内燃機関の燃料噴射制御装置
【課題】コンデンサの発熱防止と内燃機関の良好な燃費の確保を達成しながら、燃料噴射弁の応答性を高めることができるとともに、装置の小型化を図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】燃料噴射制御装置では、昇圧回路により昇圧された昇圧電圧が印加されることによってコンデンサが充電され、コンデンサに充電された電力を、設定された噴射開始タイミングＴＩＮＪに燃料噴射弁に供給することによって、燃料噴射弁を開弁させる。また、昇圧回路による昇圧動作を制御することによって、コンデンサの電圧ＶＣＡＣＴを、燃料噴射弁を開弁させた後に、所定の目標値ＶＯＢＪになるように制御するとともに、噴射開始タイミングＴＩＮＪの直前に、目標値ＶＯＢＪに制御された状態から、所定の上限値ＶＭＡＸを超えないように上昇させる。
【解決手段】燃料噴射制御装置では、昇圧回路により昇圧された昇圧電圧が印加されることによってコンデンサが充電され、コンデンサに充電された電力を、設定された噴射開始タイミングＴＩＮＪに燃料噴射弁に供給することによって、燃料噴射弁を開弁させる。また、昇圧回路による昇圧動作を制御することによって、コンデンサの電圧ＶＣＡＣＴを、燃料噴射弁を開弁させた後に、所定の目標値ＶＯＢＪになるように制御するとともに、噴射開始タイミングＴＩＮＪの直前に、目標値ＶＯＢＪに制御された状態から、所定の上限値ＶＭＡＸを超えないように上昇させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射弁を開弁させることにより燃料を内燃機関に噴射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、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。この燃料噴射制御装置では、バッテリの電圧が昇圧回路によって昇圧されるとともに、昇圧された昇圧電圧がコンデンサに印加されることによって、コンデンサが充電される。この昇圧動作は、検出されたコンデンサの電圧が所定の目標値になるように制御される。また、充電されたコンデンサの電力は、内燃機関の燃料噴射弁に供給され、それにより、燃料噴射弁が開弁することによって、燃料が噴射される。この電力供給の開始後、所定時間が経過したときには、電力が燃料噴射弁に十分に供給されたとして、電力供給が停止されるとともに、この電力供給によりコンデンサの電圧が目標値から低下するため、昇圧回路による昇圧動作が再度、行われる。これにより、低下したコンデンサの電圧は、目標値に向かって上昇し、その後、燃料噴射弁への次回の電力供給が行われるまでの間、目標値に保持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１１０６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この従来の燃料噴射制御装置では、上述したように、コンデンサから燃料噴射弁への電力供給を、その開始から所定時間が経過するまで行うとともに、経過した後に昇圧動作を行うので、コンデンサの電圧の低下量が過大になる場合がある。このため、そのような場合に対応するために、コンデンサとして、その電圧の下限値がより小さな、容量の大きな大型のものを用いなければならず、装置の大型化を招いてしまう。また、大きく低下したコンデンサの電圧を、燃料噴射弁への次回の電力供給を開始するまでに、大きく上昇させなければならないため、昇圧回路として、電圧の昇圧度合がより大きな大型のものを用いなければならず、装置のさらなる大型化を招いてしまう。
【０００５】
さらに、上記のように充電されたコンデンサの電力を燃料噴射弁に供給することによって燃料噴射弁を開弁させる場合、燃料噴射弁の応答性を高めるには、燃料噴射弁に大きな電力を供給するために、上記の目標値をより大きな値に設定することが考えられる。しかし、その場合には、燃料噴射弁への今回の電力供給が終了してから次回の電力供給が行われるまで継続して、コンデンサの電圧が大きな目標値に保持されるので、コンデンサが発熱し、ひいては、燃料噴射制御装置の故障を招くおそれがある。
【０００６】
また、コンデンサでは、燃料噴射弁に電力が供給されていないときでも、漏電により多少の電圧低下が発生することは、避けられない。このため、上記のように大きな目標値を設定した場合、燃料噴射弁への今回の電力供給が終了してから次回の電力供給が行われるまで継続して、コンデンサの電圧を大きな目標値に保持するには、その間、昇圧回路による昇圧動作を継続して行わなければならなくなる。一般に、内燃機関の燃料噴射弁を駆動するためのバッテリは、内燃機関を動力源とする発電機を用いて充電され、その場合には、上記のように昇圧動作を継続して行うと、その分、バッテリの電力が消費され、ひいては、内燃機関の燃費が悪化してしまう。
【０００７】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、コンデンサの発熱防止と内燃機関の良好な燃費の確保を達成しながら、燃料噴射弁の応答性を高めることができるとともに、装置の小型化を図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】
【０００８】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、燃料噴射弁４を開弁させることにより燃料を内燃機関３に噴射する内燃機関の燃料噴射制御装置１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（バッテリ電圧ＶＢ）を昇圧するための昇圧回路２０と、昇圧された昇圧電圧が印加されることによって充電されるコンデンサ２３と、燃料噴射弁４から噴射される燃料の噴射開始タイミング（燃料噴射タイミングＴＩＮＪ）を設定する噴射開始タイミング設定手段（ＥＣＵ２、ステップ２２）と、コンデンサ２３に充電された電力を、設定された噴射開始タイミングに燃料噴射弁４に供給することによって、燃料噴射弁４を開弁させる噴射弁駆動手段（駆動回路１０、ＥＣＵ２、ステップ５）と、昇圧回路２０による昇圧動作を制御することによって、コンデンサ２３の電圧を、燃料噴射弁４を開弁させた後に（ステップ２７：ＹＥＳ、ステップ２４：ＮＯ、ステップ２５：ＮＯ）、所定の目標値ＶＯＢＪになるように制御する（ステップ３２〜３４）とともに、噴射開始タイミングの直前に（ステップ２４：ＹＥＳ、ステップ２５：ＹＥＳ）、目標値ＶＯＢＪに制御された状態から、所定の上限値ＶＭＡＸを超えないように上昇させる昇圧制御手段（ＥＣＵ２、ステップ２８〜３０）と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、昇圧回路によって、電源の電圧が昇圧されるとともに、昇圧された昇圧電圧が印加されることによって、コンデンサが充電される。また、燃料噴射弁から燃料を噴射すべき燃料の噴射開始タイミングが、噴射開始タイミング設定手段によって設定されるとともに、コンデンサに充電された電力は、噴射弁駆動手段によって、設定された噴射開始タイミングに燃料噴射弁に供給される。これにより、燃料噴射弁が開弁することによって、燃料が噴射されるとともに、コンデンサの電圧が低下する。
【００１０】
さらに、昇圧回路による昇圧動作が昇圧制御手段によって制御され、それにより、コンデンサの電圧が、燃料噴射弁を開弁させた後には、所定の目標値になるように制御されるとともに、その後の噴射開始タイミングの直前には、この目標値に制御された状態から、所定の上限値を超えないように上昇する。このように、噴射開始タイミングの直前に、すなわちコンデンサから燃料噴射弁に電力を供給する直前にあらかじめ、コンデンサの電圧を目標値からさらに上昇させるので、より大きな電力を燃料噴射弁に供給でき、したがって、燃料噴射弁を速やかに開弁させ、その応答性を高めることができる。この場合、この目標値よりも高い上限値を超えないように、コンデンサの電圧を上昇させるので、コンデンサの発熱を防止することができる。
【００１１】
また、コンデンサの電圧を、燃料噴射弁への今回の電力供給が終了してから次回の電力供給が行われるまで継続して、目標値よりも高い値に保持するのではなく、燃料噴射弁が開弁した後に目標値に保持するとともに、燃料噴射弁に電力を供給する直前にのみ、目標値から上昇させるので、コンデンサの発熱を確実に防止することができる。同じ理由により、燃料噴射弁への今回の電力供給が終了してから次回の電力供給が行われるまでの間、コンデンサの電圧を目標値よりも高い値に保持するための昇圧回路による昇圧動作を継続して行う必要がないので、その分、バッテリの電力を確保できる。したがって、バッテリを充電するための発電機の動力源として内燃機関を用いる場合には、内燃機関の良好な燃費を確保することができる。
【００１２】
さらに、コンデンサの電圧を目標値から上昇させるので、そのような上昇を行わずに目標値に保持した場合と比較して、燃料噴射弁への電力供給によって低下したときのコンデンサの電圧が過小になるのを回避することができる。このため、コンデンサとして、その電圧の上限値はそのままで、電圧の下限値がより大きな、容量の小さな小型のものを採用することが可能になり、それにより、装置の小型化を図ることができる。
【００１３】
また、前述した従来の場合と異なり、昇圧動作を、コンデンサから燃料噴射弁への電力供給の開始から所定時間が経過するのを待って行うのではなく、燃料噴射弁を開弁させた後にすぐに行うので、コンデンサの電圧の低下量を抑制することができる。したがって、このことによっても、コンデンサとして、容量の小さな小型のものを採用することが可能になるとともに、昇圧回路として、電圧の昇圧度合が小さな小型のものを採用することが可能になり、それにより、装置のさらなる小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態による燃料噴射制御装置を、これを適用した内燃機関とともに概略的に示す図である。
【図２】図１の燃料噴射弁を概略的に示す図である。
【図３】燃料噴射弁を駆動するための駆動回路を示す回路図である。
【図４】図１のＥＣＵによって実行される燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。
【図５】ＥＣＵによって実行される昇圧制御処理を示すフローチャートである。
【図６】図１の燃料噴射制御装置の動作例（実線）を、比較例（破線）とともに示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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４サイクルタイプのガソリンエンジンであり、各気筒には、燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）４が、燃焼室に燃料を直接、噴射するように設けられている。図１に示すように、燃料噴射制御装置１は、後述するＥＣＵ２を備えている。
【００１６】
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。インジェクタ４には、燃料ポンプを有する燃料供給装置（図示せず）から、高圧の燃料が供給される。
【００１７】
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、このコイル６ｂには、図３に示す駆動回路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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。バッテリ２５は、エンジン３を動力源とする発電機を用いて充電される。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。
【００２０】
以上の構成の昇圧回路２０では、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（以下「バッテリ電圧」という）ＶＢが、コイル２２を介して昇圧される。昇圧された昇圧電圧は、基本的には、コンデンサ２３に印加され、それによりコンデンサ２３が充電される。また、コンデンサ２３の電圧（以下「コンデンサ電圧」という）ＶＣおよび昇圧電圧は、第１スイッチ１１のドレインに出力される。なお、昇圧電圧は、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。
【００２１】
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。
【００２２】
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、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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
以上の構成の駆動回路１０では、ＥＣＵ２からの第１〜第３駆動信号ＳＤ１〜ＳＤ３に応じて、バッテリ電圧ＶＢが、または、コンデンサ電圧ＶＣおよび昇圧電圧の両方が、インジェクタ４のコイル６ｂに印加され、駆動電流ＩＡＣが供給される。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、インジェクタ４に、バッテリ電圧ＶＢを印加し、駆動電流ＩＡＣを供給する。以下、このようにバッテリ電圧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。
【００２６】
また、スイッチ２１を通電状態にすることによって、バッテリ電圧ＶＢを昇圧する昇圧動作を行うとともに、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。以上により、インジェクタ４に、コンデンサ電圧ＶＣおよび昇圧電圧の両方を印加し、駆動電流ＩＡＣを供給する。以下、コンデンサ電圧ＶＣおよび昇圧電圧を合わせた電圧を、「過励磁用電圧」という。また、このように昇圧回路２０から過励磁用電圧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、その順にインジェクタ４に供給される。
【００２７】
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。
【００２８】
以上の構成により、第１〜第３駆動信号ＳＤ１〜ＳＤ３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。
【００２９】
この状態から、駆動信号ＳＤ、第１および第３駆動信号ＳＤ１，ＳＤ３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））。それに伴い、インジェクタ４からエンジン３の燃焼室に、燃料が噴射される。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、インジェクタ４からの燃料の噴射が継続される。
【００３０】
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は閉弁し、燃料の噴射が終了する。
【００３１】
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。
【００３２】
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、燃料の高い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。
【００３３】
また、昇圧回路２０には、電圧計３０が設けられており、この電圧計３０は、実際のコンデンサ電圧ＶＣ（以下「実コンデンサ電圧ＶＣＡＣＴ」という）を検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。さらに、インジェクタ４には、電流計３１が取り付けられており、この電流計３１は、コイル６ｂに実際に流れる駆動電流ＩＡＣ（以下「実駆動電流ＩＡＣＡＣＴ」という）を検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００３４】
また、エンジン３のクランクシャフト（図示せず）には、クランク角センサ３２が設けられている。クランク角センサ３２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。
【００３５】
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サイクル４気筒タイプの場合には、クランク角１８０゜ごとに出力される。
【００３６】
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。
【００３７】
ＥＣＵ２にはさらに、アクセル開度センサ３３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。
【００３８】
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３０〜３３の検出信号などに応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従って、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ために、燃料噴射制御処理および昇圧制御処理を気筒ごとに実行する。
【００３９】
図４は、この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、前述したＣＲＫ信号の発生に同期して、繰り返し実行される。まず、図４のステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）では、算出されたクランク角ＣＡが燃料噴射タイミングＴＩＮＪと等しいか否かを判別する。この燃料噴射タイミングＴＩＮＪは、インジェクタ４による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、後述する昇圧制御処理において算出される。
【００４０】
上記ステップ１の答がＹＥＳで、クランク角ＣＡが燃料噴射タイミングＴＩＮＪと等しいときには、インジェクタ４の開弁を開始するものとして、次のステップ２〜５を実行する。まず、ステップ２において、アップカウント式のタイマの値ＴＭを値０にリセットするとともに、ステップ３において、インジェクタ４への前述した過励磁用電圧の印加中であることを表すために、過励磁用電圧印加フラグＦ＿ＶＣを「１」にセットする。次いで、ステップ４において、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」にセットするとともに、ステップ５において、過励磁用電圧をインジェクタ４に印加し、それにより過励磁制御を実行し、本処理を終了する。これらの過励磁用電圧印加フラグＦ＿ＶＣ、燃料噴射フラグＦ＿ＩＮＪ、および、後述する各種のフラグはいずれも、エンジン３の始動時に「０」にリセットされる。
【００４１】
このステップ５による過励磁制御の実行中、第１および第３駆動信号ＳＤ１，ＳＤ３が第１および第３スイッチ１１，１３にそれぞれ出力されることによって、コンデンサ電圧ＶＣを含む過励磁用電圧がインジェクタ４に印加される結果、前述した過励磁電流ＩＥＸが供給される。
【００４２】
一方、前記ステップ１の答がＮＯで、クランク角ＣＡが燃料噴射タイミングＴＩＮＪと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６）。この答がＹＥＳで、燃料噴射の実行中であるときには、過励磁用電圧印加フラグＦ＿ＶＣが「１」であるか否かを判別する（ステップ７）。この答がＹＥＳで、インジェクタ４への過励磁用電圧の印加中であるときには、検出された実駆動電流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８）。
【００４３】
このステップ８の答がＮＯのときには、前記ステップ５以降を実行し、過励磁電流ＩＥＸの供給を継続する。一方、ステップ８の答が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がインジェクタ４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、インジェクタ４への過励磁用電圧の印加を終了する（ステップ９）。次いで、そのことを表すために、過励磁用電圧印加フラグＦ＿ＶＣを「０」にリセットし（ステップ１０）、本処理を終了する。
【００４４】
このステップ１０の実行により、前記ステップ７の答がＮＯ（Ｆ＿ＶＣ＝０）になり、その場合には、後述するバッテリ電圧印加フラグＦ＿ＶＢが「１」であるか否かを判別する（ステップ１１）。この答がＮＯのときには、実駆動電流ＩＡＣＡＣＴが所定の下限値ＩＨＣＭＤＬ以下であるか否かを判別する（ステップ１２）。この答がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。
【００４５】
一方、ステップ１２の答がＹＥＳで、過励磁用電圧の印加を終了した後、実駆動電流ＩＡＣＡＣＴが下限値ＩＨＣＭＤＬに達したときには、インジェクタ４へのバッテリ電圧ＶＢの印加を開始するものとして、バッテリ電圧印加フラグＦ＿ＶＢを「１」にセットする（ステップ１３）。次いで、インジェクタ４にバッテリ電圧ＶＢを印加し（ステップ１４）、それにより保持制御を実行した後、本処理を終了する。
【００４６】
この保持制御の実行中、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の通電状態を制御することにより、インジェクタ４にバッテリ電圧ＶＢを印加することによって、前述した保持電流ＩＨが、インジェクタ４に供給されるとともに、その目標となる上限値ＩＨＣＭＤＨと下限値ＩＨＣＭＤＬの間に保持される。具体的には、図６に実線で示すように、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、駆動電流ＩＡＣ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、駆動電流ＩＡＣを減少させる。以上のような第２スイッチ１２の通電−非通電を繰り返し行うことによって、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６参照）。
【００４７】
また、上記ステップ１３の実行により、前記ステップ１１の答がＹＥＳ（Ｆ＿ＶＢ＝１）になり、その場合には、前記ステップ２でリセットされたタイマ値ＴＭが所定時間ＴＭＲＥＦと等しいか否かを判別する（ステップ１５）。この答がＮＯのときには、前記ステップ１４を実行し、保持電流ＩＨの供給を継続する。
【００４８】
なお、所定時間ＴＭＲＥＦは、インジェクタ４に供給される燃料の圧力および燃料噴射量に応じて算出され、燃料の圧力は、センサ（図示せず）によって検出されるとともに、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。この要求トルクＰＭＣＭＤは、エンジン３に要求されるトルクであり、エンジン回転数ＮＥおよび検出されたアクセル開度ＡＰに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって算出される。
【００４９】
一方、上記ステップ１５の答がＹＥＳで、タイマ値ＴＭが所定時間ＴＭＲＥＦと等しくなったとき、すなわち、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、バッテリ電圧ＶＢの印加を終了する（ステップ１６）。次いで、ステップ１７および１８においてそれぞれ、電圧印加フラグＦ＿ＶＢおよび燃料噴射フラグＦ＿ＩＮＪを「０」にリセットし、本処理を終了する。
【００５０】
このステップ１８の実行により、前記ステップ６の答がＮＯ（Ｆ＿ＩＮＪ＝０）になり、その場合には、そのまま本処理を終了する。
【００５１】
以上のように、燃料噴射制御処理では、クランク角ＣＡが燃料噴射タイミングＴＩＮＪと等しくなる（ステップ１：ＹＥＳ）と、過励磁制御が開始され、インジェクタ４への過励磁用電圧（コンデンサ電圧ＶＣおよび昇圧電圧）の印加が開始される（ステップ５）。これにより、インジェクタ４への過励磁電流ＩＥＸの供給が開始されることによって、インジェクタ４が開き始め、それに伴って、燃料噴射が開始される。
【００５２】
この過励磁用電圧の印加により、実駆動電流ＩＡＣＡＣＴが目標過励磁電流ＩＥＸＣＭＤに達すると（ステップ８：ＹＥＳ）、その時点で、インジェクタ４を開弁させるのに十分な過励磁電流ＩＥＸが供給されたとして、過励磁制御が終了され、過励磁電流ＩＥＸの供給が終了される（ステップ９）。その後、インジェクタ４の開弁の開始時から所定時間ＴＭＲＥＦが経過するまで、保持制御が実行され、それにより、バッテリ電圧ＶＢがインジェクタ４に印加され（ステップ１４）、過励磁電流ＩＥＸよりも小さな保持電流ＩＨが継続して供給されることによって、インジェクタ４が開弁状態に保持され、燃料噴射が継続される。
【００５３】
次に、図５を参照しながら、昇圧制御処理について説明する。本処理は、前述した昇圧回路２０による昇圧動作を制御するものであり、図４の燃料噴射制御処理と同様、ＣＲＫ信号の発生に同期して、繰り返し実行される。また、この昇圧制御処理は、燃料噴射制御処理と並行して実行される。
【００５４】
まず、図５のステップ２１では、前述したＴＤＣ信号が発生したか否かを判別する。このステップ２１の答が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、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、前述した燃料噴射タイミングＴＩＮＪを算出する（ステップ２２）。これにより、燃料噴射タイミングＴＩＮＪは、圧縮行程における所定のタイミングに算出される。
【００５５】
次いで、上記ステップ２２で算出された燃料噴射タイミングＴＩＮＪに応じて、昇圧タイミングＴＢＯＯＳＴを算出し（ステップ２３）、本処理を終了する。この昇圧タイミングＴＢＯＯＳＴは、過昇圧制御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。この過昇圧制御は、コンデンサ２３からインジェクタ４への過励磁電流ＩＥＸの供給を開始する直前に、コンデンサ２３に昇圧電圧を印加することによって、コンデンサ電圧ＶＣを、後述する所定の上限値ＶＭＡＸを超えないように上昇させるものであり、その詳細についは後述する。また、上記ステップ２３の実行により、昇圧タイミングＴＢＯＯＳＴは、燃料噴射タイミングＴＩＮＪの直前のタイミングで、かつ、過昇圧制御により上昇したコンデンサ電圧ＶＣが上限値ＶＭＡＸを超えないようなタイミングに、算出される。さらに、昇圧タイミングＴＢＯＯＳＴは、ＴＤＣ信号の発生タイミングよりも遅いタイミングに算出される。
【００５６】
一方、上記ステップ２１の答がＮＯで、ＴＤＣ信号が発生していないときには、過昇圧制御フラグＦ＿ＢＯＯＳＴが「１」であるか否かを判別する（ステップ２４）。この過昇圧制御フラグＦ＿ＢＯＯＳＴは、過昇圧制御の実行中に、「１」にセットされるものである。
【００５７】
このステップ２４の答がＮＯのとき、すなわち、過昇圧制御の実行中でないときには、クランク角ＣＡが前記ステップ２３で算出された昇圧タイミングＴＢＯＯＳＴと等しいか否かを判別する（ステップ２５）。このステップ２５の答がＹＥＳのときには、過昇圧制御を開始するために、過昇圧制御フラグＦ＿ＢＯＯＳＴを「１」にセットし（ステップ２６）、ステップ２７に進む。このステップ２６の実行により上記ステップ２４の答がＹＥＳ（Ｆ＿ＢＯＯＳＴ＝１）になり、その場合には、ステップ２５および２６をスキップし、ステップ２７に進む。
【００５８】
このステップ２７では、実駆動電流ＩＡＣＡＣＴが前記目標過励磁電流ＩＥＸＣＭＤ以上であるか否かを判別する。この答がＮＯのときには、検出された実コンデンサ電圧ＶＣＡＣＴが前記所定の上限値ＶＭＡＸよりも低いか否かを判別する（ステップ２８）。この上限値ＶＭＡＸは、コンデンサ２３の発熱を防止可能な最高の電圧値に設定されており、例えば５０Ｖに設定されている。このステップ２８の答がＹＥＳのとき（ＶＣＡＣＴ＜ＶＭＡＸ）には、駆動信号ＳＤをスイッチ２１に出力することによって、昇圧回路２０による昇圧動作を実行し（ステップ２９）、本処理を終了する。
【００５９】
一方、上記ステップ２８の答がＮＯで、実コンデンサ電圧ＶＣＡＣＴが上限値ＶＭＡＸに達したときには、スイッチ２１への駆動信号ＳＤの出力を停止することによって、昇圧回路２０による昇圧動作を停止し（ステップ３０）、本処理を終了する。以上のステップ２８〜３０の実行によって、コンデンサ電圧ＶＣは、上限値ＶＭＡＸを超えないように制御される。
【００６０】
前述したように、昇圧タイミングＴＢＯＯＳＴがＴＤＣ信号の発生タイミングよりも遅いタイミングに算出されることから明らかなように、エンジン３の１燃焼サイクルにおいて、過昇圧制御が開始される前に、ＴＤＣ信号の発生によりステップ２１の答がＹＥＳになり、燃料噴射タイミングＴＩＮＪが算出される（ステップ２２）とともに、この燃料噴射タイミングＴＩＮＪに応じて、昇圧タイミングＴＢＯＯＳＴが算出される（ステップ２３）。そして、当該燃焼サイクルにおいて、クランク角ＣＡが算出された昇圧タイミングＴＢＯＯＳＴと等しくなる（ステップ２５：ＹＥＳ）と、過昇圧制御が開始される（ステップ２８〜３０）。
【００６１】
一方、前記ステップ２７の答が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、過昇圧制御を終了するために、過昇圧制御フラグＦ＿ＢＯＯＳＴを「０」にリセットし（ステップ３１）、本処理を終了する。
【００６２】
一方、前記ステップ２５の答がＮＯのとき、すなわち、過昇圧制御の実行中でなく、かつ、過昇圧制御の開始タイミングに相当しないときには、実コンデンサ電圧ＶＣＡＣＴが所定の目標値ＶＯＢＪ（例えば４０Ｖ）よりも低いか否かを判別する（ステップ３２）。このステップ３２の答がＹＥＳのときには、前記ステップ２９と同様、昇圧動作を実行し（ステップ３３）、本処理を終了する一方、ＮＯで、実コンデンサ電圧ＶＣＡＣＴが目標値ＶＯＢＪに達したときには、前記ステップ３０と同様、昇圧動作を停止し（ステップ３４）、本処理を終了する。
【００６３】
前述したように、過昇圧制御が、コンデンサ２３からインジェクタ４への過励磁電流ＩＥＸの供給開始の直前に実行されることと、過昇圧制御および過励磁制御がいずれも、実駆動電流ＩＡＣＡＣＴが目標過励磁電流ＩＥＸＣＭＤに達したときに終了されることから明らかなように、過昇圧制御の実行中でないことは、過励磁制御の実行中でないことを表す。また、上記ステップ３２〜３４は、過昇圧制御の実行中でないときに実行され、したがって、過励磁制御の実行中でないときに、すなわち、コンデンサ２３からインジェクタ４への電力供給中でないときに、実行される。したがって、この場合、昇圧動作の実行によって発生した昇圧電圧は、インジェクタ４には印加されずにコンデンサ２３に印加され、それにより、コンデンサ２３が充電される。また、この場合の昇圧動作は、ステップ３２〜３４の実行内容から明らかなように、コンデンサ電圧ＶＣが目標値ＶＯＢＪになるように、制御される。
【００６４】
また、図６は、燃料噴射制御装置１の動作例（実線）を、比較例（破線）とともに示している。この比較例は、燃料噴射制御装置１と異なり、上述した過昇圧制御を実行せずに、インジェクタ４への過励磁電流ＩＥＸの供給開始後、実コンデンサ電圧ＶＣＡＣＴが目標値ＶＯＢＪよりも低い所定のしきい値ＶＲＥＦを下回った時点から、昇圧動作を開始し、それにより、コンデンサ電圧ＶＣを目標値ＶＯＢＪになるように制御するとともに、この昇圧動作を目標値ＶＯＢＪになった時点で停止した場合の例である。また、図６において、ＶＩＡＣＴは、インジェクタ４に実際に印加された電圧（以下「実インジェクタ電圧」という）である。
【００６５】
図６に実線で示すように、燃料噴射制御装置１では、クランク角ＣＡが、燃料噴射タイミングＴＩＮＪの直前のタイミングである昇圧タイミングＴＢＯＯＳＴと等しくなる（図５のステップ２５：ＹＥＳ）と、過昇圧制御が実行される（ステップ２８〜３０）。これにより、昇圧動作が行われ、昇圧電圧がコンデンサ２３に印加されることによりコンデンサ２３が充電されることによって、それまで目標値ＶＯＢＪに収束していた実コンデンサ電圧ＶＣＡＣＴが上昇する。
【００６６】
そして、クランク角ＣＡが燃料噴射タイミングＴＩＮＪと等しくなる（図４のステップ１：ＹＥＳ）と、過励磁制御が実行される（ステップ５）。これにより、コンデンサ電圧ＶＣを含む過励磁用電圧がインジェクタ４に印加されることによって、実コンデンサ電圧ＶＣＡＣＴが低下し、目標値ＶＯＢＪよりも低くなるとともに、実インジェクタ電圧ＶＩＡＣＴが上昇する。また、インジェクタ４への過励磁用電圧の印加によって、過励磁電流ＩＥＸがインジェクタ４に供給され、それにより、インジェクタ４に流れる実駆動電流ＩＡＣＡＣＴが上昇する。さらに、過励磁制御の実行中、これと並行して過昇圧制御が実行される。その後、過励磁電流ＩＥＸの供給により実駆動電流ＩＡＣＡＣＴが目標過励磁電流ＩＥＸＣＭＤに達する（ステップ８および２７：ＹＥＳ）と、過昇圧制御および過励磁制御がともに終了される（ステップ９、３１）。
【００６７】
過励磁制御の終了によりコンデンサ２３からインジェクタ４への電力供給が停止されることと、過昇圧制御の終了に伴って、実コンデンサ電圧ＶＣＡＣＴが目標値ＶＯＢＪになるように、昇圧電圧がコンデンサ２３に印加される（ステップ３２〜３４）ことから、実コンデンサ電圧ＶＣＡＣＴは、目標値ＶＯＢＪに向かって上昇し、収束する。また、過励磁制御の終了後、前述した保持制御が実行される（ステップ１４）。これにより、過励磁用電圧よりも低いバッテリ電圧ＶＢがインジェクタ４に印加されることによって、実インジェクタ電圧ＶＩＡＣＴおよび実駆動電流ＩＡＣＡＣＴは、過励磁制御の実行中よりも低くなる。
【００６８】
以上のように、燃料噴射タイミングＴＩＮＪの直前に、すなわちコンデンサ２３からインジェクタ４に電力を供給する直前にあらかじめ、過昇圧制御によって、コンデンサ電圧ＶＣを目標値ＶＯＢＪからさらに上昇させるので、実インジェクタ電圧ＶＩＡＣＴと実駆動電流ＩＡＣＡＣＴの上昇度合はともに非常に大きくなり、実駆動電流ＩＡＣＡＣＴは、速やかに目標過励磁電流ＩＥＸＣＭＤに達する。したがって、インジェクタ４を速やかに開弁させ、その応答性を高めることができる。
【００６９】
これに対して、図６に破線で示す比較例では、本実施形態と異なり、過昇圧制御が実行されず、インジェクタ４への電力供給の開始時、目標値ＶＯＢＪに保持された状態のコンデンサ電圧ＶＣを含む過励磁用電圧がインジェクタ４に印加される。したがって、図６に示すように、本実施形態の場合と比較して、実インジェクタ電圧ＶＩＡＣＴと実駆動電流ＩＡＣＡＣＴの上昇度合がともに小さく、インジェクタ４への電力供給の開始時から実駆動電流ＩＡＣＡＣＴが目標過励磁電流ＩＥＸＣＭＤに達するまでに要する時間が長くなり、インジェクタ４の開弁が遅くなり、その応答性は低くなる。
【００７０】
また、本実施形態によれば、過昇圧制御の開始タイミングを規定する昇圧タイミングＴＢＯＯＳＴが、実コンデンサ電圧ＶＣＡＣＴが上限値ＶＭＡＸを超えないようなタイミングに算出されることと、過昇圧制御の実行中、コンデンサ電圧ＶＣが上限値ＶＭＡＸを超えないように制御されること、この上限値ＶＭＡＸがコンデンサ２３の発熱を防止可能な最高の電圧値に設定されていることから、コンデンサ２３の発熱を防止することができる。
【００７１】
さらに、コンデンサ電圧ＶＣを、過励磁制御を終了した後に、すなわちインジェクタ４を開弁させた後に、目標値ＶＯＢＪに保持するとともに、インジェクタ４に電力を供給する直前にのみ目標値ＶＯＢＪから上昇させるので、コンデンサ２３の発熱を確実に防止することができる。同じ理由により、インジェクタ４への今回の電力供給が終了してから次回の電力供給が行われるまでの間、コンデンサ電圧ＶＣを目標値ＶＯＢＪよりも高い値に保持するための昇圧動作を継続して行う必要がないので、その分、バッテリ２５の電力を確保でき、したがって、エンジン３の良好な燃費を確保することができる。
【００７２】
また、コンデンサ電圧ＶＣを目標値ＶＯＢＪから上昇させるので、図６に実線で示すように、インジェクタ４への電力供給によって低下したときの実コンデンサ電圧ＶＣＡＣＴは比較的高い。このため、コンデンサ２３として、その電圧の上限値はそのままで、電圧の下限値がより大きな、容量の小さな小型のものを採用することが可能になり、それにより、燃料噴射制御装置１の小型化を図ることができる。
【００７３】
これに対して、比較例では、コンデンサ電圧ＶＣを目標値ＶＯＢＪに保持し、目標値ＶＯＢＪから上昇させないので、図６に示すように、インジェクタ４への電力供給によって低下したときの実コンデンサ電圧ＶＣＡＣＴは、本実施形態の場合よりも低くなっている。このため、コンデンサ２３として、容量の大きな大型のものを採用しなければならない。
【００７４】
また、本実施形態によれば、前述した従来の場合と異なり、昇圧動作を、コンデンサから燃料噴射弁への電力供給の開始から所定時間が経過するのを待って行うのではなく、過励磁制御を終了した後にすぐに、すなわちインジェクタ４を開弁させた後にすぐに行うので、コンデンサ電圧ＶＣの低下量を抑制することができる。したがって、このことによっても、コンデンサ２３として、容量の小さな小型のものを採用することが可能になるとともに、昇圧回路２０として、電圧の昇圧度合が小さな小型のものを採用することが可能になり、それにより、燃料噴射制御装置１のさらなる小型化を図ることができる。
【００７５】
さらに、過励磁制御の実行中にも、すなわち、インジェクタ４への過励磁電流ＩＥＸの供給中にも、これと並行して過昇圧制御が実行され、それにより、コンデンサ電圧ＶＣに加え、昇圧電圧もインジェクタ４に印加されるので、コンデンサ電圧ＶＣの低下量をさらに抑制することができる。したがって、上述した効果をより有効に得ることができる。
【００７６】
これに対して、比較例では、インジェクタ４への電力供給の開始後、実コンデンサ電圧ＶＣＡＣＴがしきい値ＶＲＥＦを下回った時に初めて、昇圧動作を開始するので、コンデンサ電圧ＶＣの低下量を十分に抑制することができない。したがって、このことによっても、図６に示すように、インジェクタ４への電力供給によって低下したときの実コンデンサ電圧ＶＣＡＣＴは、本実施形態の場合よりも低くなっている。
【００７７】
また、本実施形態における各種の要素と、本発明における各種の要素との対応関係は次のとおりである。すなわち、本実施形態における駆動回路１０およびバッテリ２５が、本発明における噴射弁駆動手段および電源にそれぞれ相当するとともに、本実施形態におけるＥＣＵ２が、本発明における噴射開始タイミング設定手段、噴射弁駆動手段および昇圧制御手段に相当する。
【００７８】
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、過昇圧制御の実行中、実コンデンサ電圧ＶＣＡＣＴと上限値ＶＭＡＸとの比較結果に基づいて、昇圧動作を制御しているが、コンデンサ電圧ＶＣを目標値ＶＯＢＪから上限値ＶＭＡＸを超えないように上昇させるのであれば、他の手法によって昇圧動作を制御してもよい。例えば、目標値ＶＯＢＪと上限値ＶＭＡＸとの間の所定値（ＶＯＢＪ＜所定値＜ＶＭＡＸ）に、実コンデンサ電圧ＶＣＡＣＴがなるように、昇圧動作を制御してもよい。また、実施形態では、検出された実コンデンサ電圧ＶＣＡＣＴに基づいて昇圧回路２０による昇圧動作を制御することにより、コンデンサ電圧ＶＣをフィードバック制御（クローズドループ制御）しているが、コンデンサ電圧ＶＣを検出せずに、オープンループ制御してもよい。
【００７９】
さらに、実施形態では、コンデンサ２３からインジェクタ４への電力供給中、昇圧回路２０による昇圧動作を実行しているが、停止してもよい。また、実施形態では、実駆動電流ＩＡＣＡＣＴが目標過励磁電流ＩＥＸＣＭＤに達したときに、インジェクタ４が開弁したものとみなして、コンデンサ電圧ＶＣを目標値ＶＭＡＸに収束させるための昇圧動作の制御を開始しているが、その開始タイミングを、センサなどで検出されたインジェクタ４の実際の開度に基づいて設定してもよい。さらに、実施形態は、本発明を車両用の筒内噴射式のガソリンエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、吸気ポート噴射式のエンジンや、ディーゼルエンジン、クランク軸が鉛直に配置された船外機などのような船舶推進機用エンジンなど、産業用の各種の内燃機関に適用可能である。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】
【００８０】
１ 燃料噴射制御装置
２ ＥＣＵ（噴射開始タイミング設定手段、噴射弁駆動手段、昇圧制御手段）
３ エンジン
４ インジェクタ
１０ 駆動回路（噴射弁駆動手段）
２０ 昇圧回路
２３ コンデンサ
２５ バッテリ（電源）
ＶＢ バッテリ電圧（電源の電圧）
ＶＣ コンデンサ電圧
ＴＩＮＪ 燃料噴射タイミング（噴射開始タイミング）
ＶＯＢＪ 目標値
ＶＭＡＸ 上限値
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射弁を開弁させることにより燃料を内燃機関に噴射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、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。この燃料噴射制御装置では、バッテリの電圧が昇圧回路によって昇圧されるとともに、昇圧された昇圧電圧がコンデンサに印加されることによって、コンデンサが充電される。この昇圧動作は、検出されたコンデンサの電圧が所定の目標値になるように制御される。また、充電されたコンデンサの電力は、内燃機関の燃料噴射弁に供給され、それにより、燃料噴射弁が開弁することによって、燃料が噴射される。この電力供給の開始後、所定時間が経過したときには、電力が燃料噴射弁に十分に供給されたとして、電力供給が停止されるとともに、この電力供給によりコンデンサの電圧が目標値から低下するため、昇圧回路による昇圧動作が再度、行われる。これにより、低下したコンデンサの電圧は、目標値に向かって上昇し、その後、燃料噴射弁への次回の電力供給が行われるまでの間、目標値に保持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１１０６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この従来の燃料噴射制御装置では、上述したように、コンデンサから燃料噴射弁への電力供給を、その開始から所定時間が経過するまで行うとともに、経過した後に昇圧動作を行うので、コンデンサの電圧の低下量が過大になる場合がある。このため、そのような場合に対応するために、コンデンサとして、その電圧の下限値がより小さな、容量の大きな大型のものを用いなければならず、装置の大型化を招いてしまう。また、大きく低下したコンデンサの電圧を、燃料噴射弁への次回の電力供給を開始するまでに、大きく上昇させなければならないため、昇圧回路として、電圧の昇圧度合がより大きな大型のものを用いなければならず、装置のさらなる大型化を招いてしまう。
【０００５】
さらに、上記のように充電されたコンデンサの電力を燃料噴射弁に供給することによって燃料噴射弁を開弁させる場合、燃料噴射弁の応答性を高めるには、燃料噴射弁に大きな電力を供給するために、上記の目標値をより大きな値に設定することが考えられる。しかし、その場合には、燃料噴射弁への今回の電力供給が終了してから次回の電力供給が行われるまで継続して、コンデンサの電圧が大きな目標値に保持されるので、コンデンサが発熱し、ひいては、燃料噴射制御装置の故障を招くおそれがある。
【０００６】
また、コンデンサでは、燃料噴射弁に電力が供給されていないときでも、漏電により多少の電圧低下が発生することは、避けられない。このため、上記のように大きな目標値を設定した場合、燃料噴射弁への今回の電力供給が終了してから次回の電力供給が行われるまで継続して、コンデンサの電圧を大きな目標値に保持するには、その間、昇圧回路による昇圧動作を継続して行わなければならなくなる。一般に、内燃機関の燃料噴射弁を駆動するためのバッテリは、内燃機関を動力源とする発電機を用いて充電され、その場合には、上記のように昇圧動作を継続して行うと、その分、バッテリの電力が消費され、ひいては、内燃機関の燃費が悪化してしまう。
【０００７】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、コンデンサの発熱防止と内燃機関の良好な燃費の確保を達成しながら、燃料噴射弁の応答性を高めることができるとともに、装置の小型化を図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】
【０００８】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、燃料噴射弁４を開弁させることにより燃料を内燃機関３に噴射する内燃機関の燃料噴射制御装置１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（バッテリ電圧ＶＢ）を昇圧するための昇圧回路２０と、昇圧された昇圧電圧が印加されることによって充電されるコンデンサ２３と、燃料噴射弁４から噴射される燃料の噴射開始タイミング（燃料噴射タイミングＴＩＮＪ）を設定する噴射開始タイミング設定手段（ＥＣＵ２、ステップ２２）と、コンデンサ２３に充電された電力を、設定された噴射開始タイミングに燃料噴射弁４に供給することによって、燃料噴射弁４を開弁させる噴射弁駆動手段（駆動回路１０、ＥＣＵ２、ステップ５）と、昇圧回路２０による昇圧動作を制御することによって、コンデンサ２３の電圧を、燃料噴射弁４を開弁させた後に（ステップ２７：ＹＥＳ、ステップ２４：ＮＯ、ステップ２５：ＮＯ）、所定の目標値ＶＯＢＪになるように制御する（ステップ３２〜３４）とともに、噴射開始タイミングの直前に（ステップ２４：ＹＥＳ、ステップ２５：ＹＥＳ）、目標値ＶＯＢＪに制御された状態から、所定の上限値ＶＭＡＸを超えないように上昇させる昇圧制御手段（ＥＣＵ２、ステップ２８〜３０）と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、昇圧回路によって、電源の電圧が昇圧されるとともに、昇圧された昇圧電圧が印加されることによって、コンデンサが充電される。また、燃料噴射弁から燃料を噴射すべき燃料の噴射開始タイミングが、噴射開始タイミング設定手段によって設定されるとともに、コンデンサに充電された電力は、噴射弁駆動手段によって、設定された噴射開始タイミングに燃料噴射弁に供給される。これにより、燃料噴射弁が開弁することによって、燃料が噴射されるとともに、コンデンサの電圧が低下する。
【００１０】
さらに、昇圧回路による昇圧動作が昇圧制御手段によって制御され、それにより、コンデンサの電圧が、燃料噴射弁を開弁させた後には、所定の目標値になるように制御されるとともに、その後の噴射開始タイミングの直前には、この目標値に制御された状態から、所定の上限値を超えないように上昇する。このように、噴射開始タイミングの直前に、すなわちコンデンサから燃料噴射弁に電力を供給する直前にあらかじめ、コンデンサの電圧を目標値からさらに上昇させるので、より大きな電力を燃料噴射弁に供給でき、したがって、燃料噴射弁を速やかに開弁させ、その応答性を高めることができる。この場合、この目標値よりも高い上限値を超えないように、コンデンサの電圧を上昇させるので、コンデンサの発熱を防止することができる。
【００１１】
また、コンデンサの電圧を、燃料噴射弁への今回の電力供給が終了してから次回の電力供給が行われるまで継続して、目標値よりも高い値に保持するのではなく、燃料噴射弁が開弁した後に目標値に保持するとともに、燃料噴射弁に電力を供給する直前にのみ、目標値から上昇させるので、コンデンサの発熱を確実に防止することができる。同じ理由により、燃料噴射弁への今回の電力供給が終了してから次回の電力供給が行われるまでの間、コンデンサの電圧を目標値よりも高い値に保持するための昇圧回路による昇圧動作を継続して行う必要がないので、その分、バッテリの電力を確保できる。したがって、バッテリを充電するための発電機の動力源として内燃機関を用いる場合には、内燃機関の良好な燃費を確保することができる。
【００１２】
さらに、コンデンサの電圧を目標値から上昇させるので、そのような上昇を行わずに目標値に保持した場合と比較して、燃料噴射弁への電力供給によって低下したときのコンデンサの電圧が過小になるのを回避することができる。このため、コンデンサとして、その電圧の上限値はそのままで、電圧の下限値がより大きな、容量の小さな小型のものを採用することが可能になり、それにより、装置の小型化を図ることができる。
【００１３】
また、前述した従来の場合と異なり、昇圧動作を、コンデンサから燃料噴射弁への電力供給の開始から所定時間が経過するのを待って行うのではなく、燃料噴射弁を開弁させた後にすぐに行うので、コンデンサの電圧の低下量を抑制することができる。したがって、このことによっても、コンデンサとして、容量の小さな小型のものを採用することが可能になるとともに、昇圧回路として、電圧の昇圧度合が小さな小型のものを採用することが可能になり、それにより、装置のさらなる小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態による燃料噴射制御装置を、これを適用した内燃機関とともに概略的に示す図である。
【図２】図１の燃料噴射弁を概略的に示す図である。
【図３】燃料噴射弁を駆動するための駆動回路を示す回路図である。
【図４】図１のＥＣＵによって実行される燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。
【図５】ＥＣＵによって実行される昇圧制御処理を示すフローチャートである。
【図６】図１の燃料噴射制御装置の動作例（実線）を、比較例（破線）とともに示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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４サイクルタイプのガソリンエンジンであり、各気筒には、燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）４が、燃焼室に燃料を直接、噴射するように設けられている。図１に示すように、燃料噴射制御装置１は、後述するＥＣＵ２を備えている。
【００１６】
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。インジェクタ４には、燃料ポンプを有する燃料供給装置（図示せず）から、高圧の燃料が供給される。
【００１７】
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、このコイル６ｂには、図３に示す駆動回路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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。バッテリ２５は、エンジン３を動力源とする発電機を用いて充電される。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。
【００２０】
以上の構成の昇圧回路２０では、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（以下「バッテリ電圧」という）ＶＢが、コイル２２を介して昇圧される。昇圧された昇圧電圧は、基本的には、コンデンサ２３に印加され、それによりコンデンサ２３が充電される。また、コンデンサ２３の電圧（以下「コンデンサ電圧」という）ＶＣおよび昇圧電圧は、第１スイッチ１１のドレインに出力される。なお、昇圧電圧は、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。
【００２１】
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。
【００２２】
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、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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
以上の構成の駆動回路１０では、ＥＣＵ２からの第１〜第３駆動信号ＳＤ１〜ＳＤ３に応じて、バッテリ電圧ＶＢが、または、コンデンサ電圧ＶＣおよび昇圧電圧の両方が、インジェクタ４のコイル６ｂに印加され、駆動電流ＩＡＣが供給される。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、インジェクタ４に、バッテリ電圧ＶＢを印加し、駆動電流ＩＡＣを供給する。以下、このようにバッテリ電圧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。
【００２６】
また、スイッチ２１を通電状態にすることによって、バッテリ電圧ＶＢを昇圧する昇圧動作を行うとともに、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。以上により、インジェクタ４に、コンデンサ電圧ＶＣおよび昇圧電圧の両方を印加し、駆動電流ＩＡＣを供給する。以下、コンデンサ電圧ＶＣおよび昇圧電圧を合わせた電圧を、「過励磁用電圧」という。また、このように昇圧回路２０から過励磁用電圧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、その順にインジェクタ４に供給される。
【００２７】
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。
【００２８】
以上の構成により、第１〜第３駆動信号ＳＤ１〜ＳＤ３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。
【００２９】
この状態から、駆動信号ＳＤ、第１および第３駆動信号ＳＤ１，ＳＤ３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））。それに伴い、インジェクタ４からエンジン３の燃焼室に、燃料が噴射される。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、インジェクタ４からの燃料の噴射が継続される。
【００３０】
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は閉弁し、燃料の噴射が終了する。
【００３１】
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。
【００３２】
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、燃料の高い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。
【００３３】
また、昇圧回路２０には、電圧計３０が設けられており、この電圧計３０は、実際のコンデンサ電圧ＶＣ（以下「実コンデンサ電圧ＶＣＡＣＴ」という）を検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。さらに、インジェクタ４には、電流計３１が取り付けられており、この電流計３１は、コイル６ｂに実際に流れる駆動電流ＩＡＣ（以下「実駆動電流ＩＡＣＡＣＴ」という）を検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００３４】
また、エンジン３のクランクシャフト（図示せず）には、クランク角センサ３２が設けられている。クランク角センサ３２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。
【００３５】
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サイクル４気筒タイプの場合には、クランク角１８０゜ごとに出力される。
【００３６】
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。
【００３７】
ＥＣＵ２にはさらに、アクセル開度センサ３３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。
【００３８】
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３０〜３３の検出信号などに応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従って、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ために、燃料噴射制御処理および昇圧制御処理を気筒ごとに実行する。
【００３９】
図４は、この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、前述したＣＲＫ信号の発生に同期して、繰り返し実行される。まず、図４のステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）では、算出されたクランク角ＣＡが燃料噴射タイミングＴＩＮＪと等しいか否かを判別する。この燃料噴射タイミングＴＩＮＪは、インジェクタ４による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、後述する昇圧制御処理において算出される。
【００４０】
上記ステップ１の答がＹＥＳで、クランク角ＣＡが燃料噴射タイミングＴＩＮＪと等しいときには、インジェクタ４の開弁を開始するものとして、次のステップ２〜５を実行する。まず、ステップ２において、アップカウント式のタイマの値ＴＭを値０にリセットするとともに、ステップ３において、インジェクタ４への前述した過励磁用電圧の印加中であることを表すために、過励磁用電圧印加フラグＦ＿ＶＣを「１」にセットする。次いで、ステップ４において、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」にセットするとともに、ステップ５において、過励磁用電圧をインジェクタ４に印加し、それにより過励磁制御を実行し、本処理を終了する。これらの過励磁用電圧印加フラグＦ＿ＶＣ、燃料噴射フラグＦ＿ＩＮＪ、および、後述する各種のフラグはいずれも、エンジン３の始動時に「０」にリセットされる。
【００４１】
このステップ５による過励磁制御の実行中、第１および第３駆動信号ＳＤ１，ＳＤ３が第１および第３スイッチ１１，１３にそれぞれ出力されることによって、コンデンサ電圧ＶＣを含む過励磁用電圧がインジェクタ４に印加される結果、前述した過励磁電流ＩＥＸが供給される。
【００４２】
一方、前記ステップ１の答がＮＯで、クランク角ＣＡが燃料噴射タイミングＴＩＮＪと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６）。この答がＹＥＳで、燃料噴射の実行中であるときには、過励磁用電圧印加フラグＦ＿ＶＣが「１」であるか否かを判別する（ステップ７）。この答がＹＥＳで、インジェクタ４への過励磁用電圧の印加中であるときには、検出された実駆動電流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８）。
【００４３】
このステップ８の答がＮＯのときには、前記ステップ５以降を実行し、過励磁電流ＩＥＸの供給を継続する。一方、ステップ８の答が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がインジェクタ４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、インジェクタ４への過励磁用電圧の印加を終了する（ステップ９）。次いで、そのことを表すために、過励磁用電圧印加フラグＦ＿ＶＣを「０」にリセットし（ステップ１０）、本処理を終了する。
【００４４】
このステップ１０の実行により、前記ステップ７の答がＮＯ（Ｆ＿ＶＣ＝０）になり、その場合には、後述するバッテリ電圧印加フラグＦ＿ＶＢが「１」であるか否かを判別する（ステップ１１）。この答がＮＯのときには、実駆動電流ＩＡＣＡＣＴが所定の下限値ＩＨＣＭＤＬ以下であるか否かを判別する（ステップ１２）。この答がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。
【００４５】
一方、ステップ１２の答がＹＥＳで、過励磁用電圧の印加を終了した後、実駆動電流ＩＡＣＡＣＴが下限値ＩＨＣＭＤＬに達したときには、インジェクタ４へのバッテリ電圧ＶＢの印加を開始するものとして、バッテリ電圧印加フラグＦ＿ＶＢを「１」にセットする（ステップ１３）。次いで、インジェクタ４にバッテリ電圧ＶＢを印加し（ステップ１４）、それにより保持制御を実行した後、本処理を終了する。
【００４６】
この保持制御の実行中、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の通電状態を制御することにより、インジェクタ４にバッテリ電圧ＶＢを印加することによって、前述した保持電流ＩＨが、インジェクタ４に供給されるとともに、その目標となる上限値ＩＨＣＭＤＨと下限値ＩＨＣＭＤＬの間に保持される。具体的には、図６に実線で示すように、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、駆動電流ＩＡＣ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、駆動電流ＩＡＣを減少させる。以上のような第２スイッチ１２の通電−非通電を繰り返し行うことによって、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６参照）。
【００４７】
また、上記ステップ１３の実行により、前記ステップ１１の答がＹＥＳ（Ｆ＿ＶＢ＝１）になり、その場合には、前記ステップ２でリセットされたタイマ値ＴＭが所定時間ＴＭＲＥＦと等しいか否かを判別する（ステップ１５）。この答がＮＯのときには、前記ステップ１４を実行し、保持電流ＩＨの供給を継続する。
【００４８】
なお、所定時間ＴＭＲＥＦは、インジェクタ４に供給される燃料の圧力および燃料噴射量に応じて算出され、燃料の圧力は、センサ（図示せず）によって検出されるとともに、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。この要求トルクＰＭＣＭＤは、エンジン３に要求されるトルクであり、エンジン回転数ＮＥおよび検出されたアクセル開度ＡＰに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって算出される。
【００４９】
一方、上記ステップ１５の答がＹＥＳで、タイマ値ＴＭが所定時間ＴＭＲＥＦと等しくなったとき、すなわち、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、バッテリ電圧ＶＢの印加を終了する（ステップ１６）。次いで、ステップ１７および１８においてそれぞれ、電圧印加フラグＦ＿ＶＢおよび燃料噴射フラグＦ＿ＩＮＪを「０」にリセットし、本処理を終了する。
【００５０】
このステップ１８の実行により、前記ステップ６の答がＮＯ（Ｆ＿ＩＮＪ＝０）になり、その場合には、そのまま本処理を終了する。
【００５１】
以上のように、燃料噴射制御処理では、クランク角ＣＡが燃料噴射タイミングＴＩＮＪと等しくなる（ステップ１：ＹＥＳ）と、過励磁制御が開始され、インジェクタ４への過励磁用電圧（コンデンサ電圧ＶＣおよび昇圧電圧）の印加が開始される（ステップ５）。これにより、インジェクタ４への過励磁電流ＩＥＸの供給が開始されることによって、インジェクタ４が開き始め、それに伴って、燃料噴射が開始される。
【００５２】
この過励磁用電圧の印加により、実駆動電流ＩＡＣＡＣＴが目標過励磁電流ＩＥＸＣＭＤに達すると（ステップ８：ＹＥＳ）、その時点で、インジェクタ４を開弁させるのに十分な過励磁電流ＩＥＸが供給されたとして、過励磁制御が終了され、過励磁電流ＩＥＸの供給が終了される（ステップ９）。その後、インジェクタ４の開弁の開始時から所定時間ＴＭＲＥＦが経過するまで、保持制御が実行され、それにより、バッテリ電圧ＶＢがインジェクタ４に印加され（ステップ１４）、過励磁電流ＩＥＸよりも小さな保持電流ＩＨが継続して供給されることによって、インジェクタ４が開弁状態に保持され、燃料噴射が継続される。
【００５３】
次に、図５を参照しながら、昇圧制御処理について説明する。本処理は、前述した昇圧回路２０による昇圧動作を制御するものであり、図４の燃料噴射制御処理と同様、ＣＲＫ信号の発生に同期して、繰り返し実行される。また、この昇圧制御処理は、燃料噴射制御処理と並行して実行される。
【００５４】
まず、図５のステップ２１では、前述したＴＤＣ信号が発生したか否かを判別する。このステップ２１の答が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、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、前述した燃料噴射タイミングＴＩＮＪを算出する（ステップ２２）。これにより、燃料噴射タイミングＴＩＮＪは、圧縮行程における所定のタイミングに算出される。
【００５５】
次いで、上記ステップ２２で算出された燃料噴射タイミングＴＩＮＪに応じて、昇圧タイミングＴＢＯＯＳＴを算出し（ステップ２３）、本処理を終了する。この昇圧タイミングＴＢＯＯＳＴは、過昇圧制御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。この過昇圧制御は、コンデンサ２３からインジェクタ４への過励磁電流ＩＥＸの供給を開始する直前に、コンデンサ２３に昇圧電圧を印加することによって、コンデンサ電圧ＶＣを、後述する所定の上限値ＶＭＡＸを超えないように上昇させるものであり、その詳細についは後述する。また、上記ステップ２３の実行により、昇圧タイミングＴＢＯＯＳＴは、燃料噴射タイミングＴＩＮＪの直前のタイミングで、かつ、過昇圧制御により上昇したコンデンサ電圧ＶＣが上限値ＶＭＡＸを超えないようなタイミングに、算出される。さらに、昇圧タイミングＴＢＯＯＳＴは、ＴＤＣ信号の発生タイミングよりも遅いタイミングに算出される。
【００５６】
一方、上記ステップ２１の答がＮＯで、ＴＤＣ信号が発生していないときには、過昇圧制御フラグＦ＿ＢＯＯＳＴが「１」であるか否かを判別する（ステップ２４）。この過昇圧制御フラグＦ＿ＢＯＯＳＴは、過昇圧制御の実行中に、「１」にセットされるものである。
【００５７】
このステップ２４の答がＮＯのとき、すなわち、過昇圧制御の実行中でないときには、クランク角ＣＡが前記ステップ２３で算出された昇圧タイミングＴＢＯＯＳＴと等しいか否かを判別する（ステップ２５）。このステップ２５の答がＹＥＳのときには、過昇圧制御を開始するために、過昇圧制御フラグＦ＿ＢＯＯＳＴを「１」にセットし（ステップ２６）、ステップ２７に進む。このステップ２６の実行により上記ステップ２４の答がＹＥＳ（Ｆ＿ＢＯＯＳＴ＝１）になり、その場合には、ステップ２５および２６をスキップし、ステップ２７に進む。
【００５８】
このステップ２７では、実駆動電流ＩＡＣＡＣＴが前記目標過励磁電流ＩＥＸＣＭＤ以上であるか否かを判別する。この答がＮＯのときには、検出された実コンデンサ電圧ＶＣＡＣＴが前記所定の上限値ＶＭＡＸよりも低いか否かを判別する（ステップ２８）。この上限値ＶＭＡＸは、コンデンサ２３の発熱を防止可能な最高の電圧値に設定されており、例えば５０Ｖに設定されている。このステップ２８の答がＹＥＳのとき（ＶＣＡＣＴ＜ＶＭＡＸ）には、駆動信号ＳＤをスイッチ２１に出力することによって、昇圧回路２０による昇圧動作を実行し（ステップ２９）、本処理を終了する。
【００５９】
一方、上記ステップ２８の答がＮＯで、実コンデンサ電圧ＶＣＡＣＴが上限値ＶＭＡＸに達したときには、スイッチ２１への駆動信号ＳＤの出力を停止することによって、昇圧回路２０による昇圧動作を停止し（ステップ３０）、本処理を終了する。以上のステップ２８〜３０の実行によって、コンデンサ電圧ＶＣは、上限値ＶＭＡＸを超えないように制御される。
【００６０】
前述したように、昇圧タイミングＴＢＯＯＳＴがＴＤＣ信号の発生タイミングよりも遅いタイミングに算出されることから明らかなように、エンジン３の１燃焼サイクルにおいて、過昇圧制御が開始される前に、ＴＤＣ信号の発生によりステップ２１の答がＹＥＳになり、燃料噴射タイミングＴＩＮＪが算出される（ステップ２２）とともに、この燃料噴射タイミングＴＩＮＪに応じて、昇圧タイミングＴＢＯＯＳＴが算出される（ステップ２３）。そして、当該燃焼サイクルにおいて、クランク角ＣＡが算出された昇圧タイミングＴＢＯＯＳＴと等しくなる（ステップ２５：ＹＥＳ）と、過昇圧制御が開始される（ステップ２８〜３０）。
【００６１】
一方、前記ステップ２７の答が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、過昇圧制御を終了するために、過昇圧制御フラグＦ＿ＢＯＯＳＴを「０」にリセットし（ステップ３１）、本処理を終了する。
【００６２】
一方、前記ステップ２５の答がＮＯのとき、すなわち、過昇圧制御の実行中でなく、かつ、過昇圧制御の開始タイミングに相当しないときには、実コンデンサ電圧ＶＣＡＣＴが所定の目標値ＶＯＢＪ（例えば４０Ｖ）よりも低いか否かを判別する（ステップ３２）。このステップ３２の答がＹＥＳのときには、前記ステップ２９と同様、昇圧動作を実行し（ステップ３３）、本処理を終了する一方、ＮＯで、実コンデンサ電圧ＶＣＡＣＴが目標値ＶＯＢＪに達したときには、前記ステップ３０と同様、昇圧動作を停止し（ステップ３４）、本処理を終了する。
【００６３】
前述したように、過昇圧制御が、コンデンサ２３からインジェクタ４への過励磁電流ＩＥＸの供給開始の直前に実行されることと、過昇圧制御および過励磁制御がいずれも、実駆動電流ＩＡＣＡＣＴが目標過励磁電流ＩＥＸＣＭＤに達したときに終了されることから明らかなように、過昇圧制御の実行中でないことは、過励磁制御の実行中でないことを表す。また、上記ステップ３２〜３４は、過昇圧制御の実行中でないときに実行され、したがって、過励磁制御の実行中でないときに、すなわち、コンデンサ２３からインジェクタ４への電力供給中でないときに、実行される。したがって、この場合、昇圧動作の実行によって発生した昇圧電圧は、インジェクタ４には印加されずにコンデンサ２３に印加され、それにより、コンデンサ２３が充電される。また、この場合の昇圧動作は、ステップ３２〜３４の実行内容から明らかなように、コンデンサ電圧ＶＣが目標値ＶＯＢＪになるように、制御される。
【００６４】
また、図６は、燃料噴射制御装置１の動作例（実線）を、比較例（破線）とともに示している。この比較例は、燃料噴射制御装置１と異なり、上述した過昇圧制御を実行せずに、インジェクタ４への過励磁電流ＩＥＸの供給開始後、実コンデンサ電圧ＶＣＡＣＴが目標値ＶＯＢＪよりも低い所定のしきい値ＶＲＥＦを下回った時点から、昇圧動作を開始し、それにより、コンデンサ電圧ＶＣを目標値ＶＯＢＪになるように制御するとともに、この昇圧動作を目標値ＶＯＢＪになった時点で停止した場合の例である。また、図６において、ＶＩＡＣＴは、インジェクタ４に実際に印加された電圧（以下「実インジェクタ電圧」という）である。
【００６５】
図６に実線で示すように、燃料噴射制御装置１では、クランク角ＣＡが、燃料噴射タイミングＴＩＮＪの直前のタイミングである昇圧タイミングＴＢＯＯＳＴと等しくなる（図５のステップ２５：ＹＥＳ）と、過昇圧制御が実行される（ステップ２８〜３０）。これにより、昇圧動作が行われ、昇圧電圧がコンデンサ２３に印加されることによりコンデンサ２３が充電されることによって、それまで目標値ＶＯＢＪに収束していた実コンデンサ電圧ＶＣＡＣＴが上昇する。
【００６６】
そして、クランク角ＣＡが燃料噴射タイミングＴＩＮＪと等しくなる（図４のステップ１：ＹＥＳ）と、過励磁制御が実行される（ステップ５）。これにより、コンデンサ電圧ＶＣを含む過励磁用電圧がインジェクタ４に印加されることによって、実コンデンサ電圧ＶＣＡＣＴが低下し、目標値ＶＯＢＪよりも低くなるとともに、実インジェクタ電圧ＶＩＡＣＴが上昇する。また、インジェクタ４への過励磁用電圧の印加によって、過励磁電流ＩＥＸがインジェクタ４に供給され、それにより、インジェクタ４に流れる実駆動電流ＩＡＣＡＣＴが上昇する。さらに、過励磁制御の実行中、これと並行して過昇圧制御が実行される。その後、過励磁電流ＩＥＸの供給により実駆動電流ＩＡＣＡＣＴが目標過励磁電流ＩＥＸＣＭＤに達する（ステップ８および２７：ＹＥＳ）と、過昇圧制御および過励磁制御がともに終了される（ステップ９、３１）。
【００６７】
過励磁制御の終了によりコンデンサ２３からインジェクタ４への電力供給が停止されることと、過昇圧制御の終了に伴って、実コンデンサ電圧ＶＣＡＣＴが目標値ＶＯＢＪになるように、昇圧電圧がコンデンサ２３に印加される（ステップ３２〜３４）ことから、実コンデンサ電圧ＶＣＡＣＴは、目標値ＶＯＢＪに向かって上昇し、収束する。また、過励磁制御の終了後、前述した保持制御が実行される（ステップ１４）。これにより、過励磁用電圧よりも低いバッテリ電圧ＶＢがインジェクタ４に印加されることによって、実インジェクタ電圧ＶＩＡＣＴおよび実駆動電流ＩＡＣＡＣＴは、過励磁制御の実行中よりも低くなる。
【００６８】
以上のように、燃料噴射タイミングＴＩＮＪの直前に、すなわちコンデンサ２３からインジェクタ４に電力を供給する直前にあらかじめ、過昇圧制御によって、コンデンサ電圧ＶＣを目標値ＶＯＢＪからさらに上昇させるので、実インジェクタ電圧ＶＩＡＣＴと実駆動電流ＩＡＣＡＣＴの上昇度合はともに非常に大きくなり、実駆動電流ＩＡＣＡＣＴは、速やかに目標過励磁電流ＩＥＸＣＭＤに達する。したがって、インジェクタ４を速やかに開弁させ、その応答性を高めることができる。
【００６９】
これに対して、図６に破線で示す比較例では、本実施形態と異なり、過昇圧制御が実行されず、インジェクタ４への電力供給の開始時、目標値ＶＯＢＪに保持された状態のコンデンサ電圧ＶＣを含む過励磁用電圧がインジェクタ４に印加される。したがって、図６に示すように、本実施形態の場合と比較して、実インジェクタ電圧ＶＩＡＣＴと実駆動電流ＩＡＣＡＣＴの上昇度合がともに小さく、インジェクタ４への電力供給の開始時から実駆動電流ＩＡＣＡＣＴが目標過励磁電流ＩＥＸＣＭＤに達するまでに要する時間が長くなり、インジェクタ４の開弁が遅くなり、その応答性は低くなる。
【００７０】
また、本実施形態によれば、過昇圧制御の開始タイミングを規定する昇圧タイミングＴＢＯＯＳＴが、実コンデンサ電圧ＶＣＡＣＴが上限値ＶＭＡＸを超えないようなタイミングに算出されることと、過昇圧制御の実行中、コンデンサ電圧ＶＣが上限値ＶＭＡＸを超えないように制御されること、この上限値ＶＭＡＸがコンデンサ２３の発熱を防止可能な最高の電圧値に設定されていることから、コンデンサ２３の発熱を防止することができる。
【００７１】
さらに、コンデンサ電圧ＶＣを、過励磁制御を終了した後に、すなわちインジェクタ４を開弁させた後に、目標値ＶＯＢＪに保持するとともに、インジェクタ４に電力を供給する直前にのみ目標値ＶＯＢＪから上昇させるので、コンデンサ２３の発熱を確実に防止することができる。同じ理由により、インジェクタ４への今回の電力供給が終了してから次回の電力供給が行われるまでの間、コンデンサ電圧ＶＣを目標値ＶＯＢＪよりも高い値に保持するための昇圧動作を継続して行う必要がないので、その分、バッテリ２５の電力を確保でき、したがって、エンジン３の良好な燃費を確保することができる。
【００７２】
また、コンデンサ電圧ＶＣを目標値ＶＯＢＪから上昇させるので、図６に実線で示すように、インジェクタ４への電力供給によって低下したときの実コンデンサ電圧ＶＣＡＣＴは比較的高い。このため、コンデンサ２３として、その電圧の上限値はそのままで、電圧の下限値がより大きな、容量の小さな小型のものを採用することが可能になり、それにより、燃料噴射制御装置１の小型化を図ることができる。
【００７３】
これに対して、比較例では、コンデンサ電圧ＶＣを目標値ＶＯＢＪに保持し、目標値ＶＯＢＪから上昇させないので、図６に示すように、インジェクタ４への電力供給によって低下したときの実コンデンサ電圧ＶＣＡＣＴは、本実施形態の場合よりも低くなっている。このため、コンデンサ２３として、容量の大きな大型のものを採用しなければならない。
【００７４】
また、本実施形態によれば、前述した従来の場合と異なり、昇圧動作を、コンデンサから燃料噴射弁への電力供給の開始から所定時間が経過するのを待って行うのではなく、過励磁制御を終了した後にすぐに、すなわちインジェクタ４を開弁させた後にすぐに行うので、コンデンサ電圧ＶＣの低下量を抑制することができる。したがって、このことによっても、コンデンサ２３として、容量の小さな小型のものを採用することが可能になるとともに、昇圧回路２０として、電圧の昇圧度合が小さな小型のものを採用することが可能になり、それにより、燃料噴射制御装置１のさらなる小型化を図ることができる。
【００７５】
さらに、過励磁制御の実行中にも、すなわち、インジェクタ４への過励磁電流ＩＥＸの供給中にも、これと並行して過昇圧制御が実行され、それにより、コンデンサ電圧ＶＣに加え、昇圧電圧もインジェクタ４に印加されるので、コンデンサ電圧ＶＣの低下量をさらに抑制することができる。したがって、上述した効果をより有効に得ることができる。
【００７６】
これに対して、比較例では、インジェクタ４への電力供給の開始後、実コンデンサ電圧ＶＣＡＣＴがしきい値ＶＲＥＦを下回った時に初めて、昇圧動作を開始するので、コンデンサ電圧ＶＣの低下量を十分に抑制することができない。したがって、このことによっても、図６に示すように、インジェクタ４への電力供給によって低下したときの実コンデンサ電圧ＶＣＡＣＴは、本実施形態の場合よりも低くなっている。
【００７７】
また、本実施形態における各種の要素と、本発明における各種の要素との対応関係は次のとおりである。すなわち、本実施形態における駆動回路１０およびバッテリ２５が、本発明における噴射弁駆動手段および電源にそれぞれ相当するとともに、本実施形態におけるＥＣＵ２が、本発明における噴射開始タイミング設定手段、噴射弁駆動手段および昇圧制御手段に相当する。
【００７８】
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、過昇圧制御の実行中、実コンデンサ電圧ＶＣＡＣＴと上限値ＶＭＡＸとの比較結果に基づいて、昇圧動作を制御しているが、コンデンサ電圧ＶＣを目標値ＶＯＢＪから上限値ＶＭＡＸを超えないように上昇させるのであれば、他の手法によって昇圧動作を制御してもよい。例えば、目標値ＶＯＢＪと上限値ＶＭＡＸとの間の所定値（ＶＯＢＪ＜所定値＜ＶＭＡＸ）に、実コンデンサ電圧ＶＣＡＣＴがなるように、昇圧動作を制御してもよい。また、実施形態では、検出された実コンデンサ電圧ＶＣＡＣＴに基づいて昇圧回路２０による昇圧動作を制御することにより、コンデンサ電圧ＶＣをフィードバック制御（クローズドループ制御）しているが、コンデンサ電圧ＶＣを検出せずに、オープンループ制御してもよい。
【００７９】
さらに、実施形態では、コンデンサ２３からインジェクタ４への電力供給中、昇圧回路２０による昇圧動作を実行しているが、停止してもよい。また、実施形態では、実駆動電流ＩＡＣＡＣＴが目標過励磁電流ＩＥＸＣＭＤに達したときに、インジェクタ４が開弁したものとみなして、コンデンサ電圧ＶＣを目標値ＶＭＡＸに収束させるための昇圧動作の制御を開始しているが、その開始タイミングを、センサなどで検出されたインジェクタ４の実際の開度に基づいて設定してもよい。さらに、実施形態は、本発明を車両用の筒内噴射式のガソリンエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、吸気ポート噴射式のエンジンや、ディーゼルエンジン、クランク軸が鉛直に配置された船外機などのような船舶推進機用エンジンなど、産業用の各種の内燃機関に適用可能である。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】
【００８０】
１ 燃料噴射制御装置
２ ＥＣＵ（噴射開始タイミング設定手段、噴射弁駆動手段、昇圧制御手段）
３ エンジン
４ インジェクタ
１０ 駆動回路（噴射弁駆動手段）
２０ 昇圧回路
２３ コンデンサ
２５ バッテリ（電源）
ＶＢ バッテリ電圧（電源の電圧）
ＶＣ コンデンサ電圧
ＴＩＮＪ 燃料噴射タイミング（噴射開始タイミング）
ＶＯＢＪ 目標値
ＶＭＡＸ 上限値
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射弁を開弁させることにより燃料を内燃機関に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、
当該昇圧された昇圧電圧が印加されることによって充電されるコンデンサと、
前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射開始タイミングを設定する噴射開始タイミング設定手段と、
前記コンデンサに充電された電力を、前記設定された噴射開始タイミングに前記燃料噴射弁に供給することによって、当該燃料噴射弁を開弁させる噴射弁駆動手段と、
前記昇圧回路による昇圧動作を制御することによって、前記コンデンサの電圧を、前記燃料噴射弁を開弁させた後に、所定の目標値になるように制御するとともに、前記噴射開始タイミングの直前に、前記目標値に制御された状態から、所定の上限値を超えないように上昇させる昇圧制御手段と、
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】
燃料噴射弁を開弁させることにより燃料を内燃機関に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、
当該昇圧された昇圧電圧が印加されることによって充電されるコンデンサと、
前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射開始タイミングを設定する噴射開始タイミング設定手段と、
前記コンデンサに充電された電力を、前記設定された噴射開始タイミングに前記燃料噴射弁に供給することによって、当該燃料噴射弁を開弁させる噴射弁駆動手段と、
前記昇圧回路による昇圧動作を制御することによって、前記コンデンサの電圧を、前記燃料噴射弁を開弁させた後に、所定の目標値になるように制御するとともに、前記噴射開始タイミングの直前に、前記目標値に制御された状態から、所定の上限値を超えないように上昇させる昇圧制御手段と、
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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１５９０２５（Ｐ２０１２−１５９０２５Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８７１６（Ｐ２０１１−１８７１６）
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【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８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【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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