JP2018091193A - 燃料噴射制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】噴射弁の開弁動作を行うときに用いられる昇圧ブロックの昇圧電圧を復帰させるための時間を自由に調整できるようにした燃料噴射制御装置を提供する。
【解決手段】比較部15、16は、噴射弁2の開弁動作を行うときに用いられる昇圧ブロック6の昇圧電圧VBOOSTに応じた電圧Vmを複数の互いに異なる閾値電圧Vth1、Vth2と比較可能になっている。集積回路5は、比較部15、16により複数の閾値電圧Vth1、Vth2の少なくとも一つの閾値電圧と比較した結果に基づいて昇圧ブロック6の昇圧度を設定して昇圧動作させる。
【選択図】図1
【解決手段】比較部15、16は、噴射弁2の開弁動作を行うときに用いられる昇圧ブロック6の昇圧電圧VBOOSTに応じた電圧Vmを複数の互いに異なる閾値電圧Vth1、Vth2と比較可能になっている。集積回路5は、比較部15、16により複数の閾値電圧Vth1、Vth2の少なくとも一つの閾値電圧と比較した結果に基づいて昇圧ブロック6の昇圧度を設定して昇圧動作させる。
【選択図】図1
Description
本発明は、燃料噴射制御装置に関する。
この種の燃料噴射制御装置は、昇圧電圧を生成する昇圧回路を備え、昇圧電圧に基づく電流を通電することで燃料を噴射するための噴射弁を開弁する。この昇圧回路は、その出力昇圧電圧が所定の閾値を下回ると、昇圧回路がその昇圧電圧を増加させて昇圧電圧の使用に耐えるように構成されている(例えば、特許文献1参照)。
この特許文献1記載のインジェクタ駆動制御装置によれば、チャージコンデンサから直噴インジェクタに開弁電流が通電される間に昇圧回路部に昇圧動作を行わせるとき、燃料圧力が高くなるほど、チャージコンデンサを充電する際の単位時間当たりの充電電荷量を増加させている。これにより、チャージコンデンサから開弁電流が通電されるときに、その開弁電流の大きさに応じた電荷量がチャージコンデンサに充電されるようになる。
発明者は、例えば噴射弁を開弁して燃料を噴射する噴射間隔が短くなり、または、昇圧回路の昇圧電圧の電力消耗が激しく昇圧電圧が通常より激しく低下するときには、次のタイミングで昇圧電圧を使用するまでの間に昇圧電圧を十分に復帰できない虞があることを見出している。このようなとき、昇圧電圧を次のタイミングで使用するまでの待機時間を短縮しなければならない。例えば、逆に、噴射間隔が長い場合などには、待機時間を長くしても良い場合もある。
本発明の開示の目的は、噴射弁を開弁するときに用いられる昇圧回路の昇圧電圧を復帰させるための時間を自由に調整できるようにした燃料噴射制御装置を提供することにある。
請求項1記載の発明によれば、比較部は、噴射弁の開弁動作を行うときに用いられる昇圧回路の昇圧電圧に応じた電圧を複数の閾値電圧と比較し、駆動部は、昇圧回路の昇圧電圧に応じた電圧を複数の閾値電圧の少なくとも一つの閾値電圧と比較部により比較した結果に基づいて昇圧ブロックの昇圧度を設定して昇圧動作させている。
駆動部は、複数の閾値電圧の中から少なくとも一つの閾値電圧を選定して昇圧ブロックの昇圧電圧と比較し、この比較結果に基づいて昇圧ブロックの昇圧度を設定するため、昇圧ブロックの昇圧度を高くすることも低くすることもできるようになり、昇圧電圧を復帰させるための時間を短縮することも長期化することもでき、当該昇圧電圧の復帰時間を自由に調整できる。
以下、燃料噴射制御装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1は燃料噴射制御装置としての電子制御装置(ECU:Electronic Control Unit)101の電気的構成例を概略的に示す。電子制御装置101は、例えば自動車などの車両に搭載されたN(≧1)気筒の内燃機関に燃料を噴射供給するN個の例えばソレノイド式の噴射弁(インジェクタとも称される)2を駆動する装置であり、その噴射弁2を開弁・閉弁するための電磁コイル(以下、コイルと略す)3の通電開始タイミング及び通電時間を制御する。噴射弁2は常閉型の電磁弁であり、コイル3に電流が流されることで噴射弁は開弁する。噴射弁2には燃料ポンプにより加圧された燃料が供給され噴射弁2が開弁したときには加圧された燃料が内燃機関に供給される。これにより、燃料が噴射弁2を通じて内燃機関に噴射されることにより混合気を形成できる。本実施形態では、説明の便宜上、N=1気筒で示している。
図1は燃料噴射制御装置としての電子制御装置(ECU:Electronic Control Unit)101の電気的構成例を概略的に示す。電子制御装置101は、例えば自動車などの車両に搭載されたN(≧1)気筒の内燃機関に燃料を噴射供給するN個の例えばソレノイド式の噴射弁(インジェクタとも称される)2を駆動する装置であり、その噴射弁2を開弁・閉弁するための電磁コイル(以下、コイルと略す)3の通電開始タイミング及び通電時間を制御する。噴射弁2は常閉型の電磁弁であり、コイル3に電流が流されることで噴射弁は開弁する。噴射弁2には燃料ポンプにより加圧された燃料が供給され噴射弁2が開弁したときには加圧された燃料が内燃機関に供給される。これにより、燃料が噴射弁2を通じて内燃機関に噴射されることにより混合気を形成できる。本実施形態では、説明の便宜上、N=1気筒で示している。
図1に示すように、電子制御装置101は、マイコン4、駆動部としての集積回路5、昇圧ブロック6、噴射ブロック7を主構成として備える。マイコン4は、例えばCPU、RAM、ROMなど(何れも図示せず)により構成され、昇圧許可信号、及び、噴射指令信号を集積回路5に出力するように構成されている。昇圧許可信号は、電子制御装置101に電源電圧VBが通電され、マイコン4が起動すると出力される信号であり、電子制御装置101に電源電圧VBが通電されている間、昇圧ブロック6による昇圧動作を許可するための信号を示している。噴射指令信号は、マイコン4が噴射タイミングを指令するための信号であり、噴射弁2を開弁させ当該噴射弁2から燃料を噴射させるタイミングで出力される。
集積回路5は、例えばASIC(Application Specific Integrated Circuit)による集積回路装置であり、本実施形態に係る要部を機能的に示すと、例えば昇圧制御ブロック8と噴射制御ブロック9とに分けることができる。これらの昇圧制御ブロック8及び噴射制御ブロック9は、例えば論理回路やコンパレータ等を用いたハードウェアにより構成することもできるが、CPUがプログラムを実行することでハードウェア及びソフトウェアを組み合わせて実現することも可能である。
本実施形態において、昇圧制御ブロック8は、ロジック回路10、閾値選択ブロック11、及び、比較部12〜16を備えたハードウェアにより構成され、マイコン4から昇圧許可信号が与えられると昇圧ブロック6の昇圧動作を開始させるように構成される。
比較部12〜16は例えばコンパレータにより構成される。噴射制御ブロック9は、例えばロジック回路により構成され、マイコン4から与えられる噴射指令信号に応じて、噴射ブロック7を構成する各スイッチ17〜19(後述参照)にオン・オフ制御信号を出力する。
噴射ブロック7は、気筒選択スイッチ17、昇圧電圧供給用の放電スイッチ18、定電流制御用スイッチ(以下、定電流スイッチと略す)19、電流検出抵抗20、ダイオード21及び22を備え、噴射制御ブロック9により制御される。
気筒選択スイッチ17は、例えばnチャネル型のMOSトランジスタにより構成されている。昇圧電圧供給用の放電スイッチ18は、例えばpチャネル型のMOSトランジスタにより構成されている。定電流スイッチ19は、例えばpチャネル型のMOSトランジスタにより構成されている。これらのスイッチ17〜19は、例えばnチャネル型のMOSトランジスタにより構成しても良いし、他種類のトランジスタにより構成しても良い。
噴射制御ブロック9は、噴射指令信号がマイコン4から与えられると、気筒選択スイッチ17、放電スイッチ18、定電流スイッチ19をオン・オフ制御し、コイル3に流れる電流を電流検出抵抗20の端子間電圧により検出し、この検出電圧に応じて各種の制御処理を行う。
昇圧ブロック6は、電源電圧VBを昇圧した昇圧電圧VBOOSTを生成するブロックであり、その昇圧電圧VBOOSTは放電スイッチ18を通じて外部の噴射弁2を開弁駆動するためのコイル3に供給される。昇圧ブロック6は、昇圧スイッチ23、昇圧コイル24、充電コンデンサ25、ダイオード26、昇圧電圧検出用の抵抗27及び28、充電コンデンサ電流検出用の抵抗29、及び、昇圧スイッチ電流検出用の抵抗30、を組み合わせた昇圧型のDCDCコンバータにより構成され、充電コンデンサ25の充電電圧を昇圧電圧VBOOSTとして出力する。
昇圧スイッチ23は、例えばnチャネル型のMOSトランジスタにより構成され、集積回路5のロジック回路10によりオン・オフ制御される。電源電圧VBの供給ノードNBとグランドノードNSとの間には、昇圧コイル24、昇圧スイッチ23を構成するnチャネル型のMOSトランジスタのドレインソース間、及び、昇圧スイッチ電流検出用の抵抗30が直列接続されている。
また、昇圧スイッチ23を構成するMOSトランジスタのドレイン及び昇圧コイル24の共通接続ノードN1とグランドノードNSとの間には、順方向のダイオード26、充電コンデンサ25、及び、充電コンデンサ電流検出用の抵抗29が直列接続されている。また、ダイオード26のカソード及び充電コンデンサ25間の共通接続ノードN2は、昇圧ブロック6による昇圧電圧VBOOSTの出力ノードとなっており、昇圧電圧供給用の放電スイッチ18に接続されている。昇圧電圧出力ノードN2とグランドノードNSとの間には、複数の抵抗27及び28が昇圧電圧検出用に直列接続されている。
昇圧スイッチ23と抵抗30との間の共通接続ノードの電圧をVm1、充電コンデンサ25と抵抗29との間の共通接続ノードの電圧をVm2、昇圧電圧検出用の複数の抵抗27及び28の共通接続ノードの電圧をVm、とすると、これらの電圧Vm、Vm1、Vm2の検出値は、集積回路5の昇圧制御ブロック8に与えられている。
昇圧制御ブロック8の比較部12、13は、昇圧電圧VBOOSTに応じた電圧(例えば、昇圧電圧VBOOSTの抵抗分圧電圧)をそれぞれ昇圧停止閾値電圧Vm_max、第1閾値電圧Vth1と比較し、当該比較結果をロジック回路10に出力する。
また比較部14は、昇圧電圧VBOOSTに応じた電圧(例えば、昇圧電圧VBOOSTの抵抗分圧電圧)を第2閾値電圧Vth2と比較し、当該比較結果を閾値選択ブロック11に出力する。閾値選択ブロック11は、比較部14による比較結果に応じて、閾値電圧Vi1、Vi2をそれぞれ選択し、選択された閾値電圧Vi1、Vi2をそれぞれ比較部16、15に出力する。
比較部15は、選択された閾値電圧Vi2と、充電コンデンサ25の通電電流に応じた電圧Vm2とを比較し、当該比較結果をロジック回路10に出力する。このとき、充電コンデンサ25の通電電流は、昇圧スイッチ23がオフしたときに通電される電流である。
比較部16は、選択された閾値電圧Vi1と、昇圧スイッチ23の通電電流に応じた抵抗検出電圧30とを比較し、当該比較結果をロジック回路10に出力する。このときの昇圧スイッチ23の通電電流は、昇圧スイッチ23がオンしている間の昇圧コイル24の電流Icoilに比例する。ロジック回路10は、これらの比較部12、13、15、16の比較結果に基づいて、昇圧スイッチ23をオン・オフ制御する。
前述構成の特徴部分に係る動作について説明する。
図2は始動時のタイミングチャート、図3は通常動作時のタイミングチャートを示している。電子制御装置101に電源が投入されると、マイコン4や集積回路5に電源電圧VBが供給される。マイコン4が正常に起動すると、集積回路5内の昇圧制御ブロック8のロジック回路10に昇圧許可信号を出力する。図2に示すように、昇圧制御ブロック8のロジック回路10は、昇圧スイッチ23の制御電圧Vg1を高電圧(例えば、20V)とすることで昇圧スイッチ23をオン制御し電源電圧VBを昇圧コイル24に通電する。またその後、ロジック回路10は、昇圧スイッチ23の制御電圧Vg1を低電圧(例えば0V)とすることで昇圧スイッチ23をオフ制御し、昇圧コイル24に生じた逆起電力をダイオード26を通じて充電コンデンサ25に通電し、充電コンデンサ25に昇圧電圧VBOOSTを蓄積させる。ロジック回路10は、昇圧スイッチ23のオン・オフ制御を繰り返すことで、昇圧ブロック6の昇圧電圧出力ノードN2は電源電圧VBよりも高い昇圧電圧VBOOSTになり、昇圧電圧VBOOSTの分圧電圧Vmも高くなる。
図2は始動時のタイミングチャート、図3は通常動作時のタイミングチャートを示している。電子制御装置101に電源が投入されると、マイコン4や集積回路5に電源電圧VBが供給される。マイコン4が正常に起動すると、集積回路5内の昇圧制御ブロック8のロジック回路10に昇圧許可信号を出力する。図2に示すように、昇圧制御ブロック8のロジック回路10は、昇圧スイッチ23の制御電圧Vg1を高電圧(例えば、20V)とすることで昇圧スイッチ23をオン制御し電源電圧VBを昇圧コイル24に通電する。またその後、ロジック回路10は、昇圧スイッチ23の制御電圧Vg1を低電圧(例えば0V)とすることで昇圧スイッチ23をオフ制御し、昇圧コイル24に生じた逆起電力をダイオード26を通じて充電コンデンサ25に通電し、充電コンデンサ25に昇圧電圧VBOOSTを蓄積させる。ロジック回路10は、昇圧スイッチ23のオン・オフ制御を繰り返すことで、昇圧ブロック6の昇圧電圧出力ノードN2は電源電圧VBよりも高い昇圧電圧VBOOSTになり、昇圧電圧VBOOSTの分圧電圧Vmも高くなる。
このとき、極力素早く噴射制御可能にするため、極力高い電流により充電コンデンサ25を充電することが望ましい。図2に示すように、例えば、昇圧コイル24の電流Icoilが、第3電流閾値Ith3と第4電流閾値Ith4(<Ith3)との間になるように、充電コンデンサ25の充電電流を通電することが望ましい。第3電流閾値Ith3、第4電流閾値ith4は、詳しくは後述するが、比較的高い電流閾値として予め定められる電流閾値である。
このため始動時には、閾値選択ブロック11はロジック回路10の指令を受けて、比較部14の比較結果に拘わらず、第3電流閾値Ith3に対応した閾値電圧Vi1を比較部16に出力し、第4電流閾値Ith4に対応した閾値電圧Vi2を比較部15に出力する。
すると、ロジック回路10は、比較部16の比較結果を参照することでコイル3の通電電流が第3電流閾値Ith3に達したか否かを判定できると共に、比較部15の比較結果を参照することでコイル3の通電電流が第4電流閾値Ith4に達したか否かを判定できるようになり、図2の期間T0に示すように、ロジック回路10が、これらの比較部15及び16の比較結果を参照し、昇圧スイッチ23の制御電圧Vg1を高低に切替えて当該昇圧スイッチ23をオン・オフ制御することで、コイル3の通電電流を第3電流閾値Ith3と第4電流閾値Ith4との間に調整できる。
また、比較部12は、抵抗27及び28による検出電圧Vmが昇圧停止閾値電圧Vm_maxよりも高くなるか否かを判定しその比較結果を出力するが、ロジック回路10は、この比較部12の比較結果を参照し検出電圧Vmが昇圧停止閾値電圧Vm_maxに達すると、昇圧スイッチ23をオフ制御することで昇圧ブロック6による昇圧動作を停止させる。これにより、極力高い電流により充電制御することができ極力素早く噴射制御可能状態にできる。この後、マイコン4が集積回路5の噴射制御ブロック9に噴射指令信号を出力すると、噴射制御ブロック9は噴射ブロック7を制御し、噴射弁2を駆動するためのコイル3に電流を通電・断電することで噴射弁2を開弁・閉弁して燃料を噴射させる。
図3に示すように、噴射制御ブロック9は、放電スイッチ18及び定電流スイッチ19をオン制御することでコイル3に大電流を通電する。噴射弁2が閉じている状態から開弁制御するためには、コイル3に大きな電流を印加する必要があるためである。
昇圧電圧供給用の放電スイッチ18がオンされると、充電コンデンサ25に蓄積された昇圧電圧VBOOSTがコイル3に供給される。コイル3にインジェクタ電流Iinjが流れ始めると電力を消費するため昇圧電圧VBOOSTが低下する。昇圧電圧VBOOSTが低下すると、当該昇圧電圧VBOOSTに応じた電圧、すなわち複数の抵抗27及び28による検出電圧Vmも低下する。
このとき閾値選択ブロック11は、比較部14による検出電圧Vm及び第2閾値電圧Vth2の比較結果を参照し、この比較結果に基づいて閾値電圧Vi2、Vi1を選択し、各比較部15及び16の閾値電圧Vi2、Vi1として出力する。
検出電圧Vmが、昇圧停止閾値電圧Vm_maxより低く定められた第2閾値電圧Vth2よりも高いときには、閾値選択ブロック11は、閾値電圧Vi1を第1電流閾値Ith1に対応した閾値電圧に調整し、閾値電圧Vi2を第2電流閾値Ith2(<Ith1)に対応した閾値電圧に調整して出力する。
したがって、図3の期間T1に示すように、検出電圧Vmが、第1閾値電圧Vth1(>Vth2)より高いときには、閾値選択ブロック11は、閾値電圧Vi1を第1電流閾値Ith1に対応した電圧に調整し、閾値電圧Vi2を第2電流閾値Ith2に対応した電圧に調整して出力する。
ロジック回路10は、比較部12、13、15、16の比較結果に基づいて昇圧スイッチ23をオン・オフ制御するが、図3の期間T1に示すように、比較部13により検出電圧Vmが第1閾値電圧Vth1より高いと判定されているときには、充電コンデンサ25の昇圧電圧VBOOSTは十分高く保持されていると判断し、昇圧スイッチ23をオフ状態に保持し昇圧動作を行わない。
さらに、インジェクタ電流Iinjが増加すると昇圧電圧VBOOSTが低下するが、図3の期間T2に示すように、検出電圧Vmが第1閾値電圧Vth1より低くなると、ロジック回路10は、充電コンデンサ25に蓄積された昇圧電圧VBOOSTが低下してきていると判断し、検出電圧Vmが第1閾値電圧Vth1より低く且つ第2閾値電圧Vth2より高くなる条件を満たしている間、昇圧コイル24の電流Icoilを第1電流閾値Ith1と第2電流閾値Ith2との間に調整する。このとき、ロジック回路10は、昇圧スイッチ23をオン・オフ制御することで昇圧コイル24の通電電流Icoilを調整する。
昇圧スイッチ23がオンされると、昇圧コイル24の電流Icoilが昇圧スイッチ23を通じて流れるようになり昇圧スイッチ電流検出用の抵抗30に流れる電流が上昇する。比較部16は、昇圧スイッチ電流検出用の抵抗30の端子間電圧Vm1を検出し、この端子間電圧Vm1を閾値電圧Vi1と比較することで昇圧コイル24の通電電流Icoilが第1閾値電流Ith1に達したか否かを判定し、この比較結果をロジック回路10に出力する。ロジック回路10は、この比較結果を参照し昇圧コイル24の通電電流Icoilが第1閾値電流Ith1を超えて流れたと判定したときには昇圧スイッチ23をオフ制御する。すると、昇圧スイッチ電流検出用の抵抗30に流れる電流が低下し当該抵抗30の端子間電圧Vm1も低下する。
また、昇圧スイッチ23がオフされると昇圧コイル24の電流Icoilが充電コンデンサ25を通じて流れるようになり、充電コンデンサ電流検出用の抵抗29に流れる電流が変化する。比較部15は、充電コンデンサ電流検出用の抵抗29の端子間電圧Vm2を検出し、この電圧Vm2を閾値電圧Vi2と比較することで充電コンデンサ25の充電電流Icが第2閾値電流Ith2を下回るように達したか否かを判定し、この比較結果をロジック回路10に出力する。ロジック回路10は、この比較結果を参照し充電電流Icが第2閾値電流Ith2を下回ると判定したときには昇圧スイッチ23をオン制御する。なお、回路構成上、この充電電流Icが第2閾値電流Ith2を下回るタイミングは昇圧コイル24の電流Icoilが第2閾値電流Ith2を下回るタイミングと同一タイミングとなる。
すると、充電コンデンサ電流検出用の抵抗29に流れる電流が低下し、当該抵抗29の端子間電圧Vm2も低下する。そして昇圧スイッチ23を再度オンすることで昇圧コイル24の電流Icoilが上昇する。このような処理が繰り返されることで、充電コンデンサ25の端子間電圧を上昇制御できるようになり、所定の第1昇圧度で充電コンデンサ25を充電できる。
さらに、インジェクタ電流Iinjが増加すると昇圧電圧VBOOSTがさらに低下するが、図3の期間T3において、検出電圧Vmが第2閾値電圧Vth2より低くなると、閾値選択ブロック11は、比較部14の比較結果に応じて閾値電圧Vi1、Vi2を変更する。このとき、閾値選択ブロック11は、閾値電圧Vi1を第3電流閾値Ith3に対応した電圧に変更して比較部16に出力すると共に、閾値電圧Vi2を第4電流閾値Ith4に対応した電圧に変更して比較部15に出力する。本実施形態において、第3電流閾値Ith3は第1電流閾値Ith1よりも高く、第4電流閾値Ith4は第2電流閾値Ith2よりも高く定められている。
すると、図3の期間T3において、検出電圧Vmが第2閾値電圧Vth2よりも低くなるときには、ロジック回路10は、充電コンデンサ25に蓄積される昇圧電圧VBOOSTがさらに低下していると判断し、昇圧コイル24の電流Icoilを第3電流閾値Ith3と第4電流閾値Ith4との間に調整する。昇圧スイッチ23のオン・オフのタイミングは、前述の第1電流閾値Ith1と第2電流閾値Ith2との間に調整する方法と類似の方法であるためその説明を省略する。これにより、第1昇圧度よりも高い所定の第2昇圧度で充電コンデンサ25を充電できる。
この後、インジェクタ電流Iinjが所定のピーク電流Ipに達すると、集積回路5の噴射制御ブロック9は、電流検出抵抗20の端子間電圧Vm3を検出することで当該ピーク電流Ipを検出し、放電スイッチ18及び定電流スイッチ19をオフ制御する。すると、インジェクタ電流Iinjが低下する。インジェクタ電流Iinjが低下すれば電力消費量が低下するため、ロジック回路10が、昇圧ブロック6の充電コンデンサ25の充電処理を前述のまま進めていれば、昇圧ブロック6の検出電圧Vmも上昇する。ロジック回路10は、比較部12の比較結果を参照し昇圧停止閾値電圧Vm_maxに達したか否かを判定し、図3の期間Taに示すように、昇圧停止閾値電圧Vm_maxに達したことを条件として昇圧ブロック6の昇圧動作を停止させる。このときロジック回路10は、昇圧スイッチ23をオフ制御し昇圧スイッチ23のオフ状態を保持する。
他方、図3の期間T4に示すように、噴射制御ブロック9は、インジェクタ電流Iinjをピーク電流Ipよりも低く定められた所定範囲に保持するように定電流スイッチ19をオン・オフ制御する。これにより、噴射弁2の開弁状態を保持して噴射を継続できる。この後、マイコン4が、噴射指令信号のノンアクティブレベルを出力すると、噴射制御ブロック9は、この噴射指令信号のノンアクティブレベルを受付け、気筒選択スイッチ17をオフ制御する。これにより、インジェクタ電流Iinjの通電を遮断できる。この後、再度マイコン4が噴射指令信号を集積回路5に出力すると、集積回路5が前述の一連の処理を繰り返すことになるが、この説明は省略する。
図4は、集積回路5の制御内容及びその他のブロックの動作をフローチャートにより理解し易く示している。図4に示すように、集積回路5は、S1において検出電圧VmがVm≧Vth1、Vth2≦Vm<Vth1、Vm<Vth2の何れの条件を満たしているか否かを判定し、S2〜S5及びS7〜S10に示すように、この昇圧コイル24に流れる電流Icoilの条件に応じて昇圧スイッチ23のオン・オフの制御状態を切り替える。
例えば、集積回路5は、噴射弁2を通じた燃料噴射開始当初においてインジェクタ電流Iinjがピーク電流Ipに達するまでの間に、検出電圧VmがVm≧Vth1の条件を満たすときには、昇圧スイッチ23をオフ制御したまま保持する。また集積回路5は、検出電圧VmがVth2≦Vm<Vth1の条件を満たすときには、S2〜S5において昇圧コイル24の電流Icoilが第1電流閾値Ith1と第2電流閾値Ith2との間になるように昇圧スイッチ23をオン・オフ制御する。そして集積回路5は、S6に示すように検出電圧Vmの条件Vm<Vth2、Vth2≦Vm<Vm_maxを満たすときには、それぞれステップS7、S2に移行し、検出電圧VmがVm≧Vm_maxの条件を満たすときには制御終了する。
また集積回路5は、S1又はS6において検出電圧VmがVm<Vth2となるときには、S7〜S10において、昇圧コイル24の電流Icoilが第3電流閾値Ith3と第4電流閾値Ith4との間になるように昇圧スイッチ23をオン・オフ制御する。そして、集積回路5は、S11において検出電圧VmがVm≧Vm_maxとなるか否かを判定し、モニタ電圧VmがVm<Vm_maxのときにはS6に処理を戻し、Vm≧Vm_maxのときには制御終了する。すなわち、このような昇圧制御処理が行われることで、図3に示すタイミングチャートで示した処理を実現できる。なお、この図4は、図1に示すハードウェアを用いた制御処理又はその動作をフローチャートを用いて理解し易く示しているが、この図4に示す制御処理を、マイコン4又は集積回路5等の各種制御装置に記憶されたプログラムを用いてソフトウェア的に実行するようにしても良い。
<比較例の説明>
図5は比較例をECU101aとして示しており、図6はこの比較例を適用したときの動作をタイミングチャートにより破線で示している。
図5は比較例をECU101aとして示しており、図6はこの比較例を適用したときの動作をタイミングチャートにより破線で示している。
図5の集積回路5aに示すように、例えば図1に示す閾値選択ブロック11を設けることなく、ロジック回路10aが、昇圧コイル24に流れる電流Icoilの上限電流閾値Ith1に対応した上限閾値電圧Vi1、下限電流閾値Ith2に対応した下限閾値電圧Vi2、をそれぞれ一つだけ設けて制御することを考える。
この場合、図6に示すように、ロジック回路10aが、気筒選択スイッチ17、放電スイッチ18、定電流スイッチ19を前述と同様にオン・オフ制御することでインジェクタ電流Iinjに変化を生じない。しかし、図6の昇圧電圧VBOOSTの検出電圧Vmの破線部分を検出電圧Vmの実線と比較すれば明らかなように、図5の比較例を採用すると、検出電圧Vmはその標準値(≒昇圧停止閾値電圧Vm_max)への復帰が遅れてしまう。すなわち、昇圧電圧VBOOSTの復帰が遅れてしまうことになる。すると、繰り返し素早く噴射制御できなくなる。本実施形態では、検出電圧Vmの実線部分を参照すれば明らかなように、昇圧電圧VBOOSTを素早く復帰させることができ、比較例の破線部分と比較しても昇圧電圧VBOOSTの復帰時間を短縮できる。
<本実施形態の概念的なまとめ>
以下、本実施形態の特徴を概念的にまとめる。
本実施形態によれば、比較部15、16が昇圧ブロック6の昇圧電圧VBOOSTに応じた電圧Vmを複数の互いに異なる閾値電圧Vth1、Vth2と比較し、集積回路5が、この比較結果に基づいて昇圧ブロック6の昇圧度を第1昇圧度、又は、第1昇圧度よりも高い第2昇圧度に設定して昇圧動作させている。これにより、昇圧ブロック6の昇圧電圧VBOOSTを標準値(≒昇圧停止閾値電圧Vm_max)に復帰させるための時間を自由に調整できる。
以下、本実施形態の特徴を概念的にまとめる。
本実施形態によれば、比較部15、16が昇圧ブロック6の昇圧電圧VBOOSTに応じた電圧Vmを複数の互いに異なる閾値電圧Vth1、Vth2と比較し、集積回路5が、この比較結果に基づいて昇圧ブロック6の昇圧度を第1昇圧度、又は、第1昇圧度よりも高い第2昇圧度に設定して昇圧動作させている。これにより、昇圧ブロック6の昇圧電圧VBOOSTを標準値(≒昇圧停止閾値電圧Vm_max)に復帰させるための時間を自由に調整できる。
本実施形態によれば、集積回路5は、噴射弁2に開弁動作を行わせるためのピーク電流Ipを通電するときに、昇圧ブロック6の昇圧電圧VBOOSTに応じた電圧Vmを複数の閾値電圧Vth1及びVth2と比較した結果に基づいて昇圧ブロック6の昇圧度をそれぞれ変化させている。このため、たとえコイル3にピーク電流Ipを通電するときに、昇圧ブロック6により生成される昇圧電圧VBOOSTの電力消費が激しくなり昇圧電圧VBOOSTが大きく低下したとしても、昇圧電圧VBOOSTを標準値(≒昇圧停止閾値電圧Vm_max)へ早期に復帰させることができる。
本実施形態によれば、昇圧ブロック6の昇圧電圧VBOOSTが第1閾値電圧Vth1よりも下回るときには所定の第1昇圧度により昇圧ブロック6の昇圧動作を開始し、昇圧ブロック6の昇圧電圧VBOOSTが第2閾値電圧Vth2よりも下回るときには第1昇圧度よりも高い第2昇圧度により昇圧ブロック6を昇圧動作させるようにしている。これにより、昇圧ブロック6の昇圧電圧VBOOSTを標準値に復帰させるための時間を短縮できる。
具体例として、例えば図1の構成では、昇圧ブロック6の昇圧電圧VBOOSTの検出電圧Vmが第1閾値電圧Vth1よりも下回るときには、閾値選択ブロック11が比較部16、15の閾値電圧Vi1、Vi2を第1電流閾値Ith1、第2電流閾値Ith2に対応したそれぞれの電圧に設定し、ロジック回路10が昇圧スイッチ23をオン・オフ制御することで昇圧コイル24の通電電流Icoilを第1電流閾値Ith1と第2電流閾値Ith2との間になるように制御して第1昇圧度により昇圧ブロック6の昇圧動作を開始させ、充電コンデンサ25に充電電流を通電している。また、昇圧ブロック6の昇圧電圧VBOOSTの検出電圧Vmが、第2閾値電圧Vth2より下回るときには、閾値選択ブロック11が比較部16、15の閾値電圧Vi1、Vi2を第3電流閾値Ith3、第4電流閾値Ith4に対応したそれぞれの電圧に切替えて設定し、ロジック回路10が、昇圧スイッチ23をオン・オフ制御することで昇圧コイル24の電流Icoilを第3電流閾値Ith3と第4電流閾値Ith4との間になるように制御して昇圧度を第1昇圧度よりも高い第2昇圧度に切替えて当該第2昇圧度により昇圧ブロック6の昇圧動作を行うことで充電コンデンサ25に充電電流を通電するようにしている。このため、昇圧ブロック6の昇圧電圧VBOOSTを標準値に復帰させるための時間を短縮できる。
また、始動時には、ロジック回路10は昇圧コイル24の電流Icoilを第3電流閾値Ith3と第4電流閾値との間になるように制御し、充電コンデンサ25に充電電流を通電するようにしている。このため、極力高い電流により充電制御することができ極力素早く噴射制御可能状態にすることができる。
(他の実施形態)
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することができ、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。例えば以下に示す変形又は拡張が可能である。
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することができ、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。例えば以下に示す変形又は拡張が可能である。
前述実施形態では、説明の簡略化のため、1気筒分の噴射弁2を駆動するためのコイル3を表記して説明を行ったが、2気筒、4気筒、6気筒などの複数気筒の場合においても同様の内容を実施できる。このような複数気筒を備えるとき、特にある気筒の噴射弁2から燃料噴射する途中に他の気筒の噴射弁2から燃料噴射を開始する多段噴射処理を行うときには、昇圧ブロック6の昇圧電圧VBOOSTが前述実施形態に比較しても低下しやすいことが懸念されるが、前述実施形態の構成を適用することで、昇圧ブロック6の昇圧電圧VBOOSTの復帰時間を短縮できるため、複数気筒を用いて多段噴射する場合においても特に有効な効果を奏する。
「昇圧ブロック6の昇圧電圧VBOOSTに応じた電圧」として、抵抗27及び28による分圧電圧Vmを示した形態を示したが、昇圧ブロック6の昇圧電圧VBOOSTそのものを複数の閾値電圧Vth1、Vth2と比較可能に回路構成されていても良い。当然、昇圧電圧VBOOSTそのものも、「昇圧電圧に応じた電圧」に包含されることは説明するまでもないものであり、同等の作用効果を得られる。昇圧度を第1及び第2昇圧度の2段階に切替えた形態を示したが、3段階以上の複数段階に分けて昇圧度を切り替えるようにしても良い。
噴射弁2による燃料噴射間隔が比較的長い場合などには、昇圧ブロック6の昇圧電圧VBOOSTがたとえ低下したとしても復帰するまでの待機時間を長くしても良い場合もある。このような場合、昇圧ブロック6の昇圧電圧VBOOSTを復帰させるための時間を長期化しても良い。この場合、昇圧コイル24の電流Icoilの第1及び第2電流閾値Ith1及びIth2、第3及び第4電流閾値Ith3及びIth4を適宜調整することで昇圧度を調整すると良く、特に、第1電流閾値Ith1<第3電流閾値Ith3、第2電流閾値Ith2<第4電流閾値Ith4の関係を満たしている必要はない。これにより、昇圧ブロック6の昇圧電圧VBOOSTを復帰させるための時間を自由に調整できる。
マイコン4及び集積回路5が協働して制御処理を行う形態を示したが、これに代えて各種の制御装置を用いても良い。この制御装置が提供する手段および/または機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェア、ハードウェア、あるいはそれらの組み合わせにより提供することができる。例えば、制御装置がハードウェアである電子回路により提供される場合、1又は複数の論理回路を含むデジタル回路、または、アナログ回路により構成できる。また、例えば制御装置がソフトウェアにより各種制御を実行する場合には、記憶部にはプログラムが記憶されており、制御主体がこのプログラムを実行することで当該プログラムに対応する方法が実施される。
特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、本発明の一つの態様として前述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。前述実施形態の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略した態様も実施形態と見做すことが可能である。また、特許請求の範囲に記載した文言によって特定される発明の本質を逸脱しない限度において、考え得るあらゆる態様も実施形態と見做すことが可能である。
本開示は、前述した実施形態に準拠して記述したが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範畴や思想範囲に入るものである。
図面中、101は電子制御装置(燃料噴射制御装置)、2は噴射弁、5は集積回路(駆動部)、6は昇圧ブロック、Vth1、Vth2は閾値電圧、VBOOSTは昇圧電圧、Iinjはインジェクタ電流、を示す。
Claims (5)
- 噴射弁(2)の開弁動作を行うときに用いられる昇圧ブロック(6)の昇圧電圧(VBOOST)に応じた電圧(Vm)を複数の互いに異なる閾値電圧(Vth1,Vth2)と比較可能な比較部(15、16)と、
前記比較部により前記複数の閾値電圧の少なくとも一つの閾値電圧と比較した結果に基づいて前記昇圧ブロックの昇圧度を設定して昇圧動作させる駆動部(5)と、
を備える燃料噴射制御装置。 - 前記駆動部は、前記噴射弁の開弁動作を行うためのピーク電流(Ip)を通電するときに、前記昇圧ブロックの昇圧電圧に応じた電圧を前記複数の閾値電圧と前記比較部により比較した結果に基づいて前記昇圧ブロックの昇圧度をそれぞれ変化させる請求項1記載の燃料噴射制御装置。
- 前記駆動部は、前記昇圧ブロックの昇圧電圧に応じた電圧が第1の閾値電圧(Vth1)よりも下回るときには所定の第1昇圧度により前記昇圧ブロックの昇圧動作を開始し、前記昇圧ブロックの昇圧電圧に応じた電圧が前記第1の閾値電圧より小さく設定された第2の閾値電圧(Vth2)よりも下回るときには前記第1昇圧度より高い第2昇圧度により前記昇圧ブロックを昇圧動作させる請求項1または2記載の燃料噴射制御装置。
- 前記昇圧ブロックは、昇圧スイッチ(23)と昇圧コイル(24)と充電コンデンサ(25)とを組み合わせて構成されると共に前記充電コンデンサの充電電圧を前記昇圧電圧として出力するように構成され、
前記駆動部は、前記昇圧ブロックの昇圧電圧が第1の閾値電圧よりも下回ると前記昇圧スイッチをオン・オフ制御することにより前記昇圧コイルの通電電流を第1電流閾値(Ith1)と当該第1電流閾値よりも低い第2電流閾値(Ith2)との間になるように制御して前記充電コンデンサに充電電流を通電し、
前記昇圧ブロックの昇圧電圧が前記第2の閾値電圧を下回ると前記昇圧コイルの通電電流を第1電流閾値よりも高い第3電流閾値(Ith3)と前記第2電流閾値よりも高い第4電流閾値(Ith4)との間になるように制御して前記充電コンデンサに充電電流を通電する請求項3記載の燃料噴射制御装置。 - 前記駆動部は、始動時には前記第3電流閾値と前記第4電流閾値との間になるように制御して前記充電コンデンサに充電電流を通電する請求項4記載の燃料噴射制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2016234096A JP2018091193A (ja) | 2016-12-01 | 2016-12-01 | 燃料噴射制御装置 |
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Family Applications (1)
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-
2016
- 2016-12-01 JP JP2016234096A patent/JP2018091193A/ja active Pending
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