(57)【要約】【課題】コスト高を招くことなく燃料噴射弁の最高作動燃圧を大きくでき、燃料噴射弁の噴射率を高め得る内燃機関の燃料噴射制御装置を提供する。【解決手段】エンジン回転数を検出する回転数センサ５１と、気筒数およびエンジン回転数に応じた周期で電気エネルギを蓄積し複数のうち噴射時期の燃料噴射弁２０を蓄積したエネルギにより開弁駆動する噴射駆動回路４２と、エンジン１０の過回転抑制条件を記憶するメモリ３２を有し、その条件が成立するとき噴射時期の燃料噴射弁２０に対する噴射駆動回路４２からの開弁駆動を停止させて過回転を抑制する燃料カット制御手段３０とを備えた内燃機関の燃料噴射制御装置であって、燃料カット制御手段３０は、電気エネルギを供給するバッテリー６０の電圧ＶＢをモニタする電源電圧モニタ部３０ａを有し、エンジン１０の燃料カット回転数Ｎｃをバッテリー電圧ＶＢに応じて変化させる。【選択図】図１
2010071242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を有する内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記内燃機関の気筒数および前記内燃機関の回転数に応じた周期で電気エネルギを蓄積し、前記複数の気筒に装備された複数の燃料噴射弁のうち噴射時期の燃料噴射弁を、前記蓄積した電気エネルギにより開弁駆動する噴射弁駆動手段と、
前記内燃機関の過回転を抑制すべき過回転抑制条件を記憶するメモリを有し、前記過回転抑制条件が成立するとき、前記噴射時期の燃料噴射弁に対する前記噴射弁駆動手段からの開弁駆動を停止させて前記内燃機関の過回転を抑制する燃料カット制御手段と、を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記燃料カット制御手段が、前記電気エネルギを供給する電源の電圧をモニタする電源電圧モニタ部を有し、前記内燃機関の前記過回転抑制条件を成立させる回転数を前記電源の電圧に応じて変化させることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置、特に噴射弁駆動手段により機関回転数に応じた周期で電気エネルギを蓄積して燃料噴射弁（インジェクタ)を開弁駆動するとともに、高回転域の機関回転数で燃料カットを実行して内燃機関の過回転を抑制するようにした内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、内燃機関、特に気筒内に直接燃料を噴射する直噴エンジンあるいはディーゼルエンジンにおいては、気筒毎に高圧燃料が供給される電磁駆動式あるいは圧電駆動式の燃料噴射弁が装着されるとともに、エンジン回転に同期して複数の燃料噴射弁のうち噴射時期の燃料噴射弁を順次励磁し開弁駆動していくため例えば容量放電式の電子配電を行う噴射駆動ユニット（ＥＤＵ（electronic distribution unit）ともいう）が装備されており、そのＥＤＵの作動がエンジンを電子制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ（electronic control unit）ともいう）からの噴射指令信号に従って制御されるようになっている。また、噴射駆動ユニット内のスイッチング素子等の保護や燃料噴射制御精度の維持のためにエンジン回転数の過回転を抑制すべき条件が予め設定され、その過回転抑制条件が成立するとき、噴射時期の燃料噴射弁に対する開弁駆動を停止させる燃料カット制御を実行するものも知られている。
【０００３】
従来のこの種の内燃機関の燃料噴射制御装置としては、例えば燃料噴射弁の励磁コイルの抵抗値が小さいほど、かつ、ドライバユニット内のスイッチング素子であるトランジスタのオン時間（デューティ比）が大きいほど、燃料カット制御を開始すべきエンジン回転数である燃料カット判定値を小さい値に変更するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、バッテリー電圧を昇圧回路により高電圧に昇圧するとともに、その昇圧電圧を燃料噴射弁の電磁ソレノイドに印加するときの電流値を検出し、検出した電流値に応じて昇圧回路の目標電圧を変更するようにして、大容量のコンデンサを用いることなく適切な印加電圧での燃料噴射弁を駆動するようにしたものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
さらに、燃料噴射弁の開弁コイルの吸引力や応答性確保のため、開弁コイルに流れる電流の電流値を検出するとともに、その電流をピーク電流値に保持するピークホールド手段を設けたものが知られている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平０９−７９０７６号公報
【特許文献２】特開２００５−１６３６２５号公報
【特許文献３】特開２００１−２４８４７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のような従来の内燃機関の燃料噴射制御装置にあっては、次のような問題があり、コスト高を招来することなく燃料噴射弁の最高作動燃圧を高めることができず、燃料噴射弁の噴射率（単位時間当りの燃料噴射量）を高めることができなかった。そのため、電源電圧の低下（例えば、発電機の故障、バッテリーの劣化、電気負荷過大の状態）によって噴射不良が発生し、エンジンの故障を招く可能性があった。
【０００７】
筒内直噴エンジン等に搭載される電磁駆動式の燃料噴射弁は、燃焼圧下で所要量の高圧燃料を噴射し、かつ、その燃料の拡散時間を十分に確保するために短い噴射時間で噴ききる必要があるため、そのソレノイド部には、燃料噴射弁の弁体部を閉弁方向に付勢する強いばねに対抗して弁体部を瞬時に開弁駆動する高吸引力が要求される。
【０００８】
燃料噴射弁のソレノイド部を高吸引力とするにはそのボディ側に固定されたコアとバルブ側に連結されたアーマチャとのエアーギャップを小さくするのが望ましい。しかし、バルブリフトが小さくなって高燃料流量が得られなくなったり燃料の噴霧形成に不利となったりするため、通常、ソレノイド部に要求される吸引力とバルブ特性上要求されるエアーギャップとがバランスしたところで燃料噴射弁が設計されている。すなわち、バルブリフトを大リフトとしてシート圧損（燃料がバルブとシートの隙間を通過するときの圧力損失）をゼロに近付けるような理想的な設計は困難であった。
【０００９】
また、コアとアーマチャの対向面積を増加させること、ソレノイド部の開弁コイルの起磁力を大きくすること、あるいは、コアとアーマチャに高磁束密度の材料を用いることも考えられるが、径寸法の拡大、消費電力の増大、あるいはコスト高を招く。
【００１０】
さらに、筒内直噴エンジン等において、前記起磁力を大きくする場合、ＥＤＵから燃料噴射弁への供給エネルギを増大させる必要が生じる。しかし、ＥＤＵにおいてエンジン回転数に応じた周期でチャージできる電気エネルギは、ＥＤＵの回路構成、チャージ時間および電源電圧によって決まるものであり、チャージ時間は最高回転数で、電源電圧は最低保証電圧で決まることになる。したがって、同じチャージ時間で蓄積できる電気エネルギを増大させるためには、ＥＤＵの回路を強力にする必要があり、コスト高を招くという問題がある。
【００１１】
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、コスト高を招くことなく燃料噴射弁の最高作動燃圧を大きくすることができ、燃料噴射弁の噴射率を高め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】
【００１２】
本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、上記目的達成のため、複数の気筒を有する内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、前記内燃機関の気筒数および前記内燃機関の回転数に応じた周期で電気エネルギを蓄積し、前記複数の気筒に装備された複数の燃料噴射弁のうち噴射時期の燃料噴射弁を、前記蓄積した電気エネルギにより開弁駆動する噴射弁駆動手段と、前記内燃機関の過回転を抑制すべき過回転抑制条件を記憶するメモリを有し、前記過回転抑制条件が成立するとき、前記噴射時期の燃料噴射弁に対する前記噴射弁駆動手段からの開弁駆動を停止させて前記内燃機関の過回転を抑制する燃料カット制御手段と、を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置であって、前記燃料カット制御手段が、前記電気エネルギを供給する電源の電圧をモニタする電源電圧モニタ部を有し、前記内燃機関の前記過回転抑制条件を成立させる回転数を前記電源の電圧に応じて変化させることを特徴とする。
【００１３】
この構成により、燃料カット制御手段が、内燃機関の過回転抑制条件を成立させる回転数を、電源電圧モニタ部でモニタされた電源電圧に応じて変化させることになる。したがって、電源電圧が低く、エンジン回転数に応じたチャージ時間内で十分な電気エネルギの蓄積ができないときには、過回転抑制条件が成立し易くなり、電源電圧が高く、短いチャージ時間でも十分な電気エネルギの蓄積が可能であるときには、過回転抑制条件が成立し難くなって、高い回転数での運転が可能となる。したがって、作動燃圧を高くしても、電源電圧のモニタ結果に応じ、電気エネルギの蓄積が可能であるときには正常に運転することができ、しかも、噴射弁駆動手段の回路構成を特に強力なものに変更する必要もない。
【００１４】
また、前記メモリに、前記過回転抑制条件を成立させる回転数と前記電源の電圧を対応付けて予め設定したマップが格納され、前記燃料カット制御手段が、前記電源の電圧に応じて前記マップから前記過回転抑制条件を成立させる回転数を参照し、前記過回転抑制条件を成立させる回転数を可変設定するようにすると、過回転抑制条件を成立させる回転数を電源電圧のモニタ結果に応じてきめ細かにかつ迅速に設定できる。
【００１５】
また、前記メモリに、前記内燃機関の回転数と前記過回転抑制条件を成立させないために前記電源の電圧に要求される必要電源電圧とを対応付けて予め設定したマップが格納され、前記燃料カット制御手段が、前記電源の電圧と前記内燃機関の回転数に応じて前記マップからを参照した前記必要電源電圧とを比較し、該比較の結果に応じて前記過回転抑制条件を成立させる回転数に達したか否かを判定するようにすると、マップをエンジン回転数に基づいて参照し、必要電源電圧をエンジン回転数に応じてきめ細かにかつ迅速に把握することができ、その必要電源電圧と電源電圧のモニタ結果とを比較することで、内燃機関の過回転抑制のための燃料カット制御の可否が的確に判定できることになる。したがって、急に電源電圧が低下したような場合に、即座に正常な燃料噴射が可能なエンジン回転数になるまで過回転抑制制御が実行できることになり、不良噴射を有効に防止できる。
【００１６】
前記燃料カット制御手段が、前記過回転抑制条件が成立するときに前記内燃機関のスロットルバルブを閉弁させるスロットル制御部を有することで、燃料カット時にスロットルバルブが閉弁状態となってポンピングロスが増大され、過回転がより有効に抑制される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、内燃機関の過回転抑制条件が成立する回転数を、電源電圧モニタ部でモニタされた電源電圧に応じて変化させ、電源電圧が低くエンジン回転数に応じたチャージ時間内で十分な電気エネルギの蓄積ができないときには、過回転抑制条件が成立し易くなり、電源電圧が高く短いチャージ時間でも十分な電気エネルギの蓄積が可能であるときには、過回転抑制条件が成立し難くなるようにしているので、噴射弁駆動手段の回路構成を特に強力なものにすることなく、電源電圧が高いときには、作動燃圧が高くとも高回転域まで正常に燃料噴射を実行させることができる。その結果、コスト高を招くことなく燃料噴射弁の最高作動燃圧を大きくすることができ、燃料噴射弁の噴射率を高め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ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置の概略構成図であり、図２は、第１の実施の形態に係る燃料噴射制御装置の制御系のブロック構成図である。
【００２０】
まず、構成について説明する。
【００２１】
図１に示すように、本実施の形態の内燃機関の燃料噴射制御装置は、多気筒であって各気筒内の燃焼室に直接に燃料が噴射される内燃機関、例えば直噴火花点火式の内燃機関であるエンジン１０に装備されている。
【００２２】
エンジン１０においては、エンジンブロック１１の各気筒部分１１ｃ（図１中では１つの気筒部分のみ図示している）にピストン１２が収納され、両者間に燃焼室１３が画成されている。また、エンジンブロック１１のシリンダヘッド部分１１ｈには、吸気弁１４と排気弁１５が所定のタイミングで開弁するよう弁開閉可能に装着されるとともに、燃焼室１３内に露出する点火プラグ１６ａおよびこれを点火させる点火コイル１６ｂを有するダイレクトイグニッション方式の点火装置１６が配置されている。また、エンジン１０の吸気管１７内にはスロットルバルブ１７ｖが装着され、更にサージタンク１８が形成されている。エンジン１０の排気管１９には図示しない排気浄化装置が接続されている。
【００２３】
また、エンジン１０にはその複数の気筒１０ｃに対応する複数の筒内噴射用の燃料噴射弁２０（インジェクタ）が設けられており、これら燃料噴射弁２０はデリバリーパイプ２１を介して燃料ポンプ２２に接続されている。燃料ポンプ２２は、詳細を図示しないが、燃料タンク２３内から燃料通路２４を通して汲み上げた燃料（例えば、ガソリン）を高圧に加圧して吐出し、デリバリーパイプ２１に供給するようになっている。
【００２４】
点火装置１６および燃料噴射弁２０はそれぞれ対応する燃焼室１３の近傍に配置されており、これら点火装置１６および燃料噴射弁２０の作動は、エンジンを電子制御するＥＣＵ（電子制御ユニット）３０からの点火指令信号Ｐｉｇｎ（図２参照）および燃料噴射信号Ｐｉｎｊを受ける点火駆動回路４１および噴射駆動回路４２によってそれぞれ制御されるようになっている。
【００２５】
図２に示すように、ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１、ＲＯＭ（Read Only Memory）３２、ＲＡＭ（Random Access Memory）３３、バックアップメモリ３４（バックアップ用の不揮発メモリ）、入力ポート３５および出力ポート３６等を含んで構成されている。
【００２６】
このＥＣＵ３０の入力ポート３５には、クランク角センサ（回転数センサ）５１、スロットル開度センサ５２、吸気管内圧力センサ５３、車速センサ５４、酸素センサ５５、気筒判別センサ５６、吸気温センサ５７、水温センサ５８等のセンサ群からなる運転状態検出手段５０が接続されており、これらセンサ群からのセンサ情報がＥＣＵ３０に取り込まれるようになっている。
【００２７】
また、ＥＣＵ３０の出力ポート３６には、点火駆動回路４１、噴射駆動回路４２および燃料ポンプ駆動回路４３等の駆動回路群４０が接続されている。なお、駆動回路群４０の各駆動回路には、バッテリー６０からの電源がそれぞれに供給される。
【００２８】
点火駆動回路４１は、気筒毎に設けられた複数の点火装置１６のうちＥＣＵ３０からの点火指令信号に対応する点火時期の気筒の点火装置１６をエンジン１０の回転に応じ順次点火駆動していくための公知の電流遮断式あるいは容量放電式のものである。この点火駆動回路４１は、例えば点火信号Ｐｉｇｎの立上り時に内部のスイッチング素子をＯＮさせて点火コイル１６ｂに一次電流を流し、点火信号Ｐｉｇｎの立下り時にスイッチング素子をＯＦＦさせて点火コイル１６ｂの一次電流を遮断することで、点火コイル１６ｂの図示しない２次側コイルに高電圧を発生させ、点火プラグ１６ａに火花放電させることができる。
【００２９】
噴射駆動回路４２は、気筒毎に設けられた複数の燃料噴射弁２０のうち噴射時期の１つの燃料噴射弁２０をエンジン１０の回転に同期して順次励磁し開弁駆動していくため、容量放電式の配電が可能な噴射駆動ユニット（以下、ＥＤＵという）で構成されており、そのＥＤＵの作動がエンジン１０を電子制御するＥＣＵ３０からの噴射信号Ｐｉｎｊに従って制御されるようになっている。
【００３０】
この噴射駆動回路４２は、例えばチョッパ回路、コンデンサ、充電用スイッチング素子および変圧器を含むＤＣ−ＤＣコンバータ回路からなり、コンデンサに充電した電荷を変圧器の１次コイルに放電して変圧器の２次コイルに高電圧を発生させる昇圧回路部４２ａと、前記２次コイルに接続する出力部でＯＮ／ＯＦＦ切り替えされて燃料噴射弁２０のソレノイド部への通電電流およびデューティ比を制御することができる放電側スイッチング素子を有する充放電部４２ｂと、を含んで構成されている。ここで、昇圧回路部４２ａの充電用スイッチング素子は、コンデンサの充電電圧レベルが予め設定された充電電圧レベルに達するかＥＣＵ３０からの噴射信号Ｐｉｎｊで指令される噴射開始時期（噴射信号の立上り）になるとＯＦＦし、噴射終了時期（噴射信号の立下り）になるとＯＮする。
【００３１】
噴射駆動回路４２は、エンジン１０の気筒数（例えば４）および機関回転数［ｒｐｍ］に応じた周期で、ＥＣＵ３０から指令された噴射時間中に複数の燃料噴射弁２０のうち噴射時期の燃料噴射弁２０から燃料噴射ができるように、前記コンデンサに電気エネルギ（静電エネルギ）を蓄積し、複数の燃料噴射弁２０のうち噴射時期の燃料噴射弁２０を蓄積した電気エネルギの放電（変圧器で高電圧に変圧される）により開弁駆動する噴射弁駆動手段となっている。なお、このような噴射駆動回路４２の基本的な構成は、例えば特開２００３−２２２０６１号公報や特開２００１−１５２９３９号公報に記載されるような噴射駆動回路により実現できる。
【００３２】
また、噴射駆動回路４２は、入力電圧が通常の１２Ｖ程度に大きければ、高エンジン回転数のときにおいても、また、燃料噴射弁２０内の閉弁用スプリングが予め設定された作動燃料圧力範囲の最高圧に対応する大きな付勢力に設定されていても、エンジン回転数に応じた充電周期内の比較的短い時間内で充電電圧レベルに達するが、入力電圧が例えば１０Ｖ程度、またはそれ以下に低下してしまうと、高エンジン回転数のときに、あるいは比較的高エンジン回転数であって燃料噴射弁２０内の閉弁用スプリングが高燃料圧力に応じて大きな付勢力に設定されているときに、エンジン回転数に応じた充電周期内で所要の充電電圧レベルに達し得なくなるものである。
【００３３】
燃料ポンプ２２は、例えばフィードポンプと加圧ポンプを組み合わせた公知のものであり、燃料ポンプ駆動回路４３は、例えばそのフィードポンプと加圧ポンプをそれぞれＯＮ／ＯＦＦ制御する複数のリレー回路を含んで構成されている。また、燃料ポンプ駆動回路４３は、燃料ポンプ２２の駆動回転数やそのスピル弁の漏れ量調節によりデリバリーパイプ２１に供給・蓄圧される燃料の圧力（燃圧）を制御することができ、エンジン１０の運転状態に最適な燃圧になるように、更には燃料噴射弁２０の噴射特性を良好に維持するように、燃圧を変化させることができるようになっている。なお、そのような燃圧の制御方法自体は公知であり、ここでは詳述しない。
【００３４】
ＥＣＵ３０のＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２に格納された制御プログラムに従って、ＲＡＭ３３およびバックアップメモリ３４との間でデータを授受しながら、入力ポート３５から取り込んだセンサ情報や予め設定された設定値情報等に基づいて、所定の演算処理を実行し、その結果に応じて出力ポート３６からの点火信号Ｐｉｇｎや噴射信号Ｐｉｎｊ等の制御信号出力を行うことで、エンジン１０の電子制御の処理を実行するようになっている。
【００３５】
例えば、ＥＣＵ３０は、回転数センサ５１（回転数検出手段；クランク角センサ）の検出パルスに基づいてエンジン１０の回転数（機関回転速度）を検出する。また、ＥＣＵ３０は、エンジン１０の運転時におけるデリバリーパイプ２１内の燃料圧力を設定するとともに、エンジン１０の運転状態に応じた点火時期、燃料噴射時期および燃料噴射量を算出し、点火駆動回路４１および噴射駆動回路４２に点火信号Ｐｉｇｎおよび噴射信号Ｐｉｎｊを出力する。あるいは、ＥＣＵ３０は、エンジン１０の運転状態に応じて、例えば加速時にはオルタネータによる発電負荷を軽減し、減速時にはオルタネータの発電電圧を上げることで、低燃費化を図るようになっている。さらに、ＥＣＵ３０は、図示しないバッテリー電流センサおよびバッテリー温度センサからのセンサ情報を基に、バッテリー６０の放電量や容量を算出することができる。
【００３６】
ＥＣＵ３０は、また、入力ポート３５に取り込まれるバッテリー電圧ＶＢをモニタする計測処理を実行するとともに、そのモニタ結果に応じて、点火駆動回路４１および噴射駆動回路４２により後述する燃料カット制御を実行させる機能を併有している。
【００３７】
すなわち、ＥＣＵ３０のＲＯＭ３２またはバックアップメモリ３４には、エンジン１０の過回転を抑制すべき過回転抑制条件が予め記憶格納されている。ここにいう過回転抑制条件とは、例えば機関回転数が規定値以上の高回転数（高回転速度）のときであり、エンジン１０の保護および燃費向上のためにエンジン１０の過回転を防止する必要がある運転状態になっているときを指す。そして、その過回転抑制条件が成立するとき、ＥＣＵ３０は、噴射時期の燃料噴射弁２０に対する噴射駆動回路４２からの開弁駆動の少なくとも一部を停止させて噴射燃料をカットし、エンジン１０の過回転を抑制する燃料カット制御手段として機能するようになっている。
【００３８】
この燃料カット制御手段としてのＥＣＵ３０は、電気エネルギを供給するバッテリー６０（電源）のプラス端子の電圧ＶＢをモニタする電源電圧モニタ部３０ａ（図１中に模式的に例示する）として機能するとともに、エンジン１０の過回転抑制条件を成立させる回転数［ｒｐｍ］を、バッテリー６０の電圧ＶＢに応じて変化させるようになっている。
【００３９】
より具体的には、ＥＣＵ３０のメモリであるＲＯＭ３２またはバックアップメモリ３４には、過回転抑制条件を成立させる回転数［ｒｐｍ］とバッテリー６０の電圧ＶＢ［ｖｏｌｔ］を対応付けて予め設定したマップ（図３中のＭ１参照）が格納されており、燃料カット制御手段としてのＥＣＵ３０は、バッテリー６０の電圧ＶＢに応じてそのマップＭ１から過回転抑制条件を成立させる回転数を参照し、過回転抑制条件を成立させる回転数を可変設定するようになっている。
【００４０】
このマップＭ１（電源電圧−燃料カット回転数線図）においては、図中に傾斜した直線Ａで示されるように、バッテリー６０の電圧ＶＢが増加するのに比例して過回転抑制条件を成立させる回転数Ｎｃが増加している。
【００４１】
また、このマップＭ１中の任意の電圧ＶＢに対応する過回転抑制条件を成立させる回転数（以下、燃料カット回転数ともいう）Ｎｃは、複数の燃料噴射弁２０に供給される燃料の圧力が予め設定された燃料圧力範囲内の最大圧力値であるときに、エンジン回転数ＮＥおよび気筒数に応じた噴射信号出力周期で噴射駆動回路４２に電気エネルギを蓄積させても、噴射駆動回路４２が蓄積した電気エネルギによっては燃料噴射弁２０を確実に開弁駆動することが困難になる最小の回転数に設定されており、高回転時の過回転抑制のための燃料カットを実行するのに好ましいエンジン回転数である。
【００４２】
なお、バッテリー６０のプラス端子６１には、図示しないオルタネータの発電出力端子が接続されており、エンジン１０の運転中にこのオルタネータが正常に動作する場合、バッテリー６０のプラス端子６１にオルタネータからの発電電圧が供給されるようになっている。
【００４３】
次に、作用について説明する。
【００４４】
図３は、本実施形態の内燃機関の噴射制御装置における燃料カット回転数の概略の設定手順を示すフローチャートであり、図４は、本実施形態の内燃機関の噴射制御装置における噴射信号Ｐｉｎｊの発生タイミングと容量放電式噴射駆動のための充電（図中斜線部）のタイミングを示す図で、同図（ａ）は低電源電圧で低回転運転の場合、同図（ｂ）は低電源電圧で高回転運転の場合、同図（ｃ）は高電源電圧で高回転運転の場合を、それぞれ示している。なお、図３に示す燃料カット回転数の設定処理は、エンジン１０の運転中予め設定された周期で繰返し実行され、その繰返しの周期は点火時期や噴射量の算出周期より長くてよい。
【００４５】
図３において、まず、燃料カット制御手段としてのＥＣＵ３０によりバッテリー６０の電圧ＶＢがモニタされる（ステップＳ１１）。
【００４６】
次いで、その電源電圧ＶＢのモニタ結果を基に現在の電源電圧ＶＢに対応する燃料カット回転数が特定される。具体的には、例えば現在の電源電圧ＶＢの値を基にマップＭ１が参照され、図３に示すように、現在の電源電圧ＶＢｐに対応する好ましい燃料カット回転数Ｎｃｐが特定される（ステップＳ１２）。
【００４７】
ところで、エンジン１０の回転数ＮＥ［ｒｐｍ］および気筒数（例えば４）に応じた噴射信号出力の周期Ｔは、例えば気筒数ｎの場合、（２／ｎ）×（６０／ＮＥ）であり、エンジン回転数が低い場合と高い場合では、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、周期Ｔが変化する。
【００４８】
上述のように現在の電源電圧ＶＢｐに対応する好ましい燃料カット回転数Ｎｃｐとして特定されるエンジン回転数は、デリバリーパイプ２１から燃料噴射弁２０に供給される燃料圧力が設定範囲内の最大燃料圧力である場合に、周期Ｔの間に噴射駆動回路４２に電気エネルギを蓄積させても、噴射駆動回路４２が蓄積した電気エネルギによっては燃料噴射弁２０を確実に開弁駆動することが困難になるほどの高回転数に達した時点の回転数、すなわち、燃料噴射弁２０の開弁駆動が困難になるほどの高エンジン回転数のうち最小の回転数である。
【００４９】
このようにして、現在の電源電圧ＶＢｐに対応する好ましい燃料カット回転数Ｎｃｐが特定されると、その燃料カット回転数Ｎｃｐの値（例えば６０００［ｒｐｍ］を上回る）が次の燃料カット回転数Ｎｃの更新設定までの間、現在の燃料カット回転数として設定され（ステップＳ１３）、今回の設定処理が終了する。
【００５０】
この燃料カット回転数Ｎｃの設定処理後、エンジン１０の運転状態が高エンジン回転数になり、燃料カット回転数に達すると、ＥＣＵ３０は、噴射時期の燃料噴射弁２０に対する噴射駆動回路４２からの開弁駆動の少なくとも一部を停止させて今回の噴射燃料を停止させ、エンジン１０の過回転を抑制する燃料カットを実行する。したがって、エンジン１０が燃料噴射弁２０の不良噴射の発生を未然に防止するよう保護されるとともに、エンジン１０の燃費が向上することになる。
【００５１】
例えば、エンジン１０の過回転抑制条件を成立させる回転数［ｒｐｍ］は、バッテリー６０の電圧ＶＢに応じて変化させるようになっているが、エンジン１０の運転中に発電機であるオルタネータが正常に動作する場合、バッテリー電圧ＶＢは、通常、例えば１２Ｖ以上の値に維持される。
【００５２】
この状態においては、電源電圧が高いので、図４（ｃ）に実線で囲まれる斜線領域に示すように、高回転運転の短いチャージ時間（エンジン回転数に応じた周期）Ｔａでも噴射駆動回路４２のコンデンサに十分な電気エネルギを蓄積可能であり、高回転運転を行っても燃料噴射が可能となるから、過回転抑制条件が成立し難くなる。
【００５３】
したがって、燃料噴射弁２０の作動燃圧が比較的高く設定されていても、ＥＣＵ３０によるバッテリー電圧ＶＢのモニタ結果に応じ、所要量の電気エネルギの蓄積が可能であるときには正常に高エンジン回転数での高噴射率の運転ができる。しかも、噴射弁駆動手段の回路構成を特に強力なものに変更する必要もない。
【００５４】
一方、バッテリー６０の電圧ＶＢが低くなっている場合、例えばバッテリーの劣化や過大な電気負荷状態によって電圧ＶＢが１０Ｖ程度に低下している場合には、エンジン１０が高回転で運転されると、図４（ｂ）に示すように、そのエンジン回転数に応じた周期Ｔａだけのチャージ時間内で噴射駆動回路４２に電気エネルギを蓄積させても、噴射駆動回路４２が蓄積できる電気エネルギが所要量に達し得なくなり、作動燃圧が高く設定されていると（閉弁用のスプリングの付勢力が大きいと）、燃料噴射弁２０を確実に開弁駆動することが困難になる。
【００５５】
この状態においては、ＥＣＵ３０による燃料カット回転数Ｎｃの設定値は、バッテリー電圧ＶＢが高い場合よりも小さい回転数に設定され、エンジン１０が高回転で運転されるときに過回転抑制条件が成立し易くなる。したがって、エンジン１０が不良噴射の発生を未然に防止するよう保護されるとともに、燃費が抑えられる。
【００５６】
オルタネータの故障によりバッテリー６０の電圧ＶＢが低くなっている場合も、ＥＣＵ３０による燃料カット回転数Ｎｃの設定値は、バッテリー電圧ＶＢが高い場合よりも小さい回転数に設定され、エンジン１０が高回転で運転されるときに過回転抑制条件が成立し易くなるから、上述と同様に、エンジン１０が不良噴射の発生を未然に防止するよう保護されることになる。
【００５７】
エンジン１０が通常の比較的低速のエンジン回転数で運転されるときは、バッテリーの劣化や過大な電気負荷状態によって電圧ＶＢが１０Ｖ程度に低下している場合でも、図４（ａ）に示すように、そのエンジン回転数に応じた長い周期分のチャージ時間Ｔ内で噴射駆動回路４２に電気エネルギを蓄積させることができるので、噴射駆動回路４２が蓄積できる電気エネルギが所要量に達し得ることになり、ＥＣＵ３０から指令される噴射時期に燃料噴射が実行される。
【００５８】
このように、本実施形態では、燃料カット制御手段であるＥＣＵ３０が、エンジン１０の過回転抑制条件を成立させる燃料カット回転数Ｎｃを、ＥＣＵ３０の電源電圧モニタ部でモニタされた電源電圧ＶＢに応じて変化させ、コスト高を招くことなく最高作動燃圧を大きくすることができ、燃料噴射弁の噴射率を高めることができることになる。
【００５９】
また、本実施形態においては、ＥＣＵ３０内のメモリ、例えばＲＯＭ３２やバックアップメモリ３４に過回転抑制条件を成立させる回転数Ｎｃとバッテリー６０の電圧ＶＢを対応付けて予め設定したマップＭ１が格納され、燃料カット制御手段としてのＥＣＵ３０が、そのバッテリー電圧ＶＢに応じてマップＭ１から過回転抑制条件を成立させる燃料カット回転数Ｎｃを特定し、燃料カット回転数Ｎｃを可変設定するので、過回転抑制条件を成立させる燃料カット回転数Ｎｃを電源電圧ＶＢのモニタ結果に応じてきめ細かにかつ迅速に設定できる。
【００６０】
さらに、本実施形態では、マップＭ１において、電源電圧であるバッテリー電圧ＶＢが増加すると燃料カット回転数Ｎｃが増加する設定がなされるので、過回転抑制条件を成立させる回転数Ｎｃが迅速かつ的確に設定される。
【００６１】
（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る内燃機関の噴射制御装置における燃料カット回転数決定および燃料カット制御の概略手順を示すフローチャートである。なお、本実施形態は、上述の第１の実施の形態と燃料カット制御手段としてのＥＣＵ３０の制御プログラムおよびマップ情報等が異なるものの、他の基本構成はほぼ同様なものであるので、同一または類似の構成要素には図１および図２中の対応する構成要素と同一の符号を用いて説明する。
【００６２】
本実施形態においては、エンジン回転数ＮＥと過回転抑制条件を成立させないためにバッテリー６０の電圧ＶＢに要求される必要電源電圧Ｖｒとを対応付けて予め設定したマップＭ２が、ＥＣＵ３０のＲＯＭ３２またはバックアップメモリ３４に格納されており（図５中のステップＳ２２参照）、燃料カット制御手段としてのＥＣＵ３０が、バッテリー６０の電圧ＶＢの現在の値とエンジン回転数ＮＥに応じてマップＭ２から参照した必要電源電圧Ｖｒとを比較し、その比較の結果に応じて過回転抑制条件を成立させる燃料カット回転数Ｎｃに達したか否かを判定するようになっている。
【００６３】
また、燃料カット制御手段としてのＥＣＵ３０は、過回転抑制条件が成立するときにエンジン１０のスロットルバルブ１７ｖを閉弁させるスロットル制御部として機能するようになっている。
【００６４】
ここでの燃料カット回転数Ｎｃ（過回転抑制条件を成立させる回転数）は、バッテリー６０の電圧ＶＢの現在の値がエンジン１０の回転数ＮＥに応じてマップＭ２から特定した必要電源電圧Ｖｒ未満と判定されたときのエンジン回転数ＮＥとなる。
【００６５】
図５において、まず、回転数センサ５１（回転数検出手段）の検出情報に基づいてエンジン１０の回転数ＮＥ（機関回転速度）がモニタされる。なお、回転数ＮＥは、他の制御のために短い周期で運転中に常時モニタされるが、その一定時間毎の値でもよい（ステップＳ２１）。
【００６６】
次いで、エンジン１０の回転数ＮＥのモニタ結果に基づいてマップＭ２が参照され、現在のエンジン回転数ＮＥに対応する必要電源電圧Ｖｒが特定される（ステップＳ２２）。
【００６７】
次いで、ＥＣＵ３０によってバッテリー６０の電圧ＶＢの現在の値がモニタされる（ステップＳ２３）。
【００６８】
次いで、電源電圧ＶＢのモニタ結果を基に、現在の電源電圧ＶＢが現在の必要電源電圧Ｖｒを下回っているか否かが判別される（ステップＳ２４）。
【００６９】
いま、現在の電源電圧ＶＢが現在の必要電源電圧Ｖｒ以上であれば（ステップＳ２４でＮＯの場合）、最初のステップに戻る。
【００７０】
一方、現在の電源電圧ＶＢが現在の必要電源電圧Ｖｒ未満であれば（ステップＳ２４でＹＥＳの場合）、ＥＣＵ３０は、現在のエンジン回転数ＮＥを燃料カット回転数Ｎｃ（過回転抑制条件を成立させる回転数）に設定し、噴射時期の燃料噴射弁２０に対する噴射駆動回路４２からの開弁駆動の少なくとも一部を停止させて今回の噴射燃料を停止させ、エンジン１０の過回転を抑制する燃料カットを実行する。また、これと併せて、スロットルバルブ１７ｖを閉弁させる（ステップＳ２５）。
【００７１】
このような本実施形態の内燃機関の燃料噴射制御装置においては、マップＭ２をエンジン回転数ＮＥに基づいて参照し、必要電源電圧Ｖｒをエンジン回転数ＮＥに応じてきめ細かにかつ迅速に把握することができ、その必要電源電圧Ｖｒと電源電圧ＶＢのモニタ結果とを比較することで、エンジン１０の過回転抑制のための燃料カット制御の可否が的確に判定できることになる。したがって、バッテリー６０の電圧ＶＢが急に低下してエンジン回転数ＮＥに応じた必要電源電圧Ｖｒ未満になったような場合、即座に燃料カットが実行され、正常な燃料噴射が可能なエンジン回転数になるまで過回転抑制制御が実行できることになり、燃料噴射弁２０の不良噴射の発生を未然に防止するようエンジン１０が保護されるとともに、エンジン１０の燃費が向上することになる。
【００７２】
また、本実施形態においては、燃料カット時にスロットルバルブ１７ｖが閉弁状態となることで、エンジン１０のポンピングロスが増大され、過回転がより有効に抑制されることになる。
【００７３】
本実施形態においても、エンジン１０の過回転抑制条件が成立する燃料カット回転数Ｎｃを電源電圧に応じて変化させ、電源電圧が低くエンジン回転数ＮＥに応じたチャージ時間内で十分な電気エネルギの蓄積ができないときには過回転抑制条件が成立し易くなり、電源電圧が高く短いチャージ時間でも十分な電気エネルギの蓄積が可能であるときには、過回転抑制条件が成立し難くなるようにしているので、噴射駆動回路４２の回路構成を特に強力なものにすることなく、バッテリー電圧が高いときには、作動燃圧が高くとも高回転域まで正常に燃料噴射を実行させることができ、その結果、コスト高を招くことなく燃料噴射弁２０の最高作動燃圧を大きくすることができ、燃料噴射弁２０の噴射率を高め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ができる。
【００７４】
なお、上述の実施形態においては、現在の電源電圧に対応する好ましい燃料カット回転数Ｎｃや現在のエンジン回転数に対応する必要電源電圧Ｖｒを、それぞれマップＭ１、Ｍ２を参照して特定するようにしていたが、これらに代えて電源電圧やエンジン回転その他のセンサ情報を基に計算式を用いて燃料カット回転数Ｎｃや現在のエンジン回転数に対応する必要電源電圧Ｖｒを設定することもできる。また、第１の実施の形態において、燃料カット時にスロットルバルブ１７ｖを閉弁させてもよいことはいうまでもない。
【００７５】
また、上述の実施形態においては、直噴式の火花点火式の内燃機関、例えば直噴式のガソリンエンジンとしたが、他の燃料を用いる火花点火式の内燃機関であってもよいし、火花点火を行わない内燃機関にも適用でき、例えば高圧燃料を蓄圧してインジェクタから高圧燃料を噴射するコモンレール式のディーゼルエンジンにも好適に用いることができる。また、燃料噴射弁は、電磁駆動方式のものとして説明したが、圧電素子を積層した駆動部により開弁駆動する圧電駆動方式の燃料噴射弁（ピエゾタイプのインジェクタ）にも適用可能である。
【００７６】
以上説明したように、内燃機関の過回転抑制条件が成立する回転数を、電源電圧のモニタ結果に応じて変化させ、電源電圧が低くエンジン回転数に応じたチャージ時間内で十分な電気エネルギの蓄積ができないときには過回転抑制条件が成立し易くなり、電源電圧が高く短いチャージ時間でも十分な電気エネルギの蓄積が可能であるときには過回転抑制条件が成立し難くなるようにしているので、噴射弁駆動手段の回路構成を特に強力なものにすることなく、電源電圧が高いときには作動燃圧が高くとも高回転域まで正常に燃料噴射を実行させることができ、コスト高を招くことなく燃料噴射弁の最高作動燃圧を大きくすることができ、燃料噴射弁の噴射率を高め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ができるという効果を奏するものであり、噴射弁駆動手段により機関回転数に応じた周期で電気エネルギを蓄積して燃料噴射弁を開弁駆動するとともに、高回転域の機関回転数で燃料カットを実行して内燃機関の過回転を抑制するようにした内燃機関の燃料噴射制御装置全般に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置の概略構成図である。
【図２】第１の実施の形態に係る燃料噴射制御装置の制御系のブロック構成図である。
【図３】第１の実施の形態に係る内燃機関の噴射制御装置における燃料カット回転数の概略の設定手順を示すフローチャートである。
【図４】第１の実施の形態に係る内燃機関の噴射制御装置における噴射信号の発生タイミングと容量放電式噴射駆動のための充電のタイミングを示す図で、同図（ａ）は低電源電圧で低回転運転の場合、同図（ｂ）は低電源電圧で高回転運転の場合、同図（ｃ）は高電源電圧で高回転運転の場合を、それぞれ示している。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る内燃機関の噴射制御装置における燃料カット回転数決定および燃料カット制御の概略手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７８】
１０  エンジン（内燃機関）
１０ｃ  気筒
１１ｈ  シリンダヘッド部分
１６  点火装置
１６ａ  点火プラグ
１６ｂ  点火コイル
１７ｖ  スロットルバルブ
２０  燃料噴射弁
２１  デリバリーパイプ
２４  燃料通路
３０  ＥＣＵ（電子制御ユニット、燃料カット制御手段）
３０ａ  電源電圧モニタ部
３１  ＣＰＵ
３２  ＲＯＭ（メモリ）
３４  バックアップメモリ（メモリ）
３５  入力ポート
４１  点火駆動回路
４２  噴射駆動回路（噴射弁駆動手段、ＥＤＵ）
４２ａ  昇圧回路部
４２ｂ  充放電部
５０  運転状態検出手段
５１  回転数センサ（回転数検出手段）
６０  バッテリー（電源）
６１  プラス端子
Ｍ１、Ｍ２  マップ
Ｎｃ  燃料カット回転数（過回転抑制条件）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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