JP6764534B2

JP6764534B2 - 電子制御装置

Info

Publication number: JP6764534B2
Application number: JP2019526650A
Authority: JP
Inventors: 浩一槻尾
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Astemo Ltd
Priority date: 2017-06-30
Filing date: 2018-05-08
Publication date: 2020-09-30
Anticipated expiration: 2038-05-08
Also published as: JPWO2019003643A1; WO2019003643A1; US20200173389A1; US11105290B2

Description

本発明は、電子制御装置に係り、特に、内燃機関に燃料を噴射供給する燃料噴射弁を制御する電子制御装置に関する。

内燃機関による燃料噴射弁（以下、インジェクタということがある）の制御システムにおいて、インジェクタに対して開弁電流を流す前に予備通電電流（プリチャージ電流ともいう）を流す技術（プリチャージ制御）が知られている（特許文献１、２参照）。

例えば、特許文献１には、内燃機関の燃料調整を制御する電磁弁などの負荷制御のための方法において、制御開始前に負荷に予備通電電流を印加し、制御開始時点で、高められた電圧を印加する技術が開示されている。

また、例えば、特許文献２には、燃料噴射に際し、通電開始当初のプレチャージ期間において燃料噴射弁の電磁部に対して弁体が作動するよりも小さいプレチャージ電流を供給するとともに、それに引き続いて弁体を作動させる駆動電流を供給するようにした内燃機関の燃料噴射制御装置であって、駆動電流の立ち上がり変化の速さに相関するパラメータである電流変化パラメータを取得し、その取得した電流変化パラメータに基づいて、燃料噴射弁の電磁部に対するプレチャージ電流の供給を制御する技術が開示されている。

特開平１１−３１５７４５号公報特開２０１６−３７８７０号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されるような従来技術では、インジェクタを開弁するための電源電圧によらず、一律のプリチャージ電流量でプリチャージ制御を行うため、電源電圧によってインジェクタの開弁時間が変化するという問題がある。

また、上記特許文献２に開示されるような従来技術では、駆動電流の立ち上がり変化の速さに相関するパラメータである電流変化パラメータを取得したのちに、その取得した電流変化パラメータに応じてプリチャージ電流量を決定するため、プリチャージ制御へのプリチャージ電流量の反映が１噴射分遅延することになる。また、上記特許文献１と同様に、プリチャージ電流量を決定する際、インジェクタの開弁電流の元となる電源電圧を考慮していないため、電流変化パラメータを取得した際の電源電圧と、実際にプリチャージ電流量を反映させる際の電源電圧とに差異が生じている場合においては、インジェクタの開弁時間に変化が生じてしまう。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、インジェクタを開弁するための電源電圧の変化（低下）によらず、インジェクタの開弁時間の変化を抑えて、常に所望のインジェクタ噴射量を実現することのできる電子制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る電子制御装置は、電源装置により供給された電圧に基づいて燃料噴射弁に対して該燃料噴射弁を開弁するための電流供給を行うとともに、当該電流供給を行う前に前記燃料噴射弁へ電流供給するプリチャージ制御を行う電子制御装置において、前記プリチャージ制御を行う際の前記電源装置の電圧に基づいて前記プリチャージ制御を行うことを特徴としている。

本発明によれば、燃料噴射弁（インジェクタ）の開弁電流の元となる電源電圧の変化（低下）によらず、インジェクタの開弁時間の変化を抑えて、常に所望のインジェクタ噴射量を実現することができる。

上記した以外の課題、構成、および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明に係る電子制御装置の第１実施形態における回路構成図。本発明に係る電子制御装置の第１実施形態におけるタイミングチャート。本発明に係る電子制御装置の第２実施形態における回路構成図。本発明に係る電子制御装置の第２実施形態におけるタイミングチャート。本発明に係る電子制御装置の第３実施形態における回路構成図。本発明に係る電子制御装置の第３実施形態におけるタイミングチャート。

以下、本発明に係る電子制御装置の実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において、同一符号は同一部分を示す。

（第１実施形態）
図１は、本発明に係る電子制御装置としてのインジェクタ噴射制御装置の第１実施形態における回路構成図、図２は、第１実施形態を実施する際のタイミングチャートである。

図示実施形態のインジェクタ噴射制御装置（電子制御装置）２０は、内燃機関の気筒内に燃料を噴射供給するインジェクタ２に対する電流供給を制御して、当該インジェクタ２の駆動状態を制御するためのもので、例えば、CPU、ROM、RAM、I/O、タイマ等が内蔵されたマイクロコンピュータで構成されている。

演算装置１からインジェクタ噴射制御装置２０にインジェクタ噴射命令信号が入力されると、インジェクタ噴射制御装置２０は、インジェクタ２を開弁するための開弁電流制御信号をインジェクタ開弁電流制御装置１００から、インジェクタローサイドSW制御信号をインジェクタローサイドSW制御装置１１０から、プリチャージおよびインジェクタ開弁保持電流制御信号をプリチャージおよびインジェクタ開弁保持電流制御装置９０からそれぞれ、インジェクタ２の駆動状態を制御するインジェクタ回路３０に対して出力する。ここで言う開弁電流制御信号はインジェクタ２を開弁するための電流印加を制御するための信号、インジェクタローサイドSW制御信号はインジェクタ２に電流を流すためのローサイドSWを制御する信号、プリチャージおよびインジェクタ開弁保持電流制御信号はプリチャージおよびインジェクタ２の開弁状態を一定期間保持するための電流印加を制御する信号である。

インジェクタ開弁電流を流すためのインジェクタ開弁用電圧VHは、インジェクタ開弁用電源装置１０の中で生成し、そのインジェクタ開弁用電圧VHをインジェクタ回路３０へ供給している。本実施形態では、基準電源Vからインジェクタ開弁用電源装置１０に供給され、インジェクタ開弁用電源装置１０内部の昇圧回路により、インジェクタ開弁電流を流すためのインジェクタ開弁用電圧VHを生成し、そのインジェクタ開弁用電圧VHをインジェクタ回路３０へ供給しているが、前記インジェクタ開弁用電圧VHは、予め用意された電源から電源供給されることも考えられる。また、プリチャージおよびインジェクタ２の開弁状態を一定期間保持するための電流印加の電源においても、本実施形態では、基準電源Vをインジェクタ回路３０へ直接供給しているが、インジェクタ開弁用電源装置１０またはその他の電源より供給することも考えられる。

また、インジェクタ回路３０内でインジェクタ２へ流す電流は、インジェクタ噴射制御装置２０に備えられたインジェクタ電流検知回路１１で監視しており、インジェクタ電流検知回路１１で検知された電流に基づいて、インジェクタ２に流す電流は制御される。

本実施形態では、以上の開弁電流制御信号、インジェクタローサイドSW制御信号、プリチャージおよびインジェクタ開弁保持電流制御信号、およびインジェクタ２に流れる電流を監視することで、インジェクタ回路３０の駆動を行うようになっている。

インジェクタ噴射制御装置２０は、本実施形態では、前述のインジェクタ開弁電流制御装置１００、インジェクタローサイドSW制御装置１１０、プリチャージおよびインジェクタ開弁保持電流制御装置９０、インジェクタ電流検知回路１１に加えて、インジェクタ２を開弁するためのインジェクタ開弁用電源装置１０の電圧を監視する電圧監視装置４０と、電圧値によってプリチャージ制御時のプリチャージ電流量を変更するための比較電圧値テーブル６０と、電源監視装置４０から得られたインジェクタ開弁用電源装置１０の電圧と比較電圧値テーブル６０に設定された比較電圧値を比較するための比較機５０と、電圧値によってプリチャージ制御時のプリチャージ電流量（の設定値）を決定するためのプリチャージ設定値テーブル８０と、比較機５０から得られた情報に応じてプリチャージ設定値テーブル８０からプリチャージ電流量（の設定値）を選択するプリチャージ電流選択機７０と、を備えており、プリチャージ電流選択機７０で選択されたプリチャージ設定値テーブル８０内のプリチャージ電流量（の設定値）をプリチャージおよびインジェクタ開弁保持電流制御装置９０に伝達することで、電源監視装置４０から得られたインジェクタ開弁用電源装置１０の電圧に基づいて、プリチャージ制御を行うようになっている。

より詳しくは、電圧監視装置４０は、インジェクタ開弁用電源装置１０の電圧を監視しており、その電圧（インジェクタ開弁用電圧VH）を比較機５０へ伝達している。比較機５０に伝達されたインジェクタ開弁用電圧VHは、当該比較機５０にて、複数の比較電圧値が予め設定された比較電圧値テーブル６０と比較され、比較電圧値テーブル６０内の比較電圧値のいずれかに達した場合に、比較機５０は、その情報（インジェクタ開弁用電圧VHが比較電圧値テーブル６０内の比較電圧値に達したこと）をプリチャージ電流選択機７０へ伝達する。本実施形態では、前記比較機５０で用いる前記比較電圧値テーブル６０は、予め決められた比較電圧値を複数持つ比較電圧値テーブル方式を想定しているが、前記比較電圧値は、演算によって求められた値を用いても良いし、比較電圧値テーブル６０の比較電圧値に補正値を反映させて制御しても良い。また、比較電圧値テーブル６０内の各比較電圧値は、一義的に（つまり、ある比較電圧値を決めれば他の比較電圧値が決まる関係で）設定しても良いし、それぞれ個別に（言い換えれば、ランダムに）設定しても良い。

プリチャージ電流選択機７０は、比較機５０から伝達された情報に応じて、複数のプリチャージ電流量の設定値が予め設定されたプリチャージ設定値テーブル８０からプリチャージ電流量の設定値（比較機５０に伝達されたインジェクタ開弁用電圧VHに応じた設定値）を取得し、プリチャージおよびインジェクタ開弁保持電流制御装置９０に伝達する。本実施形態では、前記プリチャージ電流選択機７０で用いる前記プリチャージ設定値テーブル８０は、予め決められたプリチャージ電流量の設定値を複数持つプリチャージ設定値テーブル方式を想定しているが、前記設定値は、演算によって求められた値を用いても良いし、プリチャージ設定値テーブル８０の設定値に補正値を反映させて制御しても良い。また、前記比較電圧値テーブル６０と同様、プリチャージ設定値テーブル８０内の各設定値は、一義的に（つまり、ある設定値を決めれば他の設定値が決まる関係で）設定しても良いし、それぞれ個別に（言い換えれば、ランダムに）設定しても良い。また、インジェクタ開弁用電圧VHに対するプリチャージ電流量の反映のタイミングについても、本実施形態では、電圧監視装置４０にてインジェクタ開弁用電圧VHを検知してすぐにプリチャージ電流量へ反映させているが、プリチャージ電流量への反映のタイミングは、可変させて制御しても良い。

プリチャージおよびインジェクタ開弁保持電流制御装置９０は、プリチャージ電流選択機７０から伝達された情報に応じて、プリチャージおよびインジェクタ開弁保持電流制御信号を生成し、インジェクタ回路３０に対して出力することで、インジェクタ開弁用電圧VHに基づいて、プリチャージ制御時のプリチャージ電流量を可変することが可能となる。なお、図２に示す例では、前記比較電圧値および前記プリチャージ電流量の設定値が段階的に３個設定され、インジェクタ開弁用電圧VH（インジェクタ開弁用電源装置１０の電圧）が回復する（高くなる）に従って、前記プリチャージ制御時のプリチャージ電流量が順次に（段階的に）小さくなるように設定（多段設定）されている。

また、本実施形態では、インジェクタ開弁用電圧VHがインジェクタ開弁用電源装置１０が印加できる電圧の最大値に近い場合は、プリチャージの必要がない場合も考えられるため、比較電圧値テーブル６０とプリチャージ設定値テーブル８０にプリチャージ禁止閾値を設け、インジェクタ開弁用電圧VHがそのプリチャージ禁止閾値以上の場合は、プリチャージ制御を禁止するように設定されている。なお、このプリチャージ禁止閾値は、一定の値を使用しても良いし、可変設定可能となっていても良い。

以上で説明したように、本実施形態では、電圧監視装置４０で取得したインジェクタ開弁用電圧VHと比較電圧値テーブル６０に設定されている比較電圧値とを比較機５０で比較するとともに、比較機５０で得られた結果に基づいて、プリチャージ電流選択機７０がプリチャージ設定値テーブル８０から適切なプリチャージ電流量（の設定値）を選択することで、プリチャージ制御時のインジェクタ開弁用電圧VHに合わせてプリチャージ電流量の設定値を切り替えることが可能となる。これにより、インジェクタ開弁用電圧VHがインジェクタ２の開弁により電圧低下した場合においても、その低下電圧に合わせたプリチャージ制御を行うことが可能となるため、常にインジェクタ開弁用電圧VHが電圧最大値である場合と同等の速度でインジェクタ２の開弁が可能となる。よって、常に一定のインジェクタ噴射量を実現することが可能となる。

（第２実施形態）
図３は、本発明に係る電子制御装置としてのインジェクタ噴射制御装置の第２実施形態における回路構成図、図４は、第２実施形態を実施する際のタイミングチャートである。

本第２実施形態の回路構成としては、前記図１に示される第１実施形態の回路構成に対してインジェクタ閉弁検知回路１２０を追加した構成となっており、その他の構成は上記第１実施形態の回路構成とほぼ同じである。

インジェクタ閉弁検知回路１２０は、インジェクタ回路３０内のインジェクタ２が閉弁したことを検知する回路である。インジェクタ閉弁検知回路１２０で検知したインジェクタ２の閉弁情報は、プリチャージ電流選択機７０へ伝達される。

インジェクタ２の噴射を２回以上連続して行う場合、インジェクタ噴射命令直後に次のインジェクタ２の開弁に向けたプリチャージ制御を行うことで、プリチャージ制御によるインジェクタ２への通電によって、インジェクタ噴射命令後においてもインジェクタ２が閉弁できない可能性が考えられる。そこで、本実施形態では、プリチャージ電流選択機７０は、演算装置１からインジェクタ噴射制御装置２０に入力されたインジェクタ噴射命令信号によるインジェクタ噴射命令の終了後（つまり、インジェクタ２の開弁および開弁保持するための保持電流制御終了後）から、インジェクタ２の閉弁情報がプリチャージ電流選択機７０へ伝達されるまで、次回のプリチャージ制御を禁止する。

このように、本実施形態では、前述の第１実施形態に加えて、インジェクタ閉弁検知回路１２０による閉弁情報とインジェクタ噴射情報に基づいてプリチャージ禁止領域（図４参照）を設けることで、プリチャージ制御によりインジェクタ２の閉弁ができなくなることを確実に防ぐことが可能となる。

（第３実施形態）
図５は、本発明に係る電子制御装置としてのインジェクタ噴射制御装置の第３実施形態における回路構成図、図６は、第３実施形態を実施する際のタイミングチャートである。

本第３実施形態の回路構成としては、前記図１に示される第１実施形態の回路構成に対してインジェクタ開弁検知回路１３０を追加した構成となっており、その他の構成は上記第１実施形態の回路構成とほぼ同じである。

インジェクタ開弁検知回路１３０は、インジェクタ回路３０内のインジェクタ２が開弁したことを検知する回路である。インジェクタ開弁検知回路１３０で検知したインジェクタ２の開弁情報は、プリチャージ電流選択機７０へ伝達される。

プリチャージ制御時の制御電流がインジェクタ２が開弁可能な電流とした場合、プリチャージ制御中にインジェクタ２が開弁し、不用意に燃料がインジェクタ２から噴射される可能性が考えられる。そこで、本実施形態では、インジェクタ電流検知回路１１により検知したインジェクタ通電電流と、インジェクタ開弁検知回路１３０による開弁情報とにより、インジェクタ２が開弁した時に当該インジェクタ２に流れている電流を知ることができるので、プリチャージ電流選択機７０は、インジェクタ２が開弁した時に流れた電流量（開弁時検知電流量）を保持しておき、次回以降のプリチャージ制御では、その電流量（開弁時検知電流量）以上の電流量でのプリチャージ制御を禁止する。

このように、本実施形態では、前述の第１実施形態に加えて、インジェクタ開弁検知回路１３０を用いて得られるインジェクタ開弁時の電流量（開弁時検知電流量）に基づいてプリチャージ禁止領域（図６参照）を設けることで、プリチャージ制御による不用意なインジェクタ開弁による燃料噴射を確実に防ぐことが可能となる。

なお、前述のインジェクタ開弁検知回路１３０を用い、プリチャージ制御によるインジェクタ２の開弁を検知した場合は、そのときの電流量（開弁時プリチャージ電流量）を保持しておき、次回以降のプリチャージ制御では、その電流量（開弁時プリチャージ電流量）以上の電流量でのプリチャージ制御を禁止することもできる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形形態が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１…演算装置
２…燃料噴射弁（インジェクタ）
１０…インジェクタ開弁用電源装置
１１…インジェクタ電流検知回路
２０…インジェクタ噴射制御装置（電子制御装置）
３０…インジェクタ回路
４０…電圧監視装置
５０…比較機
６０…比較電圧値テーブル
７０…プリチャージ電流選択機
８０…プリチャージ設定値テーブル
９０…プリチャージおよびインジェクタ開弁保持電流制御装置
１００…インジェクタ開弁電流制御装置
１１０…インジェクタローサイドSW制御装置
１２０…インジェクタ閉弁検知回路
１３０…インジェクタ開弁検知回路

Claims

電源装置により供給された電圧に基づいて燃料噴射弁に対して該燃料噴射弁を開弁するための電流供給を行うとともに、当該電流供給を行う前に前記燃料噴射弁へ電流供給するプリチャージ制御を行う電子制御装置において、
前記プリチャージ制御を行う際の前記電源装置の電圧に基づいて前記プリチャージ制御時のプリチャージ電流量を複数回変化させることを特徴とする電子制御装置。
請求項１に記載の電子制御装置において、
前記電源装置の電圧が高くなるに従って前記プリチャージ制御時のプリチャージ電流量を小さくすることを特徴とする電子制御装置。
電源装置により供給された電圧に基づいて燃料噴射弁に対して該燃料噴射弁を開弁するための電流供給を行うとともに、当該電流供給を行う前に前記燃料噴射弁へ電流供給するプリチャージ制御を行う電子制御装置において、
前記電源装置の電圧を監視する電圧監視装置と、前記プリチャージ制御を行う際の前記電源装置の電圧に応じて前記プリチャージ制御時のプリチャージ電流量を決定するとともに、予め決められたプリチャージ電流量の設定値を複数有するプリチャージ電流選択機と、予め決められた比較電圧値を複数有する比較機とを備え、
前記比較機が、前記電圧監視装置から得られた前記電源装置の電圧を前記予め決められた比較電圧値と比較し、前記電圧監視装置から得られた前記電源装置の電圧が前記予め決められた比較電圧値のいずれかに達した場合に、前記プリチャージ電流選択機が、その比較電圧値に応じた前記プリチャージ電流量の設定値を選択することを特徴とする電子制御装置。
請求項３に記載の電子制御装置において、
前記複数の比較電圧値がそれぞれ個別に設定可能となっていることを特徴とする電子制御装置。
請求項３に記載の電子制御装置において、
前記複数のプリチャージ電流量の設定値がそれぞれ個別に設定可能となっていることを特徴とする電子制御装置。
電源装置により供給された電圧に基づいて燃料噴射弁に対して該燃料噴射弁を開弁するための電流供給を行うとともに、当該電流供給を行う前に前記燃料噴射弁へ電流供給するプリチャージ制御を行う電子制御装置において、
前記プリチャージ制御を行う際の前記電源装置の電圧に基づいて前記プリチャージ制御を行い、
前記電源装置の電圧が予め決められたプリチャージ禁止閾値以上の場合は、前記プリチャージ制御を禁止することを特徴とする電子制御装置。
請求項６に記載の電子制御装置において、
前記プリチャージ禁止閾値が可変設定可能となっていることを特徴とする電子制御装置。
電源装置により供給された電圧に基づいて燃料噴射弁に対して該燃料噴射弁を開弁するための電流供給を行うとともに、当該電流供給を行う前に前記燃料噴射弁へ電流供給するプリチャージ制御を行う電子制御装置において、
前記プリチャージ制御を行う際の前記電源装置の電圧に基づいて前記プリチャージ制御を行い、
前記燃料噴射弁の開弁および開弁保持するための保持電流制御終了後から前記燃料噴射弁の閉弁を検知するまで、次回のプリチャージ制御を禁止することを特徴とする電子制御装置。
電源装置により供給された電圧に基づいて燃料噴射弁に対して該燃料噴射弁を開弁するための電流供給を行うとともに、当該電流供給を行う前に前記燃料噴射弁へ電流供給するプリチャージ制御を行う電子制御装置において、
前記プリチャージ制御を行う際の前記電源装置の電圧に基づいて前記プリチャージ制御を行い、
前記燃料噴射弁の開弁を検知した際の開弁時検知電流量を保持しておき、次回以降のプリチャージ制御では、前記開弁時検知電流量以上のプリチャージ電流量でのプリチャージ制御を禁止することを特徴とする電子制御装置。
電源装置により供給された電圧に基づいて燃料噴射弁に対して該燃料噴射弁を開弁するための電流供給を行うとともに、当該電流供給を行う前に前記燃料噴射弁へ電流供給するプリチャージ制御を行う電子制御装置において、
前記プリチャージ制御を行う際の前記電源装置の電圧に基づいて前記プリチャージ制御を行い、
前記プリチャージ制御による前記燃料噴射弁の開弁を検知した場合は、そのときの開弁時プリチャージ電流量を保持しておき、次回以降のプリチャージ制御では、前記開弁時プリチャージ電流量以上のプリチャージ電流量でのプリチャージ制御を禁止することを特徴とする電子制御装置。