内燃機関の燃料噴射制御装置
【課題】昇圧回路で発生する熱量を抑制することによって、放熱構造の小型化と製造コストの削減を図ることができるとともに、昇圧電圧の変更にかかわらず、燃料を適切なタイミングで噴射することができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供する。
【解決手段】この内燃機関３の燃料噴射制御装置では、昇圧回路２０により昇圧された昇圧電圧ＶＣをコイル６ｂに印加することにより、燃料噴射弁４を開弁させる。また、検出された内燃機関の回転数ＮＥが高いほど、昇圧電圧ＶＣをより小さな値に設定するとともに、昇圧電圧ＶＣが小さいほど、燃料噴射弁４の開弁タイミングをより早いタイミングに設定する。
【解決手段】この内燃機関３の燃料噴射制御装置では、昇圧回路２０により昇圧された昇圧電圧ＶＣをコイル６ｂに印加することにより、燃料噴射弁４を開弁させる。また、検出された内燃機関の回転数ＮＥが高いほど、昇圧電圧ＶＣをより小さな値に設定するとともに、昇圧電圧ＶＣが小さいほど、燃料噴射弁４の開弁タイミングをより早いタイミングに設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁式の燃料噴射弁からの燃料の噴射を制御する内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の燃料噴射制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この燃料噴射弁は、電磁式のものであり、電磁コイルと、アーマチュアと、このアーマチュアと一体の弁体などで構成されている。この燃料噴射弁では、電磁コイルに大きな駆動電流（過励磁電流）が供給されると、それにより励磁された電磁コイルにアーマチュアが引き付けられ、これと一体の弁体が駆動されることによって、燃料噴射弁が開弁し、燃料が噴射される。
【０００３】
この燃料噴射制御装置では、燃料圧力センサで検出された燃料の圧力に応じて、電磁コイルへの過励磁電流の供給期間を設定する。この過励磁電流は一般に、電源の電圧を昇圧回路で一定の昇圧電圧まで昇圧した後、電磁コイルに印加することによって、供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１３２５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように昇圧電圧が一定の場合、昇圧回路で発生する熱量は、昇圧回路の作動回数に比例する。このため内燃機関の回転数が高い場合には、昇圧回路で発生する熱量が過大になり、昇圧回路が焼損するおそれがある。このような不具合を解消すべく、昇圧回路で発生した熱を除去するために、例えば昇圧回路により大きな放熱板を取り付けることが考えられる。しかし、その場合には、放熱板からさらに熱を逃すための大きな伝熱経路を確保することが必要になるなど、放熱構造の大型化を招くとともに、製造コストが上昇してしまう。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、昇圧回路で発生する熱量を抑制することによって、放熱構造の小型化と製造コストの削減を図ることができるとともに、昇圧電圧の変更にかかわらず、燃料を適切なタイミングで噴射することができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、内燃機関３に設けられた電磁式の燃料噴射弁４のコイル６ｂに電圧を印加することにより、燃料噴射弁４を開弁させることによって燃料を噴射する内燃機関３の燃料噴射制御装置であって、電源（実施形態における（以下、本項において同じ）バッテリ２５）の電圧ＶＢを昇圧するための昇圧回路２０と、昇圧回路２０により昇圧された昇圧電圧ＶＣをコイル６ｂに印加することにより、燃料噴射弁４を開弁させる印加手段（ＥＣＵ２）と、内燃機関３の回転数（エンジン回転数ＮＥ）を検出する回転数検出手段（クランク角センサ４３，ＥＣＵ２）と、検出された内燃機関３の回転数が高いほど、昇圧電圧ＶＣをより小さな値に設定する昇圧電圧設定手段（ＥＣＵ２、図４のステップ２）と、設定された昇圧電圧ＶＣが小さいほど、燃料噴射弁４の開弁タイミング（燃料噴射時期ＴＩＮＪ）をより早いタイミングに設定する開弁タイミング設定手段（ＥＣＵ２、図６のステップ３３）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この内燃機関の燃料噴射制御装置では、電源の電圧を昇圧回路で昇圧し、昇圧された昇圧電圧をコイルに印加し、コイルに電流を供給することによって、コイルを励磁し、燃料噴射弁を駆動し、燃料噴射弁を開弁させることによって、燃料が噴射される。
【０００９】
昇圧回路で発生する熱量は、昇圧電圧の大きさに比例し、昇圧電圧が低いほど、昇圧に必要なエネルギが小さいことで、より小さくなる。本発明によれば、検出された内燃機関の回転数が高いほど、昇圧電圧をより小さな値に設定する。これにより、昇圧に必要なエネルギを低減し、昇圧回路における発熱量を低減することができる。その結果、昇圧回路に取り付けられる放熱板や伝熱経路などを含む放熱構造を小型化できるとともに、製造コストを削減することができる。
【００１０】
また、電磁式の燃料噴射弁では、コイルに昇圧電圧を印加し、電流を供給しても、コイルのインダクタンスにより、コイルに実際に流れる電流が目標値に達するまでに遅れが生じ、この遅れ期間は、昇圧電圧に応じて変化する。図８は、昇圧電圧が低い場合（実線）と高い場合（破線）における、コイルに実際に流れる電流（実駆動電流ＩＡＣＡＣＴ）および燃料噴射弁の弁体のリフトの推移を示している。この図から明らかなように、昇圧電圧ＶＣが低い場合には、高い場合と比較し、昇圧電圧ＶＣの印加から実駆動電流ＩＡＣＡＣＴが目標値（過励磁電流ＩＥＸＣＭＤ）に達するまでの時間がより長くなり、このため、燃料噴射弁の開弁タイミングがより遅くなる。このような観点に基づき、本発明によれば、設定された昇圧電圧が小さいほど、燃料噴射弁の開弁タイミングをより早いタイミングに設定する。これにより、昇圧電圧の低減に伴う電流の供給の遅れを補償しながら、適切なタイミングで燃料噴射弁を開弁させ、燃料を噴射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態による燃料噴射制御装置を内燃機関とともに概略的に示す図である。
【図２】インジェクタを概略的に示す図である。
【図３】駆動回路の回路図である。
【図４】燃料噴射制御処理を示すメインフローである。
【図５】図４の処理で用いられるマップの一例である。
【図６】燃料噴射時期の算出処理を示すサブルーチンである。
【図７】図６の処理で用いられるテーブルの一例である。
【図８】昇圧電圧が低い場合（実線）と高い場合（破線）における、電流および燃料噴射弁のリフトの推移を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１に示すように、本発明の実施形態による燃料噴射制御装置が適用された内燃機関（以下「エンジン」という）３は、例えば４つの気筒（図示せず）を有するディーゼルエンジンであり、各気筒には燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）４が設けられている。
【００１３】
インジェクタ４は、供給路（図示せず）を有しており、この供給路を介して燃料供給装置３０に接続されている。燃料供給装置３０は、インジェクタ４に燃料を供給するとともに、その圧力を制御するためのものである。図２に示すように、インジェクタ４は、ケーシング５内に収容され、その上端部に固定された電磁石６と、ばね７と、電磁石６の下方に配置されたアーマチュア８と、このアーマチュア８の下側に一体に設けられた弁体９などで構成されている。
【００１４】
電磁石６は、ヨーク６ａと、その外周に巻かれたコイル６ｂで構成されており、コイル６ｂには、駆動回路１０が接続されている。ばね７は、ヨーク６ａとアーマチュア８の間に配置されており、アーマチュア８を介して弁体９を閉弁方向に付勢する。
【００１５】
駆動回路１０は、インジェクタ４を駆動するものであり、図３に示すように、昇圧回路２０と、Ｎチャネル型のＦＥＴでそれぞれ構成された第１〜第３スイッチ１１〜１３と、ツェナーダイオード１４などで構成されている。
【００１６】
昇圧回路２０は、スイッチ２１、コイル２２およびコンデンサ２３で構成されている。スイッチ２１は、Ｎチャネル型のＦＥＴで構成されており、そのドレインは、コイル２２を介してバッテリ２５に接続されるとともに、コンデンサ２３を介して第１スイッチ１１のドレインに接続されている。また、スイッチ２１のソースおよびゲートはそれぞれ、アースおよびＥＣＵ２に接続されている。
【００１７】
以上の構成の昇圧回路２０では、後述するＥＣＵ２からの駆動信号ＳＤにより、ドレイン−ソース間が通電状態になると、バッテリ２５からの電圧ＶＢが、コイル２２を介して昇圧される。この昇圧電圧ＶＣは、コンデンサ２３で平滑化された後、第１スイッチ１１のドレインに出力される。なお、昇圧電圧ＶＣは、駆動信号ＳＤのデューティ比を制御することによって変更可能に構成されている。
【００１８】
第１スイッチ１１のドレイン、ソースおよびゲートはそれぞれ、昇圧回路２０、電磁石６のコイル６ｂの一端およびＥＣＵ２に接続されている。ＥＣＵ２からの第１駆動信号ＳＤ１がゲートに入力されると、第１スイッチ１１のドレイン−ソース間が通電状態になる。
【００１９】
第２スイッチ１２のドレイン、ソースおよびゲートはそれぞれ、バッテリ２５、電磁石６のコイル６ｂの一端およびＥＣＵ２に接続されている。ＥＣＵ２からの第２駆動信号ＳＤ２がゲートに入力されると、第２スイッチ１２のドレイン−ソース間が通電状態になる。
【００２０】
第３スイッチ１３のドレイン、ソースおよびゲートはそれぞれ、コイル６ｂの他端、アースおよびＥＣＵ２に接続されている。ＥＣＵ２からの第３駆動信号ＳＤ３がゲートに入力されると、第３スイッチ１３のドレイン−ソース間が通電状態になる。
【００２１】
ツェナーダイオード１４は、アノード側がアースに接続され、カソード側がコイル６ｂの他端に接続されている。
【００２２】
以上の構成から、駆動回路１０は、電圧ＶＢまたは昇圧電圧ＶＣを、ＥＣＵ２からの第１〜第３駆動信号ＳＤ１〜ＳＤ３に応じて、電磁石６のコイル６ｂに印加し、駆動電流ＩＡＣを供給する。具体的には、第１スイッチ１１を非通電状態にし、第２および第３スイッチ１２，１３を通電状態にすることによって、バッテリ２５の電圧ＶＢをコイル６ｂに印加し、駆動電流ＩＡＣを供給する。以下、このようにバッテリ２５から電圧ＶＢが印加されたときに供給される駆動電流ＩＡＣを、保持電流ＩＨという。
【００２３】
また、第２スイッチ１２を非通電状態にし、第１および第３スイッチ１１，１３を通電状態にすることによって、昇圧電圧ＶＣをコイル６ｂに印加し、駆動電流ＩＡＣを供給する。以下、このように昇圧回路２０から昇圧電圧ＶＣが印加されたときに供給される駆動電流ＩＡＣを、過励磁電流ＩＥＸという。後述するように、インジェクタ４を駆動する際、これらの過励磁電流ＩＥＸおよび保持電流ＩＨがその順にコイル６ｂに供給される。
【００２４】
なお、過励磁電流ＩＥＸおよび保持電流ＩＨの電流量はそれぞれ、第１および第２駆動信号ＳＤ１，ＳＤ２を制御することによって変更される。
【００２５】
以上の構成により、第１〜第３駆動信号ＳＤ１〜３が出力されていないときには、第１〜第３スイッチ１１〜１３が非通電状態になり、弁体９がばね７の付勢力で閉弁位置（図２（ａ））に位置することで、インジェクタ４は閉弁状態に保持される。
【００２６】
この状態から、第１および第３駆動信号ＳＤ１，３を出力し、電磁石６のコイル６ｂに過励磁電流ＩＥＸを供給すると、ヨーク６ａが励磁され、アーマチュア８が、ばね７の付勢力に抗して電磁石６に引き付けられ、吸着することによって、インジェクタ４は所定の開度で開弁する（図２（ｂ））。その後、第１駆動信号ＳＤ１の出力を停止し、過励磁電流ＩＥＸの供給を終了するとともに、第２駆動信号ＳＤ２を出力し、保持電流ＩＨの供給を開始することによって、インジェクタ４は開弁状態に保持される。
【００２７】
この状態から、第２および第３駆動信号ＳＤ２，ＳＤ３の出力を停止し、コイル６ｂへの保持電流ＩＨの供給を終了すると、弁体９がばね７の付勢力で閉弁位置に移動することによって、インジェクタ４は閉弁する。
【００２８】
また、保持電流ＩＨの供給の終了に伴い、第２および第３スイッチ１２，１３が非通電状態になることによって、コイル６ｂに残留した保持電流ＩＨが、ツェナーダイオード１４を介してアースに流れることで、コイル６ｂは急速に非励磁状態になる。
【００２９】
以上のように、インジェクタ４を開弁する際に、保持電流ＩＨの供給に先立ち、より大きな過励磁電流ＩＥＸを供給し、コイル６ｂを過励磁することによって、高い燃料の圧力に抗してインジェクタ４を開弁させるのに十分な磁力が確保される。また、その後、保持電流ＩＨを供給することによって、消費電力を抑制した状態で、インジェクタ４の開弁状態が保持される。
【００３０】
インジェクタ４には、電圧計４０および電流計４１が取り付けられている。電圧計４０は、昇圧回路２０から出力された実際の昇圧電圧（以下「実昇圧電圧」という）ＶＣＡＣＴを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。電流計４１は、コイル６ｂに実際に流れる駆動電流（以下「実駆動電流」という）ＩＡＣＡＣＴを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００３１】
図１に示すように、燃料供給装置３０は、燃料を貯留する燃料タンク３１と、高圧状態の燃料を貯留するコモンレール３２と、燃料タンク３１とコモンレール３２を接続する燃料供給路３３などを備えている。コモンレール３２は、燃料噴射路３７を介して、前述したインジェクタ４の供給路に接続されている。
【００３２】
燃料供給路３３には、燃料タンク３１側から順に、低圧ポンプ３４および高圧ポンプ３５が設けられている。低圧ポンプ３４は、ＥＣＵ２で制御される電動タイプのものであり、エンジン３の運転中、燃料タンク３１内の燃料を所定圧まで昇圧し、燃料供給路３３を介して高圧ポンプ３５に圧送する。
【００３３】
高圧ポンプ３５は、エンジン３のクランクシャフト（図示せず）に連結されており、クランクシャフトで駆動されることにより、燃料をさらに昇圧し、コモンレール３２に圧送する。
【００３４】
高圧ポンプ３５には、燃料調量弁３５ａが設けられている。燃料調量弁３５ａは、ソレノイドとスプール弁機構（いずれも図示せず）を組み合わせたものであり、ソレノイドに供給される電流をＥＣＵ２で制御することにより、低圧ポンプ３４から高圧ポンプ３５に供給される燃料量を調整するとともに、不要な燃料を、燃料戻し路３６を介して燃料タンク３１に戻す。
【００３５】
以上の構成の燃料供給装置３０では、燃料調量弁３５ａにより、コモンレール３２に流入する燃料量を制御することによって、コモンレール３２内の燃料の圧力が制御されるとともに、圧力を制御された燃料が、コモンレール３２からインジェクタ４に供給される。
【００３６】
コモンレール３２には、燃料圧力センサ４２が取り付けられている。燃料圧力センサ４２は、コモンレール３２内の燃料の圧力（以下「燃料圧力」という）ＰＦを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００３７】
エンジン３のクランクシャフトには、クランク角センサ４３が設けられている。クランク角センサ４３は、クランクシャフトの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。
【００３８】
ＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば１°）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＴＤＣ信号は、いずれかの気筒においてピストン（図示せず）が吸気行程の開始時の上死点よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、本実施形態のようにエンジン３が４気筒の場合には、クランク角１８０゜ごとに出力される。
【００３９】
また、エンジン３には、気筒判別センサ（図示せず）が設けられている。この気筒判別センサは、気筒を判別するためのパルス信号である気筒判別信号を、ＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、これらの気筒判別信号、ＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号に基づいて、クランク角ＣＡを気筒ごとに算出する。具体的には、このクランク角ＣＡは、ＴＤＣ信号の発生時に値０にリセットされ、ＣＲＫ信号が発生するクランク角１°ごとにインクリメントされる。
【００４０】
また、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ４４から、車両のアクセルペダル（図示せず）の踏み込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が出力される。
【００４１】
ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などから成るマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ２は、前述した各種のセンサ４０〜４４の検出信号などに応じて、エンジン３の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態に応じて、インジェクタ４による燃料噴射を制御する燃料噴射制御処理を実行する。なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、印加手段、回転数検出手段、昇圧電圧設定手段および開弁タイミング設定手段に相当する。
【００４２】
図４は、上述した燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。本処理は、ＴＤＣ信号の発生間隔よりも短い周期で実行される。本処理では、まずステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、ＴＤＣ信号が発生したか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、図５に示すマップを検索することによって、昇圧電圧ＶＣの目標となる目標昇圧電圧ＶＣＣＭＤを算出する（ステップ２）。
【００４３】
このマップでは、目標昇圧電圧ＶＣＣＭＤは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、また、要求トルクＰＭＣＭＤが大きいほど、より小さな値に設定されている。これは、これらの値が大きいほど、昇圧回路２０の作動頻度が高くなることで、発熱量が多くなるため、これを抑制するためである。また、目標昇圧電圧ＶＣＣＭＤは、イグニッションスイッチ（図示せず）がＯＮされた直後には、最大値（例えば６０Ｖ）に設定される。なお、要求トルクＰＭＣＭＤは、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じて、算出される。
【００４４】
次に、燃料噴射時期ＴＩＮＪを算出し（ステップ３）、本処理を終了する。なお、燃料噴射時期ＴＩＮＪは、燃料の噴射が開始されるタイミングに相当し、クランク角ＣＡで表される。
【００４５】
図６は、この燃料噴射時期ＴＩＮＪの算出処理のサブルーチンを示している。本処理では、まずステップ３１において、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、燃料噴射時期の基本値ＴＩＮＪＢを算出する。
【００４６】
次に、前記ステップ２で算出した目標昇圧電圧ＶＣＣＭＤに応じ、図７に示すテーブルを検索することによって、補正項ＣＶＣを算出する（ステップ３２）。このテーブルでは、補正項ＣＶＣは、目標昇圧電圧ＶＣＣＭＤが低いほど、より大きな値に設定されている。
【００４７】
次いで、基本値ＴＩＮＪＢから補正項ＣＶＣを減算する（＝ＴＩＮＪＢ−ＣＶＣ）ことによって、燃料噴射時期ＴＩＮＪを算出し（ステップ３３）、本処理を終了する。以上の算出方法から明らかなように、燃料噴射時期ＴＩＮＪは、目標昇圧電圧ＶＣＣＭＤが低いほど、より小さな値に、すなわちより進角側に設定される。
【００４８】
図４に戻り、前記ステップ１の判別結果がＮＯで、ＴＤＣ信号が発生していないときには、クランク角ＣＡが燃料噴射時期ＴＩＮＪに等しいか否かを判別する（ステップ４）。この判別結果がＹＥＳのときには、インジェクタ４の開弁を開始するものとして、コイル６ｂへの昇圧電圧ＶＣの印加を開始し（ステップ５）、コイル６ｂに過励磁電流ＩＥＸを供給する過励磁制御を実行する。具体的には、目標昇圧電圧ＶＣＣＭＤおよび実昇圧電圧ＶＣＡＣＴに応じて設定されたデューティ比の駆動信号ＳＤを昇圧回路２０のスイッチ２１に出力し、実昇圧電圧ＶＣＡＣＴが目標昇圧電圧ＶＣＣＭＤになるように制御するとともに、第１および第３スイッチ１１，１３を通電状態にすることによって、昇圧電圧ＶＣがコイル６ｂに印加され、過励磁電流ＩＥＸが供給される。
【００４９】
次に、アップカウント式のタイマの値ＴＭを０にリセットする（ステップ６）。次いで、昇圧電圧ＶＣの印加中であることを表すために、昇圧電圧印加フラグＦ＿ＶＣを「１」にセットする（ステップ７）とともに、燃料噴射の実行中であることを表すために、燃料噴射フラグＦ＿ＩＮＪを「１」にセットし（ステップ８）、本処理を終了する。
【００５０】
一方、前記ステップ４の判別結果がＮＯで、クランク角ＣＡが燃料噴射時期ＴＩＮＪに等しくないときには、燃料噴射フラグＦ＿ＩＮＪが「１」であるか否かを判別する（ステップ９）。この判別結果がＹＥＳで、燃料噴射の実行中のときには、昇圧電圧印加フラグＦ＿ＶＣが「１」であるか否かを判別する（ステップ１０）。この判別結果がＹＥＳで、昇圧電圧ＶＣの印加中のときには、実駆動電流ＩＡＣＡＣＴが所定の目標過励磁電流ＩＥＸＣＭＤ（例えば１０Ａ）以上であるか否かを判別する（ステップ１１）。この判別結果がＮＯのときには、そのまま本処理を終了し、過励磁電流ＩＥＸの供給を継続する。
【００５１】
一方、ステップ１１の判別結果がＹＥＳで、実駆動電流ＩＡＣＡＣＴが目標過励磁電流ＩＥＸＣＭＤに達したときには、燃料の圧力に抗してインジェクタ４を開弁させるのに十分な過励磁電流ＩＥＸがコイル６ｂに供給されたとして、その供給を終了するために、第１スイッチ１１への第１駆動信号ＳＤ１の出力を停止することによって、コイル６ｂへの昇圧電圧ＶＣの印加を終了する（ステップ１２）。次に、そのことを表すために、昇圧電圧印加フラグＦ＿ＶＣを「０」にリセットし（ステップ１３）、本処理を終了する。
【００５２】
このステップ１３の実行により、前記ステップ１０の判別結果がＮＯになり、その場合には、電圧印加フラグＦ＿ＶＢが「１」であるか否かを判別する（ステップ１４）。この判別結果がＮＯのときには、実駆動電流ＩＡＣＡＣＴが目標保持電流ＩＨＣＭＤの下限値ＩＨＣＭＤＬ以下であるか否かを判別する（ステップ１５）。この判別結果がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。
【００５３】
一方、ステップ１５の判別結果がＹＥＳで、昇圧電圧ＶＣの印加の終了後、実駆動電流ＩＡＣＡＣＴが下限値ＩＨＣＭＤＬに達したときには、コイル６ｂへのバッテリ２５の電圧ＶＢの印加を開始し（ステップ１６）、コイル６ｂに過励磁電流ＩＥＸよりも小さな保持電流ＩＨを供給する保持制御を実行する。この保持制御は、保持電流ＩＨを目標保持電流ＩＨＣＭＤの上限値ＩＨＣＭＤＨと下限値ＩＨＣＭＤＬの間に保持するように行われる。具体的には、図８に示すように、実駆動電流ＩＡＣＡＣＴが下限値ＩＨＣＭＤＬまで減少したときに、第２および第３スイッチ１２，１３を通電状態にすることによって、実駆動電流ＩＡＣＡＣＴを増大させる。その後、上限値ＩＨＣＭＤＨに達したときに、第２スイッチ１２を非通電状態にすることによって、実駆動電流ＩＡＣＡＣＴを減少させる。以上のような第２スイッチ１２の通電−非通電を繰り返し実行することによって、実駆動電流ＩＡＣＡＣＴが、上限値ＩＨＣＭＤＨと下限値ＩＨＣＭＤＨの間に保持される（図８参照）。
【００５４】
次に、電圧ＶＢの印加中であることを表すために、電圧印加フラグＦ＿ＶＢを「１」にセットし（ステップ１７）、本処理を終了する。このステップ１７の実行により、前記ステップ１４の判別結果がＹＥＳになり、その場合には、前記ステップ６でリセットしたタイマ値ＴＭが所定時間ＴＭＲＥＦに等しいか否かを判別する（ステップ１８）。この判別結果がＮＯのときには、そのまま本処理を終了し、保持電流ＩＨの供給を継続する。なお、所定時間ＴＭＲＥＦは、燃料圧力ＰＦおよび燃料噴射量に応じて算出され、燃料噴射量は、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じて算出される。
【００５５】
一方、ステップ１８の判別結果がＹＥＳで、インジェクタ４の開弁の開始時から所定時間ＴＭＲＥＦが経過したときには、インジェクタ４による燃料噴射を終了するものとして、電圧ＶＢの印加を終了する（ステップ１９）とともに、電圧印加フラグＦ＿ＶＢおよび燃料噴射フラグＦ＿ＩＮＪをそれぞれ「０」にリセットし（ステップ２０，２１）、本処理を終了する。
【００５６】
このステップ２１の実行により、前記ステップ９の判別結果がＮＯになり、その場合には、そのまま本処理を終了する。
【００５７】
以上のように、本実施形態によれば、エンジン回転数ＮＥが高く、また要求トルクＰＭＣＭＤが大きいほど、目標昇圧電圧ＶＣＣＭＤをより小さな値に設定し（ステップ２）、バッテリ２５の電圧ＶＢを目標昇圧電圧ＶＣＣＭＤになるように昇圧するので、昇圧に必要なエネルギ、および昇圧回路２０のコイル２２に発生する渦電流を抑制でき、昇圧回路２０における発熱量を低減することができる。これにより、昇圧回路２０に取り付けられる放熱板や伝熱経路などを含む放熱構造を小型化できるとともに、製造コストを削減することができる。
【００５８】
また、目標昇圧電圧ＶＣＣＭＤが小さいほど、燃料噴射タイミングＴＩＮＪをより早く設定するので（ステップ３２，３３）、昇圧電圧ＶＣの低減に伴う過励磁電流ＩＥＸの供給の遅れを補償しながら、適切なタイミングでインジェクタ４を開弁させ、燃料を噴射することができる。
【００５９】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、目標昇圧電圧ＶＣＣＭＤを設定するためのパラメータとして、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤを用いているが、エンジン回転数ＮＥのみを用いてもよい。
【００６０】
さらに、実施形態は、本発明を車両に搭載されたディーゼルエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、ディーゼルエンジン以外のガソリンエンジンなどの各種のエンジンに適用してもよく、また、車両用以外のエンジン、例えば、クランク軸を鉛直に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
【符号の説明】
【００６１】
２ ＥＣＵ（印加手段、回転数検出手段、昇圧電圧設定手段および開弁タイミング設定
手段）
３ エンジン
４ インジェクタ
６ｂ コイル
９ 弁体
２０ 昇圧回路
２５ バッテリ（電源）
４３ クランク角センサ（回転数検出手段）
ＶＢ 電圧
ＶＣ 昇圧電圧
ＮＥ エンジン回転数（内燃機関の回転数）
ＴＩＮＪ 燃料噴射時期（燃料噴射弁の開弁タイミング）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁式の燃料噴射弁からの燃料の噴射を制御する内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の燃料噴射制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この燃料噴射弁は、電磁式のものであり、電磁コイルと、アーマチュアと、このアーマチュアと一体の弁体などで構成されている。この燃料噴射弁では、電磁コイルに大きな駆動電流（過励磁電流）が供給されると、それにより励磁された電磁コイルにアーマチュアが引き付けられ、これと一体の弁体が駆動されることによって、燃料噴射弁が開弁し、燃料が噴射される。
【０００３】
この燃料噴射制御装置では、燃料圧力センサで検出された燃料の圧力に応じて、電磁コイルへの過励磁電流の供給期間を設定する。この過励磁電流は一般に、電源の電圧を昇圧回路で一定の昇圧電圧まで昇圧した後、電磁コイルに印加することによって、供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１３２５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように昇圧電圧が一定の場合、昇圧回路で発生する熱量は、昇圧回路の作動回数に比例する。このため内燃機関の回転数が高い場合には、昇圧回路で発生する熱量が過大になり、昇圧回路が焼損するおそれがある。このような不具合を解消すべく、昇圧回路で発生した熱を除去するために、例えば昇圧回路により大きな放熱板を取り付けることが考えられる。しかし、その場合には、放熱板からさらに熱を逃すための大きな伝熱経路を確保することが必要になるなど、放熱構造の大型化を招くとともに、製造コストが上昇してしまう。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、昇圧回路で発生する熱量を抑制することによって、放熱構造の小型化と製造コストの削減を図ることができるとともに、昇圧電圧の変更にかかわらず、燃料を適切なタイミングで噴射することができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、内燃機関３に設けられた電磁式の燃料噴射弁４のコイル６ｂに電圧を印加することにより、燃料噴射弁４を開弁させることによって燃料を噴射する内燃機関３の燃料噴射制御装置であって、電源（実施形態における（以下、本項において同じ）バッテリ２５）の電圧ＶＢを昇圧するための昇圧回路２０と、昇圧回路２０により昇圧された昇圧電圧ＶＣをコイル６ｂに印加することにより、燃料噴射弁４を開弁させる印加手段（ＥＣＵ２）と、内燃機関３の回転数（エンジン回転数ＮＥ）を検出する回転数検出手段（クランク角センサ４３，ＥＣＵ２）と、検出された内燃機関３の回転数が高いほど、昇圧電圧ＶＣをより小さな値に設定する昇圧電圧設定手段（ＥＣＵ２、図４のステップ２）と、設定された昇圧電圧ＶＣが小さいほど、燃料噴射弁４の開弁タイミング（燃料噴射時期ＴＩＮＪ）をより早いタイミングに設定する開弁タイミング設定手段（ＥＣＵ２、図６のステップ３３）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この内燃機関の燃料噴射制御装置では、電源の電圧を昇圧回路で昇圧し、昇圧された昇圧電圧をコイルに印加し、コイルに電流を供給することによって、コイルを励磁し、燃料噴射弁を駆動し、燃料噴射弁を開弁させることによって、燃料が噴射される。
【０００９】
昇圧回路で発生する熱量は、昇圧電圧の大きさに比例し、昇圧電圧が低いほど、昇圧に必要なエネルギが小さいことで、より小さくなる。本発明によれば、検出された内燃機関の回転数が高いほど、昇圧電圧をより小さな値に設定する。これにより、昇圧に必要なエネルギを低減し、昇圧回路における発熱量を低減することができる。その結果、昇圧回路に取り付けられる放熱板や伝熱経路などを含む放熱構造を小型化できるとともに、製造コストを削減することができる。
【００１０】
また、電磁式の燃料噴射弁では、コイルに昇圧電圧を印加し、電流を供給しても、コイルのインダクタンスにより、コイルに実際に流れる電流が目標値に達するまでに遅れが生じ、この遅れ期間は、昇圧電圧に応じて変化する。図８は、昇圧電圧が低い場合（実線）と高い場合（破線）における、コイルに実際に流れる電流（実駆動電流ＩＡＣＡＣＴ）および燃料噴射弁の弁体のリフトの推移を示している。この図から明らかなように、昇圧電圧ＶＣが低い場合には、高い場合と比較し、昇圧電圧ＶＣの印加から実駆動電流ＩＡＣＡＣＴが目標値（過励磁電流ＩＥＸＣＭＤ）に達するまでの時間がより長くなり、このため、燃料噴射弁の開弁タイミングがより遅くなる。このような観点に基づき、本発明によれば、設定された昇圧電圧が小さいほど、燃料噴射弁の開弁タイミングをより早いタイミングに設定する。これにより、昇圧電圧の低減に伴う電流の供給の遅れを補償しながら、適切なタイミングで燃料噴射弁を開弁させ、燃料を噴射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態による燃料噴射制御装置を内燃機関とともに概略的に示す図である。
【図２】インジェクタを概略的に示す図である。
【図３】駆動回路の回路図である。
【図４】燃料噴射制御処理を示すメインフローである。
【図５】図４の処理で用いられるマップの一例である。
【図６】燃料噴射時期の算出処理を示すサブルーチンである。
【図７】図６の処理で用いられるテーブルの一例である。
【図８】昇圧電圧が低い場合（実線）と高い場合（破線）における、電流および燃料噴射弁のリフトの推移を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１に示すように、本発明の実施形態による燃料噴射制御装置が適用された内燃機関（以下「エンジン」という）３は、例えば４つの気筒（図示せず）を有するディーゼルエンジンであり、各気筒には燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）４が設けられている。
【００１３】
インジェクタ４は、供給路（図示せず）を有しており、この供給路を介して燃料供給装置３０に接続されている。燃料供給装置３０は、インジェクタ４に燃料を供給するとともに、その圧力を制御するためのものである。図２に示すように、インジェクタ４は、ケーシング５内に収容され、その上端部に固定された電磁石６と、ばね７と、電磁石６の下方に配置されたアーマチュア８と、このアーマチュア８の下側に一体に設けられた弁体９などで構成されている。
【００１４】
電磁石６は、ヨーク６ａと、その外周に巻かれたコイル６ｂで構成されており、コイル６ｂには、駆動回路１０が接続されている。ばね７は、ヨーク６ａとアーマチュア８の間に配置されており、アーマチュア８を介して弁体９を閉弁方向に付勢する。
【００１５】
駆動回路１０は、インジェクタ４を駆動するものであり、図３に示すように、昇圧回路２０と、Ｎチャネル型のＦＥＴでそれぞれ構成された第１〜第３スイッチ１１〜１３と、ツェナーダイオード１４などで構成されている。
【００１６】
昇圧回路２０は、スイッチ２１、コイル２２およびコンデンサ２３で構成されている。スイッチ２１は、Ｎチャネル型のＦＥＴで構成されており、そのドレインは、コイル２２を介してバッテリ２５に接続されるとともに、コンデンサ２３を介して第１スイッチ１１のドレインに接続されている。また、スイッチ２１のソースおよびゲートはそれぞれ、アースおよびＥＣＵ２に接続されている。
【００１７】
以上の構成の昇圧回路２０では、後述するＥＣＵ２からの駆動信号ＳＤにより、ドレイン−ソース間が通電状態になると、バッテリ２５からの電圧ＶＢが、コイル２２を介して昇圧される。この昇圧電圧ＶＣは、コンデンサ２３で平滑化された後、第１スイッチ１１のドレインに出力される。なお、昇圧電圧ＶＣは、駆動信号ＳＤのデューティ比を制御することによって変更可能に構成されている。
【００１８】
第１スイッチ１１のドレイン、ソースおよびゲートはそれぞれ、昇圧回路２０、電磁石６のコイル６ｂの一端およびＥＣＵ２に接続されている。ＥＣＵ２からの第１駆動信号ＳＤ１がゲートに入力されると、第１スイッチ１１のドレイン−ソース間が通電状態になる。
【００１９】
第２スイッチ１２のドレイン、ソースおよびゲートはそれぞれ、バッテリ２５、電磁石６のコイル６ｂの一端およびＥＣＵ２に接続されている。ＥＣＵ２からの第２駆動信号ＳＤ２がゲートに入力されると、第２スイッチ１２のドレイン−ソース間が通電状態になる。
【００２０】
第３スイッチ１３のドレイン、ソースおよびゲートはそれぞれ、コイル６ｂの他端、アースおよびＥＣＵ２に接続されている。ＥＣＵ２からの第３駆動信号ＳＤ３がゲートに入力されると、第３スイッチ１３のドレイン−ソース間が通電状態になる。
【００２１】
ツェナーダイオード１４は、アノード側がアースに接続され、カソード側がコイル６ｂの他端に接続されている。
【００２２】
以上の構成から、駆動回路１０は、電圧ＶＢまたは昇圧電圧ＶＣを、ＥＣＵ２からの第１〜第３駆動信号ＳＤ１〜ＳＤ３に応じて、電磁石６のコイル６ｂに印加し、駆動電流ＩＡＣを供給する。具体的には、第１スイッチ１１を非通電状態にし、第２および第３スイッチ１２，１３を通電状態にすることによって、バッテリ２５の電圧ＶＢをコイル６ｂに印加し、駆動電流ＩＡＣを供給する。以下、このようにバッテリ２５から電圧ＶＢが印加されたときに供給される駆動電流ＩＡＣを、保持電流ＩＨという。
【００２３】
また、第２スイッチ１２を非通電状態にし、第１および第３スイッチ１１，１３を通電状態にすることによって、昇圧電圧ＶＣをコイル６ｂに印加し、駆動電流ＩＡＣを供給する。以下、このように昇圧回路２０から昇圧電圧ＶＣが印加されたときに供給される駆動電流ＩＡＣを、過励磁電流ＩＥＸという。後述するように、インジェクタ４を駆動する際、これらの過励磁電流ＩＥＸおよび保持電流ＩＨがその順にコイル６ｂに供給される。
【００２４】
なお、過励磁電流ＩＥＸおよび保持電流ＩＨの電流量はそれぞれ、第１および第２駆動信号ＳＤ１，ＳＤ２を制御することによって変更される。
【００２５】
以上の構成により、第１〜第３駆動信号ＳＤ１〜３が出力されていないときには、第１〜第３スイッチ１１〜１３が非通電状態になり、弁体９がばね７の付勢力で閉弁位置（図２（ａ））に位置することで、インジェクタ４は閉弁状態に保持される。
【００２６】
この状態から、第１および第３駆動信号ＳＤ１，３を出力し、電磁石６のコイル６ｂに過励磁電流ＩＥＸを供給すると、ヨーク６ａが励磁され、アーマチュア８が、ばね７の付勢力に抗して電磁石６に引き付けられ、吸着することによって、インジェクタ４は所定の開度で開弁する（図２（ｂ））。その後、第１駆動信号ＳＤ１の出力を停止し、過励磁電流ＩＥＸの供給を終了するとともに、第２駆動信号ＳＤ２を出力し、保持電流ＩＨの供給を開始することによって、インジェクタ４は開弁状態に保持される。
【００２７】
この状態から、第２および第３駆動信号ＳＤ２，ＳＤ３の出力を停止し、コイル６ｂへの保持電流ＩＨの供給を終了すると、弁体９がばね７の付勢力で閉弁位置に移動することによって、インジェクタ４は閉弁する。
【００２８】
また、保持電流ＩＨの供給の終了に伴い、第２および第３スイッチ１２，１３が非通電状態になることによって、コイル６ｂに残留した保持電流ＩＨが、ツェナーダイオード１４を介してアースに流れることで、コイル６ｂは急速に非励磁状態になる。
【００２９】
以上のように、インジェクタ４を開弁する際に、保持電流ＩＨの供給に先立ち、より大きな過励磁電流ＩＥＸを供給し、コイル６ｂを過励磁することによって、高い燃料の圧力に抗してインジェクタ４を開弁させるのに十分な磁力が確保される。また、その後、保持電流ＩＨを供給することによって、消費電力を抑制した状態で、インジェクタ４の開弁状態が保持される。
【００３０】
インジェクタ４には、電圧計４０および電流計４１が取り付けられている。電圧計４０は、昇圧回路２０から出力された実際の昇圧電圧（以下「実昇圧電圧」という）ＶＣＡＣＴを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。電流計４１は、コイル６ｂに実際に流れる駆動電流（以下「実駆動電流」という）ＩＡＣＡＣＴを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００３１】
図１に示すように、燃料供給装置３０は、燃料を貯留する燃料タンク３１と、高圧状態の燃料を貯留するコモンレール３２と、燃料タンク３１とコモンレール３２を接続する燃料供給路３３などを備えている。コモンレール３２は、燃料噴射路３７を介して、前述したインジェクタ４の供給路に接続されている。
【００３２】
燃料供給路３３には、燃料タンク３１側から順に、低圧ポンプ３４および高圧ポンプ３５が設けられている。低圧ポンプ３４は、ＥＣＵ２で制御される電動タイプのものであり、エンジン３の運転中、燃料タンク３１内の燃料を所定圧まで昇圧し、燃料供給路３３を介して高圧ポンプ３５に圧送する。
【００３３】
高圧ポンプ３５は、エンジン３のクランクシャフト（図示せず）に連結されており、クランクシャフトで駆動されることにより、燃料をさらに昇圧し、コモンレール３２に圧送する。
【００３４】
高圧ポンプ３５には、燃料調量弁３５ａが設けられている。燃料調量弁３５ａは、ソレノイドとスプール弁機構（いずれも図示せず）を組み合わせたものであり、ソレノイドに供給される電流をＥＣＵ２で制御することにより、低圧ポンプ３４から高圧ポンプ３５に供給される燃料量を調整するとともに、不要な燃料を、燃料戻し路３６を介して燃料タンク３１に戻す。
【００３５】
以上の構成の燃料供給装置３０では、燃料調量弁３５ａにより、コモンレール３２に流入する燃料量を制御することによって、コモンレール３２内の燃料の圧力が制御されるとともに、圧力を制御された燃料が、コモンレール３２からインジェクタ４に供給される。
【００３６】
コモンレール３２には、燃料圧力センサ４２が取り付けられている。燃料圧力センサ４２は、コモンレール３２内の燃料の圧力（以下「燃料圧力」という）ＰＦを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００３７】
エンジン３のクランクシャフトには、クランク角センサ４３が設けられている。クランク角センサ４３は、クランクシャフトの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。
【００３８】
ＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば１°）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＴＤＣ信号は、いずれかの気筒においてピストン（図示せず）が吸気行程の開始時の上死点よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、本実施形態のようにエンジン３が４気筒の場合には、クランク角１８０゜ごとに出力される。
【００３９】
また、エンジン３には、気筒判別センサ（図示せず）が設けられている。この気筒判別センサは、気筒を判別するためのパルス信号である気筒判別信号を、ＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、これらの気筒判別信号、ＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号に基づいて、クランク角ＣＡを気筒ごとに算出する。具体的には、このクランク角ＣＡは、ＴＤＣ信号の発生時に値０にリセットされ、ＣＲＫ信号が発生するクランク角１°ごとにインクリメントされる。
【００４０】
また、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ４４から、車両のアクセルペダル（図示せず）の踏み込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が出力される。
【００４１】
ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などから成るマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ２は、前述した各種のセンサ４０〜４４の検出信号などに応じて、エンジン３の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態に応じて、インジェクタ４による燃料噴射を制御する燃料噴射制御処理を実行する。なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、印加手段、回転数検出手段、昇圧電圧設定手段および開弁タイミング設定手段に相当する。
【００４２】
図４は、上述した燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。本処理は、ＴＤＣ信号の発生間隔よりも短い周期で実行される。本処理では、まずステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、ＴＤＣ信号が発生したか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、図５に示すマップを検索することによって、昇圧電圧ＶＣの目標となる目標昇圧電圧ＶＣＣＭＤを算出する（ステップ２）。
【００４３】
このマップでは、目標昇圧電圧ＶＣＣＭＤは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、また、要求トルクＰＭＣＭＤが大きいほど、より小さな値に設定されている。これは、これらの値が大きいほど、昇圧回路２０の作動頻度が高くなることで、発熱量が多くなるため、これを抑制するためである。また、目標昇圧電圧ＶＣＣＭＤは、イグニッションスイッチ（図示せず）がＯＮされた直後には、最大値（例えば６０Ｖ）に設定される。なお、要求トルクＰＭＣＭＤは、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じて、算出される。
【００４４】
次に、燃料噴射時期ＴＩＮＪを算出し（ステップ３）、本処理を終了する。なお、燃料噴射時期ＴＩＮＪは、燃料の噴射が開始されるタイミングに相当し、クランク角ＣＡで表される。
【００４５】
図６は、この燃料噴射時期ＴＩＮＪの算出処理のサブルーチンを示している。本処理では、まずステップ３１において、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、燃料噴射時期の基本値ＴＩＮＪＢを算出する。
【００４６】
次に、前記ステップ２で算出した目標昇圧電圧ＶＣＣＭＤに応じ、図７に示すテーブルを検索することによって、補正項ＣＶＣを算出する（ステップ３２）。このテーブルでは、補正項ＣＶＣは、目標昇圧電圧ＶＣＣＭＤが低いほど、より大きな値に設定されている。
【００４７】
次いで、基本値ＴＩＮＪＢから補正項ＣＶＣを減算する（＝ＴＩＮＪＢ−ＣＶＣ）ことによって、燃料噴射時期ＴＩＮＪを算出し（ステップ３３）、本処理を終了する。以上の算出方法から明らかなように、燃料噴射時期ＴＩＮＪは、目標昇圧電圧ＶＣＣＭＤが低いほど、より小さな値に、すなわちより進角側に設定される。
【００４８】
図４に戻り、前記ステップ１の判別結果がＮＯで、ＴＤＣ信号が発生していないときには、クランク角ＣＡが燃料噴射時期ＴＩＮＪに等しいか否かを判別する（ステップ４）。この判別結果がＹＥＳのときには、インジェクタ４の開弁を開始するものとして、コイル６ｂへの昇圧電圧ＶＣの印加を開始し（ステップ５）、コイル６ｂに過励磁電流ＩＥＸを供給する過励磁制御を実行する。具体的には、目標昇圧電圧ＶＣＣＭＤおよび実昇圧電圧ＶＣＡＣＴに応じて設定されたデューティ比の駆動信号ＳＤを昇圧回路２０のスイッチ２１に出力し、実昇圧電圧ＶＣＡＣＴが目標昇圧電圧ＶＣＣＭＤになるように制御するとともに、第１および第３スイッチ１１，１３を通電状態にすることによって、昇圧電圧ＶＣがコイル６ｂに印加され、過励磁電流ＩＥＸが供給される。
【００４９】
次に、アップカウント式のタイマの値ＴＭを０にリセットする（ステップ６）。次いで、昇圧電圧ＶＣの印加中であることを表すために、昇圧電圧印加フラグＦ＿ＶＣを「１」にセットする（ステップ７）とともに、燃料噴射の実行中であることを表すために、燃料噴射フラグＦ＿ＩＮＪを「１」にセットし（ステップ８）、本処理を終了する。
【００５０】
一方、前記ステップ４の判別結果がＮＯで、クランク角ＣＡが燃料噴射時期ＴＩＮＪに等しくないときには、燃料噴射フラグＦ＿ＩＮＪが「１」であるか否かを判別する（ステップ９）。この判別結果がＹＥＳで、燃料噴射の実行中のときには、昇圧電圧印加フラグＦ＿ＶＣが「１」であるか否かを判別する（ステップ１０）。この判別結果がＹＥＳで、昇圧電圧ＶＣの印加中のときには、実駆動電流ＩＡＣＡＣＴが所定の目標過励磁電流ＩＥＸＣＭＤ（例えば１０Ａ）以上であるか否かを判別する（ステップ１１）。この判別結果がＮＯのときには、そのまま本処理を終了し、過励磁電流ＩＥＸの供給を継続する。
【００５１】
一方、ステップ１１の判別結果がＹＥＳで、実駆動電流ＩＡＣＡＣＴが目標過励磁電流ＩＥＸＣＭＤに達したときには、燃料の圧力に抗してインジェクタ４を開弁させるのに十分な過励磁電流ＩＥＸがコイル６ｂに供給されたとして、その供給を終了するために、第１スイッチ１１への第１駆動信号ＳＤ１の出力を停止することによって、コイル６ｂへの昇圧電圧ＶＣの印加を終了する（ステップ１２）。次に、そのことを表すために、昇圧電圧印加フラグＦ＿ＶＣを「０」にリセットし（ステップ１３）、本処理を終了する。
【００５２】
このステップ１３の実行により、前記ステップ１０の判別結果がＮＯになり、その場合には、電圧印加フラグＦ＿ＶＢが「１」であるか否かを判別する（ステップ１４）。この判別結果がＮＯのときには、実駆動電流ＩＡＣＡＣＴが目標保持電流ＩＨＣＭＤの下限値ＩＨＣＭＤＬ以下であるか否かを判別する（ステップ１５）。この判別結果がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。
【００５３】
一方、ステップ１５の判別結果がＹＥＳで、昇圧電圧ＶＣの印加の終了後、実駆動電流ＩＡＣＡＣＴが下限値ＩＨＣＭＤＬに達したときには、コイル６ｂへのバッテリ２５の電圧ＶＢの印加を開始し（ステップ１６）、コイル６ｂに過励磁電流ＩＥＸよりも小さな保持電流ＩＨを供給する保持制御を実行する。この保持制御は、保持電流ＩＨを目標保持電流ＩＨＣＭＤの上限値ＩＨＣＭＤＨと下限値ＩＨＣＭＤＬの間に保持するように行われる。具体的には、図８に示すように、実駆動電流ＩＡＣＡＣＴが下限値ＩＨＣＭＤＬまで減少したときに、第２および第３スイッチ１２，１３を通電状態にすることによって、実駆動電流ＩＡＣＡＣＴを増大させる。その後、上限値ＩＨＣＭＤＨに達したときに、第２スイッチ１２を非通電状態にすることによって、実駆動電流ＩＡＣＡＣＴを減少させる。以上のような第２スイッチ１２の通電−非通電を繰り返し実行することによって、実駆動電流ＩＡＣＡＣＴが、上限値ＩＨＣＭＤＨと下限値ＩＨＣＭＤＨの間に保持される（図８参照）。
【００５４】
次に、電圧ＶＢの印加中であることを表すために、電圧印加フラグＦ＿ＶＢを「１」にセットし（ステップ１７）、本処理を終了する。このステップ１７の実行により、前記ステップ１４の判別結果がＹＥＳになり、その場合には、前記ステップ６でリセットしたタイマ値ＴＭが所定時間ＴＭＲＥＦに等しいか否かを判別する（ステップ１８）。この判別結果がＮＯのときには、そのまま本処理を終了し、保持電流ＩＨの供給を継続する。なお、所定時間ＴＭＲＥＦは、燃料圧力ＰＦおよび燃料噴射量に応じて算出され、燃料噴射量は、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じて算出される。
【００５５】
一方、ステップ１８の判別結果がＹＥＳで、インジェクタ４の開弁の開始時から所定時間ＴＭＲＥＦが経過したときには、インジェクタ４による燃料噴射を終了するものとして、電圧ＶＢの印加を終了する（ステップ１９）とともに、電圧印加フラグＦ＿ＶＢおよび燃料噴射フラグＦ＿ＩＮＪをそれぞれ「０」にリセットし（ステップ２０，２１）、本処理を終了する。
【００５６】
このステップ２１の実行により、前記ステップ９の判別結果がＮＯになり、その場合には、そのまま本処理を終了する。
【００５７】
以上のように、本実施形態によれば、エンジン回転数ＮＥが高く、また要求トルクＰＭＣＭＤが大きいほど、目標昇圧電圧ＶＣＣＭＤをより小さな値に設定し（ステップ２）、バッテリ２５の電圧ＶＢを目標昇圧電圧ＶＣＣＭＤになるように昇圧するので、昇圧に必要なエネルギ、および昇圧回路２０のコイル２２に発生する渦電流を抑制でき、昇圧回路２０における発熱量を低減することができる。これにより、昇圧回路２０に取り付けられる放熱板や伝熱経路などを含む放熱構造を小型化できるとともに、製造コストを削減することができる。
【００５８】
また、目標昇圧電圧ＶＣＣＭＤが小さいほど、燃料噴射タイミングＴＩＮＪをより早く設定するので（ステップ３２，３３）、昇圧電圧ＶＣの低減に伴う過励磁電流ＩＥＸの供給の遅れを補償しながら、適切なタイミングでインジェクタ４を開弁させ、燃料を噴射することができる。
【００５９】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、目標昇圧電圧ＶＣＣＭＤを設定するためのパラメータとして、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤを用いているが、エンジン回転数ＮＥのみを用いてもよい。
【００６０】
さらに、実施形態は、本発明を車両に搭載されたディーゼルエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、ディーゼルエンジン以外のガソリンエンジンなどの各種のエンジンに適用してもよく、また、車両用以外のエンジン、例えば、クランク軸を鉛直に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
【符号の説明】
【００６１】
２ ＥＣＵ（印加手段、回転数検出手段、昇圧電圧設定手段および開弁タイミング設定
手段）
３ エンジン
４ インジェクタ
６ｂ コイル
９ 弁体
２０ 昇圧回路
２５ バッテリ（電源）
４３ クランク角センサ（回転数検出手段）
ＶＢ 電圧
ＶＣ 昇圧電圧
ＮＥ エンジン回転数（内燃機関の回転数）
ＴＩＮＪ 燃料噴射時期（燃料噴射弁の開弁タイミング）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に設けられた電磁式の燃料噴射弁のコイルに電圧を印加することにより、前記燃料噴射弁を開弁させることによって燃料を噴射する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
電源の電圧を昇圧するための昇圧回路と、
当該昇圧回路により昇圧された昇圧電圧を前記コイルに印加することにより、前記燃料噴射弁を開弁させる印加手段と、
前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
当該検出された内燃機関の回転数が高いほど、前記昇圧電圧をより小さな値に設定する昇圧電圧設定手段と、
当該設定された昇圧電圧が小さいほど、前記燃料噴射弁の開弁タイミングをより早いタイミングに設定する開弁タイミング設定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項１】
内燃機関に設けられた電磁式の燃料噴射弁のコイルに電圧を印加することにより、前記燃料噴射弁を開弁させることによって燃料を噴射する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
電源の電圧を昇圧するための昇圧回路と、
当該昇圧回路により昇圧された昇圧電圧を前記コイルに印加することにより、前記燃料噴射弁を開弁させる印加手段と、
前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
当該検出された内燃機関の回転数が高いほど、前記昇圧電圧をより小さな値に設定する昇圧電圧設定手段と、
当該設定された昇圧電圧が小さいほど、前記燃料噴射弁の開弁タイミングをより早いタイミングに設定する開弁タイミング設定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１０２６５８（Ｐ２０１２−１０２６５８Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５１２１６（Ｐ２０１０−２５１２１６）
【出願日】平成２２年１１月９日（２０１０．１１．９）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月９日（２０１０．１１．９）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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