JP2015169078A - 内燃機関の燃料噴射装置及び制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 筒内噴射用燃料噴射弁及び吸気通路用燃料噴射弁と、それらの電源電圧として昇圧電圧を供給するための２つの昇圧回路とを備える燃料噴射装置において、燃料噴射弁の使用態様に適した昇圧電圧の生成を行う。
【解決手段】 筒内噴射用燃料噴射弁及び吸気通路用燃料噴射弁をエンジン運転状態に応じて駆動制御し、その駆動制御状態に応じて第１及び第２昇圧回路４１，４２の動作状態を制御する。筒内噴射用燃料噴射弁を使用するときは、第１昇圧回路４１によって昇圧出力電圧ＶＲＯＵＴが生成される。昇圧電圧が高い第１昇圧回路４１の昇圧動作を行うときは、第１昇圧回路４１の昇圧出力電圧ＶＲＯＵＴが第２昇圧電圧ＶＲ２に達するまでは、第２昇圧回路４２も昇圧動作を行うように制御することによって、昇圧出力電圧ＶＲＯＵＴの上昇速度を高める。
【選択図】 図６

Description

本発明は、内燃機関の気筒内へ燃料を供給する燃料噴射弁と、内燃機関の吸気通路内へ燃料を供給する燃料噴射弁とを備える燃料噴射装置、及びそのような燃料噴射装置を備える内燃機関の制御装置に関する。

特許文献１には、燃料噴射弁を駆動するためにバッテリの出力電圧を昇圧した電圧を供給する昇圧回路を２つ並列に備える燃料噴射装置が示されている。この装置では、２つの昇圧回路のそれぞれに含まれる昇圧用コイルへの通電が重複しないように交互に実行され、バッテリ出力電流の増加が抑制されるとともに、昇圧回路における発熱が抑制される。

特開２０１１−２４１６８８号公報

近年は、気筒内へ燃料を供給する筒内噴射用燃料噴射弁と、吸気通路内へ燃料を供給する吸気通路用燃料噴射弁とを備え、機関運転状態に応じて何れか一方の燃料噴射弁を使用して燃料供給を行う燃料噴射装置が提案されており、そのような２種類の燃料噴射弁に対応して２つの昇圧回路が必要となる場合がある。上記特許文献１に示された燃料噴射装置は、２つの昇圧回路を備えるものであるが、２つの昇圧回路から出力される昇圧電圧を、１種類の燃料噴射弁に供給する構成を示すのみであり、上記２種類の燃料噴射弁へ複数の昇圧回路から昇圧電圧を供給する場合の制御は示されていない。

本発明は、筒内噴射用燃料噴射弁及び吸気通路用燃料噴射弁と、それらの電源電圧として昇圧電圧を供給するための２つの昇圧回路とを備える燃料噴射装置であって、２つの昇圧回路の動作を適切に制御することよって、燃料噴射弁の使用態様に適した昇圧電圧の生成を行うとともに、燃料噴射弁の制御精度を向上させることができる燃料噴射装置を提供することを第１の目的とし、そのような燃料噴射装置に適用可能な制御装置を提供することを第２の目的とする。

上記第１の目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関（１）の燃料噴射装置であって、前記機関の気筒内へ燃料を供給する筒内噴射用燃料噴射手段（４）と、前記機関の吸気通路へ燃料を供給する吸気通路用燃料噴射手段（５）と、前記筒内噴射用燃料噴射手段及び吸気通路用燃料噴射手段に昇圧された電源電圧を供給するための第１及び第２昇圧回路（４１，４２）と、前記筒内噴射用燃料噴射手段及び吸気通路用燃料噴射手段（４，５）を前記機関の運転状態に応じて駆動制御する駆動制御手段と、前記駆動制御手段による駆動制御状態に応じて前記第１及び第２昇圧回路（４１，４２）の動作状態を制御する昇圧制御手段（４３）とを備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置を提供する。

この構成によれば、筒内噴射用燃料噴射手段及び吸気通路用燃料噴射手段が機関運転状態に応じて駆動制御され、その駆動制御状態に応じて第１及び第２昇圧回路の動作状態が制御されるので、２種類の燃料噴射手段の使用態様に適した昇圧電圧の生成を行うことによって、燃料噴射弁の制御精度を向上させることが可能となる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射装置において、前記第１及び第２昇圧回路（４１，４２）から出力されるエネルギを蓄えるための共通のコンデンサ（Ｃ０）を備えることを特徴とする。
この構成によれば、２つの昇圧回路に共通のコンデンサが使用されるため、回路を簡素化して、コストを抑制することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記第１昇圧回路の第１昇圧電圧（ＶＲ１）は前記筒内噴射用燃料噴射手段（４）の駆動電圧に設定され、前記第２昇圧回路の第２昇圧電圧（ＶＲ２）は前記吸気通路用燃料噴射手段（５）の駆動電圧に設定されることを特徴とする。

この構成によれば、第１昇圧回路の第１昇圧電圧は筒内噴射用燃料噴射手段の駆動電圧に設定され、第２昇圧回路の第２昇圧電圧は吸気通路用燃料噴射手段の駆動電圧に設定されるので、それぞれの燃料噴射手段に適した昇圧電圧が供給され、各燃料噴射手段を適正な駆動電圧で作動させることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射装置において、前記昇圧制御手段（４３）は、前記第１昇圧電圧（ＶＲ１）が前記第２昇圧電圧（ＶＲ２）より高い場合において、前記第１昇圧回路（４１）が昇圧動作を行うときは、前記第１昇圧回路の出力電圧が前記第２昇圧電圧（ＶＲ２）に達するまでは前記第２昇圧回路（４２）も昇圧動作を行うように制御し、前記第２昇圧電圧（ＶＲ２）が前記第１昇圧電圧（ＶＲ１）より高い場合において、前記第２昇圧回路（４２）が昇圧動作を行うときは、前記第２昇圧回路の出力電圧が前記第１昇圧電圧（ＶＲ１）に達するまでは前記第１昇圧回路（４１）も昇圧動作を行うように制御することを特徴とする。

この構成によれば、昇圧電圧が高い方の昇圧回路の昇圧動作を行うときは、その昇圧回路の出力電圧が低い方の昇圧電圧に達するまでは、昇圧電圧が低い方の昇圧回路も昇圧動作を行うように制御されるので、高い方の昇圧電圧を出力するための昇圧動作を行うときに、昇圧時間を短縮することが可能となる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の内燃機関の燃料噴射装置において、前記第１昇圧電圧（ＶＲ１）は前記第２昇圧電圧（ＶＲ２）より高く設定され、前記筒内噴射用燃料噴射手段（４）は、１気筒の１燃焼サイクル中に１回燃料噴射を行う単発噴射モードと、１気筒の１燃焼サイクル中に複数回燃料噴射を行う分割噴射モードとによって燃料を噴射可能であり、前記駆動制御手段は、前記機関の運転状態に応じて前記筒内噴射用燃料噴射手段（４）の噴射モードを切り換えることを特徴とする。

この構成によれば、機関運転状態に応じて単発噴射モードまたは分割噴射モードで燃料噴射が行われる。分割噴射モードでは、複数の燃料噴射の時間間隔が短いため、短い昇圧時間が要求されるが、筒内噴射用燃料噴射手段に供給される第１昇圧電圧は第２昇圧電圧より高いため、第２昇圧電圧まで第２昇圧回路も動作することによって昇圧時間が短縮され、分割噴射モードにおける２回目以降の燃料噴射開始時において必要な第１昇圧電圧を確保することができ、燃料噴射量の制御精度を向上させることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５の何れか１項に記載の内燃機関の燃料噴射装置において、前記筒内噴射用燃料噴射手段（４）はガソリンを噴射するとともに、前記吸気通路用燃料噴射手段（５）はガソリン以外の燃料を噴射することを特徴とする。

この構成によれば、筒内噴射用燃料噴射手段を用いてガソリンが噴射され、吸気通路用燃料噴射手段を用いてガソリン以外の燃料が噴射されるので、ガソリン以外の燃料を噴射する、駆動電圧が比較的高い吸気通路用燃料噴射手段と、ガソリンを噴射する筒内噴射用燃料噴射手段とを備える機関、すなわちいずれの噴射手段の駆動にも昇圧回路を必要とする機関に適した燃料噴射装置を提供することができる。

上記第２の目的を達成するため請求項７に記載の発明は、内燃機関（１）の気筒内へ燃料を供給する筒内噴射用燃料噴射手段（４）と、前記機関の吸気通路（２）へ燃料を供給する吸気通路用燃料噴射手段（５）とを備える内燃機関の制御装置において、前記筒内噴射用燃料噴射手段及び吸気通路用燃料噴射手段（４，５）に昇圧された電源電圧を供給するための第１及び第２昇圧回路（４１，４２）と、前記筒内噴射用燃料噴射手段及び吸気通路用燃料噴射手段（４，５）を前記機関の運転状態に応じて駆動制御する駆動制御手段と、前記駆動制御手段による駆動制御状態に応じて前記第１及び第２昇圧回路（４１，４２）の動作状態を制御する昇圧制御手段とを備えることを特徴とする。
この構成によれば、請求項１の発明と同様の効果が得られる。

請求項８に記載の発明は、前記２つの昇圧回路（４１，４２）から出力されるエネルギを蓄えるための共通のコンデンサ（Ｃ０）を備えることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の制御装置。
この構成によれば、請求項２の発明と同様の効果が得られる。

請求項９に記載の発明は、請求項７または８に記載の内燃機関の制御装置において、前記第１昇圧回路の第１昇圧電圧（ＶＲ１）は前記筒内噴射用燃料噴射手段（４）の駆動電圧に設定され、前記第２昇圧回路の第２昇圧電圧（ＶＲ２）は前記吸気通路用燃料噴射手段（５）の駆動電圧に設定されることを特徴とする。
この構成によれば、請求項３の発明と同様の効果が得られる。

請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の内燃機関の制御装置において、前記昇圧制御手段（４３）は、前記第１昇圧電圧（ＶＲ１）が前記第２昇圧電圧（ＶＲ２）より高い場合において、前記第１昇圧回路（４１）が昇圧動作を行うときは、前記第１昇圧回路の出力電圧が前記第２昇圧電圧（ＶＲ２）に達するまでは前記第２昇圧回路（４２）も昇圧動作を行うように制御し、前記第２昇圧電圧（ＶＲ２）が前記第１昇圧電圧（ＶＲ１）より高い場合において、前記第２昇圧回路（４２）が昇圧動作を行うときは、前記第２昇圧回路の出力電圧が前記第１昇圧電圧（ＶＲ１）に達するまでは前記第１昇圧回路（４１）も昇圧動作を行うように制御することを特徴とする。
この構成によれば、請求項４の発明と同様の効果が得られる。

請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の内燃機関の制御装置において、前記第１昇圧電圧（ＶＲ１）は前記第２昇圧電圧（ＶＲ２）より高く設定され、前記筒内噴射用燃料噴射手段（４）は、１気筒の１燃焼サイクル中に１回燃料噴射を行う単発噴射モードと、１気筒の１燃焼サイクル中に複数回燃料噴射を行う分割噴射モードとによって燃料を噴射可能であり、前記駆動制御手段は、前記機関の運転状態に応じて前記筒内噴射用燃料噴射手段（４）の噴射モードを切り換えることを特徴とする。
この構成によれば、請求項５の発明と同様の効果が得られる。

本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。 図１に示す電子制御ユニット（２２）の燃料噴射弁駆動部の構成を示す図である。 図２に示す昇圧回路（４１）の構成を示す図である。 ＃１〜＃４気筒の燃料噴射弁の開弁作動期間（ＴＯＮ１，ＴＯＮ２）を示すタイムチャートである。 燃料噴射制御処理のフローチャートである。 昇圧制御部（４３）による制御を説明するためのフローチャートである。 図６に示す制御の変形例を示すフローチャートである。 ガソリンを使用する運転から圧縮天然ガスを使用する運転へ移行する過渡制御を説明するためのタイムチャートである。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。内燃機関（以下「エンジン」という）１は、ガソリン及びＣＮＧ（圧縮天然ガス）を燃料として使用する、いわゆるバイフューエルエンジンである。本実施形態では、２つの電子制御ユニット（ＥＣＵ）２１，２２を用いて、エンジン１の作動制御、具体的には燃料噴射量制御及び点火時期制御が行われる。２つのＥＣＵを以下の説明では、第１ＥＣＵ２１及び第２ＥＣＵ２２という。

エンジン１は４つの気筒＃１〜＃４を有し、各気筒には点火プラグ（図示せず）及び筒内噴射用燃料噴射弁（以下「第１燃料噴射弁」という）４が設けられている。吸気通路２は４つの気筒に対応して４つの吸気マニホールド２ａに分岐する。吸気通路２にはスロットル弁３が配置され、吸気マニホールド２ａの、吸気弁（図示せず）の少し上流側（吸気ポート）には、ＣＮＧを噴射する第２燃料噴射弁５が装着されている。

第１燃料噴射弁４は、燃料通路８ａを介して高圧ポンプ９に接続され、高圧ポンプ９は燃料通路８ｂを介してガソリンタンク６内の燃料ポンプユニット７に接続されている。燃料通路８ａは圧力が高められた燃料が一時的に貯蔵されるデリバリパイプ（図示せず）を含む。燃料ポンプユニット７は、燃料ポンプ及び圧力レギュレータを備え、所定の燃料圧に調圧されたガソリンが高圧ポンプ９に供給される。燃料通路８ａのデリバリパイプ内の燃料圧が所定の高圧となるように高圧ポンプ９の作動が制御される。

第２燃料噴射弁５は、燃料通路１１を介してＣＮＧボンベ１０に接続されており、燃料通路１１の途中には遮断弁１２及び圧力レギュレータ１３が設けられている。第２燃料噴射弁５には調圧されたＣＮＧが燃料通路１１を介して供給される。

スロットル弁３には、スロットル弁３の開度を変更するためのアクチュエータ１５が取り付けられており、アクチュエータ１５は第１ＥＣＵ２１によりその作動が制御される。

第１ＥＣＵ２１には、エンジン１の回転数ＮＥを検出するエンジン回転数センサ３１、吸入空気流量ＧＡＩＲを検出する吸入空気流量センサ３２、エンジン１の吸気圧（スロットル弁３の下流側における吸気通路内圧力）ＰＢＡを検出する吸気圧センサ３３、スロットル弁３の開度ＴＨを検出するスロットル弁開度センサ３４、エンジン１の冷却水温ＴＷを検出する冷却水温センサ３５、吸気温ＴＡを検出する吸気温センサ３６、エンジン１により駆動される車両のアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセルペダル操作量」という）ＡＰを検出するアクセルセンサ３７、及び図示しない他のセンサが接続されており、これらのセンサの検出信号がＥＣＵ２１に供給される。

第１ＥＣＵ２１にはさらに燃料切換スイッチ３８が接続されており、運転者の操作によって使用燃料が選択可能に構成されている。燃料切換スイッチ３８は、ガソリンを選択する第１位置と、ＣＮＧを選択する第２位置と、自動切換を選択する第３位置とに切換可能に構成されており、第３位置に設定されると、使用燃料の切換（運転モードの切換）は、エンジン１の運転状態、エンジン１により駆動される車両の走行状態、及びＣＮＧとガソリンの残燃料量に応じて第１ＥＣＵ２１によって行われる。

第１ＥＣＵ２１は各気筒の点火プラグＩＧ＃１〜ＩＧ＃４に接続されており、点火プラグＩＧ＃１〜ＩＧ＃４による点火制御を行う。さらにアクセルペダル操作量ＡＰに応じてスロットル弁開度ＴＨの目標開度ＴＨＣＭＤを設定し、スロットル弁開度ＴＨが目標開度ＴＨＣＭＤと一致するようにアクチュエータ１５の駆動制御を行う。

第２ＥＣＵ２２は、第１ＥＣＵ２１とデータバス２３を介して接続されており、２つのＥＣＵ２１，２２は、センサによる検出データや制御データをデータバス２３を介して相互に伝送する。第２ＥＣＵ２２は、各気筒に対応する第１燃料噴射弁４及び第２燃料噴射弁５に接続されており、選択されている使用燃料に対応する燃料噴射弁を駆動することによって燃料噴射を行う。なお、図１においては＃２〜＃４気筒に対応する第１燃料噴射弁４をそれぞれ４（＃２），４（＃３），４（＃４）と表示し、＃２〜＃４気筒に対応する第２燃料噴射弁５をそれぞれ５（＃２），５（＃３），５（＃４）と表示して、接続関係を示している。

第１ＥＣＵ２１は、各種センサの検出信号に応じてガソリン使用時の燃料噴射時間（第１燃料噴射弁４の開弁時間）ＴＩＮＪ１を算出するとともに、各気筒の点火プラグの点火時期ＩＧＬＯＧを算出し、算出した燃料噴射時間ＴＩＮＪ１（以下「第１燃料噴射時間ＴＩＮＪ１」という）と、使用燃料指令信号ＳＦＵＥＬとを第２ＥＣＵ２２に伝送するとともに、点火時期ＩＧＬＯＧに基づく点火指令信号を各気筒の点火プラグＩＧ＃１〜ＩＧ＃４に供給する。

第２ＥＣＵ２２は、第１燃料噴射時間ＴＩＮＪ１に応じてＣＮＧ使用時の燃料噴射時間ＴＩＮＪ２（以下「第２燃料噴射時間ＴＩＮＪ２」という）を算出する。同一のエンジン出力トルクを得るための燃料噴射時間は、ガソリン使用時の第１燃料噴射時間ＴＩＮＪ１の方が短くなる。したがって、第２燃料噴射時間ＴＩＮＪ２は、第１燃料噴射時間ＴＩＮＪ１を増加方向に修正し、第１燃料噴射時間ＴＩＮＪ１と同じエンジン出力が得られるように算出される。

図２は、第２ＥＣＵ２２の燃料噴射弁駆動部の要部の構成を示す図であり、この図では燃料噴射弁４，５のソレノイドＬ１，Ｌ２及びこれらのソレノイドの電流制御回路が、＃１気筒に対応するもののみ示されている。実際には、＃２〜＃４気筒に対応するソレノイドの電流制御回路が第２ＥＣＵ２２に含まれる。ソレノイドＬ１に通電することによって第１燃料噴射弁４が開弁作動し、ソレノイドＬ２に通電することによって第２燃料噴射弁５が開弁作動する。

図２に示すように第２ＥＣＵ２２は、第１及び第２昇圧回路４１，４２と、これらを制御する昇圧制御部４３とを備えており、昇圧回路４１，４２の入力側はバッテリ４０に接続されている。第１及び第２昇圧回路４１，４２は、バッテリ４０の出力電圧（以下「バッテリ電圧」という）ＶＢＡＴを昇圧し、昇圧出力電圧ＶＲＯＵＴを出力端子ＰＶＲＯＵＴに出力する。本実施形態では、バッテリ電圧ＶＢＡＴは約１２Ｖであり、第１昇圧回路４１の昇圧電圧ＶＲ１は約３０Ｖであり、第２昇圧回路４２の昇圧電圧ＶＲ２は約２０Ｖである。昇圧回路出力端子ＰＶＲＯＵＴには、第１及び第２昇圧回路４１，４２から出力されるエネルギを蓄えるための共通のコンデンサＣ０がアースとの間に接続されている。

昇圧回路出力端子ＰＶＲＯＵＴは、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）Ｑ１を介してソレノイドＬ１及びＬ２の一端に接続され、ソレノイドＬ１，Ｌ２の一端には、さらにバッテリ４０の出力端子ＰＶＢＡＴがＦＥＴＱ２及びダイオードＤ１を介して接続されている。ＦＥＴＱ１は、第１燃料噴射弁４または第２燃料噴射弁５を開弁作動させる際の所定ブースト期間においてオンするように制御され、ＦＥＴＱ２は、所定ブースト期間後において開弁状態を保持するために必要な電流を供給すべくスイッチング制御される。ＦＥＴＱ１，Ｑ２のオンオフ制御は、それぞれのゲートに供給される制御信号ＳＳＷ１，ＳＳＷ２によって行われる。

ソレノイドＬ１，Ｌ２の他端とアースとの間には、それぞれの駆動電流ＩＤＤ１，ＩＤＤ２のオンオフを制御するＦＥＴＱ３，Ｑ４が接続されており、ＦＥＴＱ３，Ｑ４のゲート−ドレイン間にはそれぞれツェナーダイオードＤ３，Ｄ４が接続されている。ＦＥＴＱ３のゲートには、第１燃料噴射弁４の駆動信号が供給され、ＦＥＴＱ３がオン状態であるときにソレノイドＬ１に駆動電流ＩＤＤ１が供給される。ＦＥＴＱ４のゲートには、第２燃料噴射弁５の駆動信号が供給され、ＦＥＴＱ４がオン状態であるときにソレノイドＬ２に駆動電流ＩＤＤ２が供給される。

図３は、第１昇圧回路４１の構成を示す図であり、第１昇圧回路４１は、ソレノイドＬ０，ダイオードＤ０，スイッチング素子としてのＦＥＴＱ０，抵抗Ｒ０，コントローラ５０，入力端子５１，５２，及び出力端子５３を備えている。入力端子５１には、バッテリ電圧ＶＢＡＴが供給され、入力端子５２には昇圧制御部４３からの第１制御信号ＳＣＴＬ１が供給され、第１昇圧回路４１の作動（オン）／非作動（オフ）が制御される。

コントローラ５０は、ＦＥＴＱ０のゲートにスイッチング信号ＳＣＶを供給する。スイッチング信号ＳＣＶは、昇圧出力電圧ＶＲＯＵＴが第１昇圧電圧ＶＲ１より低いときに供給され、昇圧出力電圧ＶＲＯＵＴを上昇させる。昇圧出力電圧ＶＲＯＵＴが第１昇圧電圧ＶＲ１以上であるときはスイッチング信号ＳＣＶは供給されない。図２に示すコンデンサＣ０の両端電圧が昇圧出力電圧ＶＲＯＵＴとなる。

第２昇圧回路４２も第１昇圧回路４１と同様に構成されており（図示せず）、第２昇圧回路４２では、スイッチング信号ＳＣＶは、昇圧出力電圧ＶＲＯＵＴが第２昇圧電圧ＶＲ２より低いときに供給される。第２昇圧回路４２の入力端子５２には、昇圧制御部４３から第２制御信号ＳＣＴＬ２が供給され、第２昇圧回路４２の作動（オン）／非作動（オフ）が制御される。

図４は、＃１〜＃４気筒の燃料噴射弁の開弁作動期間ＴＯＮ１，ＴＯＮ２を示すタイムチャートであり、第１燃料噴射弁４（ガソリン）を使用する運転から第２燃料噴射弁５（ＣＮＧ）を使用する運転への移行する過渡状態に対応する。図の上部に＃１〜＃４を付して示すタイミングは、それぞれの気筒のピストンが圧縮上死点に位置するタイミングを示し、図４（ａ）は第１燃料噴射弁４に対応し、図４（ｂ）は第２燃料噴射弁５に対応する。

開弁作動期間ＴＯＮ１，ＴＯＮ２のうち、太線で示す期間がブースト期間ＴＢＳＴ１，ＴＢＳＴ２であり、昇圧電圧ＶＲＯＵＴが供給される期間（図２に示すＦＥＴＱ１がオンする期間）に対応し、ブースト期間ＴＢＳＴ１，ＴＢＳＴ２以外の期間が、バッテリ電圧ＶＢＡＴが供給される開弁保持期間（図２に示すＦＥＴＱ１がオフしＦＥＴＱ２がオンオフデューティ制御される期間）に対応する。

図５は、燃料噴射制御処理のフローチャートであり、この処理は第１ＥＣＵ２１で所定クランク角度毎に実行される。
ステップＳ１１では、エンジン運転状態（特に吸入空気流量ＧＡＩＲ，エンジン回転数ＮＥなど）に応じて、第１燃料噴射時間ＴＩＮＪ１を算出する。ステップＳ１２では、燃料切換スイッチ３８の選択位置、あるいはエンジン運転状態に応じて使用燃料を決定する。すなわち、燃料切換スイッチ３８が第１位置に操作されているときは使用燃料をガソリンとし、第２位置に操作されているときは使用燃料をＣＮＧとし、第３位置に操作されているときは、エンジン運転状態、車両走行状態、及び残燃料量に応じて決定される。使用燃料をＣＮＧとするときは、ＣＮＧ使用要求フラグＦＣＮＧＲＥＱが「１」に設定される。

ステップＳ１３では、ＣＮＧ使用要求フラグＦＣＮＧＲＥＱが「１」であるか否かを判別し、その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、第２燃料噴射弁５の駆動を第２ＥＣＵ２２に指令する（ステップＳ１４）。一方ステップＳ１３の答が否定（ＮＯ）であって、ガソリンが選択されているときは、第１燃料噴射弁４の駆動を第２ＥＣＵ２２に指令する（ステップＳ１５）。なお、ステップＳ１５においては、必要に応じて分割噴射を指令し、第１燃料噴射時間ＴＩＮＪ１を２以上の分割噴射時間に分割して１燃焼サイクルにおいて複数回の燃料噴射を実行する。また、図４に示されるように、使用燃料の切換を行うときの過渡状態では、第１及び第２燃料噴射弁４，５をともに駆動する過渡制御を行う。

図６は、昇圧制御部４３による制御を説明するためのフローチャートである。この制御は、実際には比較回路及び論理回路を用いたハードウエアによって実現される。
ステップＳ２１では、ＣＮＧ使用要求フラグＦＣＮＧＲＥＱが「１」であるか否かを判別し、その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、第１昇圧回路４１をオフとし、第２昇圧回路４２をオンとする（ステップＳ２２）。これにより、昇圧出力電圧ＶＲＯＵＴは、噴射開始直前においてほぼ第２昇圧電圧ＶＲ２と等しくなり、ブースト期間ＴＢＳＴ２においてＦＥＴＱ１がオンされる（駆動電流が流れる）と若干低下し、ＦＥＴＱ１がオフされる徐々に第２昇圧電圧ＶＲ２に復帰する動作が繰り返される。

一方ステップＳ２１の答が否定（ＮＯ）であって、ガソリンを使用するときは、昇圧出力電圧ＶＲＯＵＴが第２昇圧電圧ＶＲ２より低いか否かを判別する（ステップＳ２３）。この答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、第１及び第２昇圧回路４１，４２をともにオンとする（ステップＳ２４）。その後昇圧出力電圧ＶＲＯＵＴが上昇して第２昇圧電圧ＶＲ２に達すると、ステップＳ２５に進み、第２昇圧回路４２をオフとする。これにより、コンデンサＣ０には第１及び第２昇圧回路４１，４２によって電荷がチャージされるため、一方の昇圧回路のみが作動する場合に比べてより短時間で、昇圧出力電圧ＶＲＯＵＴが第２昇圧電圧ＶＲ２まで上昇し、その後は第１昇圧回路４１の作動によって第１昇圧電圧ＶＲ１まで上昇する。昇圧出力電圧ＶＲＯＵＴは、噴射開始直前においてほぼ第１昇圧電圧ＶＲ１と等しくなり、ブースト期間ＴＢＳＴ１においてＦＥＴＱ１がオンされる（駆動電流が流れる）と若干低下し、ＦＥＴＱ１がオフされる徐々に第１昇圧電圧ＶＲ１に復帰する動作が繰り返される。

以上のように本実施形態では、気筒内にガソリンを直接噴射する第１燃料噴射弁４及び吸気通路内にＣＮＧを噴射する第２燃料噴射弁５がエンジン運転状態に応じて駆動制御され、その駆動制御状態に応じて第１及び第２昇圧回路４１，４２の動作状態が、図６に示すように制御されるので、第１及び第２燃料噴射弁４，５の使用態様に適した昇圧電圧の生成を行うことによって、各燃料噴射弁の精度を向上させることが可能となる。

具体的には、第１昇圧回路４１の第１昇圧電圧ＶＲ１は第１燃料噴射弁４の駆動電圧（約３０Ｖ）に設定され、第２昇圧回路４２の第２昇圧電圧ＶＲ２は第２燃料噴射弁５の駆動電圧（約２０Ｖ）に設定されるので、それぞれの燃料噴射弁に適した昇圧電圧が供給され、各燃料噴射弁を適正な駆動電圧で作動させることができる。また、昇圧電圧が高い第１昇圧回路４１の昇圧動作を行うときは、その第１昇圧回路４１の昇圧出力電圧ＶＲＯＵＴが第２昇圧電圧ＶＲ２に達するまでは、第２昇圧回路４２も昇圧動作を行うように制御されるので、第１昇圧電圧ＶＲ１を出力するための昇圧動作を行うときに、昇圧速度を高めて昇圧時間を短縮することが可能となる。

また本実施形態では、第１燃料噴射弁４によって、エンジン運転状態に応じて分割噴射モードで燃料噴射が行われる。分割噴射モードでは、複数の燃料噴射の時間間隔が短いため、短い昇圧時間が要求されるが、第１燃料噴射弁に供給される第１昇圧電圧ＶＲ１は第２昇圧電圧ＶＲ２より高いため、第２昇圧電圧ＶＲ２まで第２昇圧回路４２も動作することによって昇圧時間が短縮され、分割噴射モードにおける２回目以降の燃料噴射開始時において必要な第１昇圧電圧ＶＲ１を確保することができ、燃料噴射量の制御精度を向上させることができる。

また第１燃料噴射弁４を用いてガソリンが噴射され、第２燃料噴射弁５を用いてＣＮＧが噴射されるので、ＣＮＧを噴射する、駆動電圧が比較的高い吸気通路用の燃料噴射弁と、ガソリンを噴射する筒内噴射用の燃料噴射弁とを備えるエンジン、すなわちいずれの燃料噴射弁の駆動にも昇圧回路を必要とするエンジンに適した燃料噴射弁駆動回路を提供することができる。

また第１及び第２昇圧回路４１，４２の出力端子に、２つの昇圧回路から出力されるエネルギを蓄えるための共通のコンデンサＣ０が設けられるため、回路を簡素化して、コストを抑制することができる。

本実施形態では、第１及び第２燃料噴射弁４，５がそれぞれ筒内噴射用燃料噴射手段及び吸気通路用燃料噴射手段に相当し、第１及び第２ＥＣＵ２１，２２が駆動制御手段を構成し、第２ＥＣＵ２２の昇圧制御部４３が昇圧制御手段に相当する。

［変形例］
上述した実施形態では、第１燃料噴射弁４のブースト期間ＴＢＳＴ１における駆動電圧（ブースト駆動電圧）の方が第２燃料噴射弁５のブースト期間ＴＢＳＴ２における駆動電圧より高い例を示したが、使用する燃料噴射弁の仕様によっては、逆に第２燃料噴射弁４のブースト駆動電圧が例えば４０Ｖ程度であって、第１燃料噴射弁のブースト駆動電圧（約３０Ｖ）より高い場合もある。本発明はそのような場合にも適用可能である。その場合には、図６に示す制御は、図７に示すように変形される。

図７のステップＳ３１では、ＣＮＧ使用要求フラグＦＣＮＧＲＥＱが「１」であるか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）であってガソリンを使用するときは、第１昇圧回路４１をオンとし、第２昇圧回路４２をオフとする（ステップＳ３２）。これにより、昇圧出力電圧ＶＲＯＵＴは、噴射開始直前においてほぼ第１昇圧電圧ＶＲ１と等しくなる。

一方ステップＳ３１の答が肯定（ＹＥＳ）であって、ＣＮＧを使用するときは、昇圧出力電圧ＶＲＯＵＴが第１昇圧電圧ＶＲ１より低いか否かを判別する（ステップＳ３３）。この答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、第１及び第２昇圧回路４１，４２をともにオンとする（ステップＳ３４）。その後昇圧出力電圧ＶＲＯＵＴが上昇して第１昇圧電圧ＶＲ１に達すると、ステップＳ３５に進み、第１昇圧回路４１をオフとする。これにより、一方の昇圧回路のみが作動する場合に比べてより短時間で、昇圧出力電圧ＶＲＯＵＴが第１昇圧電圧ＶＲ１まで上昇し、その後は第２昇圧回路４２の作動によって第２昇圧電圧ＶＲ２まで上昇する。昇圧出力電圧ＶＲＯＵＴは、噴射開始直前においてほぼ第２昇圧電圧ＶＲ２と等しくなる。

図８は、第２昇圧電圧ＶＲ２が第１昇圧電圧ＶＲ１より高い場合において、ガソリンを使用する運転からＣＮＧを使用する運転へ移行する過渡状態を説明するためのタイムチャートであり、図８（ａ）は昇圧出力電圧ＶＲＯＵＴの推移を示し、図８（ｂ）はガソリンを噴射する第１燃料噴射弁４の作動時期範囲をハッチングを付して気筒毎に示し、図８（ｃ）はＣＮＧを噴射する第２燃料噴射弁４の作動時期範囲をハッチングを付して気筒毎に示す。

ＣＮＧを最初に噴射する＃４気筒の吸気行程と、ガソリンを最後に噴射する＃３気筒の圧縮行程とで、２つの燃料噴射のブースト期間ＴＢＳＴ１，ＴＢＳＴ２が重複することがある。そのような場合には、矢印Ａで示す部分で昇圧出力電圧ＶＲＯＵＴの落ち込みが大きくなる（このとき、第２燃料噴射弁５の開弁駆動は、第１昇圧電圧ＶＲ１近傍の電源電圧で行われる）ため、その後の電圧上昇速度を速めることが望ましい。そのような場合に、図７に示すように昇圧出力電圧ＶＲＯＵＴが第１昇圧電圧ＶＲ１に達するまで２つの昇圧回路４１，４２をともに作動させることによって、昇圧出力電圧ＶＲＯＵＴを高めて＃２気筒の吸気行程における燃料噴射の開始時期に昇圧出力電圧ＶＲＯＵＴを第２昇圧電圧ＶＲ２まで高めることができ、燃料噴射量の制御精度の低下を防止することできる。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば第２燃料噴射弁５から噴射する燃料としてＣＮＧを使用する内燃機関を示したが、本発明は、ＣＮＧに代えてアルコールあるいは他の気体燃料、例えば液化天然ガス、水素などを使用する内燃機関の燃料噴射装置にも適用可能である。さらに本発明は、第１及び第２燃料噴射弁４，５からガソリンを噴射する内燃機関の燃料噴射装置にも適用可能である。

また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの燃料噴射装置にも適用が可能である。

１ 内燃機関
２ 吸気通路
４ 第１燃料噴射弁（筒内噴射用燃料噴射手段）
５ 第２燃料噴射弁（吸気通路用燃料噴射手段）
２１ 電子制御ユニット（駆動制御手段）
２２ 電子制御ユニット（駆動制御手段、昇圧制御手段）
４１ 第１昇圧回路
４２ 第２昇圧回路
４３ 昇圧制御部
Ｃ０ コンデンサ
ＶＲ１ 第１昇圧電圧
ＶＲ２ 第２昇圧電圧

Claims (11)

1. 内燃機関の燃料噴射装置であって、
   前記機関の気筒内へ燃料を供給する筒内噴射用燃料噴射手段と、
   前記機関の吸気通路へ燃料を供給する吸気通路用燃料噴射手段と、
   前記筒内噴射用燃料噴射手段及び吸気通路用燃料噴射手段に昇圧された電源電圧を供給するための第１及び第２昇圧回路と、
   前記筒内噴射用燃料噴射手段及び吸気通路用燃料噴射手段を前記機関の運転状態に応じて駆動制御する駆動制御手段と、
   前記駆動制御手段による駆動制御状態に応じて前記第１及び第２昇圧回路の動作状態を制御する昇圧制御手段とを備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
2. 前記第１及び第２昇圧回路から出力されるエネルギを蓄えるための共通のコンデンサを備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
3. 前記第１昇圧回路の第１昇圧電圧は前記筒内噴射用燃料噴射手段の駆動電圧に設定され、前記第２昇圧回路の第２昇圧電圧は前記吸気通路用燃料噴射手段の駆動電圧に設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
4. 前記昇圧制御手段は、
   前記第１昇圧電圧が前記第２昇圧電圧より高い場合において、前記第１昇圧回路が昇圧動作を行うときは、前記第１昇圧回路の出力電圧が前記第２昇圧電圧に達するまでは前記第２昇圧回路も昇圧動作を行うように制御し、
   前記第２昇圧電圧が前記第１昇圧電圧より高い場合において、前記第２昇圧回路が昇圧動作を行うときは、前記第２昇圧回路の出力電圧が前記第１昇圧電圧に達するまでは前記第１昇圧回路も昇圧動作を行うように制御することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
5. 前記第１昇圧電圧は前記第２昇圧電圧より高く設定され、
   前記筒内噴射用燃料噴射手段は、１気筒の１燃焼サイクル中に１回燃料噴射を行う単発噴射モードと、１気筒の１燃焼サイクル中に複数回燃料噴射を行う分割噴射モードとによって燃料を噴射可能であり、
   前記駆動制御手段は、前記機関の運転状態に応じて前記筒内噴射用燃料噴射手段の噴射モードを切り換えることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
6. 前記筒内噴射用燃料噴射手段はガソリンを噴射するとともに、前記吸気通路用燃料噴射手段はガソリン以外の燃料を噴射することを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
7. 内燃機関の気筒内へ燃料を供給する筒内噴射用燃料噴射手段と、前記機関の吸気通路へ燃料を供給する吸気通路用燃料噴射手段とを備える内燃機関の制御装置において、
   前記筒内噴射用燃料噴射手段及び吸気通路用燃料噴射手段に昇圧された電源電圧を供給するための第１及び第２昇圧回路と、
   前記筒内噴射用燃料噴射手段及び吸気通路用燃料噴射手段を前記機関の運転状態に応じて駆動制御する駆動制御手段と、
   前記駆動制御手段による駆動制御状態に応じて前記第１及び第２昇圧回路の動作状態を制御する昇圧制御手段とを備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
8. 前記２つの昇圧回路から出力されるエネルギを蓄えるための共通のコンデンサを備えることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の制御装置。
9. 前記第１昇圧回路の第１昇圧電圧は前記筒内噴射用燃料噴射手段の駆動電圧に設定され、前記第２昇圧回路の第２昇圧電圧は前記吸気通路用燃料噴射手段の駆動電圧に設定されることを特徴とする請求項７または８に記載の内燃機関の制御装置。
10. 前記昇圧制御手段は、
    前記第１昇圧電圧が前記第２昇圧電圧より高い場合において、前記第１昇圧回路が昇圧動作を行うときは、前記第１昇圧回路の出力電圧が前記第２昇圧電圧に達するまでは前記第２昇圧回路も昇圧動作を行うように制御し、
    前記第２昇圧電圧が前記第１昇圧電圧より高い場合において、前記第２昇圧回路が昇圧動作を行うときは、前記第２昇圧回路の出力電圧が前記第１昇圧電圧に達するまでは前記第１昇圧回路も昇圧動作を行うように制御することを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の制御装置。
11. 前記第１昇圧電圧は前記第２昇圧電圧より高く設定され、
    前記筒内噴射用燃料噴射手段は、１気筒の１燃焼サイクル中に１回燃料噴射を行う単発噴射モードと、１気筒の１燃焼サイクル中に複数回燃料噴射を行う分割噴射モードとによって燃料を噴射可能であり、
    前記駆動制御手段は、前記機関の運転状態に応じて前記筒内噴射用燃料噴射手段の噴射モードを切り換えることを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の制御装置。

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