(57)【要約】【課題】高電圧回路が故障した場合に、小ストロークで燃料を噴射する確度を向上する。【解決手段】燃料噴射駆動波形指令部２０２ｂは、高電圧回路２０６が故障していない場合、高電圧２１０で電流をコイル１０５ａに供給した後、バッテリ電圧２０９を用いて第１の電流をコイル１０５ａに供給し、弁体３０３を大ストロークで駆動させる。燃料噴射駆動波形指令部２０２ｂは、高電圧回路２０６が故障している場合、バッテリ電圧２０９を用いて燃圧に応じた第１の電流より小さい第２の電流をコイル１０５ａに供給し、弁体３０３を大ストロークより小さい小ストロークで駆動させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルと、前記コイルを流れる電流によって生じる電磁力に応じて吸引される少なくとも２つの入れ子の可動コアと、前記可動コアによって駆動される弁体を有する燃料噴射装置の制御装置であって、
第１の電圧を前記第１の電圧よりも高い第２の電圧へ昇圧する昇圧装置と、
前記昇圧装置が故障していない場合、前記第２の電圧で第１の電流を前記コイルに供給した後、前記第１の電圧を用いて電流を前記コイルに供給し、前記弁体を第１のストロークで駆動させ、前記昇圧装置が故障している場合、前記第１の電圧を用いて燃圧に応じた第１の電流より小さい第２の電流を前記コイルに供給し、前記弁体を第１のストロークより小さい第２のストロークで駆動させる電流制御部と、
を備えることを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料噴射装置の制御装置であって、
前記第２のストロークで前記弁体を駆動できる燃圧及び電流の範囲を示す燃圧電流範囲を記憶する記憶装置と、
燃圧を制御する燃圧制御部と、を備え、
前記電流制御部は、
前記第２の電流を前記燃圧電流範囲内に制限し、
前記燃圧制御部は、
前記燃圧を前記燃圧電流範囲内に制限する
ことを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料噴射装置の制御装置であって、
前記燃圧制御部は、
前記第２の電流が前記燃圧電流範囲のうち電流の下限を示す境界と第１の点で交わる場合、燃圧を前記第１の点に対応する燃圧以下に制限する
ことを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。
【請求項４】
請求項２に記載の燃料噴射装置の制御装置であって、
前記第２の電流が前記燃圧電流範囲のうち電流の上限を示す境界と第２の点で交わり、前記燃圧制御部が、燃圧を前記第２の点に対応する燃圧以下に制限する場合、
前記電流制御部は、
第２の電流を前記燃圧電流範囲のうち前記電流の上限を示す境界で制限する
ことを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。
【請求項５】
請求項１に記載の燃料噴射装置の制御装置であって、
前記昇圧装置が故障しており、且つ、要求燃料噴射量が燃圧に応じて噴射可能な燃料噴射量を超える場合、吸入空気量を制限する吸入空気量制御部と、
前記電流制御部は、
前記昇圧装置が故障しており、且つ、要求燃料噴射量が燃圧に応じて噴射可能な燃料噴射量以下の場合、前記燃料噴射装置に噴射可能な燃料噴射量で燃料を噴射させる
ことを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射装置の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の自動車燃費・排気規制の強化から、内燃機関の低燃費化と高出力化を同時に達成し、エンジンの広い運転領域に適合することが求められている。その達成方法の一つとして、燃料噴射弁のダイナミックレンジ拡大が要求されている。
【０００３】
燃料噴射弁のダイナミックレンジを拡大する技術として、２つの可動コアにより弁体のストローク量を変化させて単位時間あたりの噴射量（噴射率）を変化させる燃料噴射装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。該燃料噴射装置は、最小噴射領域であっても小リフトで燃料噴射が可能であるため、噴射量の精度を高めることができる。
【０００４】
また、高電圧回路が故障した場合の燃料噴射方法として、電源電圧で燃料噴射装置を駆動する場合、燃料噴射パルスの時間を長くして、必要な燃料噴射量を確保する技術が知られている（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１３２４１２号公報
【０００６】
【特許文献２】特開２００９−８５０４３号公報
【０００７】
【特許文献３】特開平１１−１３５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１では、弁体のストローク量を可変にできる燃料噴射装置の提案であり、大ストロークと小ストロークの切り替え方法については言及されていない。特許文献２では、高電圧回路が故障した場合に電源電圧で燃料噴射を実施する方法の記載が有るが、ストロークを２段階に切り替える燃料噴射装置について、高電圧回路が故障した場合の制御方法の記載が無い。
【０００９】
大ストロークでの燃料噴射量を想定して燃料噴射を実施しても、高電圧回路が故障した場合、小ストロークでの噴射となってしまい、必要な燃料量を噴くことが出来ない。さらには小ストロークを選択したとしても燃圧が低い場合は噴射時間が延びてしまい、必要な時間内に燃料を噴射することが出来ず、必要な噴射量を噴くことが出来ない。これによりエンジンが失火に至り、走行中にエンストする可能性がある。
【００１０】
本発明の目的は、高電圧回路（昇圧装置）が故障した場合に、小ストローク（第２のストローク）で燃料を噴射する確度を向上することができる燃料噴射装置の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は、コイルと、前記コイルを流れる電流によって生じる電磁力に応じて吸引される少なくとも２つの入れ子の可動コアと、前記可動コアによって駆動される弁体を有する燃料噴射装置の制御装置であって、第１の電圧を前記第１の電圧よりも高い第２の電圧へ昇圧する昇圧装置と、前記昇圧装置が故障していない場合、前記第２の電圧で第１の電流を前記コイルに供給した後、前記第１の電圧を用いて電流を前記コイルに供給し、前記弁体を第１のストロークで駆動させ、前記昇圧装置が故障している場合、前記第１の電圧を用いて燃圧に応じた第１の電流より小さい第２の電流を前記コイルに供給し、前記弁体を第１のストロークより小さい第２のストロークで駆動させる電流制御部と、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、昇圧装置が故障した場合に、第２のストロークで燃料を噴射する確度を向上することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃機関とその燃料噴射制御装置の全体構成図である。
【図２】燃料噴射制御装置の基本構成図である。
【図２−１】燃料噴射弁を駆動制御する回路構成の一例を示す図である。
【図３】燃料噴射装置の構造を示す図である。
【図４】燃料噴射装置の基本動作を説明するための図である。
【図５】燃料噴射装置のＴｉ−Ｑ特性を示す図である。
【図６】高圧回路異常が発生時の燃料噴射装置の動作を説明するための図である。
【図７】駆動電流と燃圧と、インジェクタの噴射形態の関係を示す図である。
【図８】燃料噴射装置のＴｉ−Ｑ特性を示す図である。
【図９】高電圧回路異常時のエンジン制御の一例を示す図である。
【図１０】高電圧回路異常時のエンジン制御の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態に係る内燃機関と燃料噴射制御装置（燃料噴射装置の制御装置）について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る内燃機関とその燃料噴射制御装置の基本構成を示している。
【００１５】
図１において、内燃機関１０１に吸入される空気は、空気流量計１２０（AFM: Air Flow Meter）を通過し、スロットル弁１１９、コレクタ１１５の順に吸入にされ、その後、各気筒に備わる吸気管１１０、吸気弁１０３を介して燃焼室１２１に供給される。
【００１６】
一方、燃料は、燃料タンク１２３から低圧燃料ポンプ１２４により、内燃機関１０１に備わる高圧燃料ポンプ１２５へ送られる。高圧燃料ポンプ１２５は、排気カム１２９が備わる排気カム軸(図示せず)から伝達される動力を用いて、高圧燃料ポンプ内に備わるプランジャーを上下に可動し、ＥＣＵ１０９（Electronic Control Unit）からの制御指令値に基づき、高圧燃料ポンプ１２５から吐出する燃料圧が所望の圧力になる様に吸入口に備わる開閉バルブをソレノイドにより制御する。
【００１７】
これにより高圧化された燃料は、高圧燃料配管１２８を介して、燃料噴射装置１０５（燃料噴射弁）へ送られ、燃料噴射装置１０５は、ＥＣＵ１０９内に備わる燃料噴射制御装置１２７の指令に基づき、燃料を燃焼室１２１へ噴射する。
【００１８】
尚、内燃機関１０１には、高圧燃料ポンプ１２５を制御するため、高圧燃料配管１２８内の圧力を計測する燃料圧力センサ１２６が備わっており、ＥＣＵ１０９は、このセンサ値に基づき、高圧燃料配管内１２８の燃料圧を所望の圧力になる様、所謂フィードバック制御を行うことが一般的である。更に内燃機関１０１には、燃焼室１２１毎に点火コイル１０７、点火プラグ１０６が備わり、ＥＣＵ１０９により、所望のタイミングで点火コイル１０７への通電制御と点火プラグ１０６による点火制御が行われる仕組みとなっている。
【００１９】
これにより、燃焼室１２１内で吸入空気と燃料が混ざった混合気は、点火プラグ１０６から放たれる火花により燃焼し、この燃焼に伴う圧力上昇によりピストン１０２を押し下げる。燃焼により生じた排気ガスは、排気弁１０４を介して、排気管１１１に排出される。排気管１１１上には、この排気ガスを浄化するための三元触媒１１２が備えられている。
【００２０】
ＥＣＵ１０９には、該述の燃料噴射制御装置１２７が内蔵され、内燃機関１０１のクランク軸（図示せず）角度を計測するクランク角度センサ１１６、吸入空気量を検出（測定）する空気流量計１２０、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ１１３、運転者が操作するアクセルの開度を検出するアクセル開度センサ１２２、燃料圧力センサ１２６等の信号が入力される。
【００２１】
各センサから入力された信号について更に述べると、ＥＣＵ１０９は、アクセル開度センサ１２２信号から、内燃機関１０１の要求トルクを算出するとともに、アイドル状態であるか否かの判定等を行う。また、クランク角度センサ１１６の信号から、内燃機関の回転速度（以下、エンジン回転数）を演算する回転数検出手段と、水温センサ１０８から得られる内燃機関１０１の冷却水温と内燃機関始動後の経過時間等から三元触媒１１２が暖機された状態であるか否かを判断する手段などが備えられている。
【００２２】
また、ＥＣＵ１０９は、該述の要求トルクなどから、内燃機関１０１に必要な吸入空気量を算出し、それに見合った開度信号をスロットル弁１１９に出力し、燃料噴射制御装置１２７は吸入空気量に応じた燃料量を算出して燃料噴射装置１０５に燃料噴射信号を出力し、更に点火コイル１０７に点火信号を出力する。
【００２３】
次に、図２を用いてＥＣＵ１０９と燃料噴射制御装置１２７について詳述する。
【００２４】
まず、バッテリから供給されるバッテリ電圧２０９は、ヒューズ２０３とリレー２０４を介して、ＥＣＵ１０９内に備わる燃料噴射制御装置１２７へ供給される。
【００２５】
次に、燃料噴射制御装置１２７内の構成について述べる。燃料噴射制御装置１２７は、燃料噴射駆動制御部２０２、駆動ＩＣ２０５、高電圧回路２０６（昇圧装置）、燃料噴射駆動部２０７ａ、２０７ｂを備える。
【００２６】
燃料噴射駆動制御部２０２は、マイコンなどから構成され、燃料噴射パルス信号演算部２０２ａ、燃料噴射駆動波形指令部２０２ｂ、パラメータ入力部２０２ｃ、ストローク選択部２０２ｄ、自己診断判定部２０２ｅ、燃圧制御部２０２ｆ、吸入空気量制御部２０２ｇとして機能する。なお、マイコンは、ＣＰＵ（演算装置）、メモリ（記憶装置）、ＩＯポートなどから構成される。メモリ（記憶装置）は、駆動電流及び燃圧と、インジェクタの噴射形態（大ストローク、大／小ストローク、小ストローク）との関係（燃圧電流範囲２０２ｈ）を記憶する（詳細は、図７を用いて後述される）。
【００２７】
高電圧回路２０６は、バッテリ電圧２０９を元に、電磁ソレノイド式の燃料噴射装置１０５（インジェクタ）内に備わる弁体が開弁する際に必要となる高い駆動電圧（以下、高電圧２１０）を生成する。高電圧回路２０６は、駆動ＩＣ２０５からの指令に基づき、所望の目標高電圧に至る様にバッテリ電圧２０９を昇圧する。
【００２８】
すなわち、高電圧回路２０６（昇圧装置）は、バッテリから供給されるバッテリ電圧２０９（第１の電圧）を昇圧し、バッテリ電圧２０９より高い高電圧２１０（第２の電圧）を生成する。これにより、燃料噴射装置１０５の駆動電源として、弁体の開弁力確保を目的とした高電圧２１０と開弁した後に弁体が閉弁しない様に開弁保持をさせるバッテリ電圧２０９の２系統が備わることになる。
【００２９】
また、燃料噴射装置１０５の上流側と下流側に燃料噴射駆動部２０７ａ、２０７ｂが備わり、燃料噴射装置１０５に対し駆動電流の供給を行う。
【００３０】
高電圧回路２０６及び燃料噴射駆動部２０７ａ、２０７ｂは、駆動ＩＣ２０５により制御されて、燃料噴射装置１０５に高電圧２１０もしくはバッテリ電圧２０９を印加し、所望の駆動電流になるよう制御する。また、駆動ＩＣ２０５は、燃料噴射装置１０５の駆動期間(燃料噴射装置１０５の通電時間)、駆動電圧の選択、及び駆動電流の設定値を、ＥＣＵ１０９内の燃料噴射駆動制御部２０２に備わるストローク選択部２０２ｄで選択されたストロークに基づいて燃料噴射パルス信号演算部２０２ａと、燃料噴射駆動波形指令部２０２ｂにて算出された指令値で制御する。これにより、所望の電流が燃料噴装置１０５内のコイル１０５ａに供給される。
【００３１】
次に、燃料噴射駆動制御部２０２（マイコン）内にあるＣＰＵ（Central Processing Unit）では、自己診断判定部２０２ｅにおいて、燃料噴射システムの自己診断判定を行う。
【００３２】
高電圧生成回路異常を検知する自己診断方法として、後述する図４の電流波形４０２のピーク値(Ｉｐ２)への到達時間を調べる方法と、後述する図２−１の燃料噴射弁の上流に設けたトランジスタＴＲ＿ＨｉＶｂｏｏｓｔの通電電圧を調べる方法等が有る。電流波形４０２のピーク値(Ｉｐ２)については、噴射開始から処置時間内にピーク値に到達しない場合、または、噴射開始から所定時間より早くピーク値に到達してしまう場合を自己診断異常と判定する。また、燃料噴射弁の上流に設けたトランジスタＴＲ＿ＨｉＶｂｏｏｓｔのＯＮまたはＯＦＦ時の通電電圧を検知して所定の電圧に到達しない場合、自己診断異常と判定する。
【００３３】
ここで、自己診断にて異常と判定された場合、または異常と判定されていない場合（正常）に基づいて、燃料噴射駆動波形指令部２０２ｂにより燃料噴射弁に供給する電流波形形態を指定する。電流波形形態は、ＣＰＵと駆動ＩＣ２０５（燃料噴射弁駆動カスタムＩＣ）間で通信を行い指定する事が可能である。ここで、電流波形形態については、図４及び図６にて後述する。また、ＣＰＵと駆動ＩＣ２０５間の通信方法については、本発明とは関連しない為、詳細な説明は省略する。
【００３４】
燃圧制御部２０２ｆは、高圧燃料ポンプ１２５を制御することにより、燃圧を制御する。図２の例では、説明を簡単にするため、燃圧制御部２０２ｆと高圧燃料ポンプ１２５の間に配置されるトランジスタ等のスイッチやスイッチをオン／オフする駆動IC等のドライバを記載していない。吸入空気量制御部２０２ｇは、スロットル弁１１９を制御することにより、吸入空気量を制御する。詳細には、例えば、吸入空気量制御部２０２ｇは、スロットル弁１１９を駆動するモータに供給する電流を制御する。
【００３５】
次に、燃料噴射パルス信号演算部２０２ａでは、自己診断にて異常と判定された場合、または異常と判定されていない場合（正常）に基づいて、燃料噴射弁を駆動するパルス幅を算出する。高電圧回路２０６が故障時の場合には、正常時に対してパルス幅を長く演算・供給する。この方法については、例えば、特許文献３で公開されている為、詳細な説明は省略する。
【００３６】
以上、本発明の実施形態は図２で説明したように、燃料噴射制御が自己診断結果に基づいて、燃料噴射弁の駆動電流及びパルス幅を適宜変更して制御するものである。
【００３７】
図２−１は、図２で説明いた燃料噴射弁を駆動制御する回路構成の一例を示したものである。
【００３８】
図中に示した高電圧回路（例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ）により、バッテリ電圧よりも高い電圧を生成する。生成された高電圧は、ダイオードを介して、さらに燃料噴射弁の上流に設けたトランジスタＴＲ＿ＨｉＶｂｏｏｓｔを介して、燃料噴射弁内コイル１０５ａに電源を供給し、燃料噴射弁の下流に設けたトランジスタＴＲ＿ＬｏｗをＯＮとすることで電流を流す。
【００３９】
高電圧を供給する制御は、図中に示したシャント抵抗により燃料噴射弁内コイル１０５ａ電流に流れる電流を検出し、所望の電流に到達した時点で高電圧の供給を停止し、次の駆動ステップであるバッテリ電圧による駆動制御に移行する。
【００４０】
燃料噴射弁駆動の次のステップとしては、図中に示した低電圧回路としての保持電源供給回路（保持電源＝バッテリ電圧）により供給された電圧は、ダイオードを介して、さらに燃料噴射弁の上流に設けたトランジスタＴＲ＿ＨｉＶｂを介して、燃料噴射弁内コイル１０５ａに電源を供給し、高電圧供給同様に燃料噴射弁の下流に設けたトランジスタＴＲ＿ＬｏｗをＯＮとすることで電流を流す。
【００４１】
当該、バッテリ電圧により燃料噴射弁内コイル１０５ａに流す電流は、前記同様に図中に示したシャント抵抗により電流を検出して電流制御を行う。図中では、割愛しているが、燃料噴射弁に電流を流す為の各トランジスタの駆動制御は、図２で説明した駆動ＩＣ２０５により実行される。
【００４２】
次に、図３を用いて燃料噴射装置１０５の弁体３０３、固定コア３０４と可動コア３０１、３０２の位置関係を説明する。
【００４３】
まず、図３（ａ）はコイル１０５ａに通電されていない場合を示しており、磁束が発生しないため磁気吸引力はゼロとなる。弁体３０３は弁座３０６に当接したままとなるため、燃料は噴射されない。
【００４４】
図３（ｂ）はコイル１０５ａに小さな電流が流れている状態であり、磁気吸引力により可動コア１（３０１）および弁体３０３はそれぞれ固定コア３０４に吸引される。これにより、弁体３０３は弁座３０６からＳｔ１だけ離れることとなり(小ストローク)、燃料通路が形成され、燃料噴射が開始される。
【００４５】
コイル１０５ａへ流れる電流が増加し、磁気吸引力が増加すると、可動コア２（３０２）が可動コア１（３０１）からＳｔ２だけ離れ、弁体３０３が弁座からＳｔ１＋Ｓｔ２だけ離れる(大ストローク)。上方にさらに押し上げられることで、図３（ｃ）に示すように図３（ｂ）の状態に比べ弁体３０３のストローク量が大きくなり燃料通路の開口面積が増加することで、単位時間当たりの燃料噴射量(噴射率)が増加する。
【００４６】
このように、燃料噴射装置１０５（インジェクタ）は、少なくとも、コイル１０５ａと、コイル１０５ａを流れる電流によって生じる電磁力に応じて吸引される少なくとも２つの入れ子の可動コア３０１、３０２と、可動コア３０１、３０２によって駆動される弁体３０３を有する。燃料噴射装置１０５によれば、機械的にストローク量を切り替えることができ、特に、小ストロークでの燃料噴射のばらつきが抑制される。
【００４７】
図４は図３（ｂ）（ｃ）に示すような小ストローク、大ストロークでの弁体駆動状況を、図５はそのときの噴射指令信号に対する噴射量特性（Ｔｉ−Ｑ特性）を示す図である。なお、横軸Ｔｉは、燃料噴射時間を示し、縦軸Ｑは、燃料噴射量を示す。
【００４８】
まず、小ストロークについて述べる。燃料噴射パルス信号演算部２０２ａで算出された長さＴｉの噴射指令信号に対し、電流をＩｐ１まで立ち上げ、図３（ｂ）に示す小ストロークで開弁させ、その後Ｉｈ１となるように電流制御回路（図２の駆動ＩＣ２０５、図２−１のトランジスタＴＲ＿ＨｉＶｂ等）で調整し開弁を保持する。これら電流設定は、燃料噴射駆動波形指令部２０２ｂで設定され、駆動ＩＣ２０５により燃料噴射装置１０５に通電される。弁変位は図３（ｂ）のＳｔ１までしか変位しない。これにより小ストロークでは図５に示すＴｉ−Ｑ特性１（５０１）のようになり、低噴射量までの噴射指令パルス幅に対する噴射量の直線性が確保できる。なお、図４の最下段は、小ストローク４０３又は大ストローク４０４で開閉弁を行う場合における弁変位と時間の関係を表す。
【００４９】
次に、大ストロークについて述べる。燃料噴射パルス信号演算部２０２ａで算出された長さＴｉの噴射指令信号に対し、電流をＩｐ２（＞Ｉｐ１）まで立ち上げ、図３（ｃ）に示す大ストロークで開弁させ、その後Ｉｈ２となるように電流制御回路で調整し開弁を保持する。これら電流設定は、燃料噴射駆動波形指令部２０２ｂで設定され、駆動ＩＣ２０５により燃料噴射装置１０５に通電される。弁変位は図３（ｃ）のＳｔ１＋Ｓｔ２まで変位する。これにより大ストロークでは図５に示すＴｉ−Ｑ特性２（５０２）のようになり、同一噴射指令パルス幅では、小ストロークに対して多くの燃料を噴射することができる。図４で、小ストロークの開弁を保持する電流Ｉｈ１は、大ストロークの開弁を保持する電流Ｉｈ２より小さい例を示している（Ｉｈ１＜Ｉｈ２）。図３の弁体３０３の形状と長さ、固定コア３０４と可動コア３０１、３０２の間のバネの弾性力、燃圧などの条件によってＩｈ１とＩｈ２を同じ値に調整することもできる。
【００５０】
Ｔｉ−Ｑ特性は実験により計測しておき、あらかじめマップとしてメモリ等の記憶装置に記憶させておく。要求噴射量に対応する通電時間Ｔｉを、上記マップを参照して設定する。尚、Ｔｉ−Ｑ特性は、燃圧によっても変化する。燃圧が大きくなるほど開弁時間に対して噴射量が多くなり、燃圧が小さくなると噴射量が少なくなる。したがって、燃料圧力センサ１２６で計測した燃圧値に応じてＴｉ−Ｑ特性を補正する必要がある。前記補正値はあらかじめ実験などで計測しておき、テーブルとして設定し、要求噴射量によって決まった通電時間Ｔｉに対して、補正値（補正係数）を乗算することで、実通電時間Ｔｉを算出すると良い。
【００５１】
以上のように、噴射量を少なく設定し、高い精度が必要なときは、図４に示す電流波形４０１で駆動し、通電時間Ｔｉは図５に示すＴｉ−Ｑ特性５０１で決める。また、多くの燃料を短時間に噴射する必要がある場合には、図４に示す電流波形４０２で駆動し、通電時間Ｔｉは図５に示すＴｉ−Ｑ特性５０２で決める。
【００５２】
次に、ストローク選択部２０２ｄについて詳述する。ストローク選択部２０２ｄは、要求噴射量に対して大ストローク、小ストロークいずれのストロークを使用するかを決める。
【００５３】
ストローク選択部２０２ｄで決定されたストローク情報は燃料噴射パルス信号演算部２０２ａと燃料噴射駆動波形指令部２０２ｂに送られ、通電時間Ｔｉと駆動電流波形が決定され、駆動ＩＣ２０５を介して燃料噴射装置１０５に通電される。
【００５４】
図６に供給電源の高圧回路異常が発生し、高電圧での駆動が出来ずに低電圧回路のみでインジェクタを駆動する場合の噴射指令信号、駆動電流波形６０１、弁変位６０３を示す。高電圧回路によるピーク電流を発生できないため、駆動電流はＩｈ１に到達するとそのまま一定値となる。そのため、弁変位はＳｔ１の小ストロークの位置まで変位した後、一定位置を保つことになる。なお、比較例として、図６に、高電圧での駆動が出来る場合（高電圧回路：正常）の駆動電流波形６０２及び弁変位６０４を破線で示す。
【００５５】
図７に駆動電流と燃圧と、インジェクタの噴射形態の関係を示す。ここで駆動電流は、高電圧回路に異常がない場合（正常）の図４で、小ストロークの電流波形４０１のピークＩｐ１、または大ストロークの電流波形４０２のピークＩｐ２を表す。高電圧回路に異常がある場合の図６で、Ｉｈ１を表す。駆動電流が大きく電磁力が大きい場合、大ストローク噴射となる大ストローク噴射領域が７０６である。この領域では、低燃圧７０７から高燃圧７０８の領域で確実に大ストローク噴射となる領域である。燃圧が低燃圧７０７から高燃圧７０８へ高くなるにしたがって、フルストローク（大ストローク）に必要な電磁力が大きくなるため、必要な駆動電流が大きくなる。
【００５６】
大ストローク領域より駆動電流が小さくなると、電磁力が小さくなるため大ストロークでの噴射が出来ず、小ストローク噴射となる。小ストローク噴射の領域が７０２である。なお、小ストローク領域より駆動電流が小さくなると、開弁不可となる。開弁不可の領域が７２１である。
【００５７】
大ストローク領域と小ストローク領域の間の領域７１１は、大ストローク噴射の場合と小ストローク噴射の場合が混在する領域である。すなわち、同じ電磁力であっても、大ストロークとなる場合と、小ストロークになる場合がある。なお、この領域７１１では、駆動電流が大きくなるにつれて又は燃圧が小さくなるにつれて、大ストロークとなる確率が高くなる。
【００５８】
燃料噴射制御でエンジン状態に応じて燃料噴射量を決定する。所定の燃料噴射量の燃料を噴射する場合、領域７１１では、大ストローク用に駆動電流とＴｉを決めて噴射したところ小ストローク噴射となると、所望の燃料噴射量が不足してしまう。逆に、小ストローク噴射で駆動電流とＴｉを決めて噴射したところ、大ストローク噴射となると、所望の燃料より過多の燃料噴射量となってしまう。燃料噴射量の不足、過多が意図しないタイミングで発生すると、エンジン出力が変動してしまい、安定した車両状態を制御できなくなってしまう。
【００５９】
大ストローク、小ストロークで所望の燃料噴射を精度良く実施するため、大ストローク領域７０６、小ストローク領域７０２となるように駆動電流と燃圧を制御する。
【００６０】
高電圧回路に異常が発生した場合、小ストロークで確実に噴射できる小ストローク領域７０２を用いる例について、以下説明する。
【００６１】
小ストロークの場合、燃圧を７０７から７０８の範囲で変更が可能となる。燃圧を変更した場合の燃料噴射量を図８に示す。
【００６２】
小ストロークの位置で、燃圧を大きくすると、図８の８０１、８０２、８０３と燃料噴射量を大きくでき、要求燃料噴射量に応じて燃圧を変えることで、所望の燃料を噴射できる。
【００６３】
図７で、低電圧回路の駆動電流が７０４の場合について説明する。駆動電流が７０４の場合、燃圧を７０８まで上げると、小ストローク噴射領域から外れてしまい、燃料噴射が出来なくなってしまう。それを回避する為、駆動電流に応じて燃圧上限値を設定しておき、燃圧が７０９より大きくなることを防止する。すなわち、小ストローク領域から外れることを防止できる。
【００６４】
また、図７で、低電圧回路の駆動電流が７１２の場合について説明する。燃圧が７１３から７０８の範囲であれば小ストローク領域での燃料噴射が可能となる。燃圧が７１３より小さくなると、小ストローク領域を外れてしまう。燃圧が７１３より小さくなる場合、駆動電流制限を実施する。小ストローク領域内で制御するため、７１４から７１５を結ぶラインで駆動電流制限を実施する。これにより、高電圧回路異常時も、低電圧回路で駆動電流を供給し小ストロークでの噴射が可能となる。
【００６５】
換言すれば、燃料噴射駆動波形指令部２０２ｂ（電流制御部）は、高電圧回路２０６（昇圧装置）が故障している場合、バッテリ電圧２０９（第１の電圧）を用いて小ストローク噴射の領域７０２に入る駆動電流をコイル１０５ａに供給し、弁体３０３を大ストローク（第１のストローク）より小さい小ストローク（第２のストローク）で駆動させる。これにより、小ストロークで燃料噴射を継続することができる。
【００６６】
燃圧電流範囲記憶装置２０２ｈは、少なくとも、小ストローク（第２のストローク）で弁体３０３を駆動できる燃圧及びコイル１０５ａに供給する電流の範囲を示す小ストローク領域７０２（燃圧電流範囲）を例えばマップとして記憶する。なお、小ストローク領域７０２、小ストロークと大ストロークが混在する領域７１１、大ストローク領域７０６は、実験により決定してもよいし、解析（シミュレーション）により決定してもよい。該記マップは、高電圧回路が正常な場合のマップと高電圧回路が異常な場合のマップの少なくとも２つのマップを記憶し、高電圧回路が正常な場合と異常な場合で、使うマップを切換えて用いることも出来る。こうすることで高電圧回路が正常な場合と異常な場合とで、小ストローク領域７０２の領域が一致しない場合に、小ストローク噴射を実施する確度を向上することが出来る。
【００６７】
燃料噴射駆動波形指令部２０２ｂ（電流制御部）は、コイル１０５ａに供給する駆動電流を小ストローク領域７０２（燃圧電流範囲）内に制限する。燃圧制御部２０２ｆは、燃圧を小ストローク領域７０２（燃圧電流範囲）内に制限する。これにより、小ストロークで燃料を噴射する確度を向上することができる。
【００６８】
例えば、燃圧制御部２０２ｆは、コイル１０５ａに供給する駆動電流が小ストローク領域７０２のうち電流の下限を示す境界７０１と点７１６（第１の点）で交わる場合、燃圧を点７１６に対応する燃圧７０９以下に制限する。これにより、高燃圧のため燃料噴射装置１０５が開弁できなくなることを抑制することができる。
【００６９】
また、駆動電流が小ストローク領域７０２のうち電流の上限を示す境界７０３と点７１５（第２の点）で交わり、燃圧制御部２０２ｆが、燃圧を点７１５に対応する燃圧７１３以下に制限する場合、燃料噴射駆動波形指令部２０２ｂ（電流制御部）は、駆動電流を小ストローク領域７０２のうち電流の上限を示す境界７０３で制限する。これにより、燃料噴射装置１０５の駆動電流が大きいため、大ストロークとなることを抑制することができる。
【００７０】
次に高電圧回路異常時のエンジン制御の一例を図９に従って説明する。なお、図９の９０３は高燃圧時の噴射量特性を示し、９０１は低燃圧時の噴射量特性を示す。
【００７１】
燃料噴射は、４サイクルエンジンの圧縮行程となる。４気筒エンジンを例に、圧縮行程の開始から終了までの時間（圧縮行程の時間９０２）を、図９にプロットした。回転数が高くなると、圧縮行程の時間９０２も短くなる。燃料噴射量は、回転数に応じて決まる圧縮行程の時間９０２でも制限される。この制限時間を超えて燃料噴射を継続すると、圧縮行程の次の膨張行程でも燃料噴射を継続することになる。
【００７２】
圧縮上死点を基準に、燃料に点火する点火タイミングが決まるが、点火タイミングに燃料噴射が重なってしまうと、失火の恐れがある。図９の圧縮行程の時間９０２で燃料噴射継続時間を制限することで、膨張行程まで燃料噴射が継続することを防止でき失火を回避することが出来る。
【００７３】
次に高電圧回路異常時のエンジン制御の一例を図１０のフローチャートで説明する。
【００７４】
Ｓ７０２で高電圧回路の異常の有無を判定する。高電圧回路の異常の有無は、図２の自己診断判定部２０２ｅで判定し、例えば高電圧回路異常時に異常判定フラグを１にセットして、Ｓ７０２でその異常判定フラグの値によって異常の有無を判定する。高電圧回路が正常の場合、Ｓ７０３の通常の燃料噴射制御を実施する。換言すれば、燃料噴射駆動波形指令部２０２ｂ（電流制御部）は、高電圧回路２０６（昇圧装置）が故障していない場合、高電圧２１０（第２の電圧）で電流をコイル１０５ａに供給した後、バッテリ電圧２０９（第１の電圧）を用いてＩｈ２（第１の電流）をコイル１０５ａに供給し、弁体３０３を大ストローク（第１のストローク）で駆動させる。
【００７５】
Ｓ７０２で高電圧回路が異常と判定した場合、Ｓ７０４へ進む。Ｓ７０４では運転者のアクセル開度に応じた要求燃料噴射量と図８の燃圧により噴射可能な燃料噴射量を比較する。
【００７６】
要求燃料噴射量が噴射可能な燃料噴射量より大きい場合（Ｓ７０４：ＹＥＳ）は、運転者がアクセルを踏み込み車両が加速中に高電圧回路に異常が発生した場合などが考えられる。
【００７７】
要求燃料噴射量が噴射可能な燃料噴射量以下の場合（Ｓ７０４：ＮＯ）は、例えば下り坂をコースト運転中、具体的には運転者がアクセルから足を離して運転中に高電圧回路に異常が発生した場合などが考えられる。
【００７８】
Ｓ７０４で要求燃料噴射量が噴射可能な燃料噴射量より大きいと判定した場合（Ｓ７０４：ＹＥＳ）、Ｓ７０５で高電圧回路異常時スロットル開度制限実施フラグに値をセットする。具体的には、例えば高電圧回路が正常時に、このフラグには０をセットしておき、Ｓ７０５において１をセット（格納）する。また、Ｓ７０４で要求燃料噴射量が噴射可能な燃料噴射量以下と判定した場合（Ｓ７０４：ＮＯ）、Ｓ７０５ａで高電圧回路異常時スロットル開度制限実施フラグに０をセットする。
【００７９】
Ｓ７０６で高電圧回路異常時スロットル開度制限実施フラグの値を判定し、高電圧回路異常時スロットル開度制限実施フラグの値が１の場合（Ｓ７０６：ＹＥＳ）、Ｓ７０７のスロットル開度制限により燃料噴射量制限した燃料噴射制御を実施する。通常の燃料噴射制御では、運転者のアクセル踏込量に応じてスロットルバルブの開度を決定して要求燃料噴射量を決めるが、高電圧回路異常時には、運転者がアクセルを踏み込んで加速を要求してもスロットルバルブの開度制限を実施し、噴射可能な燃料噴射量内で要求燃料噴射量を決定する。
【００８０】
高電圧回路異常時スロットル開度制限実施フラグの値が０の場合は（Ｓ７０６：ＮＯ）、Ｓ７０８で噴射可能な燃料噴射量で燃料噴射制御を実施する。
【００８１】
このフローチャートに従ってエンジン制御することにより、車両が加速中に高電圧回路に異常が発生した場合（Ｓ７０２：ＮＯ、Ｓ７０４：ＹＥＳ、Ｓ７０５、Ｓ７０６：ＹＥＳ）、スロットル開度制限を実施して燃料噴射量を制限した燃料噴射制御を実施し（Ｓ７０７）、いったん要求燃料噴射量が小さくなって要求燃料噴射量が噴射可能な燃料噴射量以下になった場合（Ｓ７０４：ＮＯ、Ｓ７０５ａ、Ｓ７０６：ＮＯ）、噴射可能な燃料噴射量で燃料噴射制御を実施する（Ｓ７０８）。
【００８２】
換言すれば、吸入空気量制御部２０２ｇは、スロットル弁１１９を制御し、吸入空気量を制御する。詳細には、吸入空気量制御部２０２ｇは、高電圧回路２０６（昇圧装置）が故障しており、且つ、要求燃料噴射量が燃圧に応じて噴射可能な燃料噴射量を超える場合、吸入空気量を制限する。燃料噴射パルス信号演算部２０２ａ（電流制御部）は、高電圧回路２０６が故障しており、且つ、要求燃料噴射量が燃圧に応じて噴射可能な燃料噴射量以下の場合、燃料噴射装置１０５に噴射可能な燃料噴射量で燃料を噴射させる。これにより、例えば、エンジンの失火を防止することができる。
【００８３】
以上説明したように、本実施形態によれば、高電圧回路（昇圧装置）が故障した場合に、小ストローク（第２のストローク）で燃料を噴射する確度を向上することができる。
【００８４】
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、様々な変形例が含まれる。例えば、上述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。
【００８５】
上記実施形態では、一例として、圧縮行程において燃料を噴射しているが、吸入行程から燃料を噴射してもよい。
【００８６】
また、上記の各構成、機能等は、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（マイコン）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）等の記録装置、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。
【００８７】
なお、本発明の実施形態は、以下の態様であってもよい。
【００８８】
（１）燃料噴射装置の弁体ストロークを少なくとも２段階以上に可変にできる燃料噴射装置で、前記燃料噴射装置を駆動する駆動回路に高電圧駆動回路と低電圧駆動回路を有し、前記高電圧駆動回路が故障を検知した場合に、低電圧駆動回路で前記燃料噴射装置を駆動する燃料噴射装置において、弁体ストロークが１段階で噴射するように、駆動電流を調整して弁体ストロークを１段階で噴射することを特徴とする燃料噴射制御装置。
【００８９】
（２）燃料噴射装置の弁体ストロークを少なくとも２段階以上に可変にできる燃料噴射装置で、前記燃料噴射装置を駆動する駆動回路に高電圧駆動回路と低電圧駆動回路を有し、前記高電圧駆動回路が故障を検知した場合に、低電圧駆動回路で前記燃料噴射装置を駆動する燃料噴射装置において、弁体ストロークが１段階で噴射するように、駆動電流を調整して、弁体ストロークを１段階で噴射し、要求噴射量に応じて燃料圧力を調整し、燃料噴射量を制御することを特徴とする燃料噴射制御装置。
【００９０】
（３）（２）において、前記要求燃料噴射量が下がった後、更に要求燃料噴射量が上がった場合、要求燃料噴射量を制限することを特徴とする燃料噴射制御装置。
【００９１】
上記（１）〜（３）によれば、複数のストロークを構成する燃料噴射装置の高電圧回路が故障した場合に、小ストロークでの燃料噴射を選択し、燃料圧力を制御して必要な燃料噴射量を噴くことができ、エンジンの失火や走行中のエンストを回避することが出来る。
【符号の説明】
【００９２】
１０１…内燃機関
１０２…ピストン
１０３…吸気弁
１０４…排気弁
１０５…燃料噴射装置
１０５ａ…燃料噴射弁内コイル
１０６…点火プラグ
１０７…点火コイル
１０８…水温センサ
１１０…吸気管
１１１…排気管
１１２…三元触媒
１１３…酸素センサ
１１５…コレクタ
１１６…クランク角度センサ
１１９…スロットル弁
１２０…空気流量計
１２１…燃焼室
１２２…アクセル開度センサ
１２３…燃料タンク
１２４…低圧燃料ポンプ
１２５…高圧燃料ポンプ
１２６…燃料圧力センサ
１２７…燃料噴射制御装置
１２８…高圧燃料配管
１２９…排気カム
２０２…燃料噴射駆動制御部
２０２ａ…燃料噴射パルス信号演算部
２０２ｂ…燃料噴射駆動波形指令部
２０２ｃ…パラメータ入力部
２０２ｄ…ストローク選択部
２０２ｅ…自己診断判定部
２０３…ヒューズ
２０４…リレー
２０６…高電圧回路
２０７ａ…燃料噴射駆動部
２０７ｂ…燃料噴射駆動部
２０９…バッテリ電圧
２１０…高電圧
３０１…可動コア
３０２…可動コア
３０３…弁体
３０４…固定コア
３０６…弁座
７０２…小ストローク領域
７０６…大ストローク領域
７０７…低燃圧
７０８…高燃圧
７１１…大ストロークと小ストロークが混在する領域
９０２…圧縮行程の時間
【図１】
2019007411.tif 000003
【図２】
2019007411.tif 000004
【図２−１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2019007411.tif 000009
【図７】
2019007411.tif 000010
【図８】
2019007411.tif 000011
【図９】
2019007411.tif 000012
【図１０】
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