JP6378738B2 - 内燃機関制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関制御装置に関し、特に、発電機等の汎用機や自動二輪車等の車両に適用される内燃機関制御装置に関する。

近年、発電機等の汎用機や小型自動二輪車等の車両においては、キャブレタシステムでは今後より厳しくなる排気ガス規制に対応することが困難になるため、排気ガスの低減を目的として燃料噴射システムの採用が推進されている。しかしながら、発電機等の汎用機や小型自動二輪車等の車両の販売価格は大型自動二輪車や四輪自動車等の車両の販売と比較して安価であるために、このような販売価格を考えた場合、キャブレタシステムと比較して高コストな燃料噴射システムをそのまま発電機等の汎用機や小型自動二輪車等の車両に採用することは困難である。このため、発電機等の汎用機や小型自動二輪車等の車両においては、燃料噴射システムに関する部品、特にセンサ類については、コストの低減が求められている。

ここで、例えば燃料噴射システムにおける温度センサは、内燃機関の暖機状態の検出のために用いられることが一般的である。具体的には、燃料噴射システムは、温度センサの出力に基づいて内燃機関の温度を算出し、このように算出した内燃機関の温度に基づいて内燃機関の暖機状態を検出して、点火時期及び燃料噴射の制御を行っている。このため、燃料噴射システムを採用する場合には、内燃機関に温度センサを装着する必要がある。更に、内燃機関に温度センサを設置する際には、配線用のワイヤやカプラを設置する必要がある上に、温度センサを設置する内燃機関の部位を加工する必要がある。この結果、販売価格における燃料噴射システムのコストの割合はキャブレタシステムのものと比較して高くなる。このため、特に発電機等の汎用機や小型自動二輪車等の車両において燃料噴射システムを制御する内燃機関制御装置においては、コストダウンを目的として燃料噴射システムから温度センサを省略することが求められている。

かかる状況下で、特許文献１は、内燃機関１０の制御装置７０に関し、燃料噴射弁２９のコイル（インジェクタのコイル）の抵抗値を検出して、このように検出した抵抗値に基づいて、内燃機関の温度を算出する構成を開示する。

特開２０１６−９８６６５号公報

しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献１記載の構成では、インジェクタのコイルの抵抗値を検出して、このように検出した抵抗値に基づいて、内燃機関の温度を算出するものではあるが、かかる抵抗値の検出精度には向上の余地がある。

具体的には、本発明者の検討によれば、インジェクタのコイルの抵抗値は、通電時のコイルの両端子間に生じる電圧である端子間電圧（便宜上、駆動電圧と呼ぶことがある）とそのコイルを流れる電流とで原理的に規定されるものであるが、通電開始時には、コイルに流れるが一定電流に飽和しておらず精度よくコイルを流れる電流を検出できないので、インジェクタのコイルの抵抗値を算出するには、通電時間をコイルを流れるが飽和する時間以上の時間に設定することが望ましいことになる。

ここで、本発明者の検討によれば、かかる通電時間は内燃機関の運転時に目標とする空燃比を実現するために所要の燃料噴射量を実現するための最適な通電時間に設定される必要があるため、この通電時間をコイルを流れる電流が飽和する時間以上の時間長さに設定できない状況が生じ得る。つまり、かかる場合には、算出されたインジェクタのコイルの抵抗値の精度が低下してしまい、実用上利用し得るに足るインジェクタのコイルの抵抗値を得ることができない事態が発生してしまうことになる。

このようにコイルの通電時にそれを流れる電流が即座に一定電流（飽和電流）に飽和しない基本的な理由は、コイルに時定数が存在することによるものであるが、本発明者は、更に、コイルの両端子間に印加される電圧に応じて、コイルの通電時に流れる電流が飽和するまでの時間が変化することを知見した。ここで、本発明者の検討によれば、コイルの通電時には、強磁性ステンレス等の強磁性体の弁体であるソレノイドバルブがコイルに流れる電流によって生じる電磁力により移動されることに起因して、コイル、コイルのケース及びソレノイドバルブ等から構成される系のインダクタンスの変化が発生し、その後、ソレノイドバルブの移動が完了すると、かかるインダクタンスは一定値を呈する。そのため、コイルの両端子間の電圧が変化するとソレノイドバルブの移動状態が変化するので、ソレノイドバルブの移動が完了するまでに要する時間が変化して、これにより、コイルに流れる電流が飽和するまでの時間が変化するものと考えられる。従って、かかる端子間電圧の大きさや通電時間の長さ等を考慮して、インジェクタのコイルの抵抗値を求めることが必要になると考えられる。また、更に、本発明者の検討によれば、自動二輪車等の車両においては、四輪車等に比べてそれに搭載されるバッテリの容量が小さく、また常用する内燃機関の回転数が広い故に回転数により変化する発電量の変動が大きいため、負荷変動等によりバッテリ電圧及びそれに依存するイグニッション電圧が変動してしまう。そのため、イグニッション電圧が変動することも考慮して、インジェクタのコイルの抵抗値を求めることが必要になると考えられる。

本発明は、以上の検討を経てなされたものであり、簡便な構成で、車両に搭載された内燃機関のインジェクタのコイルの抵抗値を実用上充分な精度で算出可能な内燃機関制御装置を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するべく、本発明は、車両に搭載されたインジェクタが有するコイルの抵抗値に基づいて前記内燃機関の運転状態を制御する制御部を備えた内燃機関制御装置において、前記制御部は、前記インジェクタの燃料噴射に伴って前記コイルに印加される駆動電圧の電圧値と、前記燃料噴射に伴って前記コイルに流れる電流の電流値と、を用いて前記コイルの前記抵抗値を算出するにあたり、前記コイルの通電時間と、前記電流値が飽和するのに必要な飽和時間と、から前記コイルの通電終了時点での前記電流値の飽和度合を算出し、前記通電終了時点での前記電流値を前記飽和度合に基づいて補正することを第１の局面とする。

本発明は、第１の局面に加えて、前記制御部は、前記燃料噴射時に伴って前記コイルを流れる前記電流の前記電流値と、前記飽和時間と、の関係を規定した特性に基づいて、前記飽和時間を算出することを第２の局面とする。

本発明は、第２の局面に加えて、前記制御部は、前記飽和度合と、前記電流値を補正する補正係数と、の関係に基づいて、前記補正係数を算出することを第３の局面とする。

本発明は、第１の局面に加えて、前記燃料噴射に伴って前記コイルの上流側端子に印加される第１の電圧値を検出する第１の電圧検出回路と、前記燃料噴射に伴って前記コイルの下流側端子に接続された抵抗素子に印加される第２の電圧値を検出する第２の電圧検出回路と、を更に備え、前記制御部は、前記コイルの前記抵抗値を算出するにあたり、前記電流値の前記飽和度合に代え、前記通電時間と、前記第２の電圧値が飽和するのに必要な飽和時間と、から前記コイルの通電終了時点での前記第２の電圧値の飽和度合を算出し、前記通電終了時点での前記電流値を補正することに代え、前記通電終了時点での前記第２の電圧値を前記第２の電圧値の前記飽和度合に基づいて補正することを第４の局面とする。

本発明は、第４の局面に加えて、前記制御部は、前記第１の電圧値と、前記第２の電圧値が飽和するのに必要な前記飽和時間と、の関係を規定した特性に基づいて、前記第２の電圧値が飽和するのに必要な前記飽和時間を算出することを第５の局面とする。

本発明は、第５の局面に加えて、前記制御部は、前記第２の電圧値の前記飽和度合と、前記第２の電圧値を補正する補正係数と、の相関関係から前記第２の電圧値の前記補正係数を算出することを第６の局面とする。

本発明の第１の局面にかかる内燃機関制御装置によれば、制御部が、インジェクタの燃料噴射に伴ってコイルに印加される駆動電圧の電圧値と、燃料噴射に伴ってコイルに流れる電流の電流値と、を用いてコイルの抵抗値を算出するにあたり、コイルの通電時間と、電流値が飽和するのに必要な飽和時間と、からコイルの通電終了時点での電流値の飽和度合を算出し、通電終了時点での電流値を飽和度合に基づいて補正するものであるため、車両に搭載された内燃機関のインジェクタのコイルの抵抗値を算出する際に、かかるコイル、及びそれに関連する構成部品のインダクタンスの変化、及びコイルの電源電圧であるイグニッション電圧の変化を反映することが可能な簡便な構成で、かかるコイルの抵抗値を実用上充分な精度で算出することができる。

また、本発明の第２の局面にかかる内燃機関制御装置によれば、制御部が、燃料噴射時に伴ってコイルを流れる電流の電流値と、電流値の飽和時間と、の関係を規定した特性に基づいて、電流値の飽和時間を算出するものであるため、経年劣化や負荷変動等によってバッテリ電圧が変化して、コイルの電源電圧であるイグニッション電圧が変化した場合であっても、コイルを流れる電流の飽和時間を適切に算出することができ、かかるコイルの抵抗値を実用上充分な精度で算出することができる。

また、本発明の第３の局面にかかる内燃機関制御装置によれば、制御部が、電流値の飽和度合と、電流値を補正する補正係数と、の関係に基づいて、電流値の補正係数を算出するものであるため、電流値を補正する補正係数を適切に算出することができ、インジェクタのコイルの抵抗値を実用上充分な精度で算出することができる。

また、本発明の第４の局面にかかる内燃機関制御装置によれば、燃料噴射に伴ってコイルの上流側端子に印加される第１の電圧値を検出する第１の電圧検出回路と、燃料噴射に伴ってコイルの下流側端子側に接続された抵抗素子に印加される第２の電圧値を検出する第２の電圧検出回路と、を更に備え、制御部は、コイルの抵抗値を算出するにあたり、電流値の飽和度合に代え、通電時間と、第２の電圧値が飽和するのに必要な飽和時間と、からコイルの通電終了時点での第２の電圧値の飽和度合を算出し、通電終了時点での電流値を補正することに代え、通電終了時点での第２の電圧値を第２の電圧値の飽和度合に基づいて補正するものであるため、より現実的な構成で、車両に搭載された内燃機関のインジェクタのコイルの抵抗値を算出する際に、かかるコイル、及びそれに関連する構成部品のインダクタンスの変化、及びコイルの電源電圧であるイグニッション電圧の変化を反映することができ、かかるコイルの抵抗値を実用上充分な精度で算出することができる。

また、本発明の第５の局面にかかる内燃機関制御装置によれば、制御部が、第１の電圧値と、第２の電圧値が飽和するのに必要な飽和時間と、の関係を規定した特性に基づいて、第２の電圧値が飽和するのに必要な飽和時間を算出するものであるため、経年劣化や負荷変動等によってバッテリ電圧が変化して、コイルの電源電圧であるイグニッション電圧が変化した場合であっても、より現実的な構成で、コイルを流れる電流の飽和時間を適切に算出することができ、かかるコイルの抵抗値を実用上充分な精度で算出することができる。

また、本発明の第６の局面にかかる内燃機関制御装置によれば、制御部が、第２の電圧値の飽和度合と、第２の電圧値を補正する補正係数と、の相関関係から第２の電圧値の補正係数を算出するものであるため、より現実的な構成で、電流値を補正する補正係数を適切に算出することができ、かかるコイルの抵抗値を実用上充分な精度で算出することができる。

図１は、本発明の実施形態における内燃機関制御装置の構成を示す模式図である。 図２は、図１中のインジェクタ及び検出回路の構成を示す模式図である。 図３は、本実施形態における内燃機関制御装置に適用し得るイグニッション電圧と電流検出電圧が飽和する飽和時間との関係の一例を示すグラフである。 図４（ａ）は、本実施形態における内燃機関制御装置に適用し得るインジェクタのコイルの通電時間／電流検出電圧の飽和時間の値と電流検出電圧／電流検出電圧の飽和電圧の値との関係の一例を示すグラフであり、図４（ｂ）は、本実施形態における内燃機関制御装置に適用し得る電流検出電圧の飽和度合と補正係数との関係の一例を示すグラフである。

以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態における内燃機関制御装置につき、詳細に説明する。

〔内燃機関制御装置の構成〕
まず、図１及び図２を参照して、本実施形態における内燃機関制御装置の構成について説明する。本実施形態における内燃機関制御装置は、典型的には、発電機等の汎用機や自動二輪車等の車両といった内燃機関搭載体に好適に搭載されるものであるが、以下、説明の便宜上、かかる内燃機関制御装置は、自動二輪車等の車両に搭載されるものとして説明する。

図１は、本実施形態における内燃機関制御装置の構成を示す模式図であり、図２は、図１中のインジェクタ及び検出回路の構成を示す模式図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態における内燃機関制御装置１は、いずれも図示を省略する車両に搭載されたガソリンエンジン等の内燃機関であるエンジンの機能部品の温度、典型的にはエンジンに燃料を供給するインジェクタ７のコイル（ソレノイド）７ａの抵抗値から求まる温度に基づいてエンジンの運転状態を制御するものであり、電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：ＥＣＵ）１０を備えている。

ＥＣＵ１０は、車両に搭載されたバッテリＢからの電力を利用して動作するものであり、波形整形回路１１、サーミスタ素子（温度検出素子）１２、Ａ／Ｄ変換器１３、点火回路１４、駆動回路１５、検出回路１６、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１７、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１８、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１９、タイマ２０、及び中央処理ユニット（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：ＣＰＵ）２１を備えている。かかるＥＣＵ１０の各構成要素は、ＥＣＵ１０の筐体１０ａ内に収容される。また、典型的には、ＥＣＵ１０及びエンジンは、それらの周囲が外気に触れており、かつ、ＥＣＵ１０は、エンジンの放射熱及びエンジンからの伝熱の影響を受けないようにそれから離間して配置されるものである。

波形整形回路１１は、クランク角センサ２から出力されたエンジンのクランクシャフト３の回転角に対応するクランクパルス信号を整形してデジタルパルス信号を生成する。波形整形回路１１は、このように生成したデジタルパルス信号をＣＰＵ２１に出力する。

サーミスタ素子１２は、ＥＣＵ１０の筐体１０ａ内において、典型的には点火回路１４である発熱素子から離間してＥＣＵ１０の雰囲気側の位置（例えば、筐体１０ａへの距離が数ミリメータ程度である筐体１０ａに近接した位置）に配置されたチップサーミスタであり、ＥＣＵ１０の筐体１０ａ外の周囲の大気温度である雰囲気温度（外気温）を検出する。具体的には、サーミスタ素子１２は、その雰囲気温度に対応した電気抵抗値を呈して、その電気抵抗値に応じた電圧を示す電気信号をＡ／Ｄ変換器１３に出力する。なお、かかる電気信号を出力可能なものであれば、サーミスタ素子１２を熱電対等の他の温度センサに代替してもよい。また、サーミスタ素子１２が検出する温度は、エンジンの周囲の大気温度である雰囲気温度（外気温）に等しいものである。なお、サーミスタ素子１２はＥＣＵ１０の他の構成要素と同様に図示しない回路基板に配置されるため、別途配線を設けて、これを介してサーミスタ素子１２を電気的に接続する必要がない。

Ａ／Ｄ変換器１３は、スロットル開度センサ４から出力されたエンジンのスロットルバルブの開度を示す電気信号、酸素濃度センサ５から出力されたエンジンに吸気される大気中の酸素濃度を示す電気信号、及びサーミスタ素子１２から出力された雰囲気温度を示す電気信号を、アナログ形態からデジタル形態に各々変換する。Ａ／Ｄ変換器１３は、このようにデジタル形態に変換したこれらの電気信号をＣＰＵ２１に出力する。

点火回路１４は、ＣＰＵ２１からの制御信号に従ってオン／オフ制御されるトランジスタ等のスイッチング素子を備え、このスイッチング素子がオン／オフ動作することによって、図示を省略する点火プラグを介してエンジン内の燃料及び空気の混合気に点火するための２次電圧を発生する点火コイル６の動作を制御する。また、点火回路１４は、典型的には半導体素子であるドライバＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）であり、筐体１０ａ内で発熱量が最も大きい構成要素である。

駆動回路１５は、ＣＰＵ２１からの制御信号に従ってオン／オフ制御されると共にオン抵抗がＲＯＮで示されるトランジスタ等のスイッチング素子を備え、このスイッチング素子がオン／オフ動作することによって、インジェクタ７のコイル７ａの通電／非通電状態を切り換える。ここで、インジェクタ７は、エンジンの図示を省略する吸気管やシリンダヘッドに装着され、エンジンから生じる熱が伝熱される。また、特に図２に示すように、インジェクタ７のコイル７ａの等価回路７ｂは、インダクタンス成分Ｌと電気抵抗成分Ｒとから成る直列回路で表される。かかるコイル７ａは、インジェクタ７のソレノイドバルブ７ｃを電気的に駆動するための構成部品であって、図示を省略するソレノイドケースに巻回されている。コイル７ａの通電状態においては、ソレノイドバルブ７ｃに電磁力が働くことにより、ソレノイドバルブ７ｃがコイル７ａの内部領域を含む可動域を移動して、コイル７ａの両端子（バッテリＢ側の端子（上流側端子）及びバッテリＢから遠い側の端子（下流側端子））間に生じる端子間電圧がその飽和電圧に向かって漸増する飽和現象を呈しながら、インジェクタ７の燃料経路を開放し、インジェクタ７から燃料が噴出されるものである。この際、コイル７ａに流れる電流について見れば、かかる電流において、それがその飽和電流に向かって漸増する飽和現象が生じているものである。なお、ソレノイドバルブ７ｃやソレノイドケースは、磁性体であり、典型的には強磁性ステンレス等の金属製である。

検出回路１６は、特に図２に示すように、ＩＧＰ電圧検出回路１６ａ、ＩＮＪ電圧検出回路１６ｂ、シャント抵抗素子１６ｃ及び増幅回路１６ｄを備えている。ＩＧＰ電圧検出回路１６ａは、バッテリ電圧起源のイグニッション電圧ＶＩＧＰとインジェクタ７のコイル７ａの上流側端子との間に接続された分圧回路を有し、コイル７ａの上流側端子に印加されるイグニッション電圧ＶＩＧＰ（＝Ｖ１）を分圧し、このように分圧した電圧Ｖ１’を示す電気信号をＣＰＵ２１に出力する。ＩＮＪ電圧検出回路１６ｂは、コイル７ａの下流側端子と駆動回路１５との間に接続されて、抵抗値Ｒ１のシャント抵抗素子１６ｃ及び増幅回路１６ｄを有する。駆動回路１５のスイッチング素子がオンにされると、コイル７ａの上流側端子にイグニッション電圧ＶＩＧＰ（＝Ｖ１）が印加されているため、インジェクタ７、シャント抵抗素子１６ｃ及び駆動回路１５のスイッチング素子を通って接地電位に電流が流れ、この際に、コイル７ａの下流側端子に印加される電圧がＶ２、シャント抵抗素子１６ｃの両端子（上流側の端子及び下流側の端子）間に生じる電圧が電流検出電圧Ｖ３、シャント抵抗素子１６ｃを流れる電流（インジェクタ７のコイル７ａを流れる電流）がＩ１、及び駆動回路１５のスイッチング素子の制御端子以外の両端子（上流側の端子及び下流側の端子）間に生じる電圧がＶ４で示され、コイル７ａの両端子間に生じる端子間電圧（コイル７ａの駆動電圧）は、Ｖ１からＶ２（＝Ｖ３＋Ｖ４）を除算した電圧となる。増幅回路１６ｄは、抵抗素子とオペアンプとによって構成されており、シャント抵抗素子１６ｃの両端子間に生じる電圧Ｖ３を所定のゲインで増幅し、このように増幅した電圧Ｖ３’を示す電気信号をＣＰＵ２１に出力する。

ＥＥＰＲＯＭ１７は、燃料噴射量学習値やスロットル基準位置学習値といった各種学習値に関するデータ等を記憶する。なお、このような各種学習値に関するデータ等を記憶可能なものであれば、ＥＥＰＲＯＭ１７をデータフラッシュ等の他の記憶媒体に代替してもよい。

ＲＯＭ１８は、不揮発性の記憶装置によって構成され、詳細は後述するコイル抵抗値算出処理用等の制御プログラム、及びコイル抵抗値算出処理で用いられるデータ（図３及び図４に示すグラフのテーブルデータ等）等の各種制御データを格納している。

ＲＡＭ１９は、揮発性の記憶装置によって構成され、ＣＰＵ２１のワーキングエリアとして機能する。

タイマ２０は、ＣＰＵ２１からの制御信号に従って計時処理を実行する。

ＣＰＵ２１は、ＥＣＵ１０全体の動作を制御する。本実施形態では、ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ１８内に格納されているコイル抵抗値算出処理等の制御プログラムを実行することにより、インジェクタ７のコイル７ａの抵抗値を算出すると共に、ＲＯＭ１８内に格納されているエンジン温度算出処理用の制御プログラムを実行することにより、インジェクタ７のコイル７ａの抵抗値に対応するインジェクタ温度をエンジンの温度（エンジン温度）として算出し、このように算出したエンジン温度に基づいて点火回路１４及び駆動回路１５を制御することによって、エンジンの運転状態を制御する。ここで、ＣＰＵ２１は、コイル７ａの抵抗値を算出するにあたり、ＩＧＰ電圧検出回路１６ａから入力される電気信号が呈する電圧Ｖ１’を、コイル７ａの上流側端子に印加されるイグニッション電圧ＶＩＧＰ（＝Ｖ１）に換算すると共に、増幅回路１６ｄから入力される電気信号が呈する電圧Ｖ３’を、シャント抵抗素子１６ｃの両端子間に生じる電圧Ｖ３に換算する。なお、インジェクタ温度が相関を有するエンジン温度を取得する際には、エンジンの点火プラグ座の温度が実際のエンジン内部の温度に近いことを考慮して、エンジンの点火プラグ座の温度を実測し、これをエンジン温度として取得することが簡便である。

このような構成を有する内燃機関制御装置１は、以下に示すコイル抵抗値算出処理を実行することによって、インジェクタ７のコイル７ａの抵抗値を算出すると共にその運転状態を制御する。以下、図３及び図４をも参照して、本実施形態におけるコイル抵抗値算出処理を実行する際の内燃機関制御装置１の動作について、より具体的に説明する。

〔コイル抵抗値算出処理〕
図３は、本実施形態における内燃機関制御装置１に適用し得るイグニッション電圧と、そのイグニッション電圧によりインジェクタ７のコイル７ａに流れる電流がシャント抵抗素子１６ｃに印加される電圧（シャント抵抗素子１６ｃの上流側の端子及び下流側の端子間に生じる電圧）として検出される電流検出電圧∨３が飽和する飽和時間との関係の一例を示すグラフである。また、図４（ａ）は、本実施形態における内燃機関制御装置１に適用し得るインジェクタ７のコイル７ａの通電時間／電流検出電圧の飽和時間の値（通電時間を飽和時間で除算した値）と電流検出電圧／電流検出電圧の飽和電圧の値（イグニッション電圧を飽和電圧で除算した値）との関係の一例を示すグラフであり、図４（ｂ）は、本実施形態における内燃機関制御装置１に適用し得る電流検出電圧の飽和度合と補正係数との関係の一例を示すグラフである。

インジェクタ７のコイル７ａに関し、そのコイル７ａの上流側端子に印加されるイグニッション電圧と電流検出電圧の飽和時間との間には図３に示すような関係性があり、かかるイグニッション電圧の増加に伴いその飽和時間は減少する。そこで、本実施形態における内燃機関制御装置１のコイル抵抗値算出処理では、まず、ＣＰＵ２１が、図３に示す関係性を呈するテーブルデータを用いて、コイル７ａの上流側端子に印加されるイグニッション電圧に対応する飽和時間を算出する。具体的には、ＣＰＵ２１は、必要な燃料噴射時間（コイル７ａの通電時間）を算出して、かかる通電時間の間、コイル７ａの上流側端子にイグニッション電圧を印加した後、コイル７ａの上流側端子に対してコイル７ａの通電終了時に印加されるイグニッション電圧を算出する。そして、ＣＰＵ２１は、図３に示す関係性を呈するテーブルデータを用いて、コイル７ａ通電終了時に流れる電流に対応する電流検出電圧∨３からイグニッション電圧に対応する飽和時間を算出する。

ここで、かかる電流検出電圧の飽和時間は、電流検出電圧が一定値である飽和電圧に到達（飽和）するために必要な時間を意味する。そして、かかる電流検出電圧の飽和時間は、コイル７ａを流れる電流が一定値であるその飽和電流に到達（飽和）するために必要な時間に等しい値を呈するものであるから、かかる飽和時間を、コイル７ａの通電終了時にコイル７ａを流れる電流に対応する飽和時間として扱ってもよい。また、より直接的には、コイル７ａを流れる電流とその電流の飽和時間との間の関係性を規定するテーブルデータを用いて、コイル７ａの通電終了時にコイル７ａを流れる電流に対応する飽和時間を算出してもよい。かかる場合には、コイル７ａの通電終了時にシャント抵抗素子１６ｃの両端子間に生じる電流検出電圧からシャント抵抗素子１６ｃを流れる電流を算出することにより、これをコイル７ａの通電終了時にコイル７ａを流れる電流として用いることになる。

また、インジェクタ７のコイル７ａに関し、そのコイル７ａに通電する通電時間を電流検出電圧の飽和時間で除算した値（通電時間／飽和時間）と通電終了時の電流検出電圧を電流検出電圧の飽和電圧で除算した値（電流検出電圧／飽和電圧）との間には図４（ａ）に示すような関係性がある。そこで、本実施形態における内燃機関制御装置１のコイル抵抗値算出処理では、次に、ＣＰＵ２１が、図４（ａ）に示す関係性を規定するテーブルデータに基づいて、コイル７ａの通電時間を電流検出電圧の飽和時間で除算した値（通電時間／飽和時間）に対応する飽和度合を算出する。ここで、かかる飽和度合とは、通電終了時にシャント抵抗素子１６ｃの両端子間の電流検出電圧を電流検出電圧の飽和電圧で除算した値（電流検出電圧／飽和電圧）である。

ここで、かかる電流検出電圧の飽和度合は、通電終了時にコイル７ａを流れる電流の飽和度合に等しい値を呈するものであるから、かかる飽和度合を、コイル７ａの通電終了時にコイル７ａを流れる電流に対応する飽和度合として扱ってもよい。また、より直接的には、コイル７ａに通電する通電時間をコイル７ａを流れる電流の飽和時間で除算した値（通電時間／飽和時間）と通電終了時にコイル７ａを流れる電流をコイル７ａを流れる電流の飽和電流で除算した値（電流／飽和電流）との間の関係性を規定するテーブルデータに基づいて、コイル７ａの通電時間をコイル７ａを流れる電流の飽和時間で除算した値（通電時間／飽和時間）に対応する飽和度合を算出してもよい。ここで、かかる飽和度合とは、通電終了時にコイル７ａを流れる電流をコイル７ａを流れる電流の飽和電流で除算した値（電流／飽和電流）である。

また、インジェクタ７のコイル７ａに関し、そのコイル７ａに通電する通電時間を電流検出電圧の飽和時間で除算した値（通電時間／飽和時間）に対応する飽和度合に対しては、図４（ｂ）に示すような補正係数が予め規定される。かかる補正係数は、コイル７ａの通電終了時にシャント抵抗素子１６ｃに印加される電流検出電圧Ｖ３を補正するためのものである。かかる補正係数は、典型的には、１以上の値であり、飽和度合が相対的にも小さいときには１よりも大きな一定値であって、飽和度合が増加するに従って漸減すると共に、飽和度合が相対的に大きいときには、１又は１に近接した一定値となる。そこで、本実施形態における内燃機関制御装置１のコイル抵抗値算出処理では、次に、ＣＰＵ２１が、図４（ｂ）に示す関係性を規定するテーブルデータに基づいて、かかる飽和度合に対応する補正係数を算出する。

ここで、コイル７ａの通電終了時にシャント抵抗素子１６ｃに印加される電圧Ｖ３を補正するということは、コイル７ａの通電終了時にシャント抵抗素子１６ｃを流れる電流Ｉ１を補正するということと等価である。よって、コイル７ａの通電終了時にシャント抵抗素子１６ｃに印加される電圧Ｖ３を補正するための補正係数に基づいて、コイル７ａの通電終了時にコイル７ａを流れる電流Ｉを補正するための補正係数を算出してもよい。また、より直接的には、コイル７ａに通電する通電時間をコイル７ａを流れる電流の飽和時間で除算した値（通電時間／飽和時間）に対応する飽和度合に対して補正係数を規定するテーブルデータに基づいて、かかる飽和度合に対応する補正係数を算出してもよい。

そして、本実施形態における内燃機関制御装置１のコイル抵抗値算出処理では、次に、ＣＰＵ２１が、コイル７ａの通電終了時にシャント抵抗素子１６ｃに印加される電圧Ｖ３にその補正用の補正係数を乗算して、補正済みの電圧（補正済み電圧）Ｖ３’’を算出する。

ここで、コイル７ａの通電終了時にシャント抵抗素子１６ｃを流れる電流Ｉ１を補正する場合には、ＣＰＵ２１が、コイル７ａの通電終了時にシャント抵抗素子１６ｃを流れる電流Ｉ１に補正係数を乗算して、補正済みの電流（補正済み電流）Ｉ１’を算出する。ここで、通電終了時にシャント抵抗素子１６ｃを流れる電流の値は、通電終了時にコイル７ａを流れる電流の値に等しいから、補正済み電流Ｉ１’は、通電終了時にコイル７ａを流れる電流を補正した補正済の電流に相当する。

そして、本実施形態における内燃機関制御装置１のコイル抵抗値算出処理では、次に、ＣＰＵ２１が、補正済み電圧Ｖ３’’、コイル７ａの通電終了時にコイル７ａの上流側端子に対して印加されるイグニッション電圧Ｖ１（＝ＶＩＧＰ）、シャント抵抗素子１６ｃの抵抗Ｒ１及び駆動回路１５のスイッチング素子のオン抵抗ＲＯＮを用いて、コイル７ａの両端子間に生じるべき補正済みの電圧、つまり補正済みの駆動電圧ＶＩＮＪを、ＶＩＮＪ＝Ｖ１−（Ｖ３’’／Ｒ１）Ｘ（Ｒ１＋ＲＯＮ）という数式によって算出する。

ここで、コイル７ａの通電終了時にシャント抵抗素子１６ｃを流れる電流Ｉ１を補正する場合には、コイル７ａの両端子間に生じるべき補正済みの電圧、つまり補正済みの駆動電圧ＶＩＮＪを、補正済み電流Ｉ’、コイル７ａの通電終了時にコイル７ａの上流側端子に対して印加されるイグニッション電圧Ｖ１（＝ＶＩＧＰ）、シャント抵抗素子１６ｃの抵抗Ｒ１及び駆動回路１５のスイッチング素子のオン抵抗ＲＯＮをも用いて、ＶＩＮＪ＝Ｖ１−Ｉ１’Ｘ（Ｒ１＋ＲＯＮ）という数式によって算出すればよい。

そして、本実施形態における内燃機関制御装置１のコイル抵抗値算出処理では、最後に、ＣＰＵ２１が、コイル７ａの駆動電圧ＶＩＮＪ及び補正済み電圧Ｖ３’’を用いて、コイル７ａの駆動電圧ＶＩＮＪを補正済み電圧Ｖ３’’に関するＶ３’’／Ｒ１で除算するＩＮＪＲ＝ＶＩＮＪ／（Ｖ３’’／Ｒ１）という数式でコイル７ａの抵抗ＩＮＪＲを算出する。なお、かかる数式を変形すれば、ＩＮＪＲ＝Ｖ１／（Ｖ３’’／Ｒ１）−Ｒ１−ＲＯＮという数式が得られるため、コイル７ａの駆動電圧ＶＩＮＪを、ＩＮＪＲ＝Ｖ１／（Ｖ３’’／Ｒ１）−Ｒ１−ＲＯＮという数式によって算出してもよい。

ここで、コイル７ａの通電終了時にシャント抵抗素子１６ｃを流れる電流Ｉ１を補正する場合には、ＣＰＵ２１が、コイル７ａの駆動電圧ＶＩＮＪ及び補正済み電流Ｉ１’を用いて、コイル７ａの駆動電圧ＶＩＮＪを補正済み電流Ｉ１’で除算するＩＮＪＲ＝ＶＩＮＪ／Ｉ１’という数式でコイル７ａの抵抗ＩＮＪＲを算出すればよい。なお、かかる数式を変形すれば、ＩＮＪＲ＝（Ｖ１／Ｉ１’）−Ｒ１−ＲＯＮという数式が得られるため、コイル７ａの駆動電圧ＶＩＮＪを、ＩＮＪＲ＝（Ｖ１／Ｉ１’）−Ｒ１−ＲＯＮという数式によって算出してもよい。

なお、本実施形態における内燃機関制御装置１のコイル抵抗値算出処理では、図３及び図４に示す３つのグラフのテーブルデータを用いてコイル７ａの抵抗ＩＮＪＲを算出することとしたが、これらの３つのグラフのテーブルデータを統合したマップデータを用いてコイル７ａの抵抗ＩＮＪＲを算出してもよい。

以上の説明から明らかなように、本実施形態における内燃機関制御装置１では、ＣＰＵ２１が、インジェクタ７の燃料噴射に伴ってコイル７ａに印加される駆動電圧の電圧値と、燃料噴射に伴ってコイル７ａに流れる電流の電流値と、を用いてコイル７ａの抵抗値を算出するにあたり、コイル７ａの通電時間と、電流値が飽和するのに必要な飽和時間と、からコイル７ａの通電終了時点での電流値の飽和度合を算出し、通電終了時点での電流値を飽和度合に基づいて補正するものであるため、車両に搭載されたエンジンのインジェクタ７のコイル７ａの抵抗値を算出する際に、かかるコイル７ａ、及びそれに関連する構成部品のインダクタンスの変化、及びコイル７ａの電源電圧であるイグニッション電圧ＶＩＧＰ（＝Ｖ１）の変化を反映することが可能な簡便な構成で、かかるコイル７ａの抵抗値を実用上充分な精度で算出することができる。

また、本実施形態における内燃機関制御装置１では、ＣＰＵ２１が、燃料噴射時に伴ってコイル７ａを流れる電流の電流値と、電流値の飽和時間と、の関係を規定した特性に基づいて、電流値の飽和時間を算出するものであるため、経年劣化や負荷変動等によってバッテリ電圧が変化して、コイル７ａの電源電圧であるイグニッション電圧ＶＩＧＰ（＝Ｖ１）が変化した場合であっても、コイル７ａを流れる電流の飽和時間を適切に算出することができ、かかるコイル７ａの抵抗値を実用上充分な精度で算出することができる。

また、本実施形態における内燃機関制御装置１では、ＣＰＵ２１が、電流値の飽和度合と、電流値を補正する補正係数と、の関係に基づいて、電流値の補正係数を算出するものであるため、電流値を補正する補正係数を適切に算出することができ、インジェクタ７のコイル７ａの抵抗値を実用上充分な精度で算出することができる。

また、本実施形態における内燃機関制御装置１では、燃料噴射に伴ってコイル７ａの上流側端子に印加される第１の電圧値Ｖ１（＝ＶＩＧＰ）を検出する第１の電圧検出回路（ＩＧＰ電圧検出回路）１６ａと、燃料噴射に伴ってコイル７ａの下流側端子に接続された抵抗素子１６ｃに印加される第２の電圧値Ｖ３を検出する第２の電圧検出回路（ＩＮＪ電圧検出回路）１６ｂと、を更に備え、ＣＰＵ２１が、コイル７ａの抵抗値を算出するにあたり、電流値の飽和度合に代え、通電時間と、第２の電圧値Ｖ３が飽和するのに必要な飽和時間と、からコイル７ａの通電終了時点での第２の電圧値Ｖ３の飽和度合を算出し、通電終了時点での電流値を補正することに代え、通電終了時点での第２の電圧値Ｖ３を第２の電圧値Ｖ３の飽和度合に基づいて補正するものであるため、より現実的な構成で、車両に搭載されたエンジンのインジェクタ７のコイル７ａの抵抗値を算出する際に、かかるコイル７ａ、及びそれに関連する構成部品のインダクタンスの変化、及びコイル７ａの電源電圧であるイグニッション電圧ＶＩＧＰ（＝Ｖ１）の変化を反映することができ、かかるコイル７ａの抵抗値を実用上充分な精度で算出することができる。

また、本実施形態における内燃機関制御装置１では、ＣＰＵ２１が、第１の電圧値Ｖ１（＝ＶＩＧＰ）と、第２の電圧値Ｖ３が飽和するのに必要な飽和時間と、の関係を規定した特性に基づいて、第２の電圧値Ｖ３が飽和するのに必要な飽和時間を算出するものであるため、経年劣化や負荷変動等によってバッテリ電圧が変化して、コイル７ａの電源電圧であるイグニッション電圧ＶＩＧＰ（＝Ｖ１）が変化した場合であっても、より現実的な構成で、コイル７ａを流れる電流の飽和時間を適切に算出することができ、かかるコイル７ａの抵抗値を実用上充分な精度で算出することができる。

また、本実施形態における内燃機関制御装置１では、ＣＰＵ２１が、第２の電圧値Ｖ３の飽和度合と、第２の電圧値Ｖ３を補正する補正係数と、の相関関係から第２の電圧値Ｖ３の補正係数を算出するものであるため、より現実的な構成で、電流値を補正する補正係数を適切に算出することができ、インジェクタ７のコイル７ａの抵抗値を実用上充分な精度で算出することができる。

なお、本発明は、部材の種類、形状、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。

以上のように、本発明は、簡便な構成で、車両に搭載された内燃機関のインジェクタのコイルの抵抗値を実用上充分な精度で算出可能な内燃機関制御装置を提供することができるものであり、その汎用普遍的な性格から発電機等の汎用機や自動二輪車等の車両の内燃機関制御装置に広く適用され得るものと期待される。

１…内燃機関制御装置
２…クランク角センサ
３…クランクシャフト
４…スロットル開度センサ
５…酸素濃度センサ
６…点火コイル
７…インジェクタ
７ａ…コイル
７ｂ…コイルの等価回路
７ｃ…ソレノイドバルブ
１０…ＥＣＵ
１０ａ…筐体
１１…波形整形回路
１２…サーミスタ素子
１３…Ａ／Ｄ変換器
１４…点火回路
１５…駆動回路
１６…検出回路
１６ａ…ＩＧＰ電圧検出回路
１６ｂ…ＩＮＪ電圧検出回路
１６ｃ…シャント抵抗素子
１６ｄ…増幅回路
１７…ＥＥＰＲＯＭ
１８…ＲＯＭ
１９…ＲＡＭ
２０…タイマ
２１…ＣＰＵ
Ｂ…バッテリ

Claims (6)

1. 車両に搭載されたインジェクタが有するコイルの抵抗値に基づいて前記内燃機関の運転状態を制御する制御部を備えた内燃機関制御装置において、
   前記制御部は、
   前記インジェクタの燃料噴射に伴って前記コイルに印加される駆動電圧の電圧値と、前記燃料噴射に伴って前記コイルに流れる電流の電流値と、を用いて前記コイルの前記抵抗値を算出するにあたり、
   前記コイルの通電時間と、前記電流値が飽和するのに必要な飽和時間と、から前記コイルの通電終了時点での前記電流値の飽和度合を算出し、
   前記通電終了時点での前記電流値を前記飽和度合に基づいて補正することを特徴とする内燃機関制御装置。
2. 前記制御部は、前記燃料噴射時に伴って前記コイルを流れる前記電流の前記電流値と、前記飽和時間と、の関係を規定した特性に基づいて、前記飽和時間を算出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関制御装置。
3. 前記制御部は、前記飽和度合と、前記電流値を補正する補正係数と、の関係に基づいて、前記補正係数を算出することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関制御装置。
4. 前記燃料噴射に伴って前記コイルの上流側端子に印加される第１の電圧値を検出する第１の電圧検出回路と、
   前記燃料噴射に伴って前記コイルの下流側端子に接続された抵抗素子に印加される第２の電圧値を検出する第２の電圧検出回路と、を更に備え、
   前記制御部は、前記コイルの前記抵抗値を算出するにあたり、
   前記電流値の前記飽和度合に代え、前記通電時間と、前記第２の電圧値が飽和するのに必要な飽和時間と、から前記コイルの通電終了時点での前記第２の電圧値の飽和度合を算出し、
   前記通電終了時点での前記電流値を補正することに代え、前記通電終了時点での前記第２の電圧値を前記第２の電圧値の前記飽和度合に基づいて補正することを特徴とする請求項１の内燃機関制御装置。
5. 前記制御部は、前記第１の電圧値と、前記第２の電圧値が飽和するのに必要な前記飽和時間と、の関係を規定した特性に基づいて、前記第２の電圧値が飽和するのに必要な前記飽和時間を算出することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関制御装置。
6. 前記制御部は、前記第２の電圧値の前記飽和度合と、前記第２の電圧値を補正する補正係数と、の相関関係から前記第２の電圧値の前記補正係数を算出することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関制御装置。

Images