JP6497275B2 - Electronic control unit - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関に導入する前に燃料を加熱して始動性を向上させるための電子制御装置に関する。 The present invention relates to an electronic control device for improving startability by heating a fuel before being introduced into an internal combustion engine.
ガソリンとエタノール等の混合燃料やエタノールあるいはメタノールを燃料として利用するFFV(flexible-fuel vehicle)がある。FFVにおける内燃機関には、低温下での始動性を確保するために燃料をある程度まで加熱してからシリンダー内に噴射するものがある。 There are mixed fuels such as gasoline and ethanol, and FFV (flexible-fuel vehicle) using ethanol or methanol as fuel. Some internal combustion engines in FFV inject fuel into a cylinder after heating the fuel to some extent in order to ensure startability at low temperatures.
燃料の加熱手段の一例として、特許文献1には、燃料噴射装置内にヒータを設け、ヒータへの通電によって燃料を加熱する装置が開示されている。しかしながら、ヒータが過熱して温度が高くなりすぎると、ヒータ近傍の燃料が膜沸騰を生じてヒータから燃料への伝熱効率が低下する虞がある。
As an example of fuel heating means,
これを解決するため、燃料の温度を計測する燃料温度センサと、ヒータに流れる電流の電流値を計測する電流検出部とを備え、燃料温度のフィードバックを受けてヒータに流れる電流を制御する燃料噴射装置が知られている。これによれば、ヒータ近傍の燃料が膜沸騰を生じる前にヒータの出力を低下させることができる。ヒータに流れる電流を計測する電流検出部としては、特許文献2記載のように、負荷としてのヒータに直列に接続された電流検出用のシャント抵抗器が一般的に用いられる。 In order to solve this problem, a fuel injection sensor that includes a fuel temperature sensor that measures the temperature of the fuel and a current detection unit that measures the current value of the current flowing through the heater, and controls the current flowing through the heater by receiving feedback of the fuel temperature The device is known. According to this, the output of the heater can be reduced before the fuel near the heater causes film boiling. As a current detector for measuring the current flowing through the heater, a current detecting shunt resistor connected in series to a heater as a load is generally used as described in Patent Document 2.
ところで、燃料温度のフィードバックによってヒータの出力を適切に調整するためには、燃料温度センサを必要とする。このため、燃料温度センサを設置するためのスペースを確保しなければならない。加えて、燃料温度があらゆる部分で一様とは限らないため、燃料温度センサの設置箇所によって計測される燃料温度(ヒータ近傍の温度)が正確に得られない虞がある。 By the way, in order to appropriately adjust the output of the heater by feedback of the fuel temperature, a fuel temperature sensor is required. For this reason, a space for installing the fuel temperature sensor must be secured. In addition, since the fuel temperature is not always uniform in every part, there is a possibility that the fuel temperature (temperature near the heater) measured by the location where the fuel temperature sensor is installed cannot be obtained accurately.
また、一般的にヒータには比較的大電流が流れるため、シャント抵抗器をヒータに直列に接続する形態の電流検出部を採用すると、シャント抵抗器の許容電力を十分大きく設定する必要がある。このようなシャント抵抗器は体格の大型化や高コストを招く虞がある。 In general, since a relatively large current flows through the heater, if a current detection unit in which a shunt resistor is connected in series with the heater is employed, the allowable power of the shunt resistor needs to be set sufficiently large. Such a shunt resistor may cause an increase in size and cost.
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、小型化を実現しつつ燃料温度センサを用いることなく温度フィードバックが可能な電子制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an electronic control device capable of temperature feedback without using a fuel temperature sensor while realizing miniaturization.
ここに開示される発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後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、発明の技術的範囲を限定するものではない。 The invention disclosed herein employs the following technical means to achieve the above object. Note that the reference numerals in parentheses described in the claims and in this section indicate a corresponding relationship with specific means described in the embodiments described later as one aspect, and limit the technical scope of the invention. Not what you want.
上記目的を達成するために、本発明は、内燃機関に供給される燃料を加熱するためのヒータ(HT1〜HT4)への通電を制御する電子制御装置であって、第1の電源(VB)とヒータとの間に介在しヒータへの通電をオンオフする第1スイッチング素子(P1〜P4)を有するヒータ駆動回路(11〜14)と、第2の電源(VC)とヒータとの間に介在しヒータに対して第1スイッチング素子と並列に接続された第2スイッチング素子(Q1〜Q4)と、第2スイッチング素子に直列に接続され所定の抵抗値に設定された電流検出抵抗(R1)とを有する状態検出回路と、ヒータの両端電圧を検出する電圧検出部(31〜34)と、電流検出抵抗の両端電圧に基づいて電流検出抵抗に流れる電流の電流値を検出する電流検出部(40)と、第1スイッチング素子および第2スイッチング素子のオンオフを制御する制御部(50)と、を備え、制御部は、第1スイッチング素子がオフされた期間において、第2スイッチング素子をオンするよう制御し、ヒータの両端電圧および電流検出抵抗に流れる電流に基づいて、ヒータの温度を推定し、ヒータ駆動回路はヒータに対応して複数設けられ、状態検出回路はヒータ駆動回路に対応して複数設けられ、複数あるすべての状態検出回路が、唯一の電流検出抵抗を共有しており、制御部は、第1スイッチング素子および第2スイッチング素子の切り替えにより、ヒータの温度を個別に推定することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention is an electronic control device for controlling energization to heaters (HT1 to HT4) for heating fuel supplied to an internal combustion engine, and includes a first power supply (VB). Between the second power source (VC) and the heater, and between the heater drive circuit (11-14) having first switching elements (P1 to P4) that are interposed between the heater and the heater and turn on and off the heater. A second switching element (Q1 to Q4) connected in parallel to the first switching element with respect to the heater, and a current detection resistor (R1) connected in series to the second switching element and set to a predetermined resistance value A state detection circuit having a voltage detection unit (31 to 34) for detecting the voltage across the heater, and a current detection unit (40 for detecting the current value of the current flowing through the current detection resistor based on the voltage across the current detection resistor) )When A control unit (50) for controlling on / off of the first switching element and the second switching element, and the control unit controls the second switching element to be turned on in a period in which the first switching element is turned off, Based on the voltage across the heater and the current flowing through the current detection resistor, the temperature of the heater is estimated , a plurality of heater drive circuits are provided corresponding to the heater, and a plurality of state detection circuits are provided corresponding to the heater drive circuit, All of the plurality of state detection circuits share a single current detection resistor, and the control unit individually estimates the temperature of the heater by switching between the first switching element and the second switching element. .
これによれば、第1スイッチング素子をオン状態にすることによってヒータに第1の電源から電力を供給することができる。そして、第1スイッチング素子がオフの条件下で第2スイッチング素子がオンするようになっているので、ヒータには第1の電源とは独立して第2の電源から供給される電流を流すことができる。このため、電流検出抵抗にはヒータを加熱するための電源である第1の電源に対して独立した第2の電源から供給される電流のみが流れる。ヒータ加熱のために比較的高出力である第1の電源に較べて小さな電流を流すように第2の電源の出力を設定することによって電流検出抵抗の許容電力を小さくすることができる。したがって、電流検出抵抗の小型化、ひいては電子制御装置の小型化を実現することができる。 According to this, power can be supplied to the heater from the first power source by turning on the first switching element. Since the second switching element is turned on under the condition that the first switching element is off, a current supplied from the second power supply is allowed to flow through the heater independently of the first power supply. Can do. For this reason, only the current supplied from the second power source independent of the first power source, which is the power source for heating the heater, flows through the current detection resistor. The allowable power of the current detection resistor can be reduced by setting the output of the second power supply so that a smaller current flows in comparison with the first power supply having a relatively high output for heating the heater. Therefore, it is possible to reduce the size of the current detection resistor and hence the electronic control device.
また、第2スイッチング素子がオンされた状態において、電流検出部および電圧検出部によってヒータに流れる電流および、ヒータの両端電圧がそれぞれ検出できるので、予め決めたれた所定温度および該温度時のヒータの抵抗値、抵抗温度係数、検出されたヒータに流れる電流、および、ヒータの両端電圧に基づいてヒータの温度を推定することができる。制御部は、推定されたヒータの温度に基づいてヒータに流す電流量を制御することができる。すなわち、従来必要であった燃料温度センサを用いることなく、推定されたヒータの温度に基づいてヒータに流す電流量にフィードバックすることができる。 In addition, in the state where the second switching element is turned on, the current flowing through the heater and the voltage across the heater can be detected by the current detection unit and the voltage detection unit, respectively, so that the predetermined temperature at the predetermined temperature and the heater at the temperature can be detected. The heater temperature can be estimated based on the resistance value, the resistance temperature coefficient, the detected current flowing through the heater, and the voltage across the heater. The controller can control the amount of current flowing through the heater based on the estimated heater temperature. That is, it is possible to feed back to the amount of current flowing through the heater based on the estimated heater temperature without using a fuel temperature sensor that has been necessary in the past.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分に、同一符号を付与する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same reference numerals are given to the same or equivalent parts.
(第1実施形態)
最初に、図1を参照して、本実施形態に係る電子制御装置の概略構成について説明する。
(First embodiment)
First, a schematic configuration of the electronic control device according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
本実施形態における電子制御装置は、ガソリンとエタノール等の混合燃料やエタノールあるいはメタノールを燃料として利用するFFVにおいて、燃料を予備加熱するためのヒータへの通電を制御している。とくに、以下では4つのヒータを並行して制御する電子制御装置について例示する。なお、ヒータの数は一例であって、4つに限定されない。 The electronic control device in the present embodiment controls energization to a heater for preheating the fuel in an FFV that uses a mixed fuel such as gasoline and ethanol, or ethanol or methanol as fuel. In particular, an example of an electronic control device that controls four heaters in parallel will be described below. The number of heaters is an example, and is not limited to four.
図1に示すように、この電子制御装置100は4つのヒータHT1〜HT4への通電を制御している。ヒータHT1〜HT4は内燃機関における燃料通路内に配置され、シリンダーに噴霧される前の燃料の温度を所定の温度まで昇温している。本実施形態におけるヒータHT1〜HT4は通電によって各ヒータHT1〜HT4の内部抵抗に比例した熱量を外部に放出する電熱線方式である。これにより、燃料は、点火可能な、あるいは、燃焼効率のより良い条件で点火できる温度まで昇温された状態でシリンダー内に噴霧される。ヒータHT1〜HT4は、それぞれ一端が接地されるとともに、他端にはバッテリー電圧VBが印加されるようになっている。換言すれば、4つのヒータHT1〜HT4は、バッテリーに対して並列に接続されている。
As shown in FIG. 1, the
電子制御装置100は、ヒータHT1〜HT4への通電を制御するために、4つのヒータ駆動回路11〜14と、4つの状態検出回路21〜24と、4つの電圧検出部31〜34と、電流検出部40と、制御部50と、を備えている。
The
ヒータ駆動回路11〜14は、それぞれヒータHT1〜HT4への通電のオンオフを制御するスイッチ回路である。ヒータ駆動回路11はバッテリー電圧VBとヒータHT1を仲介し、ヒータ駆動回路12はバッテリー電圧VBとヒータHT2を仲介し、ヒータ駆動回路13はバッテリー電圧VBとヒータHT3を仲介し、ヒータ駆動回路14はバッテリー電圧VBとヒータHT4を仲介している。バッテリー電圧VBを生じる電源が特許請求の範囲における第1の電源に相当する。
The
4つのヒータ駆動回路は互いに等価であるから、代表してヒータ駆動回路11について具体的に説明する。ヒータ駆動回路11はスイッチング素子として逆導通のMOSトランジスタP1を有している。トランジスタP1は、ゲート電極が後述する制御部50における端子GH1に接続されており、端子GH1からHigh信号が入力されるとオンするようになっている。トランジスタP1がオン状態になると、バッテリー電圧VBがヒータHT1に印加されてヒータHT1の温度が上昇する。
Since the four heater drive circuits are equivalent to each other, the
残るヒータ駆動回路12〜14についても同様であり、それぞれトランジスタP2〜P4を有し、ゲート電極は端子GH2〜GH4に接続されている。特許請求の範囲における第1スイッチング素子はトランジスタP1〜P4に相当する。
The same applies to the remaining
状態検出回路21〜24は、ヒータHT1〜HT4の状態を検出するために、それぞれヒータHT1〜HT4に電流を供給する回路である。ここで、状態とは、ヒータHT1〜HT4に流れる電流、ヒータHT1〜HT4の両端電圧、および、電流と電圧から推定されるヒータHT1〜HT4の温度である。状態検出回路21は基準電圧VCとヒータHT1を仲介し、状態検出回路22は基準電圧VCとヒータHT2を仲介し、状態検出回路23は基準電圧VCとヒータHT3を仲介し、状態検出回路24は基準電圧VCとヒータHT4を仲介している。基準電圧VCを生じる電源が特許請求の範囲における第2の電源に相当する。
The
4つの状態検出回路は互いに等価であるから、代表して状態検出回路21について具体的に説明する。図1に示すように、ヒータHT1から見て、状態検出回路21とヒータ駆動回路11は並列に接続されている。状態検出回路21は、スイッチング素子としての逆導通のMOSトランジスタQ1と、電流検出抵抗としてのシャント抵抗器R1とを有している。シャント抵抗器R1とMOSトランジスタQ1は基準電圧VCとヒータHT1との間で直列に接続されている。本実施形態では、シャント抵抗器R1がMOSトランジスタQ1に対してハイサイド側、すなわち基準電圧VCに近い側に接続されている。トランジスタQ1は、ゲート電極が後述する制御部50における端子GV1に接続されており、端子GV1からHigh信号が入力されるとオンするようになっている。トランジスタQ1がオン状態になると、基準電圧VCがヒータHT1に印加されて基準電圧VCからヒータHT1を経由してグランド(GND)に向かって電流が流れる。
Since the four state detection circuits are equivalent to each other, the
また、状態検出回路21とヒータ駆動回路11との間には、図1に示すように、状態検出回路21からヒータ駆動回路11に向かって順方向となるダイオード61が設けられている。ダイオード61は、ヒータ駆動回路11から状態検出回路21に向かって電流が逆流することを防止している。
In addition, a
残る状態検出回路22〜24についても同様であり、それぞれトランジスタQ2〜Q4と電流検出抵抗とを有し、トランジスタQ2〜Q4のゲート電極はそれぞれ端子GV2〜GV4に接続されている。また、状態検出回路22〜24とヒータ駆動回路12〜14との間には、状態検出回路22〜24からヒータ駆動回路12〜14に向かって順方向となるダイオード62〜64が設けられている。
The same applies to the remaining
特許請求の範囲における第2スイッチング素子はトランジスタQ1〜Q4に相当する。なお、本実施形態では、状態検出回路21〜24が、電流検出抵抗としてシャント抵抗器R1を共用する構成となっている。すなわち、図1に示すように、シャント抵抗器R1に対して、トランジスタQ1〜Q4が互いに並列に接続されている。
The second switching element in the claims corresponds to the transistors Q1 to Q4. In the present embodiment, the
なお、基準電圧VCはバッテリー電圧VBに較べて十分小さいことが好ましい。 The reference voltage VC is preferably sufficiently smaller than the battery voltage VB.
電圧検出部31〜34は、それぞれヒータHT1〜HT4の両端電圧を検出するための回路である。4つの電圧検出部は互いに等価であるから、代表して電圧検出部31について具体的に説明する。
The
電圧検出部31は一般的に知られた差動増幅回路とA/D変換器とを含む回路である。電圧検出部31には、ヒータHT1のハイサイド側およびローサイド側の電圧がそれぞれ入力され差動増幅された後に、増幅された電位差がA/D変換される。電圧検出部31はヒータHT1の両端電圧を後述する制御部50の端子V1に出力する。以降、電圧検出部31で検出されたヒータHT1の両端電圧をφV1と示すことがある。
The
残る電圧検出部32〜34についても同様であり、それぞれヒータHT2〜HT4の両端電圧φV2〜φV4を制御部50の端子V2〜V4にそれぞれ出力している。
The same applies to the remaining
電流検出部40は、状態検出回路21〜24が共有する電流検出抵抗であるシャント抵抗器R1を流れる電流を検出するための回路である。具体的には、電流検出部40は一般的に知られた差動増幅回路とA/D変換器とを含む回路である。電流検出部40には、シャント抵抗器R1のハイサイド側およびローサイド側の電圧がそれぞれ入力され差動増幅された後に、増幅された電位差がA/D変換される。シャント抵抗器R1の抵抗値は予め規定されており、シャント抵抗器R1を流れる電流の電流値は、計測されたシャント抵抗器R1の両端電圧とシャント抵抗器R1の抵抗値から演算される。電流を求める演算は、電流検出部40が演算部を有する構成であっても良いし、制御部50が演算部を含む構成であっても良い。本実施形態では、電流検出部40が演算部を有しており、シャント抵抗器R1を流れる電流の電流値が制御部50の端子Cに出力されている。本実施形態では、電流検出抵抗が4つの状態検出回路21〜24によって共有されており、シャント抵抗器R1は1つなので、電流検出部40もシャント抵抗器R1の数に対応して1つである。
The
制御部50は、ヒータ駆動回路11〜14に含まれるトランジスタP1〜P4、および、状態検出回路21〜24に含まれるトランジスタQ1〜Q4のゲート電極に所定のゲート電圧を印加して各トランジスタのオンオフを制御している。また、制御部50には、電圧検出部31〜34が検出したヒータHT1〜HT4の各両端電圧φV1〜φV4が、端子V1〜V4にそれぞれ入力されている。さらに、制御部50には、電流検出部40が検出したシャント抵抗器R1を流れる電流の電流値が、端子Cに入力されている。
The
制御部50は、端子V1〜V4に入力された電圧Vと、端子Cに入力された電流Iに基づいて、ヒータHT1〜HT4の温度を推定する温度推定部を有している。温度推定部は、ヒータの基準温度T0における基準抵抗値R0、および、抵抗温度係数αを予め記憶しており、以下に示す通りヒータHT1〜HT4の温度を演算している。
The
まず、制御部50における温度推定部は、ヒータが推定すべき温度Tのときの電流Iと電圧Vに基づいて、温度Tのときのヒータの抵抗値Rを演算する。次に、式T=(R/R0−1)/α+T0に基づいてヒータの温度Tを演算する。なお、温度推定部はアナログ回路によって構成されていてもよいし、デジタル回路によって構成されていてもよい。
First, the temperature estimation unit in the
制御部50は、推定されたヒータの温度Tに基づいて、ヒータ駆動回路11〜14におけるトランジスタP1〜P4のゲート電極に印加するパルスのデューティ比を決定する。例えば、ヒータHT1〜HT4の温度が燃料の沸点を下回っていればデューティ比を大きくし、燃料の沸点を上回っていればデューティ比を小さくする。ヒータHT1〜HT4近傍に存在する燃料は沸点を超えない温度で維持されるので、ヒータHT1〜HT4の周辺で膜沸騰を生じることなく、燃料の加熱を行うことができる。
Based on the estimated heater temperature T, the
次に、図2を参照して、本実施形態に係る電子制御装置100によるヒータHT1〜HT4の温度の推定おより制御について説明する。
Next, with reference to FIG. 2, estimation and control of the temperature of the heaters HT <b> 1 to HT <b> 4 by the
制御部50は、トランジスタP1〜P4のゲート電極に対してHigh信号(以下、単にHと示す)を出力することによってトランジスタP1〜P4をそれぞれオンし、Low信号(以下、単にLと示す)を出力することによってトランジスタP1〜P4をそれぞれオフする。また、制御部50は、トランジスタQ1〜Q4のゲート電極に対してHを出力することによってトランジスタQ1〜Q4をそれぞれオンし、Lを出力することによってトランジスタQ1〜Q4をそれぞれオフする。
The
制御部50は、各トランジスタP1〜P4,Q1〜Q4に対して、周期的にHとLをそれぞれ所定時間印加するようにPWM制御している。ヒータ駆動回路11〜14に属するトランジスタP1〜P4について、Highの期間が長いほどヒータHT1〜HT4への通電時間が長くなるため温度が高くなる。
The
本実施形態における制御部50は、ヒータ駆動回路11〜14に属するトランジスタP1〜P4のうち2つ以上が同時にオフする期間ができないように制御している。また、状態検出回路21〜24に属するトランジスタQ1〜Q4は、それぞれトランジスタP1〜P4がオフである期間においてのみオンになるように制御されている。
The
本実施形態における電子制御装置100の制御フローの一例を説明する。図2に示すように、端子GH1〜GH4がHを出力している状態、すなわち、ヒータ駆動回路11〜14に属するトランジスタP1〜P4のすべてがオンである状態から、任意の時刻t1において端子GH1の信号がHからLに遷移する。そして、ほぼ同時に端子GV1の信号がLからHに遷移する。これにより、ヒータHT1に接続される電圧は、加熱のための電流を流すバッテリー電圧VBから状態検出のための基準電圧VCに切り替わる。この際、制御部50は、電圧検出部31からヒータHT1の両端電圧φV1と、シャント抵抗器R1を流れる電流の電流値を取得する。
An example of the control flow of the
このときシャント抵抗器R1を流れる電流はヒータHT1に流れる電流に等しい。ここで取得されるヒータHT1の両端電圧φV1と電流Iは、時刻t1におけるヒータHT1の温度を反映した値である。制御部50における温度推定部は、式T=(R/R0−1)/α+T0に基づいてヒータHT1の温度T1を演算する。
At this time, the current flowing through the shunt resistor R1 is equal to the current flowing through the heater HT1. The both-ends voltage φV1 and current I of the heater HT1 acquired here are values reflecting the temperature of the heater HT1 at time t1. The temperature estimation unit in the
制御部50は、推定された温度T1に基づいてトランジスタP1を駆動する際のデューティ比を決定する。すなわち、温度T1が推定された時点以降のPWM制御において、ヒータHT1の温度が燃料の沸点を超えないようにデューティ比を変更する。
The
なお、VB>VCであるため、ヒータHT1に接続される電源がバッテリー電圧VBから基準電圧VCに切り替わった際、ヒータ駆動回路12〜14から状態検出回路21〜24に向かって電流が流れる虞があるが、本実施形態ではダイオード62〜64がこれを防止する。
Since VB> VC, when the power source connected to the heater HT1 is switched from the battery voltage VB to the reference voltage VC, a current may flow from the heater drive circuits 12-14 toward the state detection circuits 21-24. However, in this embodiment, the
次いで、時刻t2において、端子GV1の信号がHからLに遷移し、ほぼ同時に端子GH1の信号がLからHに遷移する。これにより、ヒータHT1に接続される電圧は、状態検出のための基準電圧VCから加熱のための電流を流すバッテリー電圧VBに切り替わり、ヒータHT1が発熱を再開する。 Next, at time t2, the signal at the terminal GV1 transitions from H to L, and the signal at the terminal GH1 transitions from L to H almost simultaneously. As a result, the voltage connected to the heater HT1 is switched from the reference voltage VC for state detection to the battery voltage VB through which a heating current flows, and the heater HT1 resumes heat generation.
次いで、時刻t3において、端子GH2の信号がHからLに遷移し、ほぼ同時に端子GV2の信号がLからHに遷移する。これにより、ヒータHT2に接続される電圧は、加熱のための電流を流すバッテリー電圧VBから状態検出のための基準電圧VCに切り替わる。時刻t1〜時刻t2と同様に、制御部50は、時刻t3におけるヒータHT2の温度を反映したヒータHT2の両端電圧φV2と電流Iに基づいてヒータHT2の温度T2を演算する。
Next, at time t3, the signal at the terminal GH2 changes from H to L, and the signal at the terminal GV2 changes from L to H almost simultaneously. As a result, the voltage connected to the heater HT2 is switched from the battery voltage VB through which the current for heating is supplied to the reference voltage VC for detecting the state. Similar to the time t1 to the time t2, the
制御部50は、推定された温度T2に基づいてトランジスタP2を駆動する際のデューティ比を決定する。すなわち、温度T2が推定された時点以降のPWM制御において、ヒータHT2の温度が燃料の沸点を超えないようにデューティ比を変更する。
The
以降同様に、制御部50は、時刻t5〜時刻t6においてヒータHT3の温度T3を推定し、時刻t7〜時刻t8においてヒータHT4の温度T4を推定する。制御部50は、推定された温度T3,T4に基づいてトランジスタP3,P4を駆動する際のデューティ比を決定する。すなわち、温度T3,T4が推定された時点以降のPWM制御において、ヒータHT3,HT4の温度が燃料の沸点を超えないようにデューティ比を変更する。
Thereafter, similarly,
次に、本実施形態における係る電子制御装置100を採用することによる作用効果について説明する。
Next, the effect by employ | adopting the
上記した電子制御装置100は、ヒータ駆動回路11〜14に属するトランジスタP1〜P4をオン状態にすることによってそれぞれ対応するヒータHT1〜HT4にバッテリー電圧VBから電力を供給することができる。そして、トランジスタP1〜P4のいずれかがオフの条件下で、状態検出回路21〜24に属するトランジスタQ1〜Q4のうちオフされたトランジスタに対応するトランジスタがオンするようになっているので、対応するヒータにはバッテリー電圧VBとは独立して基準電圧VCから供給される電流を流すことができる。このため、シャント抵抗器R1には状態検出のための、基準電圧VCから供給される電流のみを流すことができる。
The
従来構成では、シャント抵抗器がバッテリー電圧とヒータの間に直列に接続されていたため、バッテリー電圧VBの出力に対して十分な許容電力を要した。これに対して、本実施形態における電子制御装置100のシャント抵抗器R1にはバッテリー電圧VBとは独立して基準電圧VCから供給される電流を流すことができる。ヒータ加熱のために比較的高出力であるバッテリー電圧VBに較べて小さな電流を流すように基準電圧VCの出力を設定することによってシャント抵抗器R1の許容電力を小さくすることができる。したがって、シャント抵抗器R1の小型化、ひいては電子制御装置の小型化を実現することができる。
In the conventional configuration, since the shunt resistor is connected in series between the battery voltage and the heater, a sufficient allowable power is required for the output of the battery voltage VB. On the other hand, the current supplied from the reference voltage VC can flow through the shunt resistor R1 of the
また、状態検出回路21〜24に属するトランジスタQ1〜Q4のいずれかがオンされた状態において、電流検出部40および電圧検出部31〜34によってヒータに流れる電流Iおよび、ヒータの両端電圧Vがそれぞれ検出できるので、予め決めたれた所定の基準温度T0および該温度時のヒータの抵抗値R0、抵抗温度係数α、検出されたヒータに流れる電流I、および、ヒータの両端電圧Vに基づいてヒータの温度Tを推定することができる。制御部50は、推定されたヒータの温度Tに基づいてヒータに流す電流量を制御することができる。すなわち、従来必要であった燃料温度センサを用いることなく、推定されたヒータの温度Tに基づいてヒータに流す電流量にフィードバックすることができる。
In addition, when any of the transistors Q1 to Q4 belonging to the
また、本実施形態では、ヒータHT1に対応するヒータ駆動回路11および状態検出回路21、ヒータHT2に対応するヒータ駆動回路12および状態検出回路22、ヒータHT3に対応するヒータ駆動回路13および状態検出回路23、ヒータHT4に対応するヒータ駆動回路14および状態検出回路24、がバッテリー電圧VBおよび基準電圧VCに対して互いに並列に接続されている。このため、複数のヒータHT1〜HT4について、ヒータHT1〜HT4の加熱と温度の推定を、独立に行うことができる。そして、電子制御装置100は、ヒータ駆動回路11〜14から状態検出回路21〜24への電流の流入を遮断するダイオード61〜64を備えているので、ひとつのヒータの温度を推定する期間において、ヒータ駆動回路11〜14から状態検出回路21〜24への電流の流入を防止することができる。
In the present embodiment, the
さらに、本実施形態では、図2に示すように、状態検出回路21〜24に属するトランジスタQ1〜Q4が互いに同時にオンすることがない。したがって、本実施形態のように、シャント抵抗器R1がトランジスタQ1〜Q4よりも基準電圧VC側に配置されている場合には、状態検出回路21〜24がひとつのシャント抵抗器R1を電流検出抵抗として共有する構成にすることができる。これにより、電流検出抵抗の数を低減できるほか、電流検出部40の数も電流検出抵抗の数に合わせて低減することができる。
Furthermore, in this embodiment, as shown in FIG. 2, the transistors Q1 to Q4 belonging to the
(その他の実施形態)
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
(Other embodiments)
The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
上記した実施形態では、電流検出抵抗としてのシャント抵抗器R1を、4つの状態検出回路21〜24で共有する構成について説明したが、状態検出回路21〜24ごとにシャント抵抗器が設けられた構成であってもよい。
In the above-described embodiment, the configuration in which the shunt resistor R1 as the current detection resistor is shared by the four
また、第1スイッチング素子および第2スイッチング素子として、逆導通のMOSトランジスタP1〜P4,Q1〜Q4を採用する例を説明したが、スイッチング素子の種類は限定されない。例えば第1スイッチング素子および第2スイッチング素子として例えばバイポーラトランジスタを採用することもできる。 Moreover, although the example which employ | adopts reverse conducting MOS transistors P1-P4, Q1-Q4 was demonstrated as a 1st switching element and a 2nd switching element, the kind of switching element is not limited. For example, for example, bipolar transistors can be adopted as the first switching element and the second switching element.
11〜14…ヒータ駆動回路,21〜24…状態検出回路,31〜34…電圧検出部,40…電流検出部,50…制御部,61〜64…ダイオード,P1〜P4…トランジスタ(第1スイッチング素子),Q1〜Q4…トランジスタ(第2スイッチング素子),HT1〜HT4…ヒータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 11-14 ... Heater drive circuit, 21-24 ... State detection circuit, 31-34 ... Voltage detection part, 40 ... Current detection part, 50 ... Control part, 61-64 ... Diode, P1-P4 ... Transistor (1st switching) Element), Q1-Q4 ... transistor (second switching element), HT1-HT4 ... heater
Claims (4)
第1の電源(VB)と前記ヒータとの間に介在し前記ヒータへの通電をオンオフする第1スイッチング素子(P1〜P4)を有するヒータ駆動回路(11〜14)と、
第2の電源(VC)と前記ヒータとの間に介在し前記ヒータに対して前記第1スイッチング素子と並列に接続された第2スイッチング素子(Q1〜Q4)と、前記第2スイッチング素子に直列に接続され所定の抵抗値に設定された電流検出抵抗(R1)と、を有する状態検出回路(21〜24)と、
前記ヒータの両端電圧を検出する電圧検出部(31〜34)と、
前記電流検出抵抗の両端電圧に基づいて前記電流検出抵抗に流れる電流の電流値を検出する電流検出部(40)と、
前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子のオンオフを制御する制御部(50)と、を備え、
前記制御部は、前記第1スイッチング素子がオフされた期間において、前記第2スイッチング素子をオンするよう制御し、前記ヒータの両端電圧および前記電流検出抵抗に流れる電流に基づいて、前記ヒータの温度を推定し、
前記ヒータ駆動回路は前記ヒータに対応して複数設けられ、前記状態検出回路は前記ヒータ駆動回路に対応して複数設けられ、
複数あるすべての状態検出回路が、唯一の前記電流検出抵抗を共有しており、
前記制御部は、前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子の切り替えにより、前記ヒータの温度を個別に推定することを特徴とする電子制御装置。 An electronic control device for controlling energization to a plurality of heaters (HT1 to HT4) for heating fuel supplied to an internal combustion engine,
Heater driving circuits (11 to 14) having first switching elements (P1 to P4) interposed between a first power supply (VB) and the heater to turn on and off the energization of the heater;
A second switching element (Q1 to Q4) interposed between a second power source (VC) and the heater and connected in parallel to the first switching element with respect to the heater, and in series with the second switching element A state detection circuit (21-24) having a current detection resistor (R1) connected to and set to a predetermined resistance value;
A voltage detector (31-34) for detecting the voltage across the heater;
A current detector (40) for detecting a current value of a current flowing through the current detection resistor based on a voltage across the current detection resistor;
A control unit (50) for controlling on / off of the first switching element and the second switching element,
The controller controls to turn on the second switching element during a period in which the first switching element is turned off, and based on the voltage across the heater and the current flowing through the current detection resistor, the temperature of the heater to estimate,
A plurality of heater drive circuits are provided corresponding to the heaters, and a plurality of the state detection circuits are provided corresponding to the heater drive circuits,
All of the plurality of state detection circuits share a single current detection resistor,
The said control part estimates the temperature of the said heater separately by switching of the said 1st switching element and the said 2nd switching element, The electronic control apparatus characterized by the above-mentioned .
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