓｗ４が間欠的にスイッチングされて昇圧動作が継続することにより、不要な電力を消費するようになる。

このような課題を対策するために本実施例では以下のような制御を提案するものである。

図３において、（ｂ）にあるようにイグニッションスイッチ５が時点Ｔ３０１にてＯＦＦされた後の時点Ｔ３０５までの間の所定期間Δｔでは（ｄ）及び（ｅ）にあるように、高電圧側スイッチング素子ＳＷ１とバッテリ側スイッチング素子ＳＷ２が駆動されて燃料噴射弁３が開弁制御されている。

本実施例において、この停止時開弁制御はイグニッションスイッチ５がＯＦＦになったことを検出して実行されているが、これに限らず内燃機関を停止する指令が生じた時に実行されるように構成されても良い。例えばアイドリングストップ制御ではアクセルペダル、ブレーキペダル及び車速等の情報から内部処理によって内燃機関を停止する指令があった時に停止時開弁制御が実行される。

したがって、以下の説明においてもイグニッションスイッチ５がＯＦＦになった時点を基準に時間的な説明を行なっているが、このイグニッションスイッチ５がＯＦＦという条件は内燃機関の停止指令という広義の意味から用いられている。

高電圧側スイッチング素子Ｓｗ１とバッテリ側スイッチング素子Ｓｗ２が駆動されている間において、本実施例では昇圧制御用スイッチング素子Ｓｗ３及び昇圧用スイッチング素子Ｓｗ４は電源に接続されているので、少なくともバッテリ電圧昇圧手段４は所定期間Δｔの間に亘って通常通り昇圧動作を継続する。

図４に示す従来例の場合は、昇圧制御用スイッチング素子Ｓｗ３及び昇圧用スイッチング素子Ｓｗ４がＯＦＦになっているため昇圧動作は行われず、所定期間Δｔの間に亘って燃料噴射弁３の開弁エネルギが不足することによって、燃料噴射弁３からの燃料噴射量が低下して適正な燃焼が得られずに排気性能が悪化する恐れがある。

これに対して、本実施例によれば所定期間Δｔの間に亘って燃料噴射弁３の開弁エネルギが不足することがないので、燃料噴射弁３からの燃料噴射量が低下することなく適正な燃焼が得られるので排気性能が悪化する恐れがないものである。

尚、図５に示す従来例の場合は昇圧制御用スイッチング素子Ｓｗ３及び昇圧用スイッチング素子Ｓｗ４がＯＮになっている。このため、バッテリ電圧昇圧手段４の昇圧動作は行われるのでこの点において同様である。

そして、（ｃ）に示されるようにイグニッションスイッチ５のＯＦＦ後の所定時間ｔ１の経過直後の時点Ｔ３０２で昇圧制御用スイッチング素子Ｓｗ３はＯＦＦに切り替えられる。当然のことながら、昇圧制御用スイッチング素子Ｓｗ３がＯＦＦに切り替えられるため、昇圧用スイッチング素子Ｓｗ４もこれに同期してＯＦＦに切り替えられる。したがって、昇圧制御用スイッチング素子Ｓｗ３、昇圧用スイッチング素子Ｓｗ４がＯＮになっている間だけ昇圧動作は行われる。

高電圧側スイッチング素子Ｓｗ１とバッテリ側スイッチング素子Ｓｗ２が停止された後はバッテリ電圧昇圧手段４で生成される高電圧は消費されなくなる。このため、昇圧電圧検出部１０６の電圧をフィードバックして制御される昇圧用スイッチング素子Ｓｗ４のスイッチング周期は通常時よりも長くなっている。

上述した所定時間ｔ１は、イグニッションスイッチ５がＯＦＦされた後の高電圧側スイッチング素子Ｓｗ１とバッテリ側スイッチング素子Ｓｗ２が駆動されている所定期間Δｔより長い時間に設定されていると共に、メインリレー６の切断までの所定時間ｔ３よりは短いものである。また、この所定時間ｔ１はバッテリ電圧昇圧手段４やその他の電気的な部品の仕様によって適宜選択されて設定されるものである。

本実施例においては、停止時開弁制御が終了して燃料噴射が停止され、かつ内燃機関回転数が所定回転数以下となる時期を昇圧動作の停止時期としている。この停止時期は実際の運転状態から所定回転数以下となる時期を直接的に決めても良いし、時点Ｔ３０１、或いは時点Ｔ３０５を起点として予め決めていても良いものである。

そして、本実施例ではこの所定回転数は望ましくは２００回転/分程度に設定されており、スタータの回転数に近づけている。この理由は、内燃機関の回転数が２００回転/分以下の場合、次回の始動時にスタータの使用が必須となるが、スタータの始動による燃焼開始時間よりも、バッテリ電圧（Ｖｂ）が昇圧電圧（Ｖｈ）に復帰するまでの復帰時間が短いため、バッテリ電圧昇圧手段４の昇圧動作の停止が可能となるからである。

尚、燃料噴射停止と昇圧動作停止を同時に行なうようにすると、燃料噴射停止直後に燃料噴射再開要求があった場合、バッテリ電圧（Ｖｂ）が昇圧電圧（Ｖｈ）に復帰するまでの時間的余裕が不足することも考えられるので上述したような時間設定を行なうのが望ましい。

図５に示す従来の場合は、メインリレー６がＯＦＦされる所定時間ｔ３まで昇圧制御用スイッチング素子Ｓｗ３及び昇圧用スイッチング素子Ｓｗ４がＯＮされ、この間に亘って昇圧動作が行われる。しかしながら、本実施例ではメインリレー６の切断までの所定時間ｔ３よりは短い時間で昇圧動作が停止される点において異なっている。

したがって、図５に示す従来の昇圧制御のように不要な電力を消費することがないものである。もちろん、所定期間Δｔの間に亘って燃料噴射弁３の開弁エネルギが不足することがないので、燃料噴射弁３からの燃料噴射量が適切な量となって、適正な燃焼が得られるので排気性能が悪化する恐れがないものである。

尚、燃料噴射弁３の開弁制御が終了する時点Ｔ３０５の後にメインリレー６の電源をＯＦＦする必要がある。このため、本実施例では昇圧電圧（Ｖｈ）を所定電圧に保って開弁エネルギを確保するため、バッテリ電圧昇圧手段４の昇圧制御用スイッチング素子Ｓｗ３がＯＦＦされた時点Ｔ３０２から所定時間ｔ２が経過した後の時点Ｔ３０３でメインリレー６をＯＦＦするようにしている。

この他に、バッテリ電圧昇圧手段４により生成された昇圧電圧が所定電圧（Ｖ１）未満となった時点Ｔ３０４でメインリレー６をＯＦＦするようにしても良い。

以上のようなタイムチャートにある制御を実行する場合のフローチャートを以下に説明する。尚、このフローチャートはＥＣＵ１全体の制御の考え方をまとめたものであり、中央演算装置１０４の単独のフローチャートではない。

図２において、ステップ２０１（以下、ステップを“Ｓ”と省略して表記する）では、運転者によりイグニッションスイッチ５がＯＮされたか否か判定する。

Ｓ２０１でイグニッションスイッチ５がＯＮされたと判断された場合、Ｓ２０２に進んで中央演算装置１０４によりメインリレー６がＯＮされる。このメインリレー６がＯＮされるとＥＣＵ１の電源がＯＮされ、内燃機関の制御を開始することができる。

Ｓ２０２でＥＣＵ１が起動されると、Ｓ２０３に進んで中央演算装置１０４により昇圧制御用スイッチング素子Ｓｗ３がＯＮされてバッテリ電圧昇圧手段４の電源が入れられることになる。バッテリ電圧昇圧手段４の電源が入ると、昇圧制御手段１０２が動作可能状態となり、この昇圧制御手段１０２によってバッテリ電圧の昇圧制御が開始される。

昇圧電圧は図１に示した高圧コンデンサ１００、コイルよりなる昇圧素子１０１、昇圧用スイッチング素子Ｓｗ４、及びダイオード１０３によって得られるようになっている。この昇圧された電圧は燃料噴射弁３の開弁に使用されるため、燃料噴射が開始される前に昇圧制御が開始されるように制御される。

Ｓ２０３においてバッテリ電圧昇圧手段４で昇圧電圧が確保されると、Ｓ２０４に進んで燃料噴射制御を実行する。燃料噴射制御は燃料噴射の要求がある気筒に対して燃料噴射が実施される。ここで、燃料噴射は内燃機関の始動装置（スタータモータ等）の駆動と同時に始まり、各気筒の作動順序に従って該当する燃料噴射弁３から燃料が気筒内に噴射されるようになっている。

燃料噴射量と燃料噴射時期は中央演算装置１０４にて演算されるが、中央演算装置１０４は内燃機関のクランク軸の回転数や気筒に吸入される空気量、冷却水の水温、燃料圧力等の情報から予めプログラミングされた演算内容に基づいて演算を実行する。

中央演算装置１０４の演算の結果として或る気筒に燃料を噴射する場合、電磁コイルを備える燃料噴射弁３に電流を流し、所定期間の間だけ燃料噴射弁３を開弁させることで所定量の燃料を気筒内に噴射する。

本実施例においては、燃料噴射弁３に電流を流す方法として高電圧側と低電圧側の２系統の電圧のいずれかを順次燃料噴射弁３に印加している。

まず、高電圧側である昇圧電圧（Ｖｈ）は、燃料噴射弁３の開弁用として高い開弁エネルギを燃料噴射弁３に与え、速やかに燃料噴射弁３を開弁させる役割を有している。一方、低電圧側であるバッテリ電圧（Ｖｂ）は、燃料噴射弁３を高電圧側で開弁させた開弁後に弁体を開弁方向に保持する役割を有している。

ここで、高電圧側のみで燃料噴射弁３を駆動させることも可能であるが、高電圧の生成量に上限があることや、生成時に発熱すること、生成時の電力損失があること等の理由から、開弁以外はできるだけ低電圧側を印加することが望ましいため２系統の電圧となっている。

また、コアと可動コア(弁体)の間の距離が短いほど電磁コイルによる電磁力は強くなるので、開弁した状態では弱い電磁力であっても十分にコアと可動コア(弁体)を固着（保持）状態に維持しておくことができるという理由もある。このような高電圧側と低電圧側の２系統による電圧の印加形態は、高電圧側スイッチング素子Ｓｗ１とバッテリ側スイッチング素子Ｓｗ２を制御することで実行される。

Ｓ２０４で燃料噴射制御が実行されるとＳ２０５に進んで、イグニッションスイッチ５のＯＦＦが所定時間以上に亘って継続しているか否か判定する。ここで、この所定時間はイグニッションスイッチ５のＯＦＦ後に燃料噴射が全て終了するまでの時間Δｔを用いている。

Ｓ２０５でイグニッションスイッチ５のＯＦＦ状態でないと判断されるとＳ２０６に進んで、昇圧制御手段１０２によって昇圧電圧（Ｖｈ）が所定電圧未満か否か判定する。燃料噴射が実行された場合では燃料噴射弁３の開弁に伴って昇圧されたエネルギが消費され、昇圧電圧(Ｖｈ)は所定電圧未満となって昇圧が必要となる。

同様に、燃料噴射弁３による燃料噴射が実行されない場合においても、リーク電流により昇圧電圧は徐々に下がっていくため所定の時間毎に昇圧が必要となる。

したがって、Ｓ２０６で昇圧電圧（Ｖｈ）が所定電圧未満であると判断されるとＳ２０７に進んで昇圧が行われる。

Ｓ２０７では、昇圧用スイッチング素子ＳＷ４を高速でスイッチング制御してバッテリ電圧（Ｖｂ）を所定の昇圧電圧（Ｖｈ）まで昇圧する。

本フローチャートではＳ２０７の実行後にＳ２０４に戻るようになっているが、Ｓ２０７とＳ２０４の実施時期を同じにしても差し支えないものである。

上述したＳ２０４乃至Ｓ２０７の各ステップの繰り返しによって通常の燃料噴射制御が実行されるものである。

一方、Ｓ２０５でイグニッションスイッチ５のＯＦＦが所定時間Δｔ以上に亘って継続している場合はＳ２０８に進み、図３の（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、及び（ｆ）の処理を実行する。

ここで、所定時間Δｔの間はバッテリ電圧昇圧手段４によって昇圧されているので、この所定期間Δｔの間に亘って燃料噴射弁３の開弁エネルギが不足することがない。このため、燃料噴射弁３からの燃料噴射量が低下することなく適正な燃焼が得られるので排気性能が悪化する恐れがないものである。

そして、次に所定時間Δｔが経過すると図３の（ｄ）、（ｅ）にあるように高電圧側スイッチング素子Ｓｗ１とバッテリ側スイッチング素子Ｓｗ２が停止され、この後はバッテリ電圧昇圧手段４で生成される高電圧は消費されなくなる。

次に、所定時間Δｔが経過した後は図３の（ｃ）に示されるようにイグニッションスイッチ５のＯＦＦ後の所定時間ｔ１の経過直後の時点Ｔ３０２で昇圧制御用スイッチング素子Ｓｗ３がＯＦＦに切り替えられる。ここで、上述したように所定時間ｔ１は時間Δｔと、停止時開弁制御が終了して燃料噴射が停止され、かつ内燃機関回転数が所定回転数以下となる時期までの時間を加算した時間とされている。もちろんこの時間ｔ１はメインリレーを切断する時間よりは短いものである。

そして、図３の（ｆ）に示すように昇圧制御用スイッチング素子Ｓｗ３がＯＦＦに切り替えられるため、昇圧用スイッチング素子Ｓｗ４もこれに同期してＯＦＦに切り替えられる。

したがって、昇圧制御用スイッチング素子Ｓｗ３、昇圧用スイッチング素子Ｓｗ４がＯＮになっている時点Ｔ３０５から時点３０２までの間だけ昇圧動作は行われる。この間は高電圧側スイッチング素子Ｓｗ１とバッテリ側スイッチング素子Ｓｗ２が停止されている。このため、バッテリ電圧昇圧手段４で生成される高電圧は消費されなく、昇圧電圧検出部１０６の電圧をフィードバックして制御される昇圧用スイッチング素子Ｓｗ４のスイッチング周期は通常時よりも長くなっている。

上述した所定時間ｔ１は、イグニッションスイッチ５がＯＦＦされた後の高電圧側スイッチング素子Ｓｗ１とバッテリ側スイッチング素子Ｓｗ２が駆動されている所定期間Δｔより長い時間に設定されていると共に、メインリレー６の切断までの所定時間ｔ３よりは短いものである。このため、図５に示す従来の昇圧制御のように不要な電力を消費することがないものである。

次に、Ｓ２０８での処理の中で昇圧制御用スイッチング素子Ｓｗ３がＯＦＦにされるとＳ２０９に進んで、昇圧制御用スイッチング素子Ｓｗ３がＯＦＦされた時点Ｔ３０２から所定時間ｔ２が経過した時点Ｔ３０３でメインリレー６をＯＦＦにしてこのフローを終了するようになる。

以上述べたように、本発明によれば、内燃機関の停止後の燃料噴射弁の開弁制御を実行している間においてはバッテリ電圧昇圧手段によって十分な開弁エネルギを燃料噴射弁に供給でき、且つ開弁制御の後でバッテリ電圧昇圧手段を停止させるようにしたので、燃料噴射弁の開弁不良による失火、或いは燃焼不良による排気性能の悪化を抑制すると共に、メインリレーが切断される前にバッテリ電圧昇圧手段を停止させるので電力損失を抑えることができ省エネルギ化に貢献できるものである。

１…制御装置、２…バッテリ、３…燃料噴射弁、４…バッテリ電圧昇圧手段、５…イグニッションスイッチ、６…メインリレー、１００…高圧コンデンサ、１０１…昇圧素子、１０２…昇圧制御手段、１０３…ダイオード、１０４…中央演算装置、１０５…電流検出抵抗、１０６…昇圧電圧検出部、１０７…燃料噴射弁駆動回路、
Ｓｗ１…高電圧側スイッチング素子、Ｓｗ２…バッテリ側スイッチング素子、Ｓｗ３…昇圧制御用スイッチング素子、Ｓｗ４…昇圧用スイッチング素子、Ｓｗ５…リレー制御用スイッチング素子。

Claims (1)

1. 内燃機関の気筒に燃料を供給する燃料噴射弁の開弁時に高電圧を印加する高電圧印加手段と、
   前記燃料噴射弁が開弁された後の開弁状態を保持する、前記高電圧より低い低電圧を前記燃料噴射弁に印加する低電圧印加手段と、
   前記内燃機関の停止指令が生じた後に前記高電圧印加手段と前記低電圧印加手段の作動を停止する燃料噴射弁制御手段と、
   前記高電圧印加手段と前記低電圧印加手段の作動を停止した後に前記高電圧印加手段に高電圧を供給する高電圧生成手段の作動を停止する高電圧生成制御手段と、
   を備える内燃機関の制御装置。

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