JP4926032B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、インジェクタの駆動回路の発熱を抑制する内燃機関の制御装置に関する。

従来から、内燃機関に燃料を噴射するインジェクタは、インジェクタ駆動回路からの電流を通電することで、燃料を噴射している。しかし、前記インジェクタ駆動回路は、インジェクタの通電時間、通電回数が多くなると、該駆動回路の消費電力が高くなり、該駆動回路を含む制御装置が発熱する。

特に、筒内噴射型の内燃機関の場合には、噴射すべき燃料圧力を高く設定しなければならない。このため、前記インジェクタ駆動回路は、バッテリからの電圧を昇圧させる回路を備えており、該回路を用いて昇圧させた電圧でインジェクタに通電しなければならない。この結果、インジェクタ駆動回路に流れる電流は従来に比べて大きくなり、インジェクタ駆動回路はさらに発熱しやすく、インジェクタ駆動回路が故障するばかりでなく、制御装置の故障にも繋がるおそれがあった。

そこで、前記発熱による制御装置の故障を未然に防止すべく、インジェクタ駆動回路の温度を検出する温度検出装置を設け、該検出された温度が所定の温度（シャットダウン温度）を超え、過温度であると判定した場合には、内燃機関の通常の制御を停止させ、前記インジェクタ駆動回路を駆動させることを停止（シャットダウン）し、検出された温度が所定の温度以下となった場合には、シャットダウンを解除し、前記通常の制御を復帰させるようにしている。

しかし、このような措置を講じた場合であっても、シャットダウン温度を超えず、該温度近傍で前記通常制御を継続して行なった場合には、インジェクタ駆動回路の発熱による温度上昇は加速的なものとなる。この結果、容易にシャットダウン温度を超えてしまい、車両がいわゆるエンスト状態になる。

このような点を鑑みて、特許文献１には、１回の１燃焼行程の間に噴射する燃料の回数を複数回に分けて制御を行っている。そして、インジェクタ駆動回路からの検出した温度が、該インジェクタ駆動回路の最大動作保障温度以下の所定の温度を超えた場合には、その超えた超過温度に応じて、前記制御装置は、一工程あたりの燃料噴射回数を減ずるように、インジェクタ駆動回路を介してインジェクタを駆動させる制御を行う内燃機関の制御装置が提案されている。このような制御装置によれば、燃料噴射回数を減ずることにより、インジェクタ駆動回路の発熱を抑制し、インジェクタ駆動回路の温度を動作保証温度範囲内に保つことができる。

特開２００５−２０１０９１号公報

特許文献１に記載の内燃機関の制御装置は、インジェクタ駆動回路の発熱を抑制する制御として、１回の燃焼行程あたりの燃料噴射回数を減らし、１回の燃焼行程あたりのインジェクタ駆動回路を通電する回数を制限している。しかし、インジェクタ駆動回路の通電回数を制限した場合には、燃料噴射量が減少してしまい、車両の速度（車速）を急変することがあった。

さらに、インジェクタ駆動回路の発熱の抑制は、インジェクタ駆動回路の電流の通電回数だけでなく、電流の大きさ等にも依存し、単に通電回数を制限しただけでは、充分に前記発熱を抑制できるものではない場合もあった。さらに、このような制限を行なった場合には、車両の速度（車速）等が変化してしまい、運転者の運転に与える影響も大きく、車両走行の快適性が、損なわれる可能性もあった。

本発明は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車両の運転状態に応じた温度上昇に対して、インジェクタ駆動回路の発熱を効率的に抑制することができ、車両の運転に影響を与えることを抑えることができる、内燃機関の制御装置を提供することにある。

前記課題を解決すべく、本発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関に燃料を噴射するインジェクタを駆動するインジェクタ駆動回路と、該インジェクタ駆動回路の温度が所定温度を超える温度条件が成立するタイミングを検出する温度検出装置と、を備えた内燃機関の制御装置であって、該制御装置は、前記インジェクタ駆動回路の発熱を抑制する制御を行なう発熱抑制制御手段を備えており、該発熱抑制制御手段は、車両の運転状態に基づいて前記インジェクタに通電する電流、前記インジェクタに供給する燃料圧力、前記内燃機関の回転数、又はバッテリからの昇圧させる電圧のうち少なくとも１つのパラメータを選択すると共に、前記タイミングに基づいて前記選択したパラメータの値を制限する制御を行なうことを特徴とする。

本発明に係る内燃機関の前記制御装置は、前記車両の運転状態として、前記所定温度を超えたタイミングからの経過時間を算出し、前記発熱抑制制御手段は、前記経過時間に応じて前記パラメータの選択を行うことがより好ましい。

本発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関に燃料を噴射するインジェクタを駆動するインジェクタ駆動回路と、該インジェクタ駆動回路の温度を検出する温度検出装置と、を備えた内燃機関の制御装置であって、該制御装置は、前記インジェクタ駆動回路の発熱を抑制する制御を行なう発熱抑制制御手段を備えており、該発熱抑制制御手段は、車両の運転状態に基づいて前記インジェクタに通電する電流、前記インジェクタに供給する燃料圧力、前記内燃機関の回転数、又はバッテリからの昇圧させる電圧のうち少なくとも１つのパラメータを選択すると共に、前記検出された温度に基づいて前記選択したパラメータの値を制限する制御を行なうことを特徴とする。

本発明に係る内燃機関の制御装置の前記発熱抑制制御手段は、前記検出された温度が所定温度を超える温度条件が成立したときに、前記パラメータの値を制限する制御を行うことがより好ましい。

本発明に係る内燃機関の制御装置は、前記車両の運転状態として、前記検出された温度が所定温度を超えてからの経過時間を算出し、前記発熱抑制制御手段は、前記経過時間に応じて前記パラメータの選択を行うことがより好ましい。

さらに、別の態様として、本発明に係る内燃機関の制御装置は、前記車両の運転状態として、前記所定温度と前記検出された温度との差分を算出し、前記発熱抑制制御手段は、前記差分に応じて前記パラメータの選択を行うことがより好ましい。

別の態様としては、本発明に係る内燃機関の制御装置は、前記検出された温度に基づいて、前記温度の検出時から所定時間経過後における前記インジェクタ駆動回路の温度を推定する温度推定手段をさらに備えており、前記推定された温度が所定温度を超える温度条件が成立したときに、前記パラメータの値を制限する制御を行うことがより好ましい。

本発明に係る内燃機関の制御装置の前記発熱抑制制御手段は、前記インジェクタに通電する電流、前記インジェクタに供給する燃料圧力、前記内燃機関の回転数、及びバッテリからの昇圧させる電圧の前記パラメータを、前記車両の運転状態に応じて順次選択し、該選択した順に、前記パラメータの値を制限する制御を行うことがより好ましい。

本発明に係る内燃機関の前記制御装置は、前記車両の運転状態として車速を算出し、前記発熱抑制制御手段は、前記車速に基づいて、前記パラメータの選択を行うことがより好ましく、算出された車速が変化し難い順に、前記パラメータの選択を行なうことがより好ましい。

本発明に係る内燃機関の制御装置の前記発熱抑制制御手段は、前記温度条件が成立から不成立に変化した場合に、該不成立となってから所定の時間経過するまで、前記発熱抑制制御を継続して行うことがより好ましい。

本発明に係る内燃機関の制御装置は、前記温度条件が成立した場合に、該温度条件の成立を報知するための報知手段を備えることがより好ましく、前記報知手段は、前記温度条件が成立から不成立に変化した場合に、該温度条件の不成立を報知することがより好ましい。

本発明によれば、車両の運転状態に応じて、たとえ急激な温度上昇に対してもインジェクタ駆動回路の発熱を効率的に抑制することができ、車両の運転状態に影響を与えることを抑え、車両走行の快適性を確保することができる。

以下に、図面を参照して本発明の内燃機関の制御装置のいくつかの実施形態について説明する。

［第一実施形態］
図１は、第一実施形態の筒内噴射の内燃機関（エンジン）と該内燃機関の制御装置とを共に示した全体構成図である。

図示の筒内噴射エンジン８０は、多気筒エンジン、例えば、＃１〜＃４の４つの気筒を有する直列４気筒エンジンであって、シリンダヘッド１１と、シリンダブロック１２と、このシリンダブロック１２内に摺動自在に嵌挿されたピストン１５とを有し、該ピストン１５上方には燃焼室１７が画成される。

燃焼室１７には、点火コイル３４から高電圧が印加される点火プラグ３５及び燃焼室１７内に直接燃料を噴射するインジェクタ３０が臨設されている。なお、図において、点火プラグ３５及びインジェクタ３０は、便宜上、燃焼室１７の天井部の左右に並設されているが、それらの配設位置は適宜に設定可能である。

各シリンダに導入されて燃料の燃焼に供せられる空気は、吸気通路２０の始端部に設けられたエアクリーナ２１の入口部２１ａから取り入れられ、空気流量計（エアフロセンサ）２４を通り、電制スロットル弁２５が収容されたスロットルボディ２６を通ってコレクタ２７に入る。コレクタ２７に入った空気は、コレクタ２７から吸気通路２０の下流部分を形成する分岐通路部（吸気管、吸気ポート）及びその下流端に配在された、吸気カムシャフト２９により開閉駆動される吸気弁２８を介して各気筒の燃焼室１７に導かれる。

燃焼室１７に吸入された空気とインジェクタ３０から噴射された燃料との混合気は、点火プラグ３５により点火されて爆発燃焼せしめられ、その燃焼廃ガス（排ガス）は、排気カムシャフト４９により開閉駆動される排気弁４８を介して排気通路４０に排出され、排気通路４０に配備された触媒コンバータ４６で浄化された後、外部に排出される。

また、エアフロセンサ２４からは、吸気流量を表す信号がコントロールユニット１０に出力されている。さらに、スロットルボディ２６には、電制スロットル弁２５の開度を検出するスロットルセンサ２３が取り付けられており、その信号もコントロールユニット１０に出力されるようになっている。

一方、インジェクタ３０から噴射されるガソリン等の燃料は、燃料タンク５０から低圧燃料ポンプ５１により一次加圧されて燃圧レギュレータ５２により一定の圧力（例えば３ｋｇ／ｃｍ^２）に調圧される。調圧された燃料は、さらに、排気カムシャフト４９に設けられたポンプ駆動カムにより駆動される高圧燃料ポンプ５９において、より高い圧力（例えば５０ｋｇ／ｃｍ^２）に２次加圧されてコモンレール（蓄圧室）５３へ圧送される。

コモンレール５３に、圧送された燃料は、各気筒に設けられているインジェクタ３０に供給され、インジェクタ３０から各気筒の燃焼室１７に噴射される。燃焼室１７に噴射された燃料は、点火コイル３４で高電圧化された点火信号により点火プラグ３５で着火される。なお、インジェクタ３０に供給される燃料の圧力（燃圧）は、燃圧センサ５６により検出され、その信号はコントロールユニット１０に出力されるようになっている。

エンジン８０のクランク軸１８に取り付けられたクランク角センサ３７は、クランク軸１８の回転位置を検出し、検出された信号はコントロールユニット１０に出力されるようになっている。

さらに、クランク軸１８からのトルクは変速機６０に伝達され、変速機６０は、コントロールユニット１０からの制御信号により、所望の変速段数に変更され、該変更された変速段数は、ポジションセンサ３６により検出され、該検出信号は、コントロールユニット１０に出力される。

図２は、図１に示すコントロールユニット１０の内部構成およびそれの入出力を示すブロック図である。コントロールユニット１０は、マイクロコンピュータ（演算部）１００を含む電子制御式のものである。図２に示すように、コントロールユニット１０の主要部は、ＣＰＵ７１、ＲＯＭ７２、及びＲＡＭ７３を含むマイクロコンピュータ１００と、Ａ／Ｄ変換器、駆動回路等を含むＩ／Ｏ装置９０とを含んでいる。コントロールユニット１０は、Ｉ／Ｏ装置９０を介して、図２に示すように、クランク角センサ３７、ポジションセンサ３６、燃圧センサ５６等を含む各種のセンサからの信号を入力信号として取り込み、所定の演算処理を実行し、この演算結果として算定された各種の制御信号を出力信号として出力する。

具体的には、コントロールユニット１０は、入力信号として、クランク角センサ３７により検出されるクランク軸１８の回転角度・位相（回転位置）を表す検出（角度）信号、ポジションセンサ３６により検出される変速機６０のギアのシフト位置（ギアレンジ）を表す検出信号、燃圧センサ５６により検出される燃料圧力に応じた信号、シリンダブロック１２に配設された水温センサ１９により検出されるエンジン冷却水温に応じた信号、スロットルセンサ２３により検出される電制スロットル弁２５の開度に応じた信号、アクセルセンサから得られるアクセルペダルの踏み込み量を示す信号、排気通路４０に配設された空燃比センサ４４により検出される排ガス中の例えば酸素濃度に応じた信号、エアフロセンサに２４より検出される吸入空気量に応じた信号、イグニッションスイッチからの始動開始（クランキング開始）を示す信号、等を入力信号として、所定の周期を以って取り込む。

そして、コントロールユニット１０は、取り込まれた入力信号に基づき、所定の演算処理を実行し、この演算結果として算定された制御信号を、（低圧及び高圧の）燃料ポンプ、前記各インジェクタ３０及び点火コイル３４、電制リリーフ弁５５、電制スロットル弁２５、制御情報を報知するたとえばランプ、カーナビゲーションシステムなどの報知装置６４、等に所定の制御信号を出力して、燃料吐出量制御、燃料噴射量制御、点火時期制御、スロットル弁の開度制御、等を実行するものである。

図３は、本実施形態に係る内燃機関の制御装置１０におけるインジェクタ駆動回路９０と、マイクロコンピュータ１００との関係を説明するための図である。

インジェクタ駆動回路９０は、マイクロコンピュータ１００からの駆動信号Ｓｃにより、インジェクタ３０に電流を通電し、インジェクタ３０を駆動させるための回路である。インジェクタ駆動回路９０は、車両のバッテリ６２に接続され、マイクロコンピュータ１００からの昇圧回路駆動信号Ｓａにより、バッテリ６２からのバッテリ電圧ＶＢを昇圧させる昇圧回路９１と、昇圧された昇圧電圧ＶＨ及びマイクロコンピュータ１００からの駆動信号Ｓｃにより、インジェクタ３０を駆動させる通電電流を出力するインジェクタ駆動素子９２と、を備えている。

インジェクタ駆動回路９０は、さらに、温度検出装置９３、電圧検出装置９５、及び電流検出装置９６を備えている。温度検出装置９３は、過温度診断機能を有ており、過温度診断機能は２つの温度閾値を持ち、インジェクタ駆動回路の温度が警告温度ＴＳＥＴ１を超えたタイミング、インジェクタ駆動回路の温度が保証温度ＴＳＥＴ２を超えたタイミングを、マイクロコンピュータに信号を出力するようになっている。

具体的には、温度検出装置９３は、前記過温度診断機能により、インジェクタ駆動回路の温度ＴＩＣが、（１）予め設定された警告温度ＴＳＥＴ１以下であるか、（２）警告温度ＴＳＥＴ１を超えて、予め設定された保証温度ＴＳＥＴ２以下（過温度領域）であるか、（３）保証温度ＴＳＥＴ２を超えているか、の判定を行い、少なくとも、インジェクタ駆動回路の温度ＴＩＣが警告温度ＴＳＥＴ１，ＴＳＥＴ２を超えたタイミング、検出温度ＴＩＣが警告温度ＴＳＥＴ１又は保証温度ＴＳＥＴ２を下回ったときのタイミングの検出を行なうことができるものである。

ここで、警告温度ＴＳＥＴ１とは、インジェクタ駆動回路９０の発熱を抑制すべき制御を行なうための閾値となる温度であり、予め実験や解析等から設定された温度である。また、保証温度ＴＳＥＴ２は、インジェクタ駆動回路９０のインジェクタ駆動素子９２が動作可能な最大温度であり、該温度ＴＳＥＴ２を超えるとインジェクタ駆動素子９２が動作しなくなる温度である。

また、電圧検出装置９５は、昇圧回路９１により昇圧された電圧を検出するものであり、検出された電圧検出信号Ｖｓがマイクロコンピュータ１００に出力されるように接続されている。さらに、電流検出装置９６は、インジェクタ３０に通電する電流値を検出する装置であり、検出された電流検出信号Ａｓがマイクロコンピュータ１００に出力されるように接続されている。

このように構成されたインジェクタ回路９０は、図４に示すように、マイクロコンピュータ１００から昇圧回路９１への昇圧回路駆動信号Ｓａにより、バッテリからの電圧を昇圧させる。そして、マイクロコンピュータ１００からの駆動信号Ｓｃにより、所定のインジェクタ通電期間Ｔにおいて、ピーク電流Ｉｐを通電すると共に、インジェクタ通電電流として、第一の保持電流Ｉｂ、及び、第一の保持電流よりも小さい第二の保持電流Ｉｃを、インジェクタ３０に通電し、インジェクタ３０を駆動させることができる。

図５は、本実施形態に係る内燃機関の制御装置１０のマイクロコンピュータ１００が行なう制御の制御ブロック図であり、図６は、図５に示す制御ブロック図に基づいた制御フロー図を示しており、図７は、第一実施形態に係る内燃機関の制御装置による制御による、過温度領域におけるインジェクタ駆動素子９２の温度変化を説明するための図である。

図５に示すように、制御装置１０（のマイクロコンピュータ１００）は、運転状態検出手段１０１と、発熱抑制制御手段１０４と、発熱抑制制御解除手段１０７と、報知手段１０８と、シャットダウン手段１０９と、を少なくとも備えている。

運転状態検出手段１０１は、車両の運転状態を検出するためのセンサ（運転状態検出装置）として、クランク角センサ３７、燃圧センサ５６、ポジションセンサ３６、電圧検出装置９５、及び、温度検出装置９３等の信号に基づいて、車両の運転状態を検出する手段である。

具体的には、運転状態検出手段１０１は、クランク角センサ３７から内燃機関の回転数を検出し、燃圧センサ５６から燃料圧力を検出し、ポジションセンサ３６から変速機６０のギアレンジを検出し、内燃機関の回転数とギアレンジから内燃機関８０により駆動される車両の車速を算出する。また、運転状態検出手段１０１は、図３に示す電圧検出装置９５からバッテリ電圧ＶＢを昇圧させた昇圧電圧ＶＨを検出し、電流検出装置９６から、インジェクタ３０に通電する電流値を検出している。さらに、運転状態検出手段１０１は、運転状態として、温度検出装置９３の出力信号により、警告温度ＴＳＥＴ１を継続して超えたときに、その超えた時点から現時点までの経過時間を算出する。この経過時間は、具体的には、図７の経過時間ｔｆに相当する。

発熱抑制制御手段１０４は、温度検出装置９３から出力される、インジェクタ駆動回路の温度ＴＩＣが所定温度を超える温度条件が成立するタイミングの出力信号に基づいて、インジェクタ駆動回路９０の発熱を抑制するように内燃機関８０の制御を行なうものであり、車両の運転状態に基づいて、インジェクタに通電する電流、前記インジェクタに供給する燃料圧力、内燃機関８０の回転数、又はバッテリからの昇圧させる電圧のうち少なくとも１つのパラメータを選択すると共に、発熱の抑制を行なう制御、すなわち、インジェクタ駆動回路の温度ＴＩＣを抑制するに効果的なパラメータを選択し、パラメータの値を制限する（小さくする）ように、内燃機関８０の制御を行うものである。

本実施形態では、発熱抑制制御手段１０４は、温度検出装置９３からの出力信号により、インジェクタ駆動回路の温度ＴＩＣが、前記（２）警告温度ＴＳＥＴ１を超えて、予め設定された保証温度ＴＳＥＴ２以下の過温度領域内にある温度条件が成立した際に、インジェクタ駆動回路９０の発熱を抑制するように内燃機関８０の制御を行なう。

具体的には、発熱抑制制御手段１０４は、制限選択手段１０５、昇圧電圧制限手段１０６ａ、燃圧制限手段１０６ｂ、通電電流制限手段１０６ｃ、及び、回転数制限手段１０６ｄを備えている。

制限選択手段１０５は、車両運転状態検出手段１０１が検出した、内燃機関回転数、燃料圧力、変速機のギアレンジ、車速、昇圧電圧（値）、インジェクタに通電する電流（値）、及び、インジェクタ駆動回路の温度ＴＩＣが警告温度ＴＳＥＴ１を継続して超えてからの経過時間を確認し、車両の運転状態に影響を与えない項目から順に、インジェクタに通電する電流、インジェクタに供給する燃料圧力、内燃機関の回転数、又はバッテリからの昇圧させる電圧のパラメータを選択する。そして、選択したパラメータに対応する制限手段１０６ａ〜１０６ｄは、選択した順に、インジェクタ駆動回路９０のインジェクタ駆動素子９２に発生する熱量を下げるように、内燃機関８０の制御を行なう。

たとえば、前記インジェクタ駆動回路の温度ＴＩＣが警告温度ＴＳＥＴ１を超えたときに、車両の運転状態として、前記インジェクタ駆動回路の温度ＴＩＣが警告温度ＴＳＥＴ１を超えてからの経過時間に応じて、インジェクタ駆動素子９２の発熱を抑制する効果が大きい順に、制限すべきパラメータを選択し、これに対応する４つの制限手段１０６ａ〜１０６ｄにより、選択されたパラメータの値を制限するように、内燃機関を制御する。この発熱を抑制する効果が大きいパラメータの選択は、インジェクタ駆動素子９２の発熱状態を再現し、実際に各パラメータを制限するように内燃機関を制御するような実験や解析等によって予め求めることができる。

より好ましくは、図７に示すように、警告温度を超えてからの経過時間ｔｆが長くなるに従って、選択した順に、これらの制限手段１０６ａ〜１０６ｄを、同時に行うようにパラメータの選択を行なう。例えば、昇圧電圧、燃料圧力、通電電流、回転数制限手段１０６ｄに対応したパラメータを順に選択した場合には、まず、昇圧電圧制限手段１０６ａにより昇圧電圧の抑制を行い、経過時間ｔｆにおいて充分に発熱を抑制できない（例えば所定の温度以下にならない）場合には、この昇圧電圧の抑制の制御に加え、燃圧制限手段１０６ｂにより、インジェクタに供給する燃料圧力の抑制の制御も行なう。
このように、警告温度を超えてからの経過時間ｔｆが長くなるに従って、これらの制限手段１０６ａ〜１０６ｄを、同時に行うようにパラメータの選択を行なうので、保証温度ＴＳＥＴ２まで上昇する前に、効率的かつ確実に発熱を抑制することができる。

また、別の態様としては、運転者の運転性を確保したい又は走行の快適性を確保したい場合には、制限選択手段１０５は、車両の運転状態として、車速に基づいて、運転状態に影響を与えない順に（該車速が変化し難い順に）、後述する４つの制限手段１０６ａ〜１０６ｄのパラメータを選択してもよい。そして、前記と同様に、前記インジェクタ駆動回路の温度ＴＩＣが警告温度ＴＳＥＴ１を超えてからの経過時間に応じて、選択したパラメータの順に、これらの制限手段１０６ａ〜１０６ｄによるパラメータの値を抑制する制御を同時に行うようにする。

このように制限選択手段１０５により選択されるパラメータを制限する手段は、以下の４つからなる。

昇圧電圧制限手段１０６ａは、制限選択手段１０５によりパラメータとして昇圧電圧が選択された場合に、インジェクタ駆動素子９２の発熱を抑制すべく、昇圧電圧ＶＨの値を制限する（下げる）ように内燃機関８０を制御する手段である。昇圧電圧ＶＨの出力を制限する方法としては、発熱を抑制して運転性を損なわなければ、昇圧電圧ＶＨの出力の制限方法は特に限定されるものではないが、例えば、昇圧電圧ＶＨがある設定値以上である場合、図４に示す、インジェクタ３０にピーク電流Ｉｐを制限して流すべく、バッテリ電圧ＶＢから昇圧電圧ＶＨの上限値を制限する。

これにより、図４に示す、インジェクタ３０に通電するピーク電流Ｉｐが下がるため、インジェクタ駆動素子９２のＯＮ抵抗（通電に起因する抵抗）による消費電力を抑制し、インジェクタ駆動素子９２に発生する熱量が抑制される。また昇圧電圧を制限することにより昇圧回路９１自体の発熱も抑制され、昇圧回路９１からの放射熱によるインジェクタ駆動素子９２の温度上昇も抑制できる。

尚、昇圧電圧制限手段１０６ａにより、インジェクタ３０に通電するピーク電流Ｉｐが下がると、インジェクタ３０の弁の開度が小さくなり、初期燃料噴射量が減少し、シリンダ内の燃料噴射拡散が悪化して燃費および排気ガスエミッションが悪化するおそれがある。よって、これを防ぐため、インジェクタ３０に通電するピーク電流Ｉｐを下げた状態で、内燃機関８０の燃料制御の因子を調整し、燃費および排気ガスエミッションの悪化を食いとどめるように制御することがより好ましい。

燃圧制限手段１０６ｂは、制限選択手段１０５によりパラメータとして燃料圧力が選択された場合に、インジェクタ駆動素子９２の発熱を抑制すべく、パラメータとしてインジェクタ３０に供給される燃料圧力の値を制限する（下げる）ように内燃機関８０を制御する手段である。具体的には、燃圧制限手段１０６ｂは、燃料圧力がある設定値以上である場合、燃料圧力を下げる方向に高圧又は低圧の燃料ポンプ５１，５９を制御し、燃料圧力の上限値を制限する。これにより、小さいインジェクタ通電電流で燃料噴射が可能になる。この結果、インジェクタ駆動素子９２のＯＮ抵抗による消費電力を抑制することができ、インジェクタ駆動素子９２に発生する熱量が抑制される。

尚、燃圧制限手段１０６ｂにより、燃料圧力を下げると、燃料噴射圧力が下がるため、シリンダ内の燃料拡散が悪化し、燃費および排気ガスエミッションが悪化する。これを防ぐため、燃料圧力を下げた状態で、内燃機関の燃料制御の因子を調整し、燃費および排気ガスエミッションの悪化を食いとどめるようにすることがより好ましい。

通電電流制限手段１０６ｃは、制限選択手段１０５によりパラメータとして通電電流が選択された場合に、インジェクタ駆動素子９２の発熱を抑制すべく、インジェクタ３０に通電すべき電流の値を制限する（下げる）ように内燃機関８０を制御する手段である。具体的には、通電電流制限手段１０６ｃは、インジェクタ通電電流がある設定値以上である場合、マイクロコンピュータ１００からの駆動信号Ｓｃの大きさを小さくして、インジェクタ通電電流の上限値を制限する。これにより、インジェクタ通電電流を小さくし、インジェクタ駆動素子９２のＯＮ抵抗による消費電力を抑制することができ、インジェクタ駆動素子９２に発生する熱量が抑制される。

尚、通電電流制限手段１０６ｃは、インジェクタ通電電流を下げると、インジェクタ３０の弁の開度が小さくなり、燃料噴射量が少なくなるため、シリンダ内の燃料拡散が悪化し、燃費および排気ガスエミッションが悪化する。これを防ぐため、インジェクタ電流を下げた状態で、図４に示すインジェクタ通電時間Ｔなどの内燃機関の燃料制御の因子を調整し、燃費および排気ガスエミッションの悪化を食いとどめるようにすることが好ましい。

回転数制限手段１０６ｄは、制限選択手段１０５によりパラメータとして回転数が選択された場合に、インジェクタ駆動素子９２の発熱を抑制すべく、内燃機関の回転数の値を制限することにより（具体的には、回転数を下さげるように）、内燃機関を制御する手段である。具体的には、回転数制限手段１０６ｄは、変速機のギアレンジがトップでない場合、内燃機関の制御装置から変速機制御装置に対してギアレンジを上げる命令を出し、変速機６０のギアレンジを上げる。一方、車速が一定になるように、燃料噴射量等を調整して内燃機関の制御も行ない、内燃機関の回転数を下げる。これにより、インジェクタ通電頻度を抑制し、インジェクタ駆動素子９２のＯＮ抵抗による消費電力を抑制しかつ、インジェクタＯＦＦ時にサージが発生する頻度を下げ、インジェクタ駆動素子に発生する熱量を抑制することができる。

尚、回転数制限手段１０６ｄは、別の態様として、燃料噴射量及び吸入空気量等を制御して、内燃機関の回転数がある設定値以上である場合、内燃機関の回転数の上限値を制限するようにしてもよい。内燃機関の回転数を下げることにより、前記に示した変速機６０のギアレンジを上げたときと同じ理由で、インジェクタ駆動素子９２に発生する熱量を抑制することができる。

また、制限手段１０６ａ〜１０６ｄは、前記インジェクタ駆動回路の温度ＴＩＣが警告温度ＴＳＥＴ１を超えてからの経過時間に応じて、選択した制限手段の出力を制限する量を調整してもよい。この場合には、経過時間が長くなるに従って、出力を制限する量を増やすことがより好ましい。

発熱抑制制御解除手段１０７は、発熱抑制制御手段１０４により、インジェクタ駆動素子９２が警告温度ＴＳＥＴ１以下になった場合において、警告温度ＴＳＥＴ１以下になった時点から、所定の時間（図７に示す時間ｔｅ）が経過するまで、発熱抑制制御手段１０４により発熱抑制をすべく内燃機関８０の制御（発熱抑制制御）を継続して行わせて、その所定の時間の経過後には、発熱抑制の制御を解除する手段である。

このように、インジェクタ駆動素子９２が、警告温度ＴＳＥＴ１以下になった場合であっても、所定の期間経過後まで、発熱抑制制御を継続することにより、発熱抑制制御から通常制御を再開させたとしても、インジェクタ駆動素子９２が再発熱し、すぐに警告温度以上になってしまうことを回避することができる。例えば、発熱抑制制御を解除する方法としては、上述した制限手段において、制限した上限値をもとの値に戻すことにより、発熱抑制の制御を解除することができる。

報知手段１０８は、過温度領域内にある温度条件が成立した場合には、該温度条件の成立を報知し、さらに、前記温度条件が成立から不成立に変化した場合に、温度条件が不成立の情報を報知すべく、発熱抑制制御解除手段１０７が発熱抑制制御を解除した場合には、その解除を報知する手段である。

具体的には、報知手段１０８は、温度検出装置９３からインジェクタ駆動素子の温度（インジェクタ駆動回路の温度）が警告温度を超えた出力信号を受けた場合に、車内のナビゲーションシステムの画面に表示したり、ランプを点灯させたり、スピーカーから警告音を発したりして、運転者に、インジェクタ駆動素子の温度が過温度領域にあることを報知するべく、報知装置６４（ナビゲーションシステム等）に警告信号を出力する。これにより運転者は不必要にアクセルを踏み込まないようにしたり、車両を停止させるなどしたりして、インジェクタ駆動素子の発熱を抑制することができる。

シャットダウン手段１０９は、温度検出装置９３により、インジェクタ駆動回路の温度ＴＩＣが、保証温度ＴＳＥＴ２を超えている場合には、インジェクタ駆動回路を駆動させる駆動信号Ｓｃをシャットダウンし、インジェクタ３０による燃料噴射を中断する手段である。

図６は、図５に示す制御ブロック図に基づいた制御フロー図である。以下に、本実施形態に係る、内燃機関の制御装置の制御フローを以下に示す。

まず、通常の内燃機関の制御時において、ステップ３０１で、温度検出装置９３により、駆動回路のインジェクタ駆動回路の温度ＴＩＣと、警告温度ＴＳＥＴ１と、を比較する。具体的には、温度検出装置９３の過温度診断機能より、両者の温度ＴＩＣ，ＴＳＥＴ１を比較して、検出温度ＴＩＣが、警告温度ＴＳＥＴ１以下の場合には、そのまま通常制御を行い、所定時間の経過後に、再度ステップ３０１の内容を行なう。

一方、検出温度ＴＩＣが、警告温度ＴＳＥＴ１を超えている信号を、マイクロコンピュータ１００が検出した場合には、ステップ３０２に進み、報知手段１０８により、車内のナビゲーションシステムの画面に表示したり、ランプを点灯させたり、スピーカーから警告音を発したりして、運転者に、インジェクタ駆動素子の温度が過温度領域にあることを報知すべく、報知装置６４（ナビゲーションシステム等）に警告信号を出力し、ステップ３０３に進む。

ステップ３０３では、運転状態検出手段１０１により、インジェクタに通電する電流、前記インジェクタに供給する燃料圧力、内燃機関の回転数、又はバッテリからの昇圧させる電圧、車両の速度を検出し、ステップ３０４へ進む。

ステップ３０４では、発熱抑制制御手段１０４により、インジェクタ駆動素子の発熱を抑制すべく、内燃機関の制御を行なう。具体的には、まず、運転状態検出手段１０１により算出された、インジェクタ駆動回路の温度ＴＩＣが警告温度ＴＳＥＴ１を超えたときからの経過時間に応じて、制限選択手段１０５により、前記インジェクタに通電する電流、前記インジェクタに供給する燃料圧力、前記内燃機関の回転数、又はバッテリからの昇圧させる電圧のパラメータを順次選択する。

そして、選択したパラメータを制限すべく、選択したパラメータに対応する制限手段１０６ａ〜１０６ｄにより、発熱抑制制御をおこなう。このとき、発熱の抑制が充分でない場合（たとえば、発熱抑制制御を開始してから所定の時間内に、警告温度ＴＳＥＩ１にまでインジェクタ駆動回路９０の温度が低下しない場合など）には、さらに、先に選択したパラメータの値を制限すると共に、次に選択したパラメータの値も合わせて制限して、発熱抑制制御を行なう。このように、パラメータを、選択した順に、合わせて制限していくので、インジェクタ駆動素子の発熱を確実に抑制することができる。

そして、ステップ３０５に進み、インジェクタ駆動回路の温度ＴＩＣが警告温度ＴＳＥＴ１以下となった場合、すなわち、前記ステップ３０１の条件成立から不成立に変化した場合には、該不成立となってから所定の時間経過するまで、前記発熱抑制制御を継続して行い、ステップ３０６に進み、その時間が経過後、発熱抑制制御解除手段１０７により発熱抑制制御を解除し、報知手段１０８により、運転者に通常の制御に復帰したことを報知する。

一方、インジェクタ駆動回路の温度ＴＩＣが警告温度ＴＳＥＴ１を超えている場合には、さらにステップ３０７へ進み、温度検出装置９３の出力信号に基づいて、検出温度ＴＩＣが保証温度ＴＳＥＴ２を超えているかの判定を行なう。保証温度ＴＳＥＴ２を超えている場合には、シャットダウン手段１０９により、インジェクタ駆動回路を駆動させる駆動信号Ｓｃをシャットダウンし、さらにステップ３０９において、報知手段１０８により、例えば、運転者にエンストの予告を報知する。

このようにして、図７に示すように、インジェクタ駆動回路の温度ＴＩＣが警告温度ＴＳＥＴ１を超えたとき時点Ｔａから発熱抑制制御を行なうので、警告温度を継続して超えた時間Ｔｆ後の時点ｔｂにおいては、警告温度ＴＳＥＴ１から温度Ｔ３の温度上昇で収束する。そして、その後のインジェクタ駆動回路の温度ＴＩＣは減少し、時点ｔｃにおいて、インジェクタ駆動回路の温度ＴＩＣが警告温度ＴＳＥＴ１以下となった場合であっても、所定の時間、発熱抑制制御を行なうので、時間ｔｅ経過後の時点ｔｄにおいても、検出温度ＴＩＣを、警告温度ＴＳＥＴ１以下にすることができる。

このように、車速などの車両の運転状態に基づいて、出力を制限するパラメータを選択し、インジェクタ駆動回路の温度が所定温度を超える温度条件が成立するタイミングに基づいて、前記選択したパラメータを制限するので、たとえ急激な温度上昇に対してもインジェクタ駆動回路９０の発熱を効率的に抑制することができ、車両の運転状態に影響を与えることを抑えることができる。また選択した順に、前記パラメータの値を制限するように、前記内燃機関の制御を行うので、より確実にインジェクタ駆動回路９０の発熱を抑制することができる。また、運転者は、ランプ、スピーカー、ナビ画面表示を通して過温度領域情報を事前に報知することにより、発熱を抑制した運転を心がけることができる。

さらに、温度検出装置９３が、過温度診断機能を有することにより、過温度領域のみ（インジェクタ駆動回路の温度が所定温度を超える温度条件が成立するタイミングのみ）を検出するので、マイクロコンピュータ１００によりリアルタイムに演算することがないので、マイクロコンピュータ１００の内部における演算負荷を抑えることができる。

［第二実施形態］
図８は、第二実施形態に係る内燃機関の制御装置１０のマイクロコンピュータ１００’が行なう制御の制御ブロック図を示している。

第二実施形態に係る内燃機関の制御装置は、第一実施形態のものに比べて、インジェクタ駆動素子９２の温度検出装置の有する機能と、マイクロコンピュータ内の運転状態検出手段１０１’の有する機能と、温度領域判定手段１０３を新たに設けた点が相違する。第一実施形態では、温度検出装置９３は、過温度診断機能を有ており、過温度診断機能は２つの温度閾値を持ち、警告温度ＴＳＥＴ１を超えたとき、保証温度ＴＳＥＴ２を超えたときに、マイクロコンピュータに信号を出力するようになっていたが、第二実施形態では、温度検出装置９３は、該インジェクタ駆動回路９０の温度そのものを検出する装置であって、該検出された温度（インジェクタ駆動回路の温度）ＴＩＣの検出信号がマイクロコンピュータ１００’に出力されるように接続されている。

また、運転状態検出手段１０１’は、第一実施形態において、前記インジェクタ駆動回路の温度ＴＩＣが所定温度を超えてからの経過時間を算出する代わりに、第二実施形態では、車両の運転状態として、該所定温度と検出温度ＴＩＣとの差分を算出する。

また、マイクロコンピュータ１００’は、さらに、温度領域判定手段１０３を備えており、温度検出装置により検出された温度が、どの温度領域にあるかを判定する。具体的には、図７に示すように、温度領域判定手段１０３は、検出温度ＴＩＣが、（１）予め設定された警告温度ＴＳＥＴ１以下であるか、（２）警告温度ＴＳＥＴ１を超えて、予め設定された保証温度ＴＳＥＴ２以下（過温度領域）であるか、（３）保証温度ＴＳＥＴ２を超えているか、の判定を行なう。

そして、発熱抑制制御手段１０４は、温度領域判定手段１０３により上記（２）の前記検出された温度ＴＩＣが警告温度ＴＳＥＴ１を超えたとき、車両の運転状態として、該警告温度ＴＳＥＴ１と検出温度ＴＩＣとの差分に応じて、インジェクタ駆動素子９２の発熱を抑制する効果が大きい順に、第一実施形態と同様に、後述する４つの制限手段１０６ａ〜１０６ｄに対応するパラメータを選択する。この場合、図７に示すように、警告温度を継続して超えた時間ｔｆが短く、急激な温度上昇があった場合であっても、保証温度ＴＳＥＴ２まで上昇する前に、効率的かつ確実に発熱を抑制することができる。この発熱を抑制する効果が大きい制限手段の選択は、インジェクタ駆動素子９２の発熱状態を再現し、実際に各パラメータを制限するように内燃機関を制御するような実験や解析等によって予め求めることができる。

また、第一実施形態と同様に、車速の車両の運転状態に基づいて（より具体的には車速が変化し難い順に）、出力を制限するパラメータを選択し、前記検出された温度に基づいて、前記選択したパラメータを制限してもよく、この場合は、たとえ急激な温度上昇に対してもインジェクタ駆動回路９０の発熱を効率的に抑制することができ、車両の運転状態に影響を与えることを抑えることができる。

［第三実施形態］
第三実施形態に係る内燃機関の制御装置は、第二実施形態のものに比べて、インジェクタ駆動素子９２の駆動回路の温度を算出する方法が相違する。第二実施形態では、温度検出装置９３からの信号から、検出温度ＴＩＣを算出していたが、第三実施形態では、このインジェクタ駆動回路の検出温度から、温度の推定を行なっている。具体的には、この温度推定は、検出された温度ＴＩＣに基づいて、前記温度の検出時から所定時間経過後におけるインジェクタ駆動回路９０の温度を推定するものである。そして、検出温度ＴＩＣの替わりに、推定温度を用いて、温度領域判定手段１０３で、推定温度の温度領域を判定し、発熱抑制制御手段１０４により、発熱抑制制御を行なう。

具体的には、温度の推定は、図９及び式１に示すように、時点ｔ１と時点ｔ２における検出温度ＴＩＣ（ｔ１）とＴＩＣ（ｔ２）とから、温度の検出時から所定時間経過後における、時点Ｔ１のインジェクタ駆動回路の温度を推定する。

TIC(T1)=(TIC(t2)-TIC(t1))/(t2-t1)×T1+TIC(t2)…（式１）
そして、温度領域判定手段により、推定温度ＴＩＣ（Ｔ１）が、警告温度を超える温度条件が成立した場合には、第一実施形態と同じように、発熱抑制制御を行なう。この場合も、例えば第一実施形態と同様に、推定温度ＴＩＣ（Ｔ１）が警告温度ＴＳＥＴ１を超えたとき、該警告温度ＴＳＥＴ１と推定温度ＴＩＣ（Ｔ１）との差分に応じて、パラメータの選択を行ってもよい。その他、パラメータの選択方法等に関しては、第一実施形態、及び第二実施形態に示すものと同様である。

以上、本発明の内燃機関の制御装置のいくつかの実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。

本発明による内燃機関制御装置の過温度診断は、自動車、オートバイ、農耕機、工機、船舶機等の制御装置のみならず、負荷を駆動する一般的な電子制御装置において、広く適用可能である。

第一実施形態の筒内噴射の内燃機関（エンジン）と該内燃機関の制御装置とを共に示した全体構成図。 図１に示すコントロールユニットの内部構成およびそれの入出力を示すブロック図。 内燃機関の制御装置におけるインジェクタ駆動回路とマイクロコンピュータとの関係を示す図。 内燃機関に燃料を噴射するインジェクタに通電する通電電流波形を説明するための図。 第一実施形態に係る内燃機関の制御装置のマイクロコンピュータの制御ブロック図。 図５に示す制御ブロック図に基づいた制御フロー図。 第一実施形態に係る内燃機関の制御装置による制御による、過温度領域におけるインジェクタ駆動素子の温度変化を説明するための図。 第二実施形態に係る内燃機関の制御装置のマイクロコンピュータの制御ブロック図。 第三実施形態に係る内燃機関の制御装置による制御による、過温度領域におけるインジェクタ駆動素子の温度変化を説明するための図。

符号の説明

１０：内燃機関の制御装置（コントロールユニット）、１１：シリンダヘッド、１２：シリンダブロック、１５：ピストン、１７：燃焼室、１８：クランク軸、１９：水温センサ、２０：吸気通路、２１：エアクリーナ、２１ａ：入口部、２３：スロットルセンサ、２４：エアフロセンサ、２５：電制スロットル弁、２６：スロットルボディ、２７：コレクタ、２８：吸気弁、２９：カムシャフト、３０：インジェクタ、３４：点火コイル、３５：点火プラグ、３６：ポジションセンサ、３７、クランク角センサ、４０：排気通路、４４：空燃比センサ、４６：コンバータ、４８：排気弁、４９：カムシャフト、５０：燃料タンク、５１：低圧燃料ポンプ、５２：レギュレータ、５３：コモンレール、５５：電制リリーフ弁、５６：燃圧センサ、５９：高圧燃料ポンプ、６０：変速機、６２：バッテリ、６４：報知装置、８０：エンジン（内燃機関）、９０：インジェクタ駆動回路、９１：昇圧回路、９２：インジェクタ駆動素子、９３：温度検出装置、９５：電圧検出装置、９６：電流検出装置、１００：マイクロコンピュータ、１０１：運転状態検出手段、１０３：温度領域判定手段、１０４：発熱抑制制御手段、１０５：制限選択手段、１０６ａ：昇圧電圧制限手段、１０６ｂ：燃圧制限手段、１０６ｃ：通電電流制限手段、１０６ｄ：回転数制限手段、１０７：発熱抑制制御解除手段、１０９：シャットダウン手段、ＶＢ：バッテリ電圧、ＶＨ：昇圧電圧、

Claims (10)

1. 内燃機関に燃料を噴射するインジェクタを駆動するインジェクタ駆動回路と、該インジェクタ駆動回路の温度が所定温度を超える温度条件が成立するタイミングを検出する温度検出装置と、を備えた内燃機関の制御装置であって、
   該制御装置は、車両の運転状態として、車速を算出する運転状態検出手段と、前記インジェクタ駆動回路の発熱を抑制する制御を行なう発熱抑制制御手段と、を備えており、
   該発熱抑制制御手段は、前記温度条件が成立するタイミングに基づいて、前記車速に影響を与えない順に前記インジェクタに通電する電流、前記インジェクタに供給する燃料圧力、前記内燃機関の回転数、およびバッテリからの昇圧させる電圧からパラメータを順次選択すると共に、選択したパラメータの順に、前記選択したパラメータの値を制限する制御を開始し、前記温度条件が少なくとも不成立となるまで、選択したパラメータごとの制限制御を同時に行なうことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記制御装置は、前記車両の運転状態として、前記所定温度を超えたタイミングからの経過時間を算出し、前記発熱抑制制御手段は、前記経過時間に応じて、前記選択したパラメータの値を制限する制御を行なうことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 内燃機関に燃料を噴射するインジェクタを駆動するインジェクタ駆動回路と、該インジェクタ駆動回路の温度を検出する温度検出装置と、を備えた内燃機関の制御装置であって、
   該制御装置は、車両の運転状態として、車速を算出する運転状態検出手段と、前記インジェクタ駆動回路の発熱を抑制する制御を行なう発熱抑制制御手段と、を備えており、
   該発熱抑制制御手段は、前記車速に影響を与えない順に前記インジェクタに通電する電流、前記インジェクタに供給する燃料圧力、前記内燃機関の回転数、およびバッテリからの昇圧させる電圧からパラメータを順次選択すると共に、前記検出された温度に基づいて、選択したパラメータの順に前記選択したパラメータの値を制限する制御を開始し、該選択したパラメータごとの制限制御を同時に行なうことを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 前記発熱抑制制御手段は、前記検出された温度が所定温度を超える温度条件が成立したときに、前記パラメータの値を制限する制御を行うことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記運転状態検出手段は、前記車両の運転状態として、前記検出された温度が所定温度を超えてからの経過時間を算出し、前記発熱抑制制御手段は、前記経過時間に応じて、前記パラメータの値を制限する制御を行なうことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記運転状態検出手段は、前記車両の運転状態として、所定温度と前記検出された温度との差分を算出し、前記発熱抑制制御手段は、前記差分に応じて前記パラメータの選択を行うことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記制御装置は、前記検出された温度に基づいて、前記温度の検出時から所定時間経過後における前記インジェクタ駆動回路の温度を推定する温度推定手段をさらに備えており、前記発熱抑制制御手段は、前記推定された温度が所定温度を超える温度条件が成立したときに、前記パラメータの値を制限する制御を行うことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記発熱抑制制御手段は、前記温度条件が成立から不成立に変化した場合に、該不成立となってから所定の時間経過するまで、前記発熱抑制制御を継続して行うことを特徴とする請求項１、４または７に記載の内燃機関の制御装置。
9. 前記温度条件が成立した場合に、該温度条件の成立を報知するための報知手段を備えることを特徴とする請求項１、４または７に記載の内燃機関の制御装置。
10. 前記報知手段は、前記温度条件が成立から不成立に変化した場合に、該温度条件の不成立を報知することを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の制御装置。

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