JP6104302B2 - 車載エンジン制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関の一燃焼サイクル期間において、複数回の燃料噴射を行うようにした車載エンジン制御装置の改良、特には複数回噴射に伴う燃料噴射制御部の温度上昇を抑制した車載エンジン制御装置に関するものである。

燃料噴射式多気筒エンジンにおいて、各気筒の一燃焼サイクル期間に１回の燃料噴射を行う一括噴射方式と、複数回の分割噴射によって全体として同量の燃料噴射を行う分割噴射方式、或いは、一括噴射と分割噴射を交互に繰り返す間欠分割噴射方式などにより、負荷状態に応じた排気ガス対策と燃料効率の向上を図ることが行われている。

なお、ここでいう分割噴射は、例えば吸気行程における前期噴射と圧縮行程における後期噴射の２分割噴射のものから、圧縮行程におけるパイロット噴射、爆発工程におけるプレ噴射とメイン噴射とアフター噴射、排気工程におけるポスト噴射の最大５段のものまで、多様な噴射形態のものがある。

例えば、下記の特許文献１「燃料噴射制御装置」の図３・図４・図８によれば、昇圧高電圧を生成するための複数のチャージＦＥＴ３５（本願で言う昇圧用開閉素子）と、昇圧高電圧を複数のインジェクタ２０に印可する４個の切離ＦＥＴ３６（本願で言う急速給電用開閉素子）と、バッテリ電源からインジェクタ２０に給電する定電流ＦＥＴ３７（本願で言う給電開閉素子）との間に、これらのＦＥＴ３５〜３７の周辺温度Ｔａを検出するサーミスタ４１を設けるとともに、最も過酷な条件で動作した場合における周辺温度Ｔａと各ＦＥＴ３５〜３７の接合温度Ｔｊとの温度差を予め算出記憶しておいて、これを実際の周辺温度Ｔａに加算することによって最大接合温度Ｔｊｍａｘを算出し、これが過熱状態を判定するための所定温度（例えば１５０℃）を超過していると分割噴射の分割段数（最大５段）を低下させることによって温度上昇を抑制するようになっている。

また、図１０と段落［００５５］［００５６］の記載によれば、サーミスタ４１は測定対象部品であるＭＯＳＦＥＴのヒートシンクに密着して設け、直近位置における周辺温度Ｔａを測定するのが望ましく、これによって接合温度の算出誤差を小さくすることが記載されている。

特開２００５−３３７０３８号公報（図３、図４、図８、要約、図１０、段落［００５５］［００５６］）

前記特許文献１による燃料噴射制御装置は、温度監視の対象となる開閉素子であるＦＥＴの直近周辺温度Ｔａを検出するサーミスタ４１を設け、これから算出推定される開閉素子の接合温度が所定温度以下となるように噴射段数を制限するようになっている。

しかし、燃料噴射制御装置は一般にはエンジンルームに設置され、エンジンルーム内の温度は最大１２０℃を想定する必要がある一方で、半導体素子の接合部温度は１７５℃以下とするためには、半導体素子の内部温度を代表するヒートシンク部の温度では１５０℃以下に管理する必要がある。

従って、燃料噴射制御装置内部の開閉素子に許される内部温度上昇は２０〜３０℃以下となり、開閉素子の直近温度を検出してもその内訳となる環境温度と自己発熱による温度上昇との配分が検出されていないので、正確に開閉素子の温度上昇分を管理することができず、たとえ実際の温度上昇がもっと小さくても、最悪状態を想定した最大温度上昇値に基づく余裕のある制御しか行えない問題点がある。

この発明の第一の目的は、燃料噴射用電磁弁を駆動する複数の電磁コイルに共用されて、高速駆動用の昇圧高電圧を発生する昇圧制御回路部における昇圧用開閉素子に焦点をおいて、その温度管理を正確に行うことによって、分割噴射を行うことができるエンジン回転速度をより高速化するようにしたエンジン制御装置を提供することである。

この発明の第二の目的は、昇圧用開閉素子の開閉動作時における過渡的な消費電力を抑制することによって、分割噴射を行うことができるエンジン回転速度をより高速化するようにしたエンジン制御装置を提供することである。

この発明による車載エンジン制御装置は、複数の気筒を有するエンジンの各気筒に設けられた燃料噴射用電磁弁を順次駆動するために、当該電磁弁駆動用の複数の電磁コイルのそれぞれを順次開弁駆動する複数の開閉素子を包含した駆動制御回路部と、前記電磁コイルを急速励磁するための昇圧高電圧を生成する昇圧制御回路部と、マイクロプロセッサとプログラムメモリを主体とする演算制御回路部とを備え、前記プログラムメモリは、前記複数の開閉素子に対して燃料噴射指令を発生する燃料噴射指令手段と、前記エンジンの各気筒の一燃焼サイクル期間に、前記燃料噴射指令信号を１回又は複数回発生するかどうかを決定する分割噴射指令手段となる制御プログラムを備えるとともに、前記昇圧制御回路部は、車載バッテリから昇圧用開閉素子によって断続励磁される誘導素子と、前記昇圧用開閉素子が開路したときには前記誘導素子に蓄積された電磁エネルギーが放出されて、複数回の放出動作によって目標とする前記昇圧高電圧に充電される高圧コンデンサを備えた車載エンジン制御装置であって、前記昇圧用開閉素子は、閉路指令信号が与えられてからの電流上昇率であるスルーレートを、大小又は大中小の複数段階で選択するスルーレート選択回路を備え、前記プログラムメモリは更に、前記スルーレート選択回路に対して前記複数段階のスルーレートの適用段階レベルを選択値で指定するスルーレート選択手段となる制御プログラムと、データテーブル又は近似算式である参照データとを包含している。

そして、前記参照データは、前記スルーレート選択回路に対して指定される前記選択値を媒介変数とし、環境温度検出素子によって検出された前記昇圧用開閉素子の設置環境に関する測定環境温度を変数として決定される許容エンジン回転速度の数値データを、複数段階の組合わせデータとして包含し、前記許容エンジン回転速度は、前記測定環境温度と、適用された前記選択値の値によって、一燃焼サイクル期間に複数回の燃料噴射を行いながら持続運転しても、前記昇圧用開閉素子の内部温度が所定の許容制限温度以下となることを実験確認して得られた統計データであり、前記スルーレート選択手段は、エンジン回転センサによって検出されたエンジン回転速度と、前記参照データから補間演算によって算出された現在の前記測定環境温度に対する許容エンジン回転速度の値とを対比して前記選択値を決定し、前記演算制御回路部は、現在のエンジン回転速度と現在の測定環境温度とに対応して前記昇圧用開閉素子の内部温度が前記所定の許容制限温度以下となることを条件として、なるべくスルーレートの前記選択値は小さな値を選択して、前記昇圧用開閉素子の電流上昇率を抑制するようになっている。

以上のとおり、この発明による車載エンジン制御装置は、燃料噴射用の複数の電磁コイルに対する駆動制御回路部と、急速給電用の昇圧高電圧を発生する昇圧回路部と、エンジンの一燃焼サイクル間に１回又は複数回の燃料噴射指令を発生する演算制御回路部とを備えた車載エンジン制御装置であって、昇圧用開閉素子は、スルーレート選択回路を備え、演算制御回路部はスルーレートの選択値を媒介変数とする環境温度対許容エンジン回転速度の参照データを備えるとともに、スルーレート選択手段となる制御プログラムを備え、このスルーレート選択手段は、環境温度検出素子によって検出された現在の環境温度と、参照データから算出された許容エンジン回転速度と、回転センサによって検出された現在のエンジン回転速度とに対応して、昇圧用開閉素子の内部温度が所定の許容制限値以下となることを条件として、なるべく小さな選択値のスルーレートを選択するようになっている。

従って、現在のエンジン回転速度が低くて、昇圧用開閉素子の温度上昇が小さく、その内部温度に問題がない環境温度であれば、この開閉素子のスルーレートの選択値を小さくして閉路動作時の電流上昇率を抑制することによって、低騒音で静粛環境である状況下でのラジオノイズの発生を低減することができる効果がある。

また、現在のエンジン回転速度が高く、昇圧用開閉素子の温度上昇を小さくしたいときには、複数回噴射によって最も温度上昇が大きくなる昇圧用開閉素子のスルーレートの選択値を大きくして、閉路動作時の電流上昇率を向上することによって、閉路時過渡損失を低減し、高い環境温度下であっても複数回噴射を行うことができるようになる効果がある。

また、スルーレートの選択値は、予め複数の車載エンジン制御装置によって実験測定が行われた統計データに基づいており、実機運転中に昇圧用開閉素子の内部温度を推定演算する必要がないのでマイクロプロセッサの制御負担を軽減することができる効果がある。

この発明の一実施例装置の全体回路ブロック図である。 図１のものの構造断面図である。 図１のもののエンジンの許容回転速度に関する特性曲線図である。 図１のものの参照データとなるデータテーブルの構成図である。 図１のものの動作説明用のフローチャートである。

実施の形態１．
以下この発明の一実施例装置の全体回路ブロック図を示す図１について説明する。図１において、車載エンジン制御装置１００は、複数の気筒を有するエンジンの気筒番号ｉ＝１・２・・ｎに対応して設けられた燃料噴射用電磁弁の電磁コイル１０３ｉに対する駆動制御回路部１２０と、各電磁コイル３１〜３４を急速励磁するための高圧電源となる昇圧制御回路部１１０とともに、１チップ又は２チップの集積回路素子として構成された演算制御回路部１３０と、各制御回路部に所定の安定化電圧を供給する定電圧電源１４０を主体として構成されている。

まず、車載エンジン制御装置１００の外部に接続されているものとして、車載バッテリ１０１は電源リレー１０２の出力接点を介して車載エンジン制御装置１００に対して電源電圧Ｖｂｂを供給するようになっている。

なお、電源リレー１０２は図示しない電源スイッチが閉路したことによって付勢され、当該電源スイッチが開路したことによって所定の遅れ時間をおいて消勢されるようになっている。

また、後述のＲＡＭメモリＲＭＥＭは、図示しない直接給電回路を介して車載バッテリ１０１から微小電力の供給をうけることができるようになっている。

アナログセンサ群１０４は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、噴射用燃料の燃料圧力センサ、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なうためのアナログセンサによって構成されている。

開閉センサ群１０５はエンジン回転速度を検出するためのエンジン回転センサ１０５ｅを含み、その他に燃料噴射タイミングを決定するためのクランク角センサ、車速を検出するための車速センサなどの開閉センサであったり、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、変速機のシフトレバー位置を検出するシフトスイッチなどの手動操作スイッチを包含している。

車載エンジン制御装置１００によって駆動される図示しない電気負荷群１０７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、電気負荷群１０７の中の特定の電気負荷である電磁コイル１０３ｉは気筒番号ｉに対する燃料噴射用電磁弁を駆動するためのものであり、複数の電磁コイル３１〜３４は４気筒エンジンの場合を示している。

なお、直列４気筒エンジンの場合であれば、気筒配列順序１〜４に対応して設けられた電磁コイル３１〜３４は外側配置された気筒１・４に対する電磁コイル３１・３４が第一グループとなり、内側配置された気筒３・２に対する電磁コイル３３・３２が第二グループとなって、燃料噴射順序は例えば電磁コイル３１→電磁コイル３３→電磁コイル３４→電磁コイル３２→電磁コイル３１の順で循環し、第一グループの電磁コイル３１・３４と第二グループの電磁コイル３３・３２は交互に燃料噴射を行って車体振動を軽減するようになっている。

直列６気筒エンジンや直列８気筒エンジンの場合でも、分割された第一及び第二グループの電磁コイルは交互に燃料噴射を行うことによって、車体振動を軽減するとともに、同一グループ内の電磁コイルに対する開弁指令信号は時間的に重なり合わないようにすることができるようになっている。

次に、車載エンジン制御装置１００の内部構成として、演算制御回路部１３０はマイクロプロセッサＣＰＵと演算処理用のＲＡＭメモリＲＭＥＭ、例えばフラッシュメモリである不揮発性のプログラムメモリＰＧＭ、例えば逐次変換形で１６チャンネルのアナログ入力信号をデジタル変換する多チャンネルＡ／Ｄ変換器ＡＤＣを備え、プログラムメモリＰＧＭは図４で後述する参照データ４００を包含している。

なお、プログラムメモリＰＧＭはブロック単位で電気的に一括消去が可能であって、一部のブロックは不揮発データメモリとして使用され、ＲＡＭメモリＲＭＥＭ内の重要データが格納保存されるようになっている。

定電圧電源１４０は車載バッテリ１０１から電源リレー１０２の出力接点を介して給電されて、例えばＤＣ５ＶやＤＣ３．３Ｖの安定化電圧を発生して演算制御回路部１３０に給電するとともに、車載バッテリ１０１から直接給電されてＲＡＭメモリＲＭＥＭ内のデータを記憶保持するための例えばＤＣ２．８Ｖのバックアップ電源を生成するようになっている。

車載バッテリ１０１から電源リレー１０２の出力接点を介して電源電圧Ｖｂｂが給電される昇圧制御回路部１１０は、互いに直列接続された電流検出抵抗１１１と誘導素子１１２と充電ダイオード１１３と高圧コンデンサ１１４、及び誘導素子１１２とグランド回路との間に接続された昇圧用開閉素子１１５とが主回路として構成されており、昇圧用開閉素子１１５が閉路して誘導素子１１２に流れる電流が所定値以上になると昇圧用開閉素子１１５が開路し、誘導素子１１２に蓄積されていた電磁エネルギーが充電ダイオード１１３を介して高圧コンデンサ１１４に放出され、昇圧用開閉素子１１５を複数回断続することによって高圧コンデンサ１１４の充電電圧である昇圧高電圧Ｖｈが、例えばＤＣ７２Ｖの目標とする所定電圧まで上昇するように構成されている。

なお、電流検出抵抗１１１は昇圧用開閉素子１１５が閉路して誘導素子１１２が給電付勢されているときの駆動電流と、昇圧用開閉素子１１５が開路して誘導素子１１２から高圧コンデンサ１１４へ電磁エネルギーを放出しているときのコンデンサ充電電流の両方の電流が流れる位置に接続されていて、電流検出抵抗１１１の両端電圧は増幅回路１１６によって増幅され、帰還電流信号Ｖｃとして帰還制御回路１１８に入力されている。

また、高圧コンデンサ１１４の両端電圧は分圧抵抗１１７ａ・１１７ｂによって分圧され、帰還電圧信号Ｖｆとして帰還制御回路１１８に入力されている。

帰還制御回路１１８は帰還電流信号Ｖｃが所定の第二閾値未満であるときには、駆動ゲート信号Ｄを発生して昇圧用開閉素子１１５を閉路駆動し、これに伴って誘導素子１１２に流れる電流が増加して、帰還電流信号Ｖｃが所定の第二閾値を超過すると駆動ゲート信号Ｄを停止して昇圧用開閉素子１１５を消勢開路し、消勢開路後所定時間が経過するか、又は帰還電流信号Ｖｃが第二の閾値よりも小さな値である所定の第一閾値未満になると再び駆動ゲート信号Ｄを発生して、以下同様の断続制御動作を繰り返すようになっている。

一方、帰還制御回路１１８は帰還電圧信号Ｖｆが目標とする昇圧高電圧Ｖｈの分圧電圧よりも若干低い目の所定電圧未満であるときには、駆動ゲート信号Ｄの発生を有効にして昇圧用開閉素子１１５の閉路駆動を可能にし、これに伴って高圧コンデンサ１１４の充電電圧が増加して、目標とする昇圧高電圧Ｖｈを超過すると駆動ゲート信号Ｄの発生を停止して昇圧用開閉素子１１５が閉路駆動されないようにヒステリシス動作を行うようになっている。

駆動制御回路部１２０は、第一グループの電磁コイル３１・３４の共通端子に電源電圧Ｖｂｂを印加するための給電開閉素子１２１ｊと逆流阻止ダイオード１２５ｊとの直列回路と、昇圧高電圧Ｖｈを印加するための急速給電開閉素子１２２ｊと、電磁コイル３１・３４の下流側にそれぞれ個別に設けられた通電開閉素子１２３ｉと、共通端子とグランド回路との間に設けられた転流ダイオード１２６ｊによって構成され、通電開閉素子１２３ｉのゲート回路には直列ダイオードを介して電圧制限ダイオード１２４ｉが接続されている。

ただし、ｊはグループ番号であって、ここではｊ＝１であり、ｉは気筒番号であり、ここではｉ＝１又は４である。

また、第二グループの電磁コイル３３・３２に対しても同様に、給電開閉素子１２１ｊと、逆流阻止ダイオード１２５ｊ、急速給電開閉素子１２２ｊ、通電開閉素子１２３ｉ、転流ダイオード１２６ｊとが接続されていて、ここではｊ＝２、ｉ＝２又は３となっている。

ゲート制御回路１２８は、演算制御回路部１３０から燃料噴射指令ＩＮＪｉを受信して、給電開閉素子１２１ｊに対する給電ゲート信号Ａと、急速給電開閉素子１２２ｊに対する急速給電ゲート信号Ｂと、通電開閉素子１２３ｉ対する通電ゲート信号Ｃを発生して、それぞれの開閉素子を閉路駆動するようになっている。

なお、燃料噴射指令ＩＮＪｉはクランク角センサに基づく所定のタイミングで発生し、所定の燃料噴射期間を経て停止する信号であって、この期間においては燃料噴射の対象となる気筒に対応した給電開閉素子１２１ｊと通電開閉素子１２３ｉが閉路駆動されるのに対し、急速給電開閉素子１２２ｊは燃料噴射指令ＩＮＪｉが発生してから、選択された電磁コイル１０３ｉの励磁電流が所定の急速励磁電流に到達するまでの短時間において閉路駆動され、給電開閉素子１２１ｊは断続動作を行いながら電磁コイル１０３ｉの励磁電流を開弁保持電流に保持し、燃料噴射指令ＩＮＪｉの停止にともなって給電開閉素子１２１ｊと通電開閉素子１２３ｉが消勢開路するようになっている。

但し、通電開閉素子１２３ｉは電圧制限ダイオード１２４ｉと協働して励磁電流の急速遮断を行って、電磁弁が急速開弁動作するようになっている。

なお、急速励磁電流の判定や、開弁保持電流制御を行うためには、電磁コイル１０３ｉにはグループ単位で図示しない電流検出抵抗が設けられ、励磁電流の検出信号はゲート制御回路１２８に入力されている。

昇圧制御回路部１１０に戻り、電界効果形トランジスタである昇圧用開閉素子１１５は、ゲート端子とソース端子間に印可する駆動電圧を調整して、トランジスタを閉路駆動したときの電流上昇率であるスルーレートを変更することができるスルーレート選択回路１１５ｓを備えている。

このスルーレート選択回路１１５ｓは、例えば２ビットの選択指令信号ＳＬ０によって４段階のスルーレートを選択することができるようになっているが、以下において、マイクロプロセッサＣＰＵは選択値ｋとしてｋ＝１〜３の３段階の選択を行うものとして説明されている。

なお、スルーレートの選択値ｋを大きくすると、可聴ラジオノイズの発生が増加する問題があるが、トランジスタの閉路時過渡損失が低減される利点があるので、エンジン回転速度が低くて車内環境が低騒音・静粛であるときには選択値ｋを下げ、エンジン回転速度が上昇して昇圧用開閉素子１１５の温度上昇が大きくなると選択値ｋを大きくするようになっている。

隣接温度検出素子１１９は、昇圧用開閉素子１１５の直近位置の温度を検出して、測定隣接温度ＴｙとしてマイクロプロセッサＣＰＵに信号電圧を入力するようになっている。

駆動制御回路部１２０に戻り、電界効果形トランジスタである急速給電開閉素子１２２ｊ（ｊ＝１又は２）は、ゲート端子とソース端子間に印可する駆動電圧を調整して、トランジスタを閉路駆動したときの電流上昇率であるスルーレートを変更することができるスルーレート選択回路１２７ｊ（ｊ＝１又は２）を備えている。

スルーレート選択回路１２７ｊの目的と効能は前述したとおりであるが、これは給電開閉素子１２１ｊや通電開閉素子１２３ｉにも設けるようにしてもよい。

なお、マイクロプロセッサＣＰＵが、スルーレート選択回路１２７ｊに対して発生する選択指令信号ＳＬ１は、スルーレート選択回路１１５ｓに対する選択指令信号ＳＬ０と同じ選択値ｋを指定するようになっている。

図２で後述する環境温度検出素子１３９は、車載エンジン制御装置１００内の環境温度を検出して、測定環境温度ＴｘとしてマイクロプロセッサＣＰＵに信号電圧を入力するようになっている。

次に、図１のものの構造断面図である図２について説明する。図２において、車載エンジン制御装置１００はベース１０９ｂとカバー１０９ｃとによって構成された筐体１０９に収納された回路基板２００を備え、回路基板２００に搭載された一対の入出力コネクタ１０８・１０８の一部は筐体１０９の外部に露出し、ここに図示しない外部配線用のワイヤハーネスが接続されるようになっている。

回路基板２００上に搭載される主な発熱部品としては、回路基板２００の略中央奥部に配置された演算制御回路部１３０の中の集積回路素子、右側面に配置された定電圧電源１４０の中の例えばＤＣ５ＶやＤＣ３．３Ｖの安定化電圧を発生する複数のトランジスタ、左側面に配置された昇圧制御回路部１１０の中の昇圧用開閉素子１１５と誘導素子１１２、駆動制御回路部１２０の中の、２個の急速給電開閉素子１２２ｊ、２個の給電開閉素子１２１ｊ、４個の通電開閉素子１２３ｉなどがあり、その他に、図示しない入力インタフェース回路内の多数の入力抵抗が右側面位置に搭載されている。

隣接温度検出素子１１９は昇圧制御回路部１１０の中の昇圧用開閉素子１１５に隣接した位置に設けられていて、昇圧用開閉素子１１５の異常過熱の有無を直接検出して異常報知を行うためのものである。

環境温度検出素子１３９は、筐体１０９内の温度分布に関する平均温度よりは低い温度分布域に搭載され、少なくとも昇圧用開閉素子１１５を含む高発熱部品に隣接しない場所において、昇圧用開閉素子１１５の環境温度Ｔａを測定するためのものとなっている。

以下、図１・図２のとおり構成されたこの発明の一実施例装置において、図１のもののエンジンの許容回転速度に関する特性曲線図である図３と、図１のものの参照データとなるデータテーブルの構成図である図４と、図１のものの動作説明用のフローチャートである図５に基づいて、その作用・動作を詳細に説明する。

まず、図１において、図示しない電源スイッチが閉路されると、電源リレー１０２の出力接点が閉路して、車載エンジン制御装置１００に電源電圧Ｖｂｂが印加される。

その結果、定電圧電源１４０が例えばＤＣ５ＶやＤＣ３．３Ｖの安定化電圧を発生してマイクロプロセッサＣＰＵが制御動作を開始する。

マイクロプロセッサＣＰＵは開閉センサ群１０５とアナログセンサ群１０４の動作状態と、不揮発性のプログラムメモリＰＧＭに格納された制御プログラムの内容に応動して電気負荷群１０７に対する負荷駆動指令信号を発生し、電気負荷群１０７の中の特定の電気負荷である電磁コイル３１〜３４に対しては駆動制御回路部１２０を介して燃料噴射指令ＩＮＪｉを発生する。

一方、昇圧制御回路部１１０は昇圧用開閉素子１１５が断続動作することによって高圧コンデンサ１１４を目標とする昇圧高電圧Ｖｈまで充電する。

燃料噴射指令ＩＮＪｉが発生している期間には、一対の給電開閉素子１２１ｊ（ｊ＝１又は２）のどちらか一方と、４個の通電開閉素子１２３ｉ（ｉ＝１〜４）のいずれか１個が閉路駆動されるとともに、燃料噴射指令ＩＮＪｉが発生した直後の短時間中には、一対の急速給電開閉素子１２２ｊ（ｊ＝１又は２）のどちらか一方が閉路駆動され、急速給電開閉素子１２２ｊは昇圧高電圧Ｖｈを用いて、今回の燃料噴射対象となった一つの電磁コイル１０３ｉ（ｉ＝１〜４）に対して急速給電を行い、続いて給電開閉素子１２１ｊが電源電圧Ｖｂｂを断続接続することによって開弁保持電流を供給し、通電開閉素子１２３ｉは燃料噴射指令ＩＮＪｉが停止したときに電磁コイル１０３ｉを急速遮断し、このとき、電磁コイル１０３ｉに蓄積されていた電磁エネルギーは通電開閉素子１２３ｉによって吸収されるようになっている。

いずれの開閉素子も内部抵抗が小さくて閉路電圧が微小となる電界効果形トランジスタをＯＮ／ＯＦＦ制御して使用するようになっているので、トランジスタに発生する理論消費電力は、開路電圧×開路時漏洩電流＋閉路電圧×閉路時通電電流となって、開路時は漏洩電流が微小であり、閉路時は閉路電圧が微小であることによって微小電力損失となる。

しかし、実際には開閉動作は一瞬には行われず、開閉移行過程における開路電圧と通電電流によって過渡的な電力損失が発生する。

昇圧用開閉素子１１５は４個の電磁コイル１０３ｉを順次高速駆動するために使用され、電磁コイル１０３ｉの１回の高速駆動を行うごとに数１０回の断続動作を行って高圧コンデンサ１１４を再充電するようになっているので、発熱面では最も厳しい開閉素子となっている。

従って、３段〜５段の多段分割噴射を行うものにおいては、昇圧用開閉素子１１５と誘導素子１１２をグループ単位に分割して使用したり、少なくとも多段分割噴射が行えるエンジン回転速度を制限する必要がある。

急速給電開閉素子１２２ｊは、昇圧高電圧Ｖｈが印可されて大電流を扱うが、気筒グループ別に設けられていることと、１回の燃料噴射に対して１回の開閉動作を行うだけであるから、昇圧用開閉素子１１５に比べると発熱面では有利となる。

給電開閉素子１２１ｊは、一時的に大電流が流れて減衰するが、印可電圧は電源電圧Ｖｂｂであることと、開弁保持電流が小さいことと、気筒グループ別に設けられていることによって昇圧用開閉素子１１５に比べると発熱面では有利となる。

通電開閉素子１２３ｉは、遮断時に電磁コイル１０３ｉに蓄積されていた電磁エネルギーを吸収する必要があるが、電磁コイル１０３ｉごとに個別に接続されているので、発熱面では昇圧用開閉素子１１５よりは有利な開閉素子となっている。

次に、エンジンの許容回転速度に関する特性曲線図である図３において、横軸は環境温度検出素子１３９によって検出されるエンジン制御装置１００内の環境温度Ｔａであり、縦軸はスルーレート選択回路１１５ｓによる選択値ｋをパラメータとした許容エンジン回転速度Ｎｋの値を示している。

なお、ここで言う許容エンジン回転速度Ｎｋは、例えばスルーレートの選択値ｋ＝１で、環境温度Ｔａの現在値が測定環境温度Ｔｘであったときに、エンジン回転センサ１０５ｅで測定された現在のエンジン回転速度Ｎｅが第一特性曲線３０１上の第一許容回転速度Ｎ１以下の値であれば、最悪条件で分割噴射制御を継続しても、昇圧用開閉素子１１５の内部温度が許容限界温度Ｔｊｍａｘ以下となることを実験測定して得られる統計データに基づいている。

同じ測定環境温度Ｔｘであっても、選択値ｋ＝２の場合の第二特性曲線３０２であれば、第二許容回転速度Ｎ２が得られ、選択値ｋ＝３の場合の第三特性曲線３０３であれば、第三許容回転速度Ｎ３が得られるようになっている。

なお、環境温度Ｔａが基準環境温度Ｔ０未満であるときには、エンジン回転速度Ｎｅが第一特性曲線３０１上の閾値回転速度Ｎ０未満であれば選択値ｋ＝１が選択できることを示している。

図３の第一特性曲線３０１と、第二特性曲線３０２と、第三特性曲線３０３とを、一覧表として表現した場合のデータテーブルの構成を示す図４において、最上段は環境温度Ｔａを−３０℃から１１０℃までの１５段階に区切ったものである。

次段の選択１は、選択値ｋ＝１とした第一特性曲線３０１上の各環境温度Ｔａに対応した許容エンジン回転速度Ｎｋの値であるＤ１１〜Ｄ１５を実数値として表現したものである。

以下同様に最下段の選択３は、選択値ｋ＝３とした第三特性曲線３０３上の各環境温度Ｔａに対応した許容エンジン回転速度Ｎｋの値であるＤ３１〜Ｄ３５を実数値として表現したものである。

このデータテーブルである参照データ４００を実用するときには、実際の測定環境温度Ｔｘに対応した第一許容回転速度Ｎ１、又は第二許容回転速度Ｎ２、又は第三許容回転速度Ｎ３は測定温度Ｔｘの前後の環境温度Ｔａにおける許容回転速度を用いて補間演算を行って決定するようになっている。

なお、参照データ４００としては、図４で示したようなデータテーブルを用いるか、又はこれに代わる近似算式によって表現することも可能である。

次に、図１のものの動作説明用のフローチャートである図５について説明する。図５において、工程５００はマイクロプロセッサＣＰＵが燃料噴射制御動作を開始するステップであり、マイクロプロセッサＣＰＵは当該開始ステップから後述の工程５１０である動作終了ステップまで移行して、他の制御プログラムを実行し、再び工程５００へ復帰して以降の工程を繰返し実行するものであるが、その繰返し周期はエンジンの最大回転速度における燃料噴射間隔よりも速い周期となっている。

続く工程ブロック５１１は、現在の運転状態から判断して分割噴射制御を行うかどうかを判定する分割噴射指令手段となるものであり、ここでは各エンジンの一燃焼サイクル期間に、１回の一括噴射を行うのか、２回の分割噴射を行うのかを決定するものとなっている。

続く工程ブロック５１２は、工程ブロック５１１の判定内容に応動して、一燃焼サイクルにおいて１回又は２回の燃料噴射指令信号ＩＮＪｉを発生する燃料噴射指令手段となっていて、この燃料噴射指令信号ＩＮＪｉの発生時期と発生期間によって、燃料噴射のタイミングと燃料噴射時間が決定されることになる。

続く工程５１３は、工程５０１から工程５０８によって構成された工程ブロック５１４であるスルーレート選択手段を実行する時期であるかどうかを判定し、例えば数秒の間隔でＹＥＳの判定を行って工程５０１へ移行し、それ以外の時期ではＮＯの判定を行って動作終了工程５１０へ移行する判定ステップとなっている。

行程５０１は、隣接温度検出素子１１９によって検出された測定隣接温度Ｔｙが、昇圧用開閉素子１１５内部の許容制限温度Ｔｊｍａｘから所定の余裕値を減じた管理目標値を超過したかどうかを判定し、超過であるときにはＹＥＳの判定を行って工程５０７ｂへ移行して、高温異常判定信号が発生したことを記憶し、超過ではないときにはＮＯの判定を行って工程５０２ａへ移行する隣接温度判定手段となっている。

行程５０２ａでは、エンジン回転センサ１０５ｅによるパルス発生周波数を測定して、現在のエンジン回転速度Ｎｅを算出して工程５０２ｂへ移行する。

行程５０２ｂは、工程５０２ａで算出されたエンジン回転速度Ｎｅが、所定の閾値回転速度Ｎ０未満であるかどうかを判定し、未満であればＹＥＳの判定を行って工程５０２ｃへ移行し、以上であればＮＯの判定を行って工程５０３ａへ移行する判定ステップである。

なお、閾値回転速度Ｎ０は、この閾値回転速度Ｎ０未満であれば、スルーレートを最低値に選択していても昇圧用開閉素子１１５の温度上昇が小さく、その内部温度が許容制限値Ｔｊｍａｘを超えることがないことが確認されているエンジン回転速度である。

行程５０２ｃは、スルーレート選択回路１１５ｓに対するスルーレートの選択値を最小選択値１に指定する最小選択値適用手段となるものである。

行程５０３ａでは、環境温度検出素子１３９によって検出された測定環境温度Ｔｘを読み出して工程５０３ｂへ移行する。

行程５０３ｂは、工程５０３ａで読み出された測定環境温度Ｔｘが、所定の基準環境温度Ｔ０を超過したかどうかを判定し、超過であるときにはＹＥＳの判定を行って工程５０７ａへ移行し、超過ではないときにはＮＯの判定を行って工程５０４へ移行する高温環境判定手段となっている。

行程５０４では、工程５０３ａで読み出された測定環境温度Ｔｘと、スルーレートの選択値ｋ＝１〜３に対応して、プログラムメモリＰＧＭに格納されている参照データ４００となる図４のデータテーブルから許容エンジン回転速度Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３を補間演算によって算出して工程５０５ａへ移行する。

行程５０５ａは、工程５０２ａで算出された現在のエンジン回転速度Ｎｅが、工程５０４で算出された第一許容回転速度Ｎ１未満であるかどうかを判定し、未満であればＹＥＳの判定を行って工程５０６ａへ移行し、未満でなければＮＯの判定を行って工程５０５ｂへ移行する判定ステップである。

行程５０６ａでは、スルーレートの選択値をｋ＝１を選択して工程５０８へ移行する。行程５０５ｂは、工程５０２ａで算出された現在のエンジン回転速度Ｎｅが、工程５０４で算出された第二許容回転速度Ｎ２未満であるかどうかを判定し、未満であればＹＥＳの判定を行って工程５０６ｂへ移行し、未満でなければＮＯの判定を行って工程５０６ｃへ移行する判定ステップである。

行程５０６ｂでは、スルーレートの選択値をｋ＝２を選択して工程５０８へ移行する。行程５０６ｃでは、スルーレートの選択値をｋ＝３に決定して工程５０５ｃへ移行する。行程５０５ｃは、工程５０２ａで算出された現在のエンジン回転速度Ｎｅが、工程５０４で算出された第三許容回転速度Ｎ３未満であるかどうかを判定し、未満であればＹＥＳの判定を行って動作終了工程５１０へ移行し、未満でなければＮＯの判定を行って工程５０７ａへ移行する判定ステップである。

行程５０７ａは、工程５０３ｂ又は工程５０５ｃによる異常判定が、所定の閾値時間τを超過して持続しているかどうかを判定し、持続しておればＹＥＳの判定を行って工程５０７ｂへ移行し、異常が継続していなければＮＯの判定を行って動作終了工程５１０へ移行する判定工程である。

行程５０７ｂでは、工程５０１の判定が隣接温度の高温異常判定であったときに異常報知出力を発生するとともに、工程５０３ｂによる環境異常判定信号の発生状態が所定の閾値時間τ以上継続するか、又は工程５０６ｃによって選択値ｋを最大にしても、工程５０５ｃの判定で現在の前記エンジン回転速度Ｎｅが高すぎる状態が所定の閾値時間τ以上継続したことによって異常報知出力を発生し、これにより少なくとも異常発生情報の保存又は複数回噴射制御の停止を行って動作終了工程５１０へ移行する異常報知手段となっている。

行程５０８は、工程５０６ａと工程５０６ｂの選択が、選択値ｋを今までの選択値よりも小さい目の値に選択する下降選択指令であって、所定の閾値時間τを経過しても依然としてこの下降選択指令が持続発生しているときに選択値ｋの下降処理を有効にし、工程５０６ｂによる選択が上昇選択であったときには直ちにこれを有効にして、動作終了工程５１０へ移行する下降選択遅延処理手段となるものである。

なお、異常報知手段５０７ｂ又は下降選択遅延処理手段５０８において適用される所定の閾値時間τの値は、昇圧用開閉素子１１５の内部平均温度に関する熱時定数τ０以上の値であり、この熱時定数τ０は、昇圧用開閉素子１１５の消費電力を変分値ΔＰだけ急増又は急減させたときに、この開閉素子の内部平均温度が上昇飽和又は下降飽和した時点の温度増分値＋ΔＴｍａｘ又は温度減分値−ΔＴｍａｘとし、この温度変分値±ΔＴｍａｘの６３％の温度変動が発生するまでの経過時間に相当する物理定数である。

以上の説明では、エンジン回転速度Ｎｅの大中小を判定する工程５０５ａ・５０５ｂ・５０５ｃは、１回の比較結果で直ちに大中小の判定を行っているが、例えば動作開始工程５００から動作終了行程５１０に至る演算サイクルにおいて、ＹＥＳ又はＮＯの判定が連続する２回の演算サイクルにおいて同じ比較結果であったときに、その判定をＹＥＳ又はＮＯに確定し、継続しない比較結果が得られたときは前回の判定結果を優先するような確認判定手段を付加することもできる。

また、ディーゼルエンジンのように多段の分割噴射が求められる場合には、昇圧制御回路１１０として、１個の高圧コンデンサ１１４に対して、誘導素子１１２と昇圧用開閉素子１１５と充電ダイオード１１３との組み合わせ回路を２回路にして、一対の昇圧用開閉素子を交互に断続動作することによって速やかに高圧コンデンサを充電し、しかも各昇圧用開閉素子の温度上昇を抑制することもできる。

この場合には、隣接温度検出素子１１９はどちらか一方の昇圧用開閉素子側に設けて、両者を代表するものとすればよい。

また、急速給電開閉素子や給電開閉素子はそれぞれ２個の開閉素子を並列接続し、交互に閉路駆動することによってその温度上昇を抑制することができる。

また、通電開閉素子は、電圧制限ダイオードによる急速遮断方式に代わって、電磁コイルの充電エネルギーを高圧コンデンサに回生充電することによって消費電力を抑制することができる。

以上の説明で明らかなとおりこの発明の実施形態１による車載エンジン制御装置は、複数の気筒を有するエンジンの各気筒ｉ（ｉ＝１、２、・・・ｎ）に設けられた燃料噴射用電磁弁を順次駆動するために、当該電磁弁駆動用の複数の電磁コイル１０３ｉのそれぞれを順次開弁駆動する複数の開閉素子１２１ｊ・１２２ｊ・１２３ｉを包含した駆動制御回路部１２０と、前記電磁コイル１０３ｉを急速励磁するための昇圧高電圧Ｖｈを生成する昇圧制御回路部１１０と、マイクロプロセッサＣＰＵとプログラムメモリＰＧＭを主体とする演算制御回路部１３０とを備え、前記プログラムメモリＰＧＭは、前記複数の開閉素子１２１ｊ・１２２ｊ・１２３ｉに対して燃料噴射指令ＩＮＪｉを発生する燃料噴射指令手段５１２と、前記エンジンの各気筒の一燃焼サイクル期間に、前記燃料噴射指令信号ＩＮＪｉを１回又は複数回発生するかどうかを決定する分割噴射指令手段５１１となる制御プログラムを備えるとともに、前記昇圧制御回路部１１０は、車載バッテリ１０１から昇圧用開閉素子１１５によって断続励磁される誘導素子１１２と、前記昇圧用開閉素子１１５が開路したときには前記誘導素子１１２に蓄積された電磁エネルギーが放出されて、複数回の放出動作によって目標とする前記昇圧高電圧Ｖｈに充電される高圧コンデンサ１１４を備えた車載エンジン制御装置１００であって、前記昇圧用開閉素子１１５は、閉路指令信号が与えられてからの電流上昇率であるスルーレートを、大小又は大中小の複数段階で選択するスルーレート選択回路１１５ｓを備え、前記プログラムメモリＰＧＭは更に、前記スルーレート選択回路１１５ｓに対して前記複数段階のスルーレートの適用段階レベルを選択値ｋで指定するスルーレート選択手段５１４となる制御プログラムと、データテーブル又は近似算式である参照データ４００とを包含している。

そして、前記参照データ４００は、前記スルーレート選択回路１１５ｓに対して指定される前記選択値ｋを媒介変数とし、環境温度検出素子１３９によって検出された前記昇圧用開閉素子１１５の設置環境に関する測定環境温度Ｔｘを変数として決定される許容エンジン回転速度Ｎｋの数値データを、複数段階の組合わせデータとして包含し、前記許容エンジン回転速度Ｎｋは、前記測定環境温度Ｔｘと、適用された前記選択値ｋの値によって、一燃焼サイクル期間に複数回の燃料噴射を行いながら持続運転しても、前記昇圧用開閉素子１１５の内部温度が所定の許容制限温度Ｔｊｍａｘ以下となることを実験確認して得られた統計データであり、前記スルーレート選択手段５１４は、エンジン回転センサ１０５ｅによって検出されたエンジン回転速度Ｎｅと、前記参照データ４００から補間演算によって算出された現在の前記測定環境温度Ｔｘに対する許容エンジン回転速度Ｎｋの値とを対比して前記選択値ｋを決定し、前記演算制御回路部１３０は、現在のエンジン回転速度Ｎｅと現在の測定環境温度Ｔｘとに対応して前記昇圧用開閉素子１１５の内部温度が前記所定の許容制限温度Ｔｊａｍｘ以下となることを条件として、なるべく前記選択値ｋは小さな値を選択して、当該開閉素子の電流上昇率を抑制するようになっている。

前記プログラムメモリＰＧＭは更に、最小選択値適用手段５０２ｃとなる制御プログラムを包含し、前記最小選択値適用手段５０２ｃは、前記エンジン回転センサ１０５ｅによって検出された前記エンジン回転速度Ｎｅが、所定の閾値回転速度Ｎ０未満であるときには、前記スルーレート選択回路１１５ｓに対するスルーレートの前記選択値ｋを最小選択値１に指定し、前記閾値回転速度Ｎ０は、この閾値回転速度Ｎ０未満であれば、前記選択値ｋを前記最小選択値１に選択していても昇圧用開閉素子１１５の温度上昇が小さく、その内部温度が許容制限値Ｔｊｍａｘを超えることがないことが確認されているエンジン回転速度である。

以上のとおり、この発明の請求項２に関連し、最小選択値適用手段はエンジン回転速度が所定の閾値回転速度Ｎ０未満であるときには、スルーレートの選択値を最小選択値１に設定するようになっている。

従って、通常の巡航運転においては、複雑な演算を行わなくてもスルーレートの選択値を最小選択値１に決定して運転を行うことができる特徴がある。

前記プログラムメモリＰＧＭは更に、異常報知手段５０７ｂと高温環境判定手段５０３ｂとなる制御プログラムを包含し、前記高温環境判定手段５０３ｂは、前記環境温度検出素子１３９によって検出された前記測定環境温度Ｔｘが、所定の基準環境温度Ｔ０を超過したときに環境異常判定信号を発生し、前記異常報知手段５０７ｂは、前記環境異常判定信号の発生状態が所定の閾値時間τ以上継続するか、又は前記選択値ｋを最大選択値にして、現在の前記測定環境温度Ｔｘと前記参照データ４００を参照して得られる許容エンジン回転速度Ｎｋに比べて、現在の前記エンジン回転速度Ｎｅがより高速回転である状態が前記所定の閾値時間τ以上継続したことによって異常報知出力を発生し、これにより少なくとも異常発生情報を保存するか、又は一燃焼サイクル期間に複数回の噴射制御が行われているときはこれを停止して、一燃焼サイクル期間に１回の燃料噴射が行われるようになっている。

以上のとおり、この発明の請求項３に関連し、環境温度検出素子によって検出された測定環境温度が高温異常であるか、又はスルーレートの選択値を最大選択値に設定しているにも関わらず、参照データから算出される許容回転速度を超えたエンジン回転速度の運転が持続すると異常報知出力を発生するようになっている。

従って、異常報知出力が発生すると複数回噴射制御を停止して昇圧用開閉素子の温度上昇を抑制したり、異常発生履歴情報を保存することができる特徴がある。

前記プログラムメモリＰＧＭは更に、下降選択遅延処理手段５０８となる制御プログラムを包含し、前記下降選択遅延処理手段５０８は、前記エンジン回転速度Ｎｅが減少するか、又は前記測定環境温度Ｔｘが減少して、前記スルーレート選択手段５１４が前記選択値ｋを現在値よりも小さな値に変更する下降選択指令を発生したときに、前記所定の閾値時間τを経過しても依然として当該下降選択指令が持続発生しているときに前記選択値ｋの下降処理を実行する。

以上のとおり、この発明の請求項４に関連し、スルーレートの選択値を下降変更するときには所定の閾値時間を経過してから選択値の下降処理が行われるようになっている。

従って、スルーレートの選択値を下降変更すると、昇圧用開閉素子の閉路時過渡損失が増加するが、エンジン回転速度又は環境温度が低下してこれに見合って昇圧用開閉素子の内部温度が低下したことを確認してから下降変更が実行されるので、昇圧用開閉素子の内部温度が異常上昇しないようにすることができる特徴がある。

前記異常報知手段５０７ｂ又は前記下降選択遅延処理手段５０８において適用される前記所定の閾値時間τの値は、前記昇圧用開閉素子１１５の内部平均温度に関する熱時定数τ０以上の値であり、前記熱時定数τ０は、前記昇圧用開閉素子１１５の消費電力を変分値ΔＰだけ急増又は急減させたときに、当該開閉素子の内部平均温度が上昇飽和又は下降飽和した時点の温度増分値＋ΔＴｍａｘ又は温度減分値−ΔＴｍａｘとし、この温度変分値ΔＴｍａｘの６３％の温度変動が発生するまでの経過時間に相当する物理定数である。

以上のとおり、この発明の請求項５又は請求項６に関連し、異常報知手段が異常判定を行うときの判定待機時間、又は下降選択遅延処理手段が下降処理を実行するまでの判定待機時間である所定の閾値時間τは、昇圧用開閉素子の内部平均温度の熱時定数τ０以上の値となっている。

従って、誤って異常判定を行ったり、妄りに選択値の下降処理が行われて昇圧用開閉素子の局部温度が異常上昇することがない特徴がある。

前記エンジンは、交互に燃料噴射が行われる第一気筒群と第二気筒群に群別されるとともに、前記電磁コイル１０３ｉ（ｉ＝１、２、・・ｎ）を駆動する前記複数の開閉素子は、各電磁コイル１０３ｉのそれぞれに対して個別に接続される通電開閉素子１２３ｉと、前記第一気筒群又は第二気筒群の電磁コイル１０３ｉに共用される一対の急速給電開閉素子１２２ｊ（ｊ＝１、２））及び給電開閉素子１２１ｊ（ｊ＝１、２）を備え、前記急速給電開閉素子１２２ｊは、前記燃料噴射指令ＩＮＪｉが発生した直後の所定期間において、前記第一気筒群又は第二気筒群の電磁コイル１０３ｉの上流端子に対して前記昇圧高電圧Ｖｈを印可して急速励磁電流を供給し、前記給電開閉素子１２１ｊは、前記燃料噴射指令ＩＮＪｉが発生している期間において、前記第一気筒群又は第二気筒群の電磁コイル１０３ｉの上流端子に対して、逆流阻止ダイオード１２５ｊを介して前記車載バッテリ１０１の電源電圧Ｖｂｂを断続印可して開弁保持電流を供給し、前記通電開閉素子１２３ｉは、前記燃料噴射指令ＩＮＪｉが発生している期間において、前記電磁コイル１０３ｉのそれぞれの下流側端子をグランド回路に接続し、前記複数の開閉素子１２１ｊ・１２２ｊ・１２３ｉの一部又は全部である監視対象となる開閉素子は、前記昇圧用開閉素子と同様に、閉路指令信号が与えられてからの電流上昇率であるスルーレートを大小又は大中小の複数段階で選択するスルーレート選択回路１２７ｊを備えるとともに、前記スルーレート選択回路１２７ｊは、前記昇圧用開閉素子１１５に対するスルーレート選択回路１２７ｓと同じ選択値を指定するスルーレート選択指令に基づいて前記選択値ｋが可変設定される。

以上のとおり、この発明の請求項７に関連し、電磁コイルに対する開弁駆動用の開閉素子の一部又は全部は、スルーレート選択回路を備え、昇圧用開閉素子と連動してスルーレートの選択値が可変設定されるようになっている。

従って、高速回転時における給電制御用の開閉素子の温度上昇を抑制しながら、低速回転時におけるラジオノイズの発生を抑制することができる特徴がある。

なお、給電制御用の開閉素子の開閉頻度は昇圧用開閉素子の開閉頻度よりは小さく、しかも、少なくとも第一気筒群又は第二気筒群の電磁コイルに分割して設けられているのに対し、昇圧用開閉素子は全電磁コイルに対して共用されているので、温度上昇の観点では昇圧用開閉素子に注目したスルーレートの選択制御を行えばよいことになり、手軽に付加的効果が得られる特徴がある。

前記演算制御回路部１３０と前記昇圧制御回路部１１０と前記駆動制御回路部１２０は、筐体１０９に収納されている回路基板２００に搭載され、前記環境温度検出素子１３９は、前記筐体１０９内の温度分布に関する平均温度よりは低い温度分布域における前記回路基板２００に搭載され、少なくとも前記昇圧用開閉素子１１５を含む高発熱部品に隣接しない場所において、当該昇圧用開閉素子の環境温度Ｔａを測定するものである。

以上のとおり、この発明の請求項８に関連し、環境温度検出素子は昇圧用開閉素子には隣接しない場所に設置され、昇圧用開閉素子に対する環境温度を測定するようになっている。

従って、昇圧用開閉素子の温度上昇値はエンジン回転速度の大きさによって略決定され、この温度上昇値と測定された環境温度を加算すれば昇圧用開閉素子の内部温度が推定されるので、与えられた環境温度において、内部温度が所定の許容限界値以下となるエンジン回転速度の許容値を予め参照データとして作成しておけば、実機運転の段階では内部温度の推定演算を行わなくても、手軽に許容回転速度を算出することができる特徴がある。

なお、昇圧用開閉素子の直近位置に隣接温度検出素子を設けた場合には、昇圧用開閉素子の温度上昇値と環境温度を加算した結果を測定することになり、その配分が不明であるため、エンジン回転速度を変更した場合にどのような内部温度になるかは、実行結果に基づいて判定する必要があり、予測によって無理な高速運転をしないようにすることができない問題点がある。

前記昇圧用開閉素子１１５の直近位置には隣接温度検出素子１１９が配置されているとともに、前記プログラムメモリＰＧＭは更に、隣接温度判定手段５０１となる制御プログラムを包含し、前記隣接温度検出素子１１９は前記昇圧用開閉素子１１５の内部平均温度を推定するためのものであって、当該隣接温度検出素子によって検出された測定隣接温度Ｔｙは前記マイクロプロセッサＣＰＵに入力され、前記隣接温度判定手段５０１は、前記測定隣接温度Ｔｙの値が、前記昇圧用開閉素子１１５内部の許容制限温度Ｔｊｍａｘから所定の余裕値を減じた管理目標値を超過したときに高温異常判定信号を発生し、前記異常報知手段５０７ｂは、前記隣接温度判定手段５０１が前記高温異常判定信号を発生したことによって異常報知出力を発生し、これにより少なくとも異常発生情報を保存するか、又は一燃焼サイクル期間に複数回の燃料噴射が行われているときはこれを停止して、一燃焼サイクル期間に１回の燃料噴射が行われる。

以上のとおり、この発明の請求項９に関連し、昇圧用開閉素子の直近位置の温度を検出する隣接温度検出素子が併設され、これによって検出された測定隣接温度が所定の管理目標値を超過すると異常報知出力を発生するようになっている。

従って、異常報知出力が発生すると複数回噴射制御を停止して昇圧用開閉素子の温度上昇を抑制したり、異常発生要因が隣接温度判定手段による高温異常であるか、高温環境判定手段による環境異常であるか、参照データから算出された許容エンジン回転速度よりも実際のエンジン回転速度が大きい高速回転異常であるかを識別して異常発生履歴情報を保存することができる特徴がある。

また、隣接温度の高温異常判定は、環境温度異常や高速回転異常判定よりも直接的に昇圧用開閉素子の内部の高温状態を検出できる特徴がある。

但し、昇圧用開閉素子の接合部の局部温度は、昇圧用開閉素子の内部平均温度に関する熱時定数τ０よりも敏感に温度上昇するので、温度余裕があるからといって隣接温度判定手段のみに依存して過度な消費電力を発生させることは望ましくはなく、高温環境温度判定による環境異常判定や、参照データによる高速回転異常判定を主体として制御し、補助的に高温異常判定を併用することによって制御誤差による誤判定を防止することができる特徴がある。

１００ 車載エンジン制御装置、１０１ 車載バッテリ、１０３ｉ 電磁コイル、１０５ｅ エンジン回転センサ、１０９ 筐体、１１０ 昇圧制御回路部、１１２ 誘導素子、１１４ 高圧コンデンサ、１１５ 昇圧用開閉素子、１１５ｓ スルーレート選択回路、１１９ 隣接温度検出素子、１２０ 駆動制御回路部、１２１ｊ 給電開閉素子、１２２ｊ 急速給電開閉素子、１２３ｉ 通電開閉素子、１２５ｊ 逆流阻止イオード、１２７ｊ スルーレート選択回路、１３０ 演算制御回路部、１３９ 環境温度検出素子、１４０ 定電圧電源、２００ 回路基板、４００ 参照データ、５０１ 隣接温度判定手段、５０２ｃ 最小選択値適用手段、５０３ｂ 高温環境判定手段、５０７ｂ 異常報知手段、５０８ 下降選択遅延処理手段、５１１ 分割噴射指令手段、５１２ 燃料噴射指令手段、５１４ スルーレート選択手段、ＣＰＵ マイクロプロセッサ、ＩＮＪｉ 燃料噴射指令、ｉ 気筒番号（ｉ＝１、２、・・ｎ）、ｊ 気筒群番号（ｊ＝１又は２）、ｋ 選択値、Ｎ０ 閾値回転速度、Ｎｅ エンジン回転速度、Ｎｋ 許容エンジン回転速度、ＰＧＭ プログラムメモリ、Ｔａ 環境温度、Ｔ０ 基準環境温度、Ｔｊｍａｘ 許容制限温度、Ｔｘ 測定環境温度、Ｔｙ 測定隣接温度、Ｖｂｂ 電源電圧、Ｖｈ 昇圧高電圧、τ 閾値時間、τ０ 熱時定数。

Claims (9)

1. 複数の気筒を有するエンジンの各気筒に設けられた燃料噴射用電磁弁を順次駆動するために、当該電磁弁駆動用の複数の電磁コイルのそれぞれを順次開弁駆動する複数の開閉素子を包含した駆動制御回路部と、前記電磁コイルを急速励磁するための昇圧高電圧を生成する昇圧制御回路部と、マイクロプロセッサとプログラムメモリを主体とする演算制御回路部とを備え、
   前記プログラムメモリは、前記複数の開閉素子に対して燃料噴射指令を発生する燃料噴射指令手段と、前記エンジンの各気筒の一燃焼サイクル期間に、前記燃料噴射指令信号を１回又は複数回発生するかどうかを決定する分割噴射指令手段となる制御プログラムを備えるとともに、
   前記昇圧制御回路部は、車載バッテリから昇圧用開閉素子によって断続励磁される誘導素子と、前記昇圧用開閉素子が開路したときには前記誘導素子に蓄積された電磁エネルギーが放出されて、複数回の放出動作によって目標とする前記昇圧高電圧に充電される高圧コンデンサを備えた車載エンジン制御装置であって、
   前記昇圧用開閉素子は、閉路指令信号が与えられてからの電流上昇率であるスルーレートを、大小又は大中小の複数段階で選択するスルーレート選択回路を備え、
   前記プログラムメモリは更に、前記スルーレート選択回路に対して前記複数段階のスルーレートの適用段階レベルを選択値で指定するスルーレート選択手段となる制御プログラムと、データテーブル又は近似算式である参照データとを包含し、
   前記参照データは、前記スルーレート選択回路に対して指定される前記選択値を媒介変数とし、環境温度検出素子によって検出された前記昇圧用開閉素子の設置環境に関する測定環境温度を変数として決定される許容エンジン回転速度の数値データを、複数段階の組合わせデータとして包含し、
   前記許容エンジン回転速度は、前記測定環境温度と、適用された前記選択値の値によって、一燃焼サイクル期間に複数回の燃料噴射を行いながら持続運転しても、前記昇圧用開閉素子の内部温度が所定の許容制限温度以下となることを実験確認して得られた統計データであり、
   前記スルーレート選択手段は、エンジン回転センサによって検出されたエンジン回転速度と、前記参照データから補間演算によって算出された現在の前記測定環境温度に対する許容エンジン回転速度の値とを対比して前記選択値を決定し、
   前記演算制御回路部は、現在のエンジン回転速度と現在の測定環境温度とに対応して前記昇圧用開閉素子の内部温度が前記所定の許容制限温度以下となることを条件として、なるべく前記選択値は小さな値を選択して、前記昇圧用開閉素子の電流上昇率を抑制する
   車載エンジン制御装置。
2. 前記プログラムメモリは更に、最小選択値適用手段となる制御プログラムを包含し、
   前記最小選択値適用手段は、前記エンジン回転センサによって検出された前記エンジン回転速度が、所定の閾値回転速度未満であるときには、前記スルーレート選択回路に対するスルーレートの前記選択値を最小選択値に指定し、
   前記閾値回転速度は、この閾値回転速度未満であれば、前記選択値を前記最小選択値に選択していても昇圧用開閉素子の温度上昇が小さく、その内部温度が許容制限値を超えることがないことが確認されているエンジン回転速度である
   請求項１に記載の車載エンジン制御装置。
3. 前記プログラムメモリは更に、異常報知手段と高温環境判定手段となる制御プログラムを包含し、
   前記高温環境判定手段は、前記環境温度検出素子によって検出された前記測定環境温度が、所定の基準環境温度を超過したときに環境異常判定信号を発生し、
   前記異常報知手段は、前記環境異常判定信号の発生状態が所定の閾値時間以上継続するか、又は前記選択値を最大選択値にして、現在の前記測定環境温度と前記参照データを参照して得られる許容エンジン回転速度に比べて、現在の前記エンジン回転速度がより高速回転である状態が前記所定の閾値時間以上継続したことによって異常報知出力を発生し、これにより少なくとも異常発生情報を保存するか、又は一燃焼サイクル期間に複数回の噴射制御が行われているときはこれを停止して、一燃焼サイクル期間に１回の燃料噴射が行われる
   請求項１又は請求項２に記載の車載エンジン制御装置。
4. 前記プログラムメモリは更に、下降選択遅延処理手段となる制御プログラムを包含し、
   前記下降選択遅延処理手段は、前記エンジン回転速度が減少するか、又は前記測定環境温度が減少して、前記スルーレート選択手段が前記選択値を現在値よりも小さな値に変更する下降選択指令を発生したときに、前記所定の閾値時間を経過しても依然として当該下降選択指令が持続発生しているときに前記選択値の下降処理を実行する
   請求項３に記載の車載エンジン制御装置。
5. 前記異常報知手段において適用される前記所定の閾値時間の値は、前記昇圧用開閉素子の内部平均温度に関する熱時定数以上の値であり、
   前記熱時定数は、前記昇圧用開閉素子の消費電力を変分値ΔＰだけ急増又は急減させたときに、当該開閉素子の内部平均温度が上昇飽和又は下降飽和した時点の温度増分値＋ΔＴｍａｘ又は温度減分値−ΔＴｍａｘとし、この温度変分値ΔＴｍａｘの６３％の温度変動が発生するまでの経過時間に相当する物理定数である
   請求項３に記載の車載エンジン制御装置。
6. 前記下降選択遅延処理手段において適用される前記所定の閾値時間の値は、前記昇圧用開閉素子の内部平均温度に関する熱時定数以上の値であり、
   前記熱時定数は、前記昇圧用開閉素子の消費電力を変分値ΔＰだけ急増又は急減させたときに、当該開閉素子の内部平均温度が上昇飽和又は下降飽和した時点の温度増分値＋ΔＴｍａｘ又は温度減分値−ΔＴｍａｘとし、この温度変分値ΔＴｍａｘの６３％の温度変動が発生するまでの経過時間に相当する物理定数である
   請求項４に記載の車載エンジン制御装置。
7. 前記エンジンは、交互に燃料噴射が行われる第一気筒群と第二気筒群に群別されるとともに、前記電磁コイルを駆動する前記複数の開閉素子は、各電磁コイルのそれぞれに対して個別に接続される通電開閉素子と、前記第一気筒群又は第二気筒群の電磁コイルに共用される一対の急速給電開閉素子及び給電開閉素子を備え、
   前記急速給電開閉素子は、前記燃料噴射指令が発生した直後の所定期間において、前記第一気筒群又は第二気筒群の電磁コイルの上流端子に対して前記昇圧高電圧を印可して急速励磁電流を供給し、
   前記給電開閉素子は、前記燃料噴射指令が発生している期間において、前記第一気筒群又は第二気筒群の電磁コイルの上流端子に対して、逆流阻止ダイオードを介して前記車載バッテリの電源電圧を断続印可して開弁保持電流を供給し、
   前記通電開閉素子は、前記燃料噴射指令が発生している期間において、前記電磁コイルのそれぞれの下流側端子をグランド回路に接続し、
   前記複数の開閉素子の一部又は全部である監視対象となる開閉素子は、前記昇圧用開閉素子と同様に、閉路指令信号が与えられてからの電流上昇率であるスルーレートを大小又は大中小の複数段階で選択するスルーレート選択回路を備えるとともに、
   前記スルーレート選択回路は、前記昇圧用開閉素子に対するスルーレート選択回路と同じ選択値を指定するスルーレート選択指令に基づいて前記選択値が可変設定される
   請求項１から６のいずれか１項に記載の車載エンジン制御装置。
8. 前記演算制御回路部と前記昇圧制御回路部と前記駆動制御回路部は、筐体に収納されている回路基板に搭載され、
   前記環境温度検出素子は、前記筐体内の温度分布に関する平均温度よりは低い温度分布域における前記回路基板に搭載され、少なくとも前記昇圧用開閉素子を含む高発熱部品に隣接しない場所において、当該昇圧用開閉素子の環境温度を測定するものである
   請求項１から７のいずれか１項に記載の車載エンジン制御装置。
9. 前記昇圧用開閉素子の直近位置には隣接温度検出素子が配置されているとともに、前記プログラムメモリは更に、隣接温度判定手段となる制御プログラムを包含し、
   前記隣接温度検出素子は前記昇圧用開閉素子の内部平均温度を推定するためのものであって、当該隣接温度検出素子によって検出された測定隣接温度は前記マイクロプロセッサに入力され、
   前記隣接温度判定手段は、前記測定隣接温度の値が、前記昇圧用開閉素子内部の許容制限温度から所定の余裕値を減じた管理目標値を超過したときに高温異常判定信号を発生し、
   前記異常報知手段は、前記隣接温度判定手段が前記高温異常判定信号を発生したことによって異常報知出力を発生し、これにより少なくとも異常発生情報を保存するか、又は一燃焼サイクル期間に複数回の燃料噴射が行われているときはこれを停止して、一燃焼サイクル期間に１回の燃料噴射が行われる
   請求項３から６のいずれか１項に記載の車載エンジン制御装置。

Images