JP4859951B2 - 車載エンジン制御装置 - Google Patents

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Description

この発明は、車載エンジン制御装置に係り、特に車載エンジンに燃料噴射を行う燃料噴射弁を高速駆動する車載エンジン制御装置に関するものである。
従来、車載エンジン(以下、エンジンとも言う。)に燃料噴射を行う燃料噴射弁の制御装置として、エンジンの運転状態に関連する情報を検出する入力センサ群が接続され、この入力センサ群の検出信号に基づいて前記エンジンへ供給する燃料量を演算して、燃料噴射弁の開弁時期と開弁期間に対応した開弁信号を発生する開弁信号発生手段と、この開弁信号発生手段の信号出力に応動して前記燃料噴射弁の駆動用電磁コイルを高電圧急速駆動した後に低電流開弁保持する給電制御手段と、前記開弁信号発生手段と給電制御手段に電力を供給する車載バッテリと、この車載バッテリから昇圧された電圧を発生する補助電源を備えた装置が広く実用されている。
例えば特許文献1に開示された技術によれば、燃料噴射弁の駆動用電磁コイルは、高圧補助電源から第1の開閉素子を介して急速給電されて開弁駆動され、続いて主電源(車載バッテリ)から第2の開閉素子と逆流阻止ダイオードを介して整定期間の持続給電が行われる。電磁弁の開弁動作後は第2の開閉素子をON/OFF比率制御して、電磁コイルの励磁電流を開弁保持電流に維持するが、通電OFF時の電磁コイルの減衰電流は転流ダイオードに還流する。
急速給電中は昇圧禁止手段であるゲート回路によって補助電源の昇圧動作が禁止されて過負荷防止され、急速給電終了後は直ちに昇圧動作を開始して次回の急速給電までに昇圧動作が完了する。
従って、開弁駆動用の急速給電エネルギーは主電源の電圧変動の影響を受けることが無く、安定した開弁動作が行えると共に、急速給電中では昇圧禁止されているので補助電源の過負荷が防止され、更に、急速給電後は直ちに昇圧動作を開始して安定した高電圧を確保することが可能となり、補助電源を小型安価にすることができるとされている。
特開2004-232493号公報(要約の欄、図1)
前記特許文献1によれば、急速給電用の開閉素子と持続保持給電用の開閉素子を備え、急速給電用の開閉素子が開路されている持続保持動作期間において昇圧回路の昇圧動作を行うことにより、小型安価な昇圧回路を用いた補助電源が得られるようになっている。そして、電源スイッチが投入されると直ちに昇圧回路による昇圧動作が開始され、運転中にあっては急速給電による消費電力分を逐次補給するようになっている。
従って、電源スイッチが投入されてエンジンが始動されないままで放置されると、昇圧回路は高電圧を維持したままで、出力回路に設けられた高抵抗の並列回路にリーク電流が流れ、非充電中の車載バッテリの放電を早める問題点がある。
一方、燃料噴射が必要となった時点で昇圧動作を開始したのでは、正常な燃料噴射を行
うのに必要な出力電圧が得られない問題点がある。
特に、昨今のように、排気ガス抑制のためのアイドルストップ運転が励行される時代にあっては、頻繁にエンジン停止が行われることから、バッテリの放電抑制と速やかなエンジンの再始動特性が欠かせない課題となっている。
この発明は、前述の問題点を解消して、課題を達成するためになされたもので、エンジンの停止中における昇圧回路の消費電力を抑制すると共に、エンジンを始動するときには必要とされる出力電圧を確保して、出力電圧不足によるエンジン始動の遅延が発生しないようにする車載エンジン制御装置を提供することを目的とするものである。
この発明による車載エンジン制御装置は、車載バッテリから供給された電源電圧を昇圧する昇圧回路と、前記昇圧回路と車載エンジンの燃料噴射弁を駆動する電磁コイルとの間に接続され、前記電磁コイルに対して瞬時急速給電を行う第1の開閉素子と、前記車載バッテリと前記電磁コイルとの間に接続され、前記電磁コイルに対して持続給電を行う第2の開閉素子と、前記車載エンジンの運転状態に応動して前記第1の開閉素子及び前記第2の開閉素子の導通を制御して燃料噴射制御を行うマイクロプロセッサと、前記マイクロプロセッサと協働する不揮発プログラムメモリと、を備えた車載エンジン制御装置であって、前記車載エンジンを始動する始動電動機は、始動スイッチの閉路により前記マイクロプロセッサが不作動状態にあっても始動リレーを介して前記車載バッテリから給電駆動されるとともに、前記始動スイッチの開閉信号を前記マイクロプロセッサに入力するように構成され、前記不揮発プログラムメモリは更に、前記始動スイッチが開路され前記車載エンジンが停止している時に昇圧抑制制御信号を発生するための昇圧抑制手段となる制御プログラムと、前記始動スイッチの閉路信号に応動して前記昇圧抑制制御信号を解除するための昇圧許可手段となる制御プログラムを包含し、前記昇圧回路は、前記車載バッテリから昇圧用開閉素子と昇圧素子とを介して充電されるコンデンサと、前記昇圧用開閉素子の複数回の断続動作によって前記コンデンサの出力電圧が所定の目標高電圧以上になると昇圧動作を停止する電圧制御回路と、を備えるとともに、前記マイクロプロセッサは、昇圧抑制制御信号を発生して前記昇圧回路に入力し、当該昇圧回路は前記車載エンジンの停止中にあっては、前記車載エンジンの始動操作が開始されるまでは前記昇圧回路の出力電圧を、前記目標高電圧未満で、前記車載バッテリの電源電圧と略等しい所定電圧以上の電圧となるように抑制し、前記車載エンジンの始動操作が開始されると、前記第1の開閉素子及び前記第2の開閉素子による燃料噴射制御の開始に先立って前記昇圧回路の昇圧抑制は解除され、前記車載エンジンを始動する始動電動機により、前記車載エンジンの回転速度が所定の臨界回転を越えて前記燃料噴射制御が開始されるまでには前記目標高電圧まで上昇しているものである。
この発明に係る車載エンジン制御装置は、燃料噴射制御用の昇圧回路に対して昇圧抑制制御信号が入力され、車載エンジンの停止中は車載エンジンの始動操作が開始されるまでは出力電圧を目標高電圧未満に抑制するようになっている。従って、エンジンの停止状態においては車載エンジン制御装置内部には高電圧が発生せず、電圧制御回路に対するリーク電流による電力損失が低減されると共に、車載エンジンの始動操作が開始されると燃料噴射制御が開始されるまでの始動初期時間を利用して目標高電圧までの昇圧動作を完了し、小型安価な昇圧回路であっても遅滞なく燃料噴射制御を開始することができる。
また、始動スイッチの開閉信号は、マイクロプロセッサに入力されると共に、始動電動機は、マイクロプロセッサが不作動であっても始動リレーを介して給電駆動されるようになっている。従って、車載バッテリの充電電圧が低い寒冷始動において、始動電動機の回転開始直後の異常電圧低下によってマイクロプロセッサが不作動となっても始動電動機への給電を持続し、始動電動機の回転上昇に伴って車載バッテリの電圧が回復し、マイクロプロセッサが動作を開始してエンジンの始動を可能にすることができると共に、マイクロプロセッサに入力された始動スイッチの開閉信号に応動して昇圧回路の昇圧抑制を解除することができる。
この発明の実施の形態1に係る車載エンジン制御装置を示す全体構成図である。 この発明の実施の形態1に係る車載エンジン制御装置の動作を説明するフロ−チャ−トである。 この発明の実施の形態2に係る車載エンジン制御装置を示す全体構成図である。 この発明の実施の形態2に係る車載エンジン制御装置の動作を説明するフロ−チャ−トである。 この発明の実施の形態3に係る車載エンジン制御装置に用いられる昇圧回路を示す図である。
以下、添付の図面を参照して、この発明に係る車載エンジン制御装置について好適な実
施の形態を説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る車載エンジン制御装置を示す全体構成図である。図1において、車載エンジン制御装置100Aはマイクロプロセッサ10を主体として構成され、補助電源となる昇圧回路11Aを内蔵している。
ここで、まず、車載エンジン制御装置100Aの外部構成から説明する。車載エンジン制御装置100Aの外部に接続されているものとして、車載バッテリ12は、電源リレー13の出力接点を介して電源電圧Vbを車載エンジン制御装置100Aに供給する。電源リレー13を付勢する電磁コイルは、電源スイッチ14が閉路されると付勢され、マイクロプロセッサ10が動作を開始すると電源スイッチ14が開路されても自己保持付勢され、マイクロプロセッサ10の動作停止に伴って消勢されるように図示しない付勢回路を介して制御されている。
始動スイッチ15は、始動リレー16の電磁コイル16bを付勢して、その出力接点16aを介して車載バッテリ12と始動電動機17を接続するものである。
なお、一般の車両にあっては、キースイッチを挿入して第1回動位置にすると図示しないアクセサリスイッチが閉路し、第2回動位置にするとアクセサリスイッチと電源スイッチ14が閉路して車両運転が可能な状態となる。更に、第3回動位置にすると始動スイッチ15が閉路し、キースイッチから手を離すと自動的に第2回動位置に復帰するようになっている。
運転状態検出センサ18は、例えばエンジンの回転速度を検出する回転センサ、燃料噴射タイミングを決定するクランク角センサ、車速を検出する車速センサなどの開閉センサや、アクセルペダルスイッチ、ブレーキペダルスイッチ、サイドブレーキスイッチ、クラッチペダルスイッチ(手動変速車両の場合)、アイドルストップ運転を行うかどうかの選択スイッチ、変速機のシフトレバー位置を検出するニュートラルスイッチ、駐車スイッチ(自動変速車両の場合)などの手動操作スイッチがあり、その他に、アクセルペダルの踏込み度合を検出するアクセルポジションセンサ、吸気スロットルの弁開度を検出するスロットルポジションセンサ、エンジンに対する吸気量を検出するエアフローセンサ、排気ガスの酸素濃度を検出する排気ガスセンサ、エンジンの冷却水温センサ(水冷エンジンの場合)などのエンジンの駆動制御を行うアナログセンサによって構成されている。
安全スイッチ18aは、始動リレー16の電磁コイル16bと直列接続されていて、変速機のシフトレバー位置がニュートラル位置、または駐車位置(自動変速車両の場合)であるときに閉路して、電磁コイル16bの付勢を可能にするものである。
車載エンジン制御装置100Aによって駆動される車載電気負荷群19は、例えば点火コイル(ガソリンエンジンの場合)、吸気弁開度制御用モータなどの主機類や、排気ガスセンサ用のヒータ、負荷給電用の電源リレー、エアコン駆動用の電磁クラッチ、警報・表示機器などの補機類の電気負荷によって構成されている。また、車載電気負荷群19の一部である電磁コイル20は、燃料噴射用電磁弁を駆動するものであり、この電磁コイル20は各気群筒毎に設けられて気筒内噴射を行うようになっている。
次に、車載エンジン制御装置100Aの内部構成について説明する。車載エンジン制御装置100Aの内部構成として、マイクロプロセッサ10は、例えばフラッシュメモリである不揮発プログラムメモリ21A、演算処理用のRAMメモリ22、不揮発データメモリ23、多チャンネルAD変換器24と協働するようになっている。なお、不揮発プログ
ラムメモリ21Aには、燃料噴射制御を行う制御プログラムに加えて、図2のフローチャートで後述する各種の制御プログラムが格納されている。
制御電源回路25は、車載バッテリ12から電源リレー13の出力接点を介して給電され、例えばDC5Vの安定化電圧Vccを発生してマイクロプロセッサ10に給電する。
反転論理素子26は、電源スイッチ14が閉路したときに、論理レベルが「L」となる電源スイッチ用のモニタ信号PWSを発生してマイクロプロセッサ10に入力する。また、反転論理素子27は、始動スイッチ15が閉路したときに、論理レベルが「L」となる始動スイッチ用のモニタ信号STSを発生してマイクロプロセッサ10に入力する。
論理和回路28は、始動スイッチ15が閉路するか、またはマイクロプロセッサ10が始動指令信号ASTを発生しているときに始動用開閉素子29を導通駆動し、その結果として車載バッテリ12、電源リレー13、始動用開閉素子29、及び安全スイッチ18aを介して電磁コイル16bが付勢され、始動リレー16の出力接点16aを介して始動電動機17が車載バッテリ12に接続されるようになっている。なお、始動指令信号ASTはアイドルストップ運転モードで停止していたエンジンを再始動させるときに論理レベルは「H」となるようになっている。
入力インタフェース回路30は、運転状態検出センサ18とマイクロプロセッサ10との間に接続されて、電圧レベルの変換やノイズ抑制処理を行って運転状態検出信号INをマイクロプロセッサ10に入力するようになっている。また、出力インタフェース回路31はマイクロプロセッサ10が発生する負荷駆動指令信号Driに応動して車載電気負荷群19を駆動する複数のパワートランジスタで構成されている。
昇圧回路11Aは、例えばインダクタンス素子である昇圧素子32、充電ダイオード33、コンデンサ34(以下高圧コンデンサという)昇圧用開閉素子35、電流検出抵抗36、ゲート回路37、駆動抵抗38、及び電圧制御回路39Aを主体として構成された補助電源であり、昇圧素子32は、車載バッテリ12、電源リレー13、昇圧用開閉素子35、及び電流検出抵抗36を通じて給電され、昇圧用開閉素子35が開路したときには昇圧素子32に蓄積されていた電磁エネルギーを、充電ダイオード33を介して高圧コンデンサ34に放出するよう構成されている。なお、電圧制御回路39Aは、電流検出抵抗36の両端電圧が所定値以下であるときに通電指令出力DRの論理レベルを「L」にして、ゲート回路37と駆動抵抗38を通じて昇圧用開閉素子35を導通させると共に、電流検出抵抗36の両端電圧が所定値以上となった後の所定期間に通電指令出力DRの論理レベルを「H」にして昇圧用開閉素子35の駆動を停止し、この駆動停止期間に高圧コンデンサ34に対する充電が行われるよう構成されている。
また、このようにして昇圧用開閉素子35のON/OFF動作を繰返すことによって、高圧コンデンサ34の充電電圧が所定の目標高電圧Vhに到達すると、電圧制御回路39Aは昇圧用開閉素子35に対する通電指令出力DRの論理レベルを「H」にして通電停止するように構成されている。
昇圧回路11Aは、更に論理和素子40を備え、この論理和素子40は、マイクロプロセッサ10が昇圧抑制制御信号STPを発生しているとき、または後述する駆動制御回路41Aが昇圧禁止信号INHを発生しているときに、ゲート回路37を介して昇圧用開閉素子35の通電指令出力DRを停止するようになっている。なお、昇圧用開閉素子35の開閉動作が停止していても、高圧コンデンサ34は逆流阻止ダイオード42と補助充電抵抗43との直列回路を介して車載バッテリ12から充電されるようになっており、電源リレー13が動作しているときには、高圧コンデンサ34の電圧は電源電圧Vbと略等しい
電圧となっている。
駆動制御回路41Aは、第1の開閉素子41aと第2の開閉素子41bを包含し、第1の開閉素子41aは、昇圧回路11Aから目標高電圧Vhを受けて電磁コイル20に急速給電電圧を供給するようになっている。また、第2の開閉素子41bは、車載バッテリ12から電源電圧Vbを受けると共に、逆流阻止ダイオード41cを介して電磁コイル20に持続給電電圧を供給するようになっている。
マイクロプロセッサ10は、運転状態検出センサ18の中におけるクランク角センサの動作状態に応動して開弁駆動指令信号Drjを発生し、駆動制御回路41Aは、開弁駆動指令信号Drjの発生にともなって第1の開閉素子41a及び第2の開閉素子41bを閉路駆動すると共に、昇圧禁止信号INHを発生して昇圧用開閉素子35を遮断する。
電磁コイル20に対する励磁電流が所定値まで上昇すると第1の開閉素子41aは開路され、昇圧禁止信号INHも解除されて昇圧回路11Aの昇圧動作が開始される。
燃料噴射用電磁弁が開弁した頃合には、第2の開閉素子41bは完全導通状態からON/OFF制御状態に移行して電磁コイル20に開弁保持電流を供給する。開弁駆動指令信号Drjが停止すると、第2の開閉素子41bも不導通となると共に、図示しない高速遮断用の開閉素子が開路して電磁コイル20の励磁電流を急速遮断するようになっている。
なお、前記において、昇圧素子32はインダクタンス素子に代わって昇圧トランスを用いることも可能である。
また、駆動制御回路41Aは、後述する実施の形態2のように、第1の開閉素子41aと第2の開閉素子41bとを直列接続し、そして、第1の開閉素子41aは、昇圧回路11Aから目標高電圧Vhを受け、第2の開閉素子41bを経由して電磁コイル20に急速給電電圧を供給するようにし、第2の開閉素子41bは、車載バッテリ12から逆流阻止ダイオード41cを介して電源電圧Vbを受け、電磁コイル20に持続給電電圧を供給するようにしてもよい。
実施の形態1に係る車載エンジン制御装置は前記のように構成されており、次にその動作について説明する。図2は、実施の形態1に係る車載エンジン制御装置の動作を説明するフロ−チャ−トである。
まず、図1において、電源スイッチ14を閉路すると電源リレー13が付勢され、電源リレー13の出力接点を介して車載バッテリ12と車載エンジン制御装置100Aが接続される。その結果、制御電源回路25に給電されて安定化電圧Vccがマイクロプロセッサ10に供給され、マイクロプロセッサ10が起動される。
一方、始動スイッチ15が閉路されると、図2で後述する要領によりエンジンが始動され、マイクロプロセッサ10は、運転状態検出センサ18の動作状態と不揮発プログラムメモリ21A内に格納された制御プログラムの内容に応動して負荷駆動指令信号Drjを発生する。そして車載電気負荷群19の駆動制御を行うと共に、不揮発プログラムメモリ21A内に格納された燃料噴射制御プログラムの内容に応動して開弁駆動指令信号Drjを発生し、電磁コイル20の駆動制御を行う。
次に、図2において、工程200は、マイクロプロセッサ10がエンジン始動制御の動作を開始するステップであり、工程200に続く一連の工程が実行されて動作終了工程234に移行すると、マイクロプロセッサ10は他の制御プログラムを実行し、所定時間内
には再び工程200が活性化されて一連の工程を繰返して実行するようになっている。
工程200に続く工程201aは、電源スイッチ14が閉路された後の初回動作であるか否かの判定を行うステップであり、初回動作であれば後述する工程209による運転フラグがリセットされているので、NOの判定を行って工程203へ移行し、初回動作でないときには後述する工程209において運転フラグがセットされていることによってYESの判定を行って工程201bへ移行するようになっている。
工程201bは、アイドルストップ運転を行うかどうかの選択スイッチの動作状態を監視して、アイドルストップ運転を行う場合にはYESの判定を行って工程201cへ移行し、アイドルストップ運転を行わない場合にはNOの判定を行って工程203へ移行する判定ステップである。
工程201cは、始動スイッチ15が開路されているか閉路されているかをモニタ信号STSによって監視し、閉路しておればNOの判定を行って工程204へ移行し、開路しておればYESの判定を行って工程220へ移行する判定ステップである。
なお、工程201a、工程201b、及び工程201cによって構成された工程ブロック201は、運転モード判定手段となるものであり、工程ブロック201の判定がNOである場合には、始動スイッチ15を用いて手動始動モードでエンジンの始動が行われ、工程ブロック201の判定がYESである場合には、マイクロプロセッサ10が発生する始動指令信号ASTによって自動始動モードでエンジンの始動が行われるアイドルストップ運転モードとなっている。
工程203は、始動スイッチ15が開路されているか閉路されているかをモニタ信号STSによって監視し、閉路しておればNOの判定を行って工程204へ移行し、開路しておればYESの判定を行って工程211へ移行する判定ステップである。
工程204は、始動スイッチ15が閉路されたことに伴って、マイクロプロセッサ10の制御動作とは独立してエンジンの始動が行われるステップであり、工程204においては、始動スイッチ15、論理和回路28、始動用開閉素子29を介して始動リレー16の電磁コイル16bが付勢されるようになっている。
車載バッテリ12が始動リレー16の出力接点16aを介して始動電動機17に接続されたことに伴って、もしも車載バッテリ12の充電状態が悪い寒冷始動などの場合であれば、車載バッテリ12の電源電圧Vbが一時的に異常低下して、マイクロプロセッサ10が不作動となることがあっても、エンジンの始動は持続され、やがてエンジン回転の上昇に伴って車載バッテリ12の電源電圧が回復すればマイクロプロセッサ10が動作を開始する。
マイクロプロセッサ10が正常に動作していて、エンジンを始動するために始動スイッチ15が閉路状態となっている場合には、工程200、工程201a、工程203、工程205から工程209、工程234に至る一連の工程が繰返して循環実行されることになり、その循環周期は例えば10msec以下の時間となっている。その循環過程で、もしも始動完了前または始動完了後に始動スイッチ15が開路されると、工程203の判定がYESとなって、工程205から工程209の一連の工程は実行されなくなる。
始動スイッチ15の閉路状態が持続しているときに、工程203に続いて実行される工程205は、昇圧抑制制御信号STPの論理レベルを「L」にすることによって昇圧回路11Aの昇圧動作を許可するステップである。なお、始動スイッチ15が閉路される前段
階においては、後述する工程212により昇圧抑制制御信号STPの論理レベルは「H」にされて、昇圧回路11Aの昇圧動作が禁止された状態となっていたものである。
工程205に続いて実行される工程206は、エンジンの回転速度が、例えば300〜350RPM程度の所定の臨界回転速度Nsである第1の回転速度を超過したかどうかを判定し、低回転であればNOの判定を行って動作終了工程234へ移行し、工程200、工程201a、工程203、工程205、工程206、及び工程234を循環しながらエンジン回転速度の上昇を待ち、やがてエンジン回転速度が上昇して工程206の判定がYESとなれば工程207へ移行するようになっている。
工程207では、昇圧許可状態を持続すると共に、第1の開閉素子41a及び第2の開閉素子41bによる燃料噴射制御を開始し、ガソリンエンジンの場合であれば点火制御も開始する。
続く工程208は、エンジンの現在の回転速度が、例えば500〜600RPM程度の自立回転することができる最低回転速度である第2の回転速度を超過したかどうかを判定し、低回転であればNOの判定を行って動作終了工程234へ移行し、工程200、工程201a、工程203、工程205、工程206、工程207、工程208、及び工程234を循環しながらエンジン回転速度の上昇を待ち、やがてエンジン回転速度が上昇して工程208の判定がYESとなれば工程209へ移行するようになっている。
工程209では、図示しない運転フラグがセットされて動作終了工程234へ移行するが、この運転フラグは電源スイッチ13が投入されたときにリセットされるようになっていて、工程201aにおいて初回のエンジン始動操作であるかどうかの判定を行うものとなっている。
始動スイッチ15が開路されているときに実行される工程211は、エンジンが停止状態であるかどうかを判定し、エンジンが停止状態であればYESの判定を行って工程212へ移行し、エンジンが回転中であればNOの判定を行って工程217へ移行するステップである。
工程212では、昇圧抑制制御信号STPの論理レベルを「H」にして、昇圧回路11Aの昇圧動作を禁止し、続く工程213では、燃料噴射制御と点火制御を停止する。そして、動作終了工程234へ移行する。
工程217では、昇圧許可状態を持続すると共に、第1の開閉素子41a及び第2の開閉素子41bによる燃料噴射制御を継続し、ガソリンエンジンの場合であれば点火制御も継続する。そして、動作終了工程234へ移行する。
工程ブロック201の判定がYESとなるアイドルストップ運転モードで実行される工程220は、自動始動の要件が成立したかどうかを判定し、成立すればYESの判定を行って工程225へ移行し、不成立であればNOの判定を行って工程221へ移行する判定ステップである。なお、自動始動の要件としては次の全ての事項が成立することである。
(1)車両停止し、エンジンも停止していること。
(2)ギアシフトレバーの位置がニュートラル(手動変速車両または自動変速車両の場合)、または駐車(自動変速車両の場合)となっていること。
(3)望ましくは、運転席の座席スイッチが動作していること。
(4)アクセルペダル、ブレーキペダル、サイドブレーキ、クラッチペダル(手動変速車両の場合)の何れかの状態が変化し、例えばアクセルペダルが踏まれたこと。
工程221では、エンジンの自動停止の要件が成立したかどうかを判定し、成立すればYESの判定を行って工程222へ移行し、不成立であればNOの判定を行って工程211へ移行する。なお、自動停止の要件としては次の全ての事項が成立することである。
(1)車両停止し、エンジンは回転中であること。
(2)ギアシフトレバーの位置がニュートラル(手動変速車両または自動変速車両の場合)、または駐車(自動変速車両の場合)となっていること。
(3)望ましくは、車載バッテリ12の電源電圧Vbが所定値以上であり、エンジンの環境温度が所定値以上であること。
(4)アクセルペダルが踏まれていないこと。
従って、工程220、工程221の判定が共にNOとなって工程211へ移行するのは、自動始動と自動停止を行わないで現状を維持したい場合となる。
自動停止要件が成立したときに実行される工程222では、昇圧抑制制御信号STPの論理レベルを「H」にして、昇圧回路11Aの昇圧動作を禁止し、続く工程223では、燃料噴射制御と点火制御を停止し、続いて動作終了工程234へ移行するようになっている。
自動始動要件が成立したときに実行される工程225では、昇圧抑制制御信号STPの論理レベルを「L」にして、昇圧回路11Aの昇圧動作を許可し、続く工程230では、始動指令信号ASTを発生してから工程231へ移行する。
工程231は、工程230によって始動指令ASTが発生してから後述する工程228の判定がYESとなって始動完了判定されるまでの時間が所定の制限時間を超過したかどうかを判定し、時間超過であればYESの判定を行って工程232へ移行し、未超過であればNOの判定を行って工程226へ移行して自動始動を継続する判定ステップである。
工程232では、工程230で発生した始動指令ASTを解除して、工程231で起動された図示しない計時カウンタをリセットすると共に、異常発生情報をRAMメモリ22に書込みしてから動作終了工程234へ移行する。
工程226は、エンジンの回転速度が、例えば300〜350RPM程度の所定の臨界回転速度Nsである第1の回転速度を超過したかどうかを判定し、低回転であればNOの判定を行って動作終了工程234へ移行する。そして、工程200、工程ブロック201、工程220から工程226を循環しながらエンジン回転速度の上昇を待ち、やがてエンジン回転速度が上昇して工程226の判定がYESとなれば工程227へ移行するようになっている。
工程227では、昇圧許可状態を持続すると共に、第1の開閉素子41a及び第2の開閉素子41bによる燃料噴射制御を開始し、ガソリンエンジンの場合であれば点火制御も開始する。
続く工程228は、エンジンの現在の回転速度が、例えば500〜600RPM程度の自立回転することができる最低回転速度である第2の回転速度を超過したかどうかを判定するステップで、低回転であればNOの判定を行って動作終了工程234へ移行する。そして、工程200、工程ブロック201、工程220から工程228を循環しながらエンジン回転速度の上昇を待ち、やがてエンジン回転速度が上昇して工程228の判定がYESとなれば工程229へ移行するようになっている。
工程229では、工程230で発生した始動指令ASTが解除されると共に、工程23
1で起動された図示しない計時カウンタをリセットしてから動作終了工程234へ移行するようになっている。
以上の制御フローを概括説明すると、工程ブロック201はアイドルストップ運転モードであるか否かを判定する運転モード判定手段となるものであり、NOの判定の場合には手動操作によるエンジン始動が行われ、YESの判定の場合は自動停止と自動始動が行われるようになっている。
工程203から工程209に至る一連の工程は手動始動モードによるエンジン始動動作に関するものであり、工程205は昇圧許可手段となっている。また、工程203から工程217に至る一連の工程はエンジン始動に関わりがなく、エンジンが通常停止しているか運転中である場合のものであり、工程212はエンジン停止中の昇圧抑制手段となっている。
工程221から工程223に至る一連の工程はアイドルストップ運転モードにおいてエンジン停止するための制御フローとなっており、工程221は停止要件判定手段、工程222はアイドルストップ状態に対応した臨時昇圧抑制手段となっている。また、工程220から工程229に至る一連の工程はアイドルストップ運転モードにおいてエンジンを自動始動するための制御フローとなっており、工程220は自動始動要件判定手段、工程225は自動昇圧許可手段、工程230は自動始動指令発生手段となっている。
以上詳述したように、実施形態1に係る車載エンジン制御装置100Aは、車載バッテリ12から供給された電源電圧Vbを昇圧する昇圧回路11Aと、車載エンジンの燃料噴射弁を駆動する電磁コイル20と昇圧回路11Aとの間に接続されて瞬時急速給電を行う第1の開閉素子41aと、車載バッテリ12と電磁コイル20との間に接続されて持続給電を行う第2の開閉素子41bと、車載エンジンの運転状態に応動して第1の開閉素子41a及び第2の開閉素子41bの導通を制御して燃料噴射制御を行うマイクロプロセッサ10とを備えている。
そして、昇圧回路11Aは、車載バッテリ12から昇圧用開閉素子35と昇圧素子32とを介して充電される高圧コンデンサ34と、昇圧用開閉素子35の複数回の断続動作によって高圧コンデンサ34の出力電圧が所定の目標高電圧Vh以上になると昇圧動作を停止する電圧制御回路39Aとを備えると共に、当該昇圧回路11Aには昇圧抑制制御信号STPが入力されている。
昇圧抑制制御信号STPは、エンジンの停止中にあっては、エンジンの始動操作が開始されるまでは昇圧回路11Aの出力電圧を目標高電圧Vh未満の電圧に抑制すると共に、エンジンの始動操作が開始されると第1の開閉素子41a及び第2の開閉素子41bによる燃料噴射制御の開始に先立って昇圧回路11Aの昇圧抑制を解除し、エンジンの始動電動機17によってエンジンの回転速度が所定の臨界回転速度Nsを超えたことによって、前記燃料噴射制御が開始されるときまでには目標高電圧Vhまで上昇するように制御する信号である。そして、エンジンの回転速度が所定の臨界回転速度Nsを超えて、前記燃料噴射制御が行われているときには、昇圧抑制制御信号STPは昇圧抑制を解除して常時昇圧許可を行うようになっている。
従って、実施の形態1に係る車載エンジン制御装置100Aによれば、エンジンの停止状態においては車載エンジン制御装置内部には高電圧が発生せず、電圧制御回路39Aに対するリーク電流による電力損失が低減されると共に、エンジンの始動操作が開始されると燃料噴射制御が開始されるまでの始動初期時間を利用して目標高電圧Vhまでの昇圧動作を完了し、小型安価な昇圧回路11Aであっても遅滞なく燃料噴射制御を開始すること
ができる。
また、マイクロプロセッサ10と協働する不揮発プログラムメモリ21Aは、昇圧抑制手段(図2の工程212)と、昇圧許可手段(図2の工程205)となる制御プログラムを包含している。
そして、始動電動機17は、始動スイッチ15が閉路されると、マイクロプロセッサ10が不作動状態にあっても始動リレー16を介して車載バッテリ12から給電駆動されると共に、始動スイッチ15の開閉信号は、モニタ信号STSとしてマイクロプロセッサ10に入力されている。
昇圧抑制手段(図2の工程212)は、始動スイッチ15が開路されていて、エンジンが停止している時には昇圧抑制制御信号STPを発生して、昇圧回路11Aの出力電圧を抑制するようになっている。また、昇圧許可手段(図2の工程205)は、マイクロプロセッサ10に入力された始動スイッチ15のモニタ信号STSに応動して、昇圧回路11Aに対する昇圧抑制制御信号STPを解除するようになっている。
このように、実施の形態1に係る車載エンジン制御装置100Aでは、始動スイッチ15の開閉信号(モニタ信号STS)は、マイクロプロセッサ10に入力されると共に、始動電動機17は、マイクロプロセッサ10が不作動であっても始動リレー16を介して給電駆動されるようになっている。従って、車載バッテリの充電電圧が低い寒冷始動において、始動電動機17の回転開始直後の異常電圧低下によってマイクロプロセッサ10が不作動となっても始動電動機17への給電を持続し、始動電動機17の回転上昇に伴って車載バッテリ12の電圧が回復し、マイクロプロセッサ10が動作を開始してエンジンの始動を可能にすることができると共に、マイクロプロセッサ10に入力された始動スイッチ15の開閉信号(モニタ信号STS)に応動して昇圧回路11Aの昇圧抑制を解除することができる。
また、マイクロプロセッサ10と協働する不揮発プログラムメモリ21Aは、運転モード判定手段(図2の工程ブロック201)、停止要件判定手段(図2の工程221)、及び臨時昇圧抑制手段(図2の工程222)となる制御プログラムを包含している。
そして、運転モード判定手段(図2の工程ブロック201)は、車両運転用の電源スイッチ14が投入された後の初回のエンジン始動操作ではなく、またアイドルストップ運転制御を適用するかどうかの選択指令スイッチが「適用」の選択位置であり、また始動スイッチ15が開路している状態をアイドルストップ運転モードであると判定する。
停止要件判定手段(図2の工程221)は、運転モード判定手段(図2の工程ブロック201)がアイドルストップ運転モードであると判定しているときであって、車両が停止していて、エンジン回転速度がアイドル回転速度であるときにエンジン自動停止を行うことを判定して前記燃料噴射制御を停止する。
臨時昇圧抑制手段(図2の工程222)は、前記燃料噴射制御の停止に伴って昇圧抑制制御信号STPを発生して、昇圧回路11Aの出力電圧を抑制するようになっている。
このように、実施の形態1に係る車載エンジン制御装置100Aでは、アイドルストップ運転モードにおいて、燃料噴射の停止に伴って昇圧抑制制御信号が発生するようになっている。従って、アイドルストップ運転を行うときであっても、エンジンの停止状態においては車載エンジン制御装置内部には高電圧が発生せず、電圧制御回路に対するリーク電流による電力損失が低減される。
また、マイクロプロセッサ10と協働する不揮発プログラムメモリ21Aは、自動始動要件判定手段(図2の工程220)と、自動昇圧許可手段(図2の工程225)と、自動始動指令発生手段(図2の工程230)となる制御プログラムを包含している。
そして、自動始動要件判定手段(図2の工程220)は、前記アイドルストップ運転モードにおいて自動停止されていたエンジンの運転を再開するために、変速レバーの選択位置がニュートラルまたは駐車位置であって、エンジンの停止状態でアクセルペダル、ブレーキペダル、サイドブレーキ、クラッチペダルの何れかが操作されたことを検出して始動要件が成立したことを判定する。
自動昇圧許可手段(図2の工程225)は、自動始動要件判定手段(図2の工程220)が始動要件の成立を判定したことに応動して、昇圧抑制されていた昇圧回路11Aに対する昇圧抑制制御信号STPを解除する。
自動始動指令発生手段(図2の工程230)は、自動始動要件判定手段(図2の工程220)が始動要件の成立を判定したことに応動して始動指令信号ASTを発生し、車載バッテリ12から始動リレー16を介して始動電動機17に給電するようになっている。
このように、実施の形態1に係る車載エンジン制御装置100Aでは、アイドルストップ運転モードにおいて停止しているエンジンに対し、自動始動要件判定手段(図2の工程220)の判定出力に応動して始動指令信号ASTが発生し、始動指令信号ASTの発生と同時に昇圧回路11Aの昇圧動作が開始されるようになっている。従って、アイドルストップ運転モードにおいてエンジン停止されている期間に昇圧抑制されていた昇圧回路11Aは、エンジンの再始動操作に応動して昇圧抑制が解除され、燃料噴射制御が開始される臨界回転速度に達するまでに目標高電圧を得ることができる。
また、昇圧回路11Aは更に、車載バッテリ12と高圧コンデンサ34との間に接続された補助充電抵抗43を備えている。そして、補助充電抵抗43は、昇圧用開閉素子35
の断続動作が停止された昇圧停止状態において、電圧制御回路39Aの内部抵抗に対する自然放電による電圧低下を抑制するための充電電流を供給し、当該補助充電抵抗43の値は少なくとも前記内部抵抗の値よりも小さな値とすることによって、高圧コンデンサ34の出力電圧を車載バッテリ12の電源電圧Vbと略等しい電圧に維持するようになっている。
このように、実施の形態1に係る車載エンジン制御装置100Aでは、昇圧回路11Aが昇圧動作を停止しているときに、高圧コンデンサ34は補助充電抵抗43によって車載バッテリ12から充電されるようになっている。従って、エンジンの始動操作が行われて昇圧回路11Aに対する抑制動作が解除された後に、速やかに目標高電圧Vhに達することができる。
実施の形態2.
次に、実施の形態2に係る車載エンジン制御装置について説明する。図3は、実施の形態2に係る車載エンジン制御装置を示す全体構成図である。実施の形態2については実施の形態1との相違点を中心にして説明するが、実施の形態2では、車載エンジン制御装置が複数のユニットに分割され、駆動制御回路の構成と制御プログラムの一部が異なっている。なお、実施の形態1と同一または相当部分に同一符号を付している。
図3において、車載エンジン制御装置100Bは、マイクロプロセッサ10を主体として構成されたメインユニット100Baと、補助電源となる昇圧回路11Aと電磁コイル20の駆動制御回路41Bを内蔵したサブユニット100Bbによって構成されている。
車載エンジン制御装置100Bの外部には、実施の形態1と同様に車載バッテリ12と電源リレー13、電源スイッチ14、始動スイッチ15、運転状態検出センサ18、始動リレー16と安全スイッチ18a、始動電動機17、車載電気負荷群19、燃料噴射用電磁弁を駆動する複数の電磁コイル20が接続されている。なお、これらは実施の形態1と同様に動作する。
次に、メインユニット100Baの内部構成として、マイクロプロセッサ10は、例えばフラッシュメモリである不揮発プログラムメモリ21B、演算処理用のRAMメモリ22、不揮発データメモリ23、多チャンネルAD変換器24と協働するようになっている。なお、不揮発プログラムメモリ21Bには燃料噴射制御を行うための制御プログラムに加えて、図4のフローチャートで後述する各種の制御プログラムが格納されている。
制御電源回路25は、車載バッテリ12から電源リレー13の出力接点を介して給電され、例えばDC5Vの安定化電圧Vccを発生してマイクロプロセッサ10に給電する。
反転論理素子26は、電源スイッチ14が閉路したときに、論理レベルが「L」となる電源スイッチ用のモニタ信号PWSを発生してマイクロプロセッサ10に入力する。また、反転論理素子27は、始動スイッチ15が閉路したときに、論理レベルが「L」となる始動スイッチ用のモニタ信号STSを発生してマイクロプロセッサ10に入力する。
論理和回路28は、始動スイッチ15が閉路するか、またはマイクロプロセッサ10が始動指令信号ASTを発生しているときに始動用開閉素子29を導通駆動し、その結果として車載バッテリ12、電源リレー13、始動用開閉素子29、安全スイッチ18aを介して電磁コイル16bが付勢され、始動リレー16の出力接点16aを介して始動電動機17が車載バッテリ12に接続されるようになっている。なお、始動指令信号ASTはアイドルストップ運転モードで停止していたエンジンを再始動させるときに論理レベルは「H」となるようになっている。
入力インタフェース回路30は、運転状態検出センサ18とマイクロプロセッサ10との間に接続されて、電圧レベルの変換やノイズ抑制処理を行って運転状態検出信号INをマイクロプロセッサ10に入力するようになっている。また、出力インタフェース回路31は、マイクロプロセッサ10が発生する負荷駆動指令信号Driに応動して車載電気負荷群19を駆動する複数のパワートランジスタで構成されている。
次に、サブユニット100Bbの内部構成として、昇圧回路11Aは、実施の形態1と同様に構成されている。また、駆動制御回路41Bは、第1の開閉素子41aと第2の開閉素子41bが直列接続されている。そして、第1の開閉素子41aは、昇圧回路11Aから目標高電圧Vhを受けると共に、第2の開閉素子41bを経由して電磁コイル20に急速給電電圧を供給するようになっている。また、第2の開閉素子41bは、車載バッテリ12から逆流阻止ダイオード41cを介して電源電圧Vbを受け、電磁コイル20に持続給電電圧を供給するようになっている。
マイクロプロセッサ10は、運転状態検出センサ18の中におけるクランク角センサの動作状態に応動して開弁駆動指令信号Drjを発生し、駆動制御回路41Bは、開弁駆動指令信号Drjの発生にともなって第1の開閉素子41a及び第2の開閉素子41bを閉路駆動すると共に、昇圧禁止信号INHを発生して昇圧用開閉素子35を遮断する。
電磁コイル20に対する励磁電流が所定値まで上昇すると第1の開閉素子41aは開路され、昇圧禁止信号INHも解除されて昇圧回路11Aの昇圧動作が開始される。
燃料噴射用電磁弁が開弁した頃合には、第2の開閉素子41bは完全導通状態からON/OFF制御状態に移行して電磁コイル20に対して開弁保持電流を供給する。
開弁駆動指令信号Drjが停止すると、第2の開閉素子41bも不導通となると共に、図示しない高速遮断用の開閉素子が開路して電磁コイル20の励磁電流を急速遮断するようになっている。
このように、第1の開閉素子41a及び第2の開閉素子41bを直列接続した場合には、高電圧で大電流を扱う第1の開閉素子41aが短絡故障となった場合に、第2の開閉素子41bを開路しておくことによって電磁コイル20の焼損を防止することができる。なお、実施の形態1のように、第1の開閉素子41a及び第2の開閉素子41bを並列接続した場合には、急速給電中には第2の開閉素子41bに電流が流れないので消費電力が抑制される効果がある。
以上、実施の形態2に係る車載エンジン制御装置について説明したが、実施の形態1でも説明したように、昇圧素子32は、インダクタンス素子に代えて昇圧トランスを用いることも可能である。また、駆動制御回路41Bは、第1の開閉素子41aが昇圧回路11Aから目標高電圧Vhを受け、電磁コイル20に対して急速給電電圧を供給するように構成し、第2の開閉素子41bが車載バッテリ12から電源電圧Vbを受け、逆流阻止ダイオード41cを介して電磁コイル20に持続給電電圧を供給するように構成してもよい。
実施の形態2に係る車載エンジン制御装置は前記のように構成されており、次にその動作について説明する。図4は、実施の形態2に係る車載エンジン制御装置の動作を説明するフロ−チャ−トである。なお、図4の動作説明用のフローチャートは、図2で説明した実施の形態1に係る車載エンジン制御装置の動作説明用のフローチャートを一部変更したものとなっており、共通部分は工程200番台を工程400番台に置きなおして表現されている。
また、図2と図4の変更点は、図4に始動予知を行うための工程ブロック402が追加されていることと、アイドルストップ運転モードにおいて始動予告を行うために、自動始動要件判定手段420が、工程420aと工程420bに分割されていることである。
図4において、工程ブロック402を構成する工程402aは、工程401aまたは工程401bがNOの判定を行って手動モードによる始動操作を行うときに実行され、始動予知手段が始動予知を行ったときにYESの判定を行って工程402bへ移行し、始動予知しなかったときにはNOの判定を行って工程403へ移行する判定ステップとなっている。なお、始動予知を行う要件は次の事項が全て成立したことによる。
(1)車両停止し、エンジンも停止していること。
(2)ギアシフトレバーの位置がニュートラル(手動変速車両または自動変速車両の場合)、または駐車(自動変速車両の場合)となっていること。
(3)望ましくは、運転席の座席スイッチが動作していること。
(4)アクセルペダル、ブレーキペダル、サイドブレーキ、クラッチペダル(手動変速車両の場合)の何れかの状態が変化し、例えばアクセルペダルが踏まれたこと。
工程402bは、工程402aが始動予知ありの判定をしてから、始動スイッチ15が閉路されるまでの時間が所定時間を経過したかどうかを判定し、時間超過していなければNOの判定を行って工程402cへ移行し、時間超過しておればYESの判定を行って工程403へ移行する判定ステップとなっている。
工程402cは、昇圧抑制制御信号STPの論理レベルを「L」にすることによって昇圧回路11Aの昇圧動作を許可して工程403へ移行するステップである。
工程402a、工程402b、及び工程402cで構成された工程ブロック402において、工程402aで始動予知を判定しないまま工程403へ移行して、直ちに始動スイッチ15が閉路された場合は、工程405において昇圧許可が行われ、昇圧回路11Aの昇圧動作が開始される。しかし、始動スイッチ15を閉路する前に、例えばアクセルペダルを踏込むなどの初動があれば、工程402aで始動予知の判定がなされ、実際に始動スイッチ15が閉路されるよりも早い時点で工程402cによって先行昇圧許可が行われることになる。
従って、車載バッテリ12の電源電圧Vbが低下していて、昇圧回路11Aの出力電圧が目標高電圧Vhに達するまでの時間が長くなっているときであっても、燃料噴射が行われるまでには少なくとも燃料噴射弁の開弁動作を行うのに必要な出力電圧にしておくことができるようになっている。
工程ブロック420を構成する工程420a及び工程420bにおいて、工程420aは工程401cの判定がYESであることによって実行され、始動予告の要件が成立したかどうかを判定し、成立すればYESの判定を行って工程425へ移行し、不成立であればNOの判定を行って工程421へ移行する判定ステップである。なお、始動予告の判定要件としては次の全ての事項が成立することである。
(1)車両停止し、エンジンも停止していること。
(2)ギアシフトレバーの位置がニュートラル(手動変速車両または自動変速車両の場合)、または駐車(自動変速車両の場合)となっていること。
(3)望ましくは、運転席の座席スイッチが動作していること。
(4)アクセルペダルまたはブレーキペダルまたはサイドブレーキまたはクラッチペダル(手動変速車両の場合)の状態が変化し、例えばアクセルペダルが踏まれたこと。
始動予告要件が成立したときに実行される工程425では、昇圧抑制制御信号STPの論理レベルを「L」にして、昇圧回路11Aの昇圧動作を許可する。続く工程420bは自動始動の要件が成立したかどうかを判定し、成立すればYESの判定を行って工程430へ移行し、不成立であればNOの判定を行って動作終了工程434へ移行する判定ステップである。なお、自動始動の判定要件としては次の全ての事項が成立することである。
(1)車両停止し、エンジンも停止していること。
(2)ギアシフトレバーの位置がニュートラル(手動変速車両または自動変速車両の場合)、または駐車(自動変速車両の場合)となっていること。
(3)望ましくは、運転席の座席スイッチが動作していること。
(4)アクセルペダル、ブレーキペダル、サイドブレーキ、クラッチペダル(手動変速車両の場合)の何れかの状態が再度変化し、例えばアクセルペダルが再度踏まれたこと。
このような制御フローによれば、工程430によって始動指令信号ASTが発生する前に、工程425によって昇圧許可されるので、車載バッテリ12の電源電圧Vbが低下していて、昇圧回路11Aの出力電圧が目標高電圧Vhに達するまでの時間が長くなっているときであっても、燃料噴射が行われるまでには少なくとも燃料噴射弁の開弁動作を行うのに必要な出力電圧にしておくことができる。
また、アイドルストップ状態にあるエンジンの再始動に当たっては、工程420aによる始動予告と、工程420bによる始動開始の操作を必要とするので、運転手の意志を確認したうえで再始動を行うことができるものとなっている。
図4の制御フローを概括説明すると、工程ブロック401は、アイドルストップ運転モードであるか否かを判定する運転モード判定手段となるものであり、NOの判定の場合には手動操作によるエンジン始動が行われ、YESの判定の場合は自動停止と自動始動が行われるようになっている。
工程402aから工程409に至る一連の工程は、手動始動モードによるエンジン始動動作に関するものであり、工程402aは始動予知手段、工程402cは先行昇圧許可手段、工程405は昇圧許可手段となっている。
工程403から工程417に至る一連の工程は、エンジン始動に関わりがなく、エンジンが通常停止しているか運転中である場合のものであり、工程412はエンジン停止中の昇圧抑制手段となっている。
工程421から工程423に至る一連の工程は、アイドルストップ運転モードにおいてエンジン停止するための制御フローとなっており、工程421は停止要件判定手段、工程422はアイドルストップ状態に対応した臨時昇圧抑制手段となっている。
工程420aから工程429に至る一連の工程は、アイドルストップ運転モードにおいてエンジンを自動始動するための制御フローとなっており、工程420aは始動予告判定手段、工程425は先行昇圧許可手段、工程420bは自動始動要件判定手段、工程430は自動始動指令発生手段となっている。
以上詳述したように、実施形態2に係る車載エンジン制御装置100Bは、車載バッテリ12から供給された電源電圧Vbを昇圧する昇圧回路11Aと、車載エンジンの燃料噴射弁を駆動する電磁コイル20と昇圧回路11Aとの間に接続されて瞬時急速給電を行う第1の開閉素子41aと、車載バッテリ12と電磁コイル20との間に接続されて持続給電を行う第2の開閉素子41bと、車載エンジンの運転状態に応動して第1の開閉素子41a及び第2の開閉素子41bの導通を制御して燃料噴射制御を行うマイクロプロセッサ10とを備えている。
そして、昇圧回路11Aは、車載バッテリ12から昇圧用開閉素子35と昇圧素子32とを介して充電される高圧コンデンサ34と、昇圧用開閉素子35の複数回の断続動作によって高圧コンデンサ34の出力電圧が所定の目標高電圧Vh以上になると昇圧動作を停止する電圧制御回路39Aとを備えると共に、当該昇圧回路11Aには昇圧抑制制御信号STPが入力されている。
昇圧抑制制御信号STPは、エンジンの停止中にあっては、エンジンの始動操作が開始されるまでは昇圧回路11Aの出力電圧を目標高電圧Vh未満の電圧に抑制すると共に、エンジンの始動操作が開始されると第1の開閉素子41a及び第2の開閉素子41bによる燃料噴射制御の開始に先立って昇圧回路11Aの昇圧抑制を解除し、エンジンの始動電動機17によってエンジンの回転速度が所定の臨界回転速度Nsを超えたことによって、前記燃料噴射制御が開始されるときまでには目標高電圧Vhまで上昇するように制御する信号である。そして、エンジンの回転速度が所定の臨界回転速度Nsを超えて、前記燃料噴射制御が行われているときには、昇圧抑制制御信号STPは昇圧抑制を解除して常時昇圧許可を行うようになっている。
従って、実施の形態2に係る車載エンジン制御装置100Bによれば、実施の形態1に係る車載エンジン制御装置100Aと同様に、エンジンの停止状態においては車載エンジン制御装置内部には高電圧が発生せず、電圧制御回路に対するリーク電流による電力損失が低減されると共に、エンジンの始動操作が開始されると燃料噴射制御が開始されるまでの始動初期時間を利用して目標高電圧までの昇圧動作を完了し、小型安価な昇圧回路であっても遅滞なく燃料噴射制御を開始することができる。
また、マイクロプロセッサ10と協働する不揮発プログラムメモリ21Bは、昇圧抑制手段(図4の工程412)と、昇圧許可手段(図4の工程405)となる制御プログラムを包含している。
そして、始動電動機17は、始動スイッチ15が閉路されると、マイクロプロセッサ10が不作動状態にあっても始動リレー16を介して車載バッテリ12から給電駆動されると共に、始動スイッチ15の開閉信号は、モニタ信号STSとしてマイクロプロセッサ10に入力されている。
昇圧抑制手段(図4の工程412)は、始動スイッチ15が開路されていて、エンジンが停止している時には昇圧抑制制御信号STPを発生して、昇圧回路11Aの出力電圧を抑制するようになっている。昇圧許可手段(図4の工程405)は、マイクロプロセッサ10に入力された始動スイッチ15のモニタ信号STSに応動して、昇圧回路11Aに対する昇圧抑制制御信号STPを解除するようになっている。
このように、実施の形態2に係る車載エンジン制御装置100Bでは、実施の形態1に係る車載エンジン制御装置100Aと同様に、始動スイッチ15の開閉信号(モニタ信号STS)はマイクロプロセッサ10に入力されていると共に、始動電動機17はマイクロプロセッサ10が不作動であっても始動リレー16を介して給電駆動されるようになっている。従って、車載バッテリの充電電圧が低い寒冷始動において、始動電動機17の回転開始直後の異常電圧低下によってマイクロプロセッサ10が不作動となっても始動電動機17への給電を持続し、始動電動機17の回転上昇に伴って車載バッテリ12の電圧が回復し、マイクロプロセッサ10が動作を開始してエンジンの始動を可能にすることができる。また、マイクロプロセッサ10に入力された始動スイッチ15の開閉信号(モニタ信号STS)に応動して昇圧回路11Aの昇圧抑制を解除することができる。
また、マイクロプロセッサ10と協働する不揮発プログラムメモリ21Bは、始動予知手段(図4の工程402a)と先行昇圧許可手段(図4の工程402c)となる制御プログラムを包含している。
そして、始動予知手段(図4の工程402a)は、始動スイッチ15を用いた手動始動モードにおいて、変速レバーの選択位置がニュートラルまたは駐車位置であって、エンジンの停止状態でアクセルペダル、ブレーキペダル、サイドブレーキ、クラッチペダルの何れかが操作されたことを検出して、始動スイッチ15が操作される可能性を予知するようになっている。先行昇圧許可手段(図4の工程402c)は、始動予知手段(図4の工程402a)が始動予知したときに、始動スイッチ15の閉路動作よりも先行して昇圧回路11Aに対する昇圧抑制制御信号STPを解除するようになっている。
このように、実施の形態2に係る車載エンジン制御装置100Bでは、始動スイッチ15の操作に関する始動予知手段(図4の工程402a)を備え、始動予知された時点で昇圧回路11Aの昇圧抑制動作を解除するようになっている。従って、車載バッテリ12の電圧が比較的低い場合であっても、始動電動機17によってエンジン回転速度が臨界回転速度を超えた時点で、確実に昇圧回路11Aの出力電圧を所定の目標電圧まで上昇させ、遅滞なく燃料噴射動作を行うことができる。
また、マイクロプロセッサ10と協働する不揮発プログラムメモリ21Bは、運転モード判定手段(図4の工程ブロック401)、停止要件判定手段(図4の工程421)、及び臨時昇圧抑制手段(図4の工程422)となる制御プログラムを包含している。
そして、運転モード判定手段(図4の工程ブロック401)は、車両運転用の電源スイッチ14が投入された後の初回のエンジン始動操作ではなく、またアイドルストップ運転制御を適用するかどうかの選択指令スイッチが「適用」の選択位置であり、また始動スイッチ15が開路している状態をアイドルストップ運転モードであると判定する。
停止要件判定手段(図4の工程421)は、運転モード判定手段(図4の工程ブロック401)がアイドルストップ運転モードであると判定しているときであって、車両が停止していて、エンジン回転速度がアイドル回転速度であるときにエンジン自動停止を行うことを判定して前記燃料噴射制御を停止する。
臨時昇圧抑制手段(図4の工程422)は、前記燃料噴射制御の停止に伴って昇圧抑制制御信号STPを発生して、昇圧回路11Aの出力電圧を抑制するようになっている。
このように、実施の形態2に係る車載エンジン制御装置100Bでは、実施の形態1に係る車載エンジン制御装置100Aと同様に、アイドルストップ運転モードにおいて、燃料噴射の停止に伴って昇圧抑制制御信号が発生するようになっている。従って、アイドルストップ運転を行うときであっても、エンジンの停止状態においては車載エンジン制御装置内部には高電圧が発生せず、電圧制御回路に対するリーク電流による電力損失が低減される。
また、マイクロプロセッサ10と協働する不揮発プログラムメモリ21Bは、始動予告判定手段(図4の工程420a)、先行昇圧許可手段(図4の工程425)、自動始動要件判定手段(図4の工程420b)、及び自動始動指令発生手段(図4の工程430)となる制御プログラムを包含している。
そして、始動予告判定手段(図4の工程420a)は、前記アイドルストップ運転モー
ドにおいて、変速レバーの選択位置がニュートラルまたは駐車位置であって、エンジンの停止状態でアクセルペダル、ブレーキペダル、サイドブレーキ、クラッチペダルの何れかが操作されたことを検出して始動予告意思があることを判定する。
先行昇圧許可手段(図4の工程425)は、始動予告判定手段(図4の工程420a)が始動予告意思を検出したことに応動して、昇圧抑制されていた昇圧回路11Aに対する昇圧抑制制御信号STPを解除する。
自動始動要件判定手段(図4の工程420b)は、変速レバーの選択位置がニュートラルまたは駐車位置であって、エンジンの停止状態でアクセルペダル、ブレーキペダル、サイドブレーキ、クラッチペダルの何れかが再度操作されたことを検出して始動開始意志があると判定する。
自動始動指令発生手段(図4の工程430)は、自動始動要件判定手段(図4の工程420b)が始動開始意志の成立を判定したことに応動して始動指令信号ASTを発生し、車載バッテリ12から始動リレー16を介して始動電動機17に給電する。
このように、実施の形態2に係る車載エンジン制御装置100Bでは、アイドルストップ運転モードにおいて停止しているエンジンの再始動に当たって、始動予告判定手段(図4の工程420a)によって始動予告意志が確認されると、先行昇圧許可手段(図4の工程425)によって昇圧抑制を解除し、続いて始動開始意志が確認されると始動指令信号ASTを発生してエンジンを自動始動するようになっている。従って、車載バッテリ12の電圧が比較的低い場合であっても、始動電動機17によってエンジン回転速度が臨界回転速度を超えた時点で、確実に昇圧回路11Aの出力電圧を所定の目標高電圧まで上昇させ、遅滞なく燃料噴射動作を行うことができる。また、エンジンの自動始動は運転手の2段階の操作によって実行されるので、安全性を向上することができる。
また、昇圧回路11Aは更に、車載バッテリ12と高圧コンデンサ34との間に接続さ
れた補助充電抵抗43を備えている。そして、補助充電抵抗43は、昇圧用開閉素子35の断続動作が停止された昇圧停止状態において、電圧制御回路39Aの内部抵抗に対する自然放電による電圧低下を抑制するための充電電流を供給し、当該補助充電抵抗43の値は少なくとも前記内部抵抗の値よりも小さな値とすることによって、高圧コンデンサ34の出力電圧を車載バッテリ12の電源電圧Vbと略等しい電圧に維持するようになっている。
このように、実施の形態2に係る車載エンジン制御装置100Bでは、実施の形態1に係る車載エンジン制御装置100Aと同様に、昇圧回路11Aが昇圧動作を停止しているときに、高圧コンデンサ34は補助充電抵抗43によって車載バッテリ12から充電されるようになっている。従って、エンジンの始動操作が行われて、昇圧回路11Aに対する抑制動作が解除された後に、速やかに目標高電圧Vhに達することができる。
実施の形態3.
次に、実施の形態3に係る車載エンジン制御装置について説明する。実施の形態3は、実施の形態1あるいは実施の形態2に係る車載エンジン制御装置の昇圧回路に変更を加えたもので、その他の構成並びに動作については、実施の形態1あるいは実施の形態2と同様である。従って、ここでは昇圧回路の構成と作用動作について説明する。
図5は、実施の形態3に係る車載エンジン制御装置の昇圧回路を示す図である。図5において、昇圧回路11Bは、例えばインダクタンス素子である昇圧素子32、充電ダイオード33、高圧コンデンサ34、昇圧用開閉素子35、電流検出抵抗36、ゲート回路37、駆動抵抗38、電圧制御回路39Bを主体として構成された補助電源である。
昇圧素子32には、車載バッテリ12と電源リレー13を介して電源電圧Vbが印加されていて、昇圧用開閉素子35、電流検出抵抗36を通じて給電され、昇圧用開閉素子35が開路したときには、昇圧素子32に蓄積されていた電磁エネルギーが充電ダイオード33を介して高圧コンデンサ34に放出するように構成されている。
昇圧回路11Bの昇圧用開閉素子35は、電流検出抵抗36の両端電圧が所定の比較基準電圧50の値未満である時に、ゲート素子37の出力から駆動抵抗38を介して通電駆動されている。しかし、電流検出抵抗36の両端電圧が所定の基準電圧50の値以上になると、比較回路51、パルス発生回路52、及び論理輪素子53を介してゲート回路37の出力発生を所定時間だけ停止し、昇圧用開閉素子35が遮断されている期間に昇圧素子32から高圧コンデンサ34に対する充電が行われるよう構成されている。
また、このようにして昇圧用開閉素子35のON/OFF動作を繰返すことによって、高圧コンデンサ34の充電電圧が所定の目標高電圧Vhに到達し、分圧抵抗54aと分圧抵抗54bによる分圧電圧が所定の比較基準電圧55を超過すると、比較回路56と論理和素子53を介してゲート回路37の出力発生を停止して、昇圧用開閉素子35に対する通電指令出力DRの論理レベルを「H」にして通電停止するように構成されている。
昇圧回路11Bは更に反転論理素子57を備え、この反転論理素子57は、マイクロプロセッサ10が昇圧抑制制御信号STPを発生していないとき(論理レベルが「L」のとき)、目標電圧選択回路となる開閉素子58を導通させて、抑制解除分圧抵抗54cを分圧抵抗54bに並列接続するようになっている。従って、分圧抵抗54a、54b、54cによる分圧比が大きくなって、高圧コンデンサ34の出力電圧は目標高電圧Vhが得られるようになっている。しかし、昇圧抑制制御信号STPが発生して、その論理レベルが「H」になると、開閉素子58が不導通となり、分圧抵抗54a、54bによる分圧比が小さくなって、高圧コンデンサ34の出力電圧は待機中間電圧Vwが得られるようになっている。
従って、エンジン停止状態における高圧コンデンサ34の出力電圧を抑制することによって、車載バッテリ12の消費電力を抑制すると共に、昇圧許可されてから目標高電圧Vhに達するまでの時間を短縮することができる。また、駆動制御回路41A(または411B)が昇圧禁止信号INHを発生しているときには、ゲート回路37を介して昇圧用開閉素子35の通電指令出力を停止するようになっていて、電磁コイル20に対して第1の開閉素子41aによる急速給電が行われているときには昇圧回路11Bの昇圧操作を停止するようになっている。
以上のように、実施の形態3に係る車載エンジン制御装置の昇圧回路11Bは、車載バッテリ12から昇圧用開閉素子35とインダクタンス素子または昇圧トランスである昇圧素子32とを介して充電される高圧コンデンサ34を備え、昇圧用開閉素子35の複数回の断続動作によって高圧コンデンサ34の出力電圧が所定の目標高電圧Vh以上になると昇圧動作を停止する。そして、当該昇圧回路11Bには目標電圧選択回路58が付加されて昇圧抑制制御信号STPが入力される。
目標電圧選択回路58は、高圧コンデンサ34の出力電圧を燃料噴射制御のために必要とされる所定の目標高電圧Vhとするか、または目標高電圧Vh未満の値であって、車載バッテリ12の電源電圧Vb以上の値である待機中間電圧Vwにするかを切換える。
昇圧抑制制御信号STPにより、エンジンの停止中にあっては、エンジンの始動操作が開始されるまでは昇圧回路11Bの出力電圧を待機中間電圧Vwに抑制すると共に、エンジンの始動操作が開始されると、第1の開閉素子191a及び第2の開閉素子191bによる燃料噴射制御の開始に先立って昇圧回路11Bの昇圧抑制を解除する。そして、始動電動機17によってエンジンの回転速度が所定の臨界回転を越えて前記燃料噴射制御が開始されるまでには目標高電圧Vhまで上昇するように制御される。
このように、実施の形態3に係る車載エンジン制御装置では、エンジン昇圧抑制制御信号が発生すると、昇圧回路11Bは目標高電圧よりも低い待機中間電圧Vwに抑制されるようになっている。従って、エンジン停止状態において高電圧が発生しないので消費電力が低減されると共に、抑制動作が解除されたときに速やかに目標高電圧Vhに達することができる。
100A、100B 車載エンジン制御装置
12 車載バッテリ
14 電源スイッチ
15 始動スイッチ
16 始動リレー
17 始動電動機
20 電磁コイル
10 マイクロプロセッサ
21A、21B 不揮発プログラムメモリ
11A、11B 昇圧回路
41a 第1の開閉素子
41b 第2の開閉素子
32 昇圧素子
34 コンデンサ(高圧コンデンサ)
35 昇圧用開閉素子
39A、39B 電圧制御回路
43 補助充電抵抗
58 目標電圧選択回路
AST 始動指令信号
Ns 臨界回転速度
STP 昇圧抑制制御信号
STS モニタ信号
Vb 電源電圧
Vh 目標高電圧
Vw 待機中間電圧

Claims (7)

  1. 車載バッテリから供給された電源電圧を昇圧する昇圧回路と、前記昇圧回路と車載エンジンの燃料噴射弁を駆動する電磁コイルとの間に接続され、前記電磁コイルに対して瞬時急速給電を行う第1の開閉素子と、前記車載バッテリと前記電磁コイルとの間に接続され、前記電磁コイルに対して持続給電を行う第2の開閉素子と、前記車載エンジンの運転状態に応動して前記第1の開閉素子及び前記第2の開閉素子の導通を制御して燃料噴射制御を行うマイクロプロセッサと、前記マイクロプロセッサと協働する不揮発プログラムメモリと、を備えた車載エンジン制御装置であって、
    前記車載エンジンを始動する始動電動機は、始動スイッチの閉路により前記マイクロプロセッサが不作動状態にあっても始動リレーを介して前記車載バッテリから給電駆動されるとともに、前記始動スイッチの開閉信号を前記マイクロプロセッサに入力するように構成され、
    前記不揮発プログラムメモリは更に、前記始動スイッチが開路され前記車載エンジンが停止している時に昇圧抑制制御信号を発生するための昇圧抑制手段となる制御プログラムと、前記始動スイッチの閉路信号に応動して前記昇圧抑制制御信号を解除するための昇圧許可手段となる制御プログラムを包含し、
    前記昇圧回路は、前記車載バッテリから昇圧用開閉素子と昇圧素子とを介して充電されるコンデンサと、前記昇圧用開閉素子の複数回の断続動作によって前記コンデンサの出力電圧が所定の目標高電圧以上になると昇圧動作を停止する電圧制御回路と、を備えるとともに、
    前記マイクロプロセッサは、昇圧抑制制御信号を発生して前記昇圧回路に入力し、当該昇圧回路は前記車載エンジンの停止中にあっては、前記車載エンジンの始動操作が開始されるまでは前記昇圧回路の出力電圧を、前記目標高電圧未満で、前記車載バッテリの電源電圧と略等しい所定電圧以上の電圧となるように抑制し、前記車載エンジンの始動操作が開始されると、前記第1の開閉素子及び前記第2の開閉素子による燃料噴射制御の開始に先立って前記昇圧回路の昇圧抑制は解除され、前記車載エンジンを始動する始動電動機により、前記車載エンジンの回転速度が所定の臨界回転を越えて前記燃料噴射制御が開始されるまでには前記目標高電圧まで上昇していることを特徴とする車載エンジン制御装置。
  2. 前記不揮発プログラムメモリは更に、前記始動スイッチを用いた手動始動モードにおいて、変速レバーの選択位置がニュートラル又は駐車位置であって、前記車載エンジンの停止状態でアクセルペダル、ブレーキペダル、サイドブレーキ、及びクラッチペダルの何れかが操作されたことを検出して前記始動スイッチの操作を予知する始動予知手段と、前記始動予知手段の予知により、前記始動スイッチの閉路動作より先行して前記昇圧抑制制御信号を解除する先行昇圧許可手段となる制御プログラムを包含し、
    前記マイクロプロセッサは、前記始動スイッチの操作が予知されたときに前記昇圧抑制制御信号を解除して、前記昇圧回路に対する昇圧動作が先行開始することを特徴とする請求項1に記載の車載エンジン制御装置。
  3. 前記不揮発プログラムメモリは更に,車両運転用の電源スイッチの投入後における初回の車載エンジン始動操作でなく、またアイドルストップ運転制御を適用している状態で、かつ始動スイッチが開路している状態をアイドルストップ運転モードと判定する運転モード判定手段と、前記運転モード判定手段がアイドルストップ運転モードと判定しているときであって、前記車両が停止していて、前記車載エンジンの回転速度がアイドル回転速度であるときに、前記車載エンジンの自動停止を行うことを判定して前記燃料噴射制御を停止する停止要求判定手段と、前記燃料噴射制御の停止に伴って前記昇圧抑制制御信号を発生する臨時昇圧抑制手段となる制御プログラムと、を包含し、
    アイドルストップにより燃料噴射制御が停止されているときに前記マイクロプロセッサは前記昇圧抑制制御信号を発生して前記昇圧回路の出力電圧を抑制することを特徴とする請求項に記載の車載エンジン制御装置。
  4. 前記不揮発プログラムメモリは更に、変速レバーの選択位置がニュートラル又は駐車位置であって、前記車載エンジンの停止状態でアクセルペダル、ブレーキペダル、サイドブレーキ、及びクラッチペダルの何れかが操作されたことを検出して始動要件が成立したことを判定する自動始動要件判定手段と、前記自動始動要件判定手段が始動要件の成立を判定したことに応動して昇圧抑制されていた前記昇圧回路に対する昇圧抑制制御信号を解除する自動昇圧許可手段、及び前記自動始動要件判定手段が始動要件の成立を判定したことに応動して始動指令信号を発生する自動始動指令発生手段となる制御プログラムと、を包含し、
    アイドルストップ後の始動要件が成立すると前記マイクロプロセッサは前記昇圧抑制制御信号を解除して前記昇圧回路の昇圧動作を開始するとともに、前記マイクロプロセッサは始動指令信号を発生して前記車載バッテリから前記車載エンジンを始動する始動電動機に給電することを特徴とする請求項に記載の車載エンジン制御装置。
  5. 前記不揮発プログラムメモリは更に、前記アイドルイストップ運転モードにおいて、変速レバーの選択位置がニュートラル又は駐車位置であって、前記車載エンジンの停止状態でアクセルペダル、ブレーキペダル、サイドブレーキ、及びクラッチペダルの何れかが操作されたことを検出して始動予告意志があることを判定する始動予告判定手段と、前記始動予告判定手段が始動予告意志を検出したことに応動して、昇圧抑制されていた前記昇圧回路に対する昇圧抑制制御信号を解除する先行昇圧許可手段と、前記変速レバーの選択位置がニュートラル又は駐車位置であって、前記車載エンジンの停止状態でアクセルペダル、ブレーキペダル、サイドブレーキ、及びクラッチペダルの何れかが再度操作されたことを検出して始動開始意志があると判定する自動始動要件判定手段、及び前記自動始動要件判定手段が始動開始意志の成立を判定したことに応動して始動指令信号を発生する自動始動指令発生手段となる制御プログラムを包含し、
    アイドルストップ後の始動予告が発生すると前記マイクロプロセッサは前記昇圧抑制制御信号を解除して前記昇圧回路の昇圧動作を開始するとともに、始動開始意志の成立によって始動指令信号を発生し前記車載バッテリから前記車載エンジンを始動する始動電動機に給電することを特徴とする請求項に記載の車載エンジン制御装置。
  6. 前記昇圧抑制制御信号が発生すると、前記昇圧用開閉素子は開路状態を維持するとともに、前記昇圧回路は、前記車載バッテリと前記コンデンサとの間に接続される補助充電抵抗を備え、前記補助充電抵抗は、前記昇圧用開閉素子の断続動作が停止された昇圧停止状態において、前記電圧制御回路の内部抵抗に対する自然放電による電圧低下を抑制する充電電流を供給するとともに、前記補助充電抵抗の値は、少なくとも前記内部抵抗の値よりも小さな値として、前記コンデンサの出力電圧を前記車載バッテリの電源電圧と略等しい電圧に維持することを特徴とする請求項に記載の車載エンジン制御装置。
  7. 前記昇圧回路は更に、前記コンデンサの出力電圧を前記目標高電圧とするか、又は前記目標高電圧未満の値であって、前記車載バッテリの出力電圧以上の値である待機中間電圧にするかを切換える目標電圧選択回路を備え、
    前記昇圧抑制制御信号は前記昇圧回路に入力されて、前記車載エンジンの停止中にあっては、前記車載エンジンの始動操作が開始されるまでは前記昇圧回路の出力電圧を前記待機中間電圧に抑制し、前記車載エンジンの始動操作が開始されると前記第1の開閉素子及び前記第2の開閉素子による燃料噴射制御の開始に先立って前記昇圧回路の昇圧抑制を解除し、前記車載エンジンを始動する始動電動機により、前記車載エンジンの回転速度が所定の臨界回転を越えて前記燃料噴射制御が開始されるまでには前記目標高電圧まで上昇するように制御することを特徴とする請求項1に記載の車載エンジン制御装置。
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