(57)【要約】【課題】バッテリ電圧が低い状態であっても内燃機関を始動させることができるようにすること。【解決手段】電源装置２０は、バッテリ１１とマイクロコンピュータ１２とを繋ぐ第２の給電経路２２に設けられている降圧回路２４，２５と、バッテリ１１と筒内噴射弁１５の電磁コイルとを繋ぐ筒内噴射用経路４０に設けられている昇圧回路４２と、昇圧回路４２とマイクロコンピュータ１２とを繋ぐ予備給電経路５０と、予備給電経路５０に設けられている第２のスイッチング素子５１とを備えている。昇圧回路４２によって生成された電圧を昇圧電圧とした場合、第２のスイッチング素子５１がオフであるときには昇圧電圧がマイクロコンピュータ１２に入力されない一方、第２のスイッチング素子５１がオンであるときには昇圧電圧がマイクロコンピュータ１２に入力される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリの直流電圧を基に駆動するデバイスとして、同内燃機関を制御するマイクロコンピュータと、機関始動時に駆動するスタータモータと、吸気通路に燃料を噴射する通路噴射弁と、気筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁とが設けられている内燃機関に適用され、
前記バッテリと前記マイクロコンピュータとを繋ぐ給電経路に設けられ、同バッテリから出力された直流電圧を降圧させる降圧回路と、
前記バッテリと前記筒内噴射弁の電磁コイルとを繋ぐ給電経路に設けられ、同バッテリから出力された直流電圧を昇圧させる昇圧回路と、
前記昇圧回路と前記マイクロコンピュータとを繋ぐ給電経路である予備給電経路と、
前記予備給電経路に設けられるとともに、前記マイクロコンピュータによって制御される規定のスイッチング素子と、を備え、
前記昇圧回路によって生成された電圧を昇圧電圧とした場合、前記規定のスイッチング素子がオフであるときには前記昇圧電圧が前記マイクロコンピュータに入力されない一方、前記規定のスイッチング素子がオンであるときには前記昇圧電圧が前記マイクロコンピュータに入力される
内燃機関用の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用の電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関には、燃料噴射弁などの各種のアクチュエータ、及び、各アクチュエータの駆動を制御するマイクロコンピュータなどの各種のデバイスが設けられている。これら各デバイスの駆動に必要な直流電圧の大きさは、デバイス毎に異なることがある。そこで、内燃機関用の電源装置として、例えば特許文献１に記載されるように、バッテリ電圧を降圧させる複数の降圧回路を有する電源装置が知られている。この電源装置を構成する各降圧回路は、互いに異なる直流電圧を生成するように構成されている。そして、例えば、マイクロコンピュータには各降圧回路のうちの第１の降圧回路で生成された直流電圧が入力され、燃料噴射弁には各降圧回路のうちの第２の降圧回路で生成された直流電圧が入力されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２６５２２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
外気温が低い場合やバッテリが劣化している場合では、バッテリ電圧自体がそもそも低い。このようにバッテリ電圧が低い状況下で機関始動が行われる場合、バッテリからの給電によってスタータモータを駆動させるため、マイクロコンピュータの正常な駆動に必要な電力の確保が困難になることがある。こうした事象の発生を抑制するために、マイクロコンピュータ専用の昇圧回路を電源装置に設けることが考えられる。しかしながら、この場合、昇圧回路が増えることにより、電源装置の大型化を招いてしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための内燃機関用の電源装置は、バッテリの直流電圧を基に駆動するデバイスとして、同内燃機関を制御するマイクロコンピュータと、機関始動時に駆動するスタータモータと、吸気通路に燃料を噴射する通路噴射弁と、気筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁とが設けられている内燃機関に適用されるものである。この内燃機関用の電源装置は、前記バッテリと前記マイクロコンピュータとを繋ぐ給電経路に設けられ、同バッテリから出力された直流電圧を降圧させる降圧回路と、前記バッテリと前記筒内噴射弁の電磁コイルとを繋ぐ給電経路に設けられ、同バッテリから出力された直流電圧を昇圧させる昇圧回路と、前記昇圧回路と前記マイクロコンピュータとを繋ぐ給電経路である予備給電経路と、前記予備給電経路に設けられるとともに、前記マイクロコンピュータによって制御される規定のスイッチング素子と、を備えている。そして、前記昇圧回路によって生成された電圧を昇圧電圧とした場合、前記規定のスイッチング素子がオフであるときには前記昇圧電圧が前記マイクロコンピュータに入力されない一方、前記規定のスイッチング素子がオンであるときには前記昇圧電圧が前記マイクロコンピュータに入力される。
【０００６】
上記構成によれば、外気温が低いことやバッテリの劣化などによってバッテリ電圧が低くなっている状況下で機関始動させる場合、スタータモータの起動前に、降圧回路で生成された直流電圧をマイクロコンピュータに入力させることで、マイクロコンピュータによる規定のスイッチング素子の制御が可能となる。そのため、マイクロコンピュータによる制御によって規定のスイッチング素子をオンとすると、昇圧回路で生成された直流電圧である昇圧電圧をマイクロコンピュータに予備給電経路を介して入力させることができる。このように昇圧電圧をマイクロコンピュータに入力させることにより、スタータモータの駆動によってバッテリ電圧が低くなっても、マイクロコンピュータを正常に駆動させることができる。そのため、昇圧電圧がマイクロコンピュータに入力されるようになってからスタータモータを起動させることにより、内燃機関を適切に始動させることができる。
【０００７】
したがって、バッテリ電圧が低い状態であっても内燃機関を始動させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態の内燃機関用の電源装置の概略を示す構成図。
【図２】機関始動時における処理の流れを説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、内燃機関用の電源装置の一実施形態を図１及び図２に従って説明する。
図１には、本実施形態の内燃機関用の電源装置２０を備える電気回路が図示されている。この電源装置２０が適用される内燃機関には、バッテリ１１の直流電圧（以下、「バッテリ電圧Ｖｂｔ」という。）を基に駆動するデバイスとして、内燃機関を制御するマイクロコンピュータ１２と、機関始動時に駆動するスタータモータ１３と、内燃機関の吸気通路に燃料を噴射する通路噴射弁１４と、内燃機関の気筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁１５とが設けられている。
【００１０】
通路噴射弁１４及び筒内噴射弁１５は電磁駆動式の弁である。筒内噴射弁１５は、通路噴射弁１４が燃料を噴射する吸気通路よりも高圧になる気筒内に燃料を噴射するものである。そのため、筒内噴射弁１５に供給される燃料の圧力は、通路噴射弁１４に供給される燃料の圧力よりも高い。したがって、筒内噴射弁１５を駆動させるには、通路噴射弁１４の電磁コイルに入力する直流電圧よりも高い直流電圧を筒内噴射弁１５の電磁コイルに入力させる必要がある。
【００１１】
図１に示すように、電源装置２０は、バッテリ１１とスタータモータ１３とを繋ぐ第１の給電経路２１と、バッテリ１１とマイクロコンピュータ１２とを繋ぐ第２の給電経路２２とを備えている。第２の給電経路２２には、第１の継電器２３と、第１の継電器２３よりもマイクロコンピュータ１２側に配置されている第１の降圧回路２４と、第１の降圧回路２４よりもマイクロコンピュータ１２側に配置されている第２の降圧回路２５とが設けられている。各降圧回路２４，２５は、入力された直流電圧を降圧させるためのものである。本実施形態では、各降圧回路２４，２５によって生成された直流電圧をマイクロコンピュータ１２に入力させることにより、マイクロコンピュータ１２が駆動するようになっている。
【００１２】
また、電源装置２０は、第２の給電経路２２における第１の継電器２３と第１の降圧回路２４との間の部分に一端が接続されているとともに、マイクロコンピュータ１２に他端が接続されている通路噴射用経路３０を備えている。この通路噴射用経路３０には、通路噴射弁１４の電磁コイルが設けられている。そして、通路噴射弁１４の駆動は、マイクロコンピュータ１２によって制御される。
【００１３】
また、電源装置２０は、第２の給電経路２２における第１の継電器２３よりもバッテリ１１側の部分に一端が接続されているとともに、筒内噴射弁１５の電磁コイルに他端が接続されている筒内噴射用経路４０を備えている。この筒内噴射用経路４０が、「バッテリ１１と筒内噴射弁１５の電磁コイルとを繋ぐ給電経路」に相当する。筒内噴射用経路４０には、第２の継電器４１と、第２の継電器４１よりも筒内噴射弁１５の電磁コイル側に配置されている昇圧回路４２と、昇圧回路４２よりも筒内噴射弁１５の電磁コイル側に配置されている第１のスイッチング素子４３とが設けられている。
【００１４】
第１のスイッチング素子４３は、マイクロコンピュータ１２によって制御される。そして、第１のスイッチング素子４３がオンであるときには、筒内噴射用経路４０を介して直流電圧が筒内噴射弁１５の電磁コイルに入力される。一方、第１のスイッチング素子４３がオフであるときには、筒内噴射弁１５の電磁コイルに直流電圧が入力されない。すなわち、第１のスイッチング素子４３のオン・オフを制御することにより、筒内噴射弁１５の駆動を制御することができる。
【００１５】
昇圧回路４２は、第２の継電器４１を介して入力された直流電圧を昇圧して出力することができる。このように昇圧回路４２によって生成された直流電圧のことを「昇圧電圧Ｖｓｕ」という。本実施形態では、昇圧回路４２は、マイクロコンピュータ１２からの指示によって、大きさの異なる２つの昇圧電圧Ｖｓｕ１，Ｖｓｕ２を生成することができるように構成されている。２つの昇圧電圧Ｖｓｕ１，Ｖｓｕ２のうち、第１の昇圧電圧Ｖｓｕ１は、筒内噴射弁１５の駆動に必要な電圧である。２つの昇圧電圧Ｖｓｕ１，Ｖｓｕ２のうち、第１の昇圧電圧Ｖｓｕ１とは異なる第２の昇圧電圧Ｖｓｕ２は、マイクロコンピュータ１２の駆動に必要な電圧であり、第１の昇圧電圧Ｖｓｕ１よりも低い。
【００１６】
電源装置２０は、筒内噴射用経路４０における昇圧回路４２と第１のスイッチング素子４３との間の部分と、第２の給電経路２２における第２の降圧回路２５よりもマイクロコンピュータ１２側の部分とを繋ぐ予備給電経路５０を備えている。予備給電経路５０には、規定のスイッチング素子としての第２のスイッチング素子５１が設けられている。第２のスイッチング素子５１のオン・オフは、マイクロコンピュータ１２によって制御することができる。そして、第２のスイッチング素子５１がオンであるときには、昇圧回路４２で生成された昇圧電圧Ｖｓｕが、予備給電経路５０を介してマイクロコンピュータ１２に入力される。一方、第２のスイッチング素子５１がオフであるときには、昇圧電圧Ｖｓｕがマイクロコンピュータ１２に入力されない。
【００１７】
なお、第２の給電経路２２のうち、第２の降圧回路２５と、予備給電経路５０との接続部分との間には、マイクロコンピュータ１２側からバッテリ１１側に電流が流れることを防止するダイオード２６が配置されている。こうしたダイオード２６は、第２の給電経路２２での電流の逆流を防止できるのであれば、図１に示す位置とは異なる位置に配置してもよい。
【００１８】
電源装置２０は、筒内噴射用経路４０における第２の継電器４１を挟んで昇圧回路４２の反対側の部分に一端が接続されているとともに、マイクロコンピュータ１２に他端が接続されている信号経路６０を備えている。この信号経路６０には、イグニッションスイッチ６１が設けられている。このイグニッションスイッチ６１がオンになると、信号経路６０を介して起動信号がマイクロコンピュータ１２に入力される。すると、マイクロコンピュータ１２が、機関始動させるべく電源装置２０を制御する。
【００１９】
次に、図２を参照し、イグニッションスイッチ６１がオンとされ、機関始動をさせる際におけるマイクロコンピュータ１２の処理の流れについて説明する。
図２に示すように、まず始めに、ステップＳ１１において、バッテリ電圧Ｖｂｔがリセット電圧ＶｂｔＲ未満になると予測できるか否かの判定が行われる。機関始動時には、スタータモータ１３が駆動される。そのため、スタータモータ１３による電力消費によって、バッテリ電圧Ｖｂｔが低くなる。そして、バッテリ電圧Ｖｂｔがリセット電圧ＶｂｔＲ未満になった場合、第２の給電経路２２を介してマイクロコンピュータ１２に入力される直流電圧（すなわち、バッテリ電圧Ｖｂｔを各降圧回路２３，２４によって降圧した電圧）が低く、マイクロコンピュータ１２を適切に駆動させることができないおそれがある。そこで、本実施形態では、スタータモータ１３を駆動させた場合におけるバッテリ電圧Ｖｂｔの予測値を、現時点のバッテリ電圧Ｖｂｔ及びスタータモータ１３の特性などを基に算出し、この予測値がリセット電圧ＶｂｔＲ未満であるか否かの判定が行われる。そして、バッテリ電圧Ｖｂｔの予測値がリセット電圧ＶｂｔＲ未満であるときには、各降圧回路２４，２５によって生成された直流電圧をマイクロコンピュータ１２に入力させても、マイクロコンピュータ１２を正常に駆動させることができないおそれがあると判定される。一方、バッテリ電圧Ｖｂｔの予測値がリセット電圧ＶｂｔＲ以上であるときには、各降圧回路２４，２５によって生成された直流電圧をマイクロコンピュータ１２に入力させることにより、マイクロコンピュータ１２を正常に駆動させることができると判定される。
【００２０】
ステップＳ１１において、バッテリ電圧Ｖｂｔがリセット電圧ＶｂｔＲ未満にならないと予測された場合（ＮＯ）、処理が次のステップＳ１２に進む。そして、ステップＳ１２において、通常の機関始動処理が実施される。すなわち、マイクロコンピュータの指示によってスタータモータ１３を駆動させつつ、筒内噴射弁１５及び通路噴射弁１４の少なくとも一方を駆動させることにより、機関始動が行われる。そして、機関始動が完了すると、スタータモータ１３の駆動が停止される。そして、図２に示す処理ルーチンが終了する。
【００２１】
一方、ステップＳ１１において、バッテリ電圧Ｖｂｔがリセット電圧ＶｂｔＲ未満になると予測された場合（ＹＥＳ）、異常時の機関始動処理が実施される。この異常時の機関始動処理では、まず始めに、ステップＳ１３において、筒内噴射弁１５の駆動が禁止される。そして、次のステップＳ１４では、通路噴射弁１４を用いた機関始動が指示される。続いて、ステップＳ１５において、昇圧回路４２の非常時駆動処理が実施される。すると、昇圧電圧Ｖｓｕとして第２の昇圧電圧Ｖｓｕ２が生成されるように昇圧回路４２が駆動する。
【００２２】
そして、次のステップＳ１６では、昇圧回路４２によって生成された昇圧電圧Ｖｓｕが始動時目標電圧ＶｓｕＴｒ以上になったか否かの判定が行われる。始動時目標電圧ＶｓｕＴｒとは、マイクロコンピュータ１２を正常に駆動させるのに必要な直流電圧の大きさのことである。そして、昇圧電圧Ｖｓｕが始動時目標電圧ＶｓｕＴｒに未だ達していない場合（ステップＳ１６：ＮＯ）、ステップＳ１６の判定が繰り返される。一方、昇圧電圧Ｖｓｕが始動時目標電圧ＶｓｕＴｒ以上になった場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、処理が次のステップＳ１７に進む。
【００２３】
そして、ステップＳ１７において、第２のスイッチング素子５１がオンにされる。これにより、昇圧電圧Ｖｓｕがマイクロコンピュータ１２に入力されるようになる。次のステップＳ１８では、機関始動が行われる。すなわち、スタータモータ１３を駆動させつつ、通路噴射弁１４から燃料が噴射される。そして、機関始動が完了してスタータモータ１３の駆動が停止されると、処理が次のステップＳ１９に進む。
【００２４】
ステップＳ１９において、バッテリ電圧Ｖｂｔがリセット電圧ＶｂｔＲ以上であるか否かの判定が行われる。スタータモータ１３を駆動させているときには、バッテリ電圧Ｖｂｔがリセット電圧ＶｂｔＲ未満になっていることがある。このような状況下でスタータモータ１３の駆動を停止させても、しばらくの間、バッテリ電圧Ｖｂｔがリセット電圧ＶｂｔＲ以上まで戻らないことがある。そこで、バッテリ電圧Ｖｂｔがリセット電圧ＶｂｔＲ未満である場合（ステップＳ１９：ＮＯ）、ステップＳ１９の判定が繰り返される。すなわち、バッテリ電圧Ｖｂｔがリセット電圧ＶｂｔＲ以上になるまで、当該判定が繰り返される。
【００２５】
そして、バッテリ電圧Ｖｂｔがリセット電圧ＶｂｔＲ以上になると（ステップＳ１９：ＹＥＳ）、処理が次のステップＳ２０に進む。ステップＳ２０では、第２のスイッチング素子５１がオフにされる。これにより、昇圧電圧Ｖｓｕがマイクロコンピュータ１２に入力されなくなるものの、各降圧回路２４，２５によって生成された直流電圧がマイクロコンピュータ１２に入力されるため、マイクロコンピュータ１２の正常な駆動を継続させることができる。
【００２６】
そして、次のステップＳ２１において、昇圧回路４２の通常時駆動処理が実施される。すると、昇圧電圧Ｖｓｕとして第１の昇圧電圧Ｖｓｕ１が生成されるように昇圧回路４２が駆動する。続いて、ステップＳ２２では、筒内噴射弁１５の駆動が許可される。そして、本処理ルーチンが終了する。
【００２７】
本実施形態の作用及び効果について説明する。
外気温が低いことやバッテリ１１の劣化などによってバッテリ電圧Ｖｂｔが低くなっている状況下で機関始動させる場合、スタータモータ１３の起動前に、第１の降圧回路２４及び第２の降圧回路２５によって生成された直流電圧をマイクロコンピュータ１２に入力させることで、マイクロコンピュータ１２の制御によって第２のスイッチング素子５１がオンになる。すると、昇圧回路４２で昇圧電圧Ｖｓｕ（＝Ｖｓｕ２）が生成され、この昇圧電圧Ｖｓｕが予備給電経路５０を介してマイクロコンピュータ１２に入力される。これにより、スタータモータ１３の駆動によってバッテリ電圧Ｖｂｔが低くなっても、マイクロコンピュータ１２を正常に駆動させることができる。すなわち、昇圧電圧Ｖｓｕをマイクロコンピュータ１２に入力させるようになってからスタータモータ１３を駆動させることにより、内燃機関を適切に始動させることができる。
【００２８】
したがって、本実施形態では、バッテリ電圧Ｖｂｔが低い状態であっても内燃機関を始動させることができるようになる。
【符号の説明】
【００２９】
１１…バッテリ、１２…マイクロコンピュータ、１３…スタータモータ、１４…通路噴射弁、１５…筒内噴射弁、２０…電源装置、２２…第２の給電経路、２４…第１の降圧回路、２５…第２の降圧回路、４０…筒内噴射用経路、４２…昇圧回路、５０…予備給電経路、５１…第２のスイッチング素子。
【図１】
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【図２】
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