(57)【要約】【課題】内燃機関の出力低下を防止する。【解決手段】本発明による内燃機関制御装置は、電源電圧を昇圧する昇圧回路と、昇圧回路で昇圧された電力を蓄電する蓄電装置と、昇圧回路の故障の有無を診断する故障診断部と、インジェクタの開弁開始時に蓄電装置に蓄電された昇圧後の電圧を印加すべく第１スイッチング素子を駆動し、インジェクタの開弁開始後は、電源電圧を印加すべく第２スイッチング素子を駆動する噴射制御部と、蓄電装置の電圧を検出する蓄電電圧検出部と、故障診断部で故障であると診断されているときは、インジェクタの開弁開始と同時、または開弁後の所定時間経過後に昇圧回路に昇圧を開始させ、所定の昇圧動作継続時間が経過後に昇圧回路に昇圧を停止させる昇圧制御部とを備える。【選択図】図２
2015081592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記昇圧回路で昇圧された電力を蓄電する蓄電装置と、
前記昇圧回路の故障の有無を診断する故障診断部と、
インジェクタの開弁開始時に前記蓄電装置に蓄電された昇圧後の電圧を印加すべく第１スイッチング素子を駆動し、前記インジェクタの開弁開始後は、前記電源電圧を印加すべく第２スイッチング素子を駆動する噴射制御部と、
前記蓄電装置の電圧を検出する蓄電電圧検出部と、
前記故障診断部で故障であると診断されていないときは、前記蓄電電圧検出部で検出した前記蓄電装置の電圧が第１の閾値以下になると前記昇圧回路に昇圧を開始させ、前記検出した電圧が第２の閾値に到達すると前記昇圧回路に昇圧を停止させるとともに、前記故障診断部で故障であると診断されているときは、前記インジェクタの開弁開始と同時、または開弁後の所定時間経過後に前記昇圧回路に昇圧を開始させ、所定の昇圧動作継続時間が経過後に前記昇圧回路に昇圧を停止させる昇圧制御部とを備える内燃機関制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関制御装置において、
前記電源電圧を検出する電源電圧検出装置をさらに備え、
前記昇圧制御部は、前記故障診断部で故障であると診断されているときは、前記電源電圧検出装置で検出した前記電源電圧に応じた前記昇圧動作継続時間を設定する内燃機関制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関制御装置において、
前記電源電圧に応じた複数の前記昇圧動作継続時間をテーブルとして記憶するか、もしくは前記電源電圧に応じた複数の前記昇圧動作継続時間をテーブルとして記憶する記憶部をさらに備え、
前記昇圧制御部は、前記故障診断部で故障であると診断されているときは、前記電源電圧検出装置で検出した前記電源電圧により前記テーブルを参照して前記昇圧動作継続時間を読み出すか、もしくは、前記電源電圧検出装置で検出した前記電源電圧により前記算出式から前記昇圧動作継続時間を算出して、前記昇圧動作継続時間を設定する内燃機関制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関制御装置において、
前記蓄電電圧検出部とは異なる電圧検出部であって、前記昇圧回路が昇圧を停止した後の前記蓄電装置の電圧を検出する昇圧後電圧検出部をさらに備え、
前記昇圧制御部は、前記昇圧後電圧検出部で検出した前記電圧と、基準となる基準昇圧電圧との差に基づいて、次回の昇圧動作における前記昇圧動作継続時間を補正する内燃機関制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の内燃機関制御装置において、
前記基準昇圧電圧は、前記第２の閾値である内燃機関制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃費や排ガス低減を目的とし、気筒内に直接燃料を噴射するインジェクタを備えた気筒内直接噴射エンジンシステムが近年注目されている。気筒内直接噴射エンジンシステムではインジェクタで高圧燃料を気筒内に噴射するため、インジェクタ開弁の際には大電流を通電する。気筒内直接噴射エンジンシステムの内燃機関制御装置は昇圧回路を有し、生成した昇圧電圧を用いてインジェクタに大電流を流す。昇圧回路で昇圧電圧を生成する際は、昇圧電圧検出回路で昇圧電圧を観測し、昇圧電圧が規定値に到達すると昇圧動作を停止し、昇圧電圧が規定値から一定値以上低下すると昇圧動作を開始するよう制御を実施している。
【０００３】
そのため昇圧電圧検出回路が地絡や断線により破損した際には、基準電圧を超えて昇圧動作を継続し、過昇圧電圧を生成する。過昇圧電圧は、昇圧回路破損の原因となるため、過昇圧電圧を制御部で観測した際には、昇圧電圧を生成せずにバッテリ電源電圧でインジェクタを駆動する制御へ移行する制御方法が存在する（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１０８６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述した特許文献に記載の内燃機関制御装置では、昇圧電圧より低いバッテリ電源電圧でインジェクタ開弁を行うため、開弁の際に流れる電流が低くなり、エンジンの回転数が制限されるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による内燃機関制御装置は、電源電圧を昇圧する昇圧回路と、昇圧回路で昇圧された電力を蓄電する蓄電装置と、昇圧回路の故障の有無を診断する故障診断部と、インジェクタの開弁開始時に蓄電装置に蓄電された昇圧後の電圧を印加すべく第１スイッチング素子を駆動し、インジェクタの開弁開始後は、電源電圧を印加すべく第２スイッチング素子を駆動する噴射制御部と、蓄電装置の電圧を検出する蓄電電圧検出部と、故障診断部で故障であると診断されていないときは、蓄電電圧検出部で検出した蓄電装置の電圧が第１の閾値以下になると昇圧回路に昇圧を開始させ、検出した電圧が第２の閾値に到達すると昇圧回路に昇圧を停止させるとともに、故障診断部で故障であると診断されているときは、インジェクタの開弁開始と同時、または開弁後の所定時間経過後に昇圧回路に昇圧を開始させ、所定の昇圧動作継続時間が経過後に昇圧回路に昇圧を停止させる昇圧制御部とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、内燃機関の出力低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】気筒内直接噴射エンジンシステムの一例を示す概略図である。
【図２】気筒内直接噴射型の内燃機関制御装置を示す図である。
【図３】インジェクタの駆動、および、昇圧動作に係る各信号等のタイムチャートである。
【図４】昇圧動作時の昇圧電流の拡大波形を示すグラフである。
【図５】インジェクタ電流の波形を示すグラフである。
【図６】バッテリ電源電圧と昇圧復帰時間との対応関係を表すテーブルである。
【図７】制御部で行われる昇圧動作モードの設定処理および故障時昇圧モード設定時における昇圧動作の制御処理についてのフローチャートである。
【図８】昇圧制御部で行われる昇圧動作の処理についてのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
−−−第１の実施の形態−−−
図１〜８を参照して、本発明による内燃機関制御装置の第１の実施の形態を説明する。図１は、気筒内直接噴射エンジンシステムの一例を示す概略図である。吸入空気はエアフローセンサ１を通り、吸入空気流量を制御するスロットルバルブ２を介して吸気管３を通り燃焼室４に導入される。
【００１０】
燃料タンク５の燃料は、高圧ポンプ６で高い圧力に加圧され、インジェクタ１０６から燃焼室４に噴射される。燃焼室４に噴射された燃料は、吸入空気との混合気を生成し、イグニッション７で着火され、燃焼室４内で燃焼する。
【００１１】
燃焼室４にて燃焼後の排気ガスは排気管８へ排出され、排気管８の途中には、ＥＧＲバルブ９が形成されている。排気管８を流れる排気ガスの一部（ＥＧＲガス）は、ＥＧＲバルブ９よりＥＧＲ管１０を通って吸気管３内に還流する。ＥＧＲガス流量はＥＧＲバルブ９によって調節される。排気管８に排出された排気ガスは、三元触媒１１にて有害な排気成分を浄化された後に大気に放出される。
【００１２】
気筒内直接噴射エンジンシステムは、上述したエアフローセンサ１の他にも、クランク角センサ１２や、カムフェーズセンサ１３、Ｏ２センサ１４、水温センサ１５、ノックセンサ１６等の公知のセンサを有する。
【００１３】
図２に、気筒内直接噴射型の内燃機関制御装置を示す。図２に示すように内燃機関制御装置は、制御部１０１と、昇圧回路１０４と、インジェクタ駆動回路１０５とを備えている。
【００１４】
制御部１０１は、上述した各センサからの入力信号に基づいて、昇圧回路１０４の後述する昇圧制御部２０７や、インジェクタ駆動回路１０５の後述するインジェクタ制御部２０９を制御する制御部であり、不図示のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等の周辺回路を備えている。制御部１０１は、後述する昇圧電圧ＶＨを検出する電圧検出部１０１ａと、後述するバッテリ電源電圧ＶＢを検出する電圧検出部１０１ｂとを有する。また、制御部１０１は、昇圧回路１０４の後述する電圧検出部２０６の故障を検出する。
【００１５】
昇圧回路１０４は、車載の直流電圧源からインジェクタ１０６の開弁に必要な高電圧を生成する回路であり、昇圧コイル２０１、スイッチング素子２０２、電流検出用抵抗２０３、昇圧コンデンサ２０４、逆流防止ダイオード２０８、昇圧制御回路１０２を有する。車載の直流電圧源は、たとえば車載のバッテリである。以下、車載の直流電圧源の電圧をバッテリ電源電圧ＶＢと称する。スイッチング素子２０２は、たとえばＦＥＴである。
【００１６】
昇圧コイル２０１は、バッテリ電源電圧からインジェクタ１０６の開弁に必要な高電圧を生成するためのコイルである。スイッチング素子２０２は、バッテリ電源電圧ＶＢからインジェクタ１０６の開弁に必要な高電圧である昇圧電圧ＶＨを昇圧コイル２０１で生成するためのスイッチング動作を行う素子であり、たとえばＦＥＴである。電流検出用抵抗２０３は、昇圧コイル２０１を流れる昇圧電流を検出するためのシャント抵抗である。
【００１７】
昇圧コンデンサ２０４は、昇圧コイル２０１で昇圧された昇圧電圧ＶＨを蓄積するコンデンサである。逆流防止ダイオード２０８は、昇圧コンデンサ２０４に蓄積された昇圧電圧ＶＨの昇圧コイル２０１側への逆流を防止するダイオードである。
【００１８】
昇圧制御回路１０２は、昇圧動作の制御を行う回路であり、昇圧制御部２０７と、電圧検出部２０６と、電流検出部２０５とを有する。昇圧制御部２０７は、スイッチング素子２０２の駆動を制御する制御部であり、不図示のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等の周辺回路を備えている。電圧検出部２０６は、昇圧コンデンサ２０４に蓄積された充電電圧、すなわち昇圧電圧ＶＨを検出する検出部である。電流検出部２０５は、電流検出用抵抗２０３を流れる電流、すなわち昇圧コイル２０１を流れる電流を検出する検出部である。昇圧制御回路１０２における昇圧動作については後に詳述する。
【００１９】
インジェクタ駆動回路１０５は、ピーク電流用MOSFET２１１と、保持電流用MOSFET２１２と、下流側用MOSFET２１３と、回生ダイオード２１４と、インジェクタ電流検出用抵抗２１５と、インジェクタ制御部２０９とを備えている。ピーク電流用MOSFET２１１は、昇圧コンデンサ２０４に蓄積された昇圧電圧ＶＨによってインジェクタ１０６を開弁するために必要なピーク電流を流すための素子であり、昇圧コンデンサ２０４に蓄積された昇圧電圧ＶＨが印加される。
【００２０】
保持電流用MOSFET２１２は、インジェクタ１０６の開弁状態を保持するために必要な保持電流を流すための素子であり、バッテリ電源電圧ＶＢが印加される。下流側用MOSFET２１３は、インジェクタが通電する期間オンし、インジェクタに電流を流す。回生ダイオード２１４はインジェクタへの通電が終了する際に、インジェクタ１０６に蓄えられたエネルギーを昇圧回路１０４に回生させて、インジェクタ１０６に流れる電流を短時間に下降させるための素子である。回生ダイオード２１４は、上述したようにインジェクタ１０６に蓄えられたエネルギーを昇圧回路１０４に回生させるためのダイオードである。
【００２１】
インジェクタ制御部２０９は、インジェクタ駆動回路１０５の各MOSFET２１１〜２１３を制御する制御部であり、不図示のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等の周辺回路を備えている。インジェクタ駆動回路１０５によるインジェクタ１０６の制御については、昇圧制御回路１０２における昇圧動作とともに、以下説明する。
【００２２】
図３は、インジェクタ１０６の駆動、および、昇圧動作に係る各信号等のタイムチャートである。図３（ａ）は、制御部１０１からインジェクタ制御部２０９へ出力されるインジェクタ駆動信号のタイムチャートである。図３（ｂ）は、インジェクタ１０６に流れる電流波形の一例のタイムチャートである。図３（ｃ）は、昇圧電圧ＶＨ、すなわち、昇圧コンデンサ２０４の電圧のタイムチャートである。
【００２３】
図３（ｄ）は、昇圧制御部２０７から出力されるスイッチング素子２０２のオンオフを切替制御する昇圧制御信号のタイムチャートである。図３（ｅ）は、昇圧コイル２０１を流れる昇圧電流のタイムチャートである。図３（ｆ）は、インジェクタ制御部２０９から出力されるピーク電流用MOSFET２１１のオンオフを切替制御するＶＨ駆動信号のタイムチャートである。図３（ｇ）は、インジェクタ制御部２０９から出力される保持電流用MOSFET２１２のオンオフを切替制御するインジェクタ駆動信号のタイムチャートである。
【００２４】
−−−インジェクタ１０６の駆動について−−−
図３（ａ）に示すように、制御部１０１は期間３００の間、インジェクタ駆動信号のＨｉ信号をインジェクタ制御部２０９へ出力する。制御部１０１からのインジェクタ駆動信号のＨｉ信号がインジェクタ制御部２０９へ入力されると、インジェクタ制御部２０９は、インジェクタ駆動信号のＨｉ信号が出力されている期間３００の間、インジェクタ１０６に通電するようインジェクタ駆動回路１０５を制御する。そして、制御部１０１からのインジェクタ駆動信号のＬｏ信号がインジェクタ制御部２０９へ入力されると、インジェクタ制御部２０９は、インジェクタ１０６への通電を終了するようインジェクタ駆動回路１０５を制御する。
【００２５】
すなわち、インジェクタ制御部２０９は、制御部１０１からのインジェクタ駆動信号のＨｉ信号が入力されると、初めに、ＶＨ駆動信号のＨｉ信号をピーク電流用MOSFET２１１に出力する（図３（ｆ））。これにより、ピーク電流用MOSFET２１１を介して昇圧コンデンサ２０４の高電圧がインジェクタ１０６に印加され、期間３０１における波形のように、大きなインジェクタ電流が流れる。この大きなインジェクタ電流によって、インジェクタ１０６が開弁する。
【００２６】
インジェクタ制御部２０９は、インジェクタ通電を開始する際に、Ｈｉ信号を下流側用MOSFET２１３に出力し、インジェクタに通電を可能とする。同時に、ＶＨ駆動信号のＨｉ信号をピーク電流用MOSFET２１１に出力する。インジェクタ電流検出用抵抗２１５により検出されるインジェクタ電流値が所定のピーク電流値に到達するまでの期間、すなわち、期間３０１の間、ＶＨ駆動信号のＨｉ信号をピーク電流用MOSFET２１１に出力した後、ＶＨ駆動信号のＬｏ信号をピーク電流用MOSFET２１１に出力する。これにより、ピーク電流用MOSFET２１１を介して印加されていた昇圧コンデンサ２０４の高電圧が遮断される。
【００２７】
その後、インジェクタ制御部２０９は、期間３００が終了するまで、すなわち期間３０２の間、インジェクタ駆動信号のＨｉ信号とＬｏ信号を保持電流用MOSFET２１２に繰り返し出力する。これにより、保持電流用MOSFET２１２を介してバッテリ電源電圧がインジェクタ１０６に印加され、期間３０２における波形のように、インジェクタ１０６の開弁状態を保持するのに必要なインジェクタ電流が流れる。MOSFET２１２のオンオフ切り替えはインジェクタ電流検出用抵抗２１５によりインジェクタに流れる電流を検出し、インジェクタ電流が保持電流上限値まで上昇するとオフし、保持電流下限値まで低下するとオフするよう制御を行う。このインジェクタ電流によって、インジェクタ１０６の開弁状態が保持される。
【００２８】
その後、インジェクタ制御部２０９は期間３００が終了すると、すなわち期間３０２が終了すると、インジェクタ駆動信号のＬｏ信号を保持電流用MOSFET２１２に出力する。これにより、保持電流用MOSFET２１２を介して印加されていたバッテリ電源電圧が遮断される。また同時にＬｏ信号を下流側用MOSFET２１３に出力する。なお、期間３０２は、インジェクタ１０６の磁気回路特性、インジェクタ１０６に供給される燃料の圧力、エンジンが要求する燃料量に応じたインジェクタ電流通電期間によって決定される。
【００２９】
−−−昇圧動作について−−−
昇圧コンデンサ２０４の昇圧電圧ＶＨが符号３０３で示す電圧に達している状態で、昇圧コンデンサ２０４の昇圧電圧ＶＨがピーク電流用MOSFET２１１を介してインジェクタ１０６に印加されると、昇圧電圧ＶＨが低下し始める（図３（ｃ））。以下の説明では、符号３０３で示す電圧を昇圧停止電圧と称する。
【００３０】
インジェクタ１０６への通電によって電圧検出部２０６で検出する昇圧コンデンサ２０４の昇圧電圧ＶＨが低下して、昇圧停止電圧３０３からの差分が所定値３０４以上になったと昇圧制御部２０７が判断すると、昇圧制御部２０７は、次に述べる昇圧動作を開始する。すなわち、昇圧制御部２０７は、スイッチング素子２０２のオンとオフの切り替えを制御する昇圧制御信号をスイッチング素子２０２に出力する（図３（ｄ））。以下の説明では、昇圧停止電圧３０３から所定値３０４だけ下がった電圧値３０４Ａを昇圧開始電圧と呼ぶ。
【００３１】
昇圧制御部２０７から昇圧制御信号のオン信号が出力されると、スイッチング素子２０２がオンして、昇圧コイル２０１に電流が流れ、図３（ｅ）に示すように、昇圧電流が立ち上がる。電流検出部２０５で検出する昇圧電流が上限閾値３０５に到達すると、昇圧制御部２０７は、昇圧制御信号のオフ信号をスイッチング素子２０２に出力する。これによりスイッチング素子２０２がオフする。このスイッチング素子２０２がオフの期間に昇圧コイル２０１に蓄えられたエネルギーは昇圧コンデンサ２０４にチャージされ、昇圧電圧ＶＨが若干上昇する。
【００３２】
スイッチング素子２０２がオフの期間中、昇圧電流は低下する。そして、電流検出部２０５で検出する昇圧電流が下限閾値３０６に到達すると、昇圧制御部２０７は、昇圧制御信号のオン信号を再びスイッチング素子２０２に出力する。なお、昇圧電流の上限閾値３０５と下限閾値３０６の平均値を平均昇圧電流値３０７と呼び、インジェクタ１０６への通電により低下した昇圧電圧を元の電圧値である昇圧停止電圧３０３まで復帰させるために要する時間３０８を昇圧復帰時間と呼ぶ。
【００３３】
上述したスイッチング素子２０２の一連のスイッチング動作が繰り返されることにより、図３（ｃ）に示すように、昇圧電圧ＶＨが徐々に昇圧停止電圧３０３まで回復する。電圧検出部２０６で検出する昇圧コンデンサ２０４の電圧が昇圧停止電圧３０３以上になったと昇圧制御部２０７が判断すると、昇圧制御部２０７は、昇圧動作を終了する。
【００３４】
図４は、昇圧動作時の昇圧電流の拡大波形を示すグラフである。スイッチング素子２０２がオンであるオン期間４００において、昇圧電流は上昇する。昇圧電流が上限閾値３０５に到達すると、上述したようにスイッチング素子２０２がオフされて、昇圧電流が下限閾値３０６に到達するまでのオフ期間４０１において、昇圧電流が低下する。
【００３５】
昇圧コイル２０１のインダクタンスをＬ、バッテリ電源電圧ＶＢの値をＶとすると、昇圧電流を上限閾値３０５まで上昇させるオン期間４００の昇圧電流の傾きはＶ／Ｌに比例する。そのため、オン期間４００はバッテリ電源電圧ＶＢが大きければ短くなり、昇圧復帰時間３０８も短くなる。一方、バッテリ電源電圧ＶＢが小さければオン期間４００は長くなり、昇圧復帰時間３０８も長くなる。なお、気筒内直接噴射エンジンシステムでは、インジェクタ１０６への通電によって低下した昇圧電圧ＶＨをインジェクタ１０６での次の燃料噴射開始までに昇圧停止電圧３０３まで回復させる必要がある。
【００３６】
従来、昇圧動作を行う際は、上述したように、電圧検出部２０６で昇圧電圧ＶＨを検出し、あらかじめ設定された基準値、たとえば、上述した昇圧停止電圧３０３まで昇圧電圧ＶＨが上昇すると、昇圧動作を停止するように構成していた。そして、昇圧電圧ＶＨが基準値から一定値以上低下すると、たとえば、昇圧停止電圧３０３からの差分が所定値３０４以上になると、昇圧動作を開始するように構成していた。
【００３７】
しかし、上述したように電圧検出部２０６で検出した昇圧電圧ＶＨの値に基づいて昇圧動作の開始および停止をするように構成している場合には、電圧検出部２０６に地絡等の不具合が生じると、昇圧停止電圧３０３を超えて昇圧動作が継続して、過昇圧電圧が生成されるおそれがある。過昇圧電圧が生成されると昇圧回路１０４を破損するおそれがある。
【００３８】
そのため、従来、過昇圧電圧が生成されたことを制御部１０１で検出すると、昇圧電圧ＶＨを使用せずにバッテリ電源電圧ＶＢでインジェクタ１０６を駆動する制御へ移行する制御方法が知られている。しかし、この制御方法では、昇圧電圧ＶＨより低いバッテリ電源電圧ＶＢでインジェクタ１０６を開弁するため、インジェクタ１０６の開弁の際に流れるピーク電流が低くなる。そのため、図５（ａ），（ｂ）に示すように、昇圧電圧ＶＨでインジェクタ１０６を開弁させる場合に比べて、開弁に要する時間が長くなるため、エンジンの回転数を上げることができなくなるおそれがある。
【００３９】
なお、図５（ａ）は、昇圧電圧ＶＨでインジェクタ１０６を開弁させる場合のインジェクタ電流の波形を示すグラフであり、図５（ｂ）は、バッテリ電源電圧ＶＢでインジェクタ１０６を開弁させる場合のインジェクタ電流の波形を示すグラフである。
【００４０】
そこで本実施の形態では、電圧検出部２０６に地絡、断線等の不具合が生じた場合であっても、以下の昇圧動作によって昇圧電圧ＶＨを昇圧することで、昇圧電圧ＶＨによってインジェクタ１０６を開弁させるように構成している。以下、詳述する。
【００４１】
本実施の形態では、エンジンの運転中に電圧検出部２０６とは別に、制御部１０１の電圧検出部１０１ａで昇圧電圧ＶＨを検出する。そして、電圧検出部１０１ａで検出した昇圧電圧ＶＨの値があらかじめ定めた上限の閾値Ｖｕ以上である場合には、制御部１０１は、電圧検出部２０６が地絡や断線等によって故障していると判定する。電圧検出部２０６が故障していると判定した後、制御部１０１は、上述した電圧検出部２０６で検出した昇圧電圧ＶＨに基づく昇圧動作ではなく、インジェクタ１０６の噴射毎に一定時間昇圧動作を行うように昇圧制御部２０７を制御して、昇圧電圧ＶＨを所定の基準電圧に維持する。
【００４２】
なお、以下の説明では、電圧検出部２０６が故障していると判定した後にインジェクタ１０６の噴射毎に一定時間昇圧動作を行う動作モードを故障時昇圧モードと呼ぶ。また、電圧検出部２０６が故障しておらず、上述したように、電圧検出部２０６で検出した昇圧電圧ＶＨの値に基づいて昇圧動作の開始および停止をする動作モードを正常時昇圧モードと呼ぶ。
【００４３】
ここで、上述した所定の基準電圧は、たとえば昇圧停止電圧３０３である。また、上述した上限の閾値は、たとえば昇圧停止電圧３０３以上の電圧であって、昇圧動作が正常に制御されている状態では生成し得ない電圧である。
【００４４】
インジェクタ１０６への通電による昇圧電圧ＶＨの低下分はインジェクタ１０６に通電する電流波形が変わらなければ一定となる。そこで、１回のインジェクタ１０６への通電によって、通電開始から所定の電圧まで低下するのに要する時間をあらかじめ制御部１０１に設定しておき、インジェクタ１０６への通電開始から設定時間が経過した後から、昇圧動作を開始することとする。ここで、上記所定の電圧は、たとえば昇圧開始電圧３０４Ａである。以下の説明では、インジェクタ１０６への通電開始から昇圧動作を開始するまでの上記設定時間を、昇圧開始遅延時間と呼ぶ。
【００４５】
なお、上述したように、昇圧復帰時間３０８はバッテリ電源電圧値ＶＢに依存する。そこで、本実施の形態では、故障時昇圧モードに移行後、制御部１０１は電圧検出部１０１ｂで検出したバッテリ電源電圧ＶＢに基づいて昇圧動作を継続させる昇圧継続時間Ｔｉを設定する。
【００４６】
具体的には、たとえば、バッテリ電源電圧ＶＢと昇圧復帰時間３０８との対応関係を表す図６のテーブル５００を制御部１０１の不図示のＲＯＭ等にあらかじめ記憶させておく。そして、故障時昇圧モードに移行後、電圧検出部１０１ｂで検出したバッテリ電源電圧ＶＢに対応する昇圧復帰時間３０８をテーブル５００から読み出して、昇圧継続時間Ｔｉとして設定する。
【００４７】
すなわち、上述したように、制御部１０１は、電圧検出部１０１ａで検出した昇圧電圧ＶＨの値が上限の閾値Ｖｕ以上である場合には、電圧検出部２０６が故障していると判定して、昇圧動作の動作モードを故障時昇圧モードに設定する。そして、制御部１０１は、電圧検出部１０１ｂで検出したバッテリ電源電圧ＶＢに対応する昇圧復帰時間３０８をテーブル５００から読み出して、昇圧継続時間Ｔｉとして設定する。
【００４８】
そして、制御部１０１は、インジェクタ駆動信号のＨｉ信号をインジェクタ制御部２０９へ出力した後、あらかじめ不図示のＲＯＭ等に記憶されている昇圧開始遅延時間の経過後に、昇圧動作の開始を指示する昇圧開始信号を昇圧制御部２０７に出力する。制御部１０１は、昇圧開始信号を昇圧制御部２０７に出力した後、設定した昇圧継続時間Ｔｉの経過後に、昇圧動作の停止を指示する昇圧停止信号を昇圧制御部２０７に出力する。
【００４９】
昇圧制御部２０７は、昇圧動作の動作モードが故障時昇圧モードに設定されたと判断すると、制御部１０１からの昇圧開始信号が入力されるまで待機する。そして、昇圧開始信号が入力されると、昇圧動作を開始するようにスイッチング素子２０２を制御する。その後、制御部１０１からの昇圧停止信号が入力されるまで昇圧動作を継続するようスイッチング素子２０２を制御し、昇圧停止信号が入力されると、昇圧動作を停止するようにスイッチング素子２０２を制御する。
【００５０】
−−−フローチャート−−−
図７は、制御部１０１で行われる昇圧動作モードの設定処理および故障時昇圧モード設定時における昇圧動作の制御処理についてのフローチャートである。たとえば、本実施の形態の内燃機関制御装置が搭載される車両でイグニッションスイッチがオンされたり、車両のセルスタートスイッチがオンされたりして、気筒内直接噴射エンジンシステムが起動されると、図７に示す処理を行うプログラムが起動され、制御部１０１の不図示のＣＰＵで繰り返し実行される。
【００５１】
ステップＳ１０１において、電圧検出部１０１ａで検出した昇圧電圧ＶＨの値を読み込んでステップＳ１０３へ進む。ステップＳ１０３において、ステップＳ１０１で読み込んだ昇圧電圧ＶＨの値が上限の閾値Ｖｕ以上であるか否かを判断する。
【００５２】
ステップＳ１０３で肯定判断されると、すなわち、昇圧電圧ＶＨの値が上限の閾値Ｖｕ以上であると判断されるとステップＳ１０５へ進み、故障フラグＦに１をセットしてステップＳ１０７へ進む。
【００５３】
ステップＳ１０７において、電圧検出部１０１ｂで検出したバッテリ電源電圧ＶＢを読み込んでステップＳ１０９へ進む。ステップＳ１０９において、ステップＳ１０７で読み込んだバッテリ電源電圧ＶＢに対応する昇圧復帰時間３０８をテーブル５００から読み出してステップＳ１１１へ進む。ステップＳ１１１において、ステップＳ１０９で読み出した昇圧復帰時間３０８を昇圧継続時間Ｔｉとして設定してステップＳ１１３へ進む。
【００５４】
ステップＳ１１３において、インジェクタ駆動信号のＨｉ信号をインジェクタ制御部２０９へ出力するまで待機した後、ステップＳ１１５へ進み、昇圧開始遅延時間が経過するまで待機する。
【００５５】
ステップＳ１１５で昇圧開始遅延時間が経過するまで待機した後、ステップＳ１１７ヘ進み、昇圧動作の開始を指示する昇圧開始信号を昇圧制御部２０７に出力してステップＳ１１９へ進む。ステップＳ１１９において、ステップＳ１１１で設定した昇圧継続時間Ｔｉが経過するまで待機した後、ステップＳ１２１へ進む。
【００５６】
ステップＳ１２１において、昇圧動作の停止を指示する昇圧停止信号を昇圧制御部２０７に出力して、本プログラムを終了する。
【００５７】
ステップＳ１０３で否定判断されると、すなわち、昇圧電圧ＶＨの値が上限の閾値Ｖｕ未満であると判断されるとステップＳ１３１へ進み、故障フラグＦに０をセットして本プログラムを終了する。
【００５８】
図８は、昇圧制御部２０７で行われる昇圧動作の処理についてのフローチャートである。たとえば、本実施の形態の内燃機関制御装置が搭載される車両でイグニッションスイッチがオンされたり、車両のセルスタートスイッチがオンされたりして、気筒内直接噴射エンジンシステムが起動されると、図８に示す処理を行うプログラムが起動され、昇圧制御部２０７の不図示のＣＰＵで繰り返し実行される。ステップＳ２０１において、制御部１０１で故障フラグＦに１がセットされているか否かを判断する。
【００５９】
ステップＳ２０１が肯定判断されると、すなわち、故障フラグＦに１がセットされていて、昇圧動作の動作モードが故障時昇圧モードに設定されたと判断すると、ステップＳ２０３へ進み、制御部１０１から昇圧開始信号が入力されるまで待機する。
【００６０】
ステップＳ２０３が肯定判断されると、すなわち、制御部１０１から昇圧開始信号が入力されると、ステップＳ２０５へ進み、昇圧のためのスイッチング素子２０２のオンオフ制御を開始する。ステップＳ２０５が実行されるとステップＳ２０７へ進み、制御部１０１から昇圧停止信号が入力されるまでスイッチング素子２０２のオンオフ制御を継続しつつ待機する。
【００６１】
ステップＳ２０７が肯定判断されると、すなわち、制御部１０１から昇圧停止信号が入力されると、ステップＳ２０９へ進み、昇圧のためのスイッチング素子２０２のオンオフ制御を終了して、本プログラムを終了する。
【００６２】
ステップＳ２０１が否定判断されると、すなわち、故障フラグＦに０がセットされていて、昇圧動作の動作モードが正常時昇圧モードに設定されたと判断すると、ステップＳ２１１へ進み、電圧検出部２０６で検出した昇圧電圧ＶＨを読み込んでステップＳ２１３へ進む。ステップＳ２１３において、ステップＳ２１１で読み込んだ昇圧電圧ＶＨが昇圧開始電圧３０４Ａ以下であるか否かを判断する。ステップＳ２１３が否定判断されるとステップＳ２１１へ戻る。
【００６３】
ステップＳ２１３が肯定判断されるとステップＳ２１５へ進み、昇圧動作を開始するようにスイッチング素子２０２を制御してステップＳ２１７へ進む。ステップＳ２１７において、電圧検出部２０６で検出した昇圧電圧ＶＨを読み込んでステップＳ２１９へ進む。ステップＳ２１９において、ステップＳ２１１で読み込んだ昇圧電圧ＶＨが昇圧停止電圧３０３以上であるか否かを判断する。ステップＳ２１９が否定判断されるとステップＳ２１７へ戻る。
【００６４】
ステップＳ２１９が肯定判断されるとステップＳ２２１へ進み、昇圧動作を停止するようにスイッチング素子２０２を制御して、本プログラムを終了する。
【００６５】
上述した第１の実施の形態の内燃機関制御装置では、次の作用効果を奏する。
（１）  制御部１０１で昇圧回路１０４の電圧検出部２０６の故障を検出するように構成し、電圧検出部２０６の故障が検出されると、昇圧電圧ＶＨに基づいた昇圧動作ではなく、インジェクタ１０６が開弁される度に所定の時間だけ昇圧動作を行うように構成した。これにより、電圧検出部２０６に故障が生じても昇圧動作を行うことができるので、昇圧電圧ＶＨによってインジェクタ１０６を開弁できる。したがって、電圧検出部２０６に故障が生じてもエンジンの回転数が制限されなくなるので、エンジンの出力低下を防止できる。
【００６６】
（２）  電圧検出部２０６の故障が検出されると、昇圧電圧ＶＨに基づいた昇圧動作ではなく、インジェクタ１０６が開弁される度に所定の時間だけ昇圧動作を行うように構成した。これにより、過度の過昇圧電圧の生成を防止でき、昇圧回路１０４の破損防止できるので、内燃機関制御装置の信頼性を向上できる。
【００６７】
（３）  故障時昇圧モードに移行後、電圧検出部１０１ｂで検出したバッテリ電源電圧ＶＢに対応する昇圧復帰時間３０８をテーブル５００から読み出して、昇圧継続時間Ｔｉとして設定するように構成した。これにより、昇圧継続時間Ｔｉを適切に設定できるので、昇圧電圧ＶＨを安定化でき、インジェクタ１０６での燃料噴射量の精度を向上できる。したがって、本発明による内燃機関制御装置を搭載する車両の燃費を向上できるとともに、排気ガス中の有害成分の発生を抑止して、環境への負荷を抑制できる。
【００６８】
−−−第２の実施の形態−−−
本発明による内燃機関制御装置の第２の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、計算式に基づいてバッテリ電源電圧ＶＢから昇圧復帰時間３０８を算出する点で、第１の実施の形態と異なる。
【００６９】
上述した図４の昇圧電流の波形を示すグラフにおいて、オン期間４００は昇圧コイル２０１にエネルギーを蓄える期間であり、オフ期間４０１は昇圧コイル２０１に蓄えられたエネルギーを昇圧コンデンサ２０４のエネルギーに変換し、昇圧コンデンサ２０４の昇圧電圧ＶＨを上昇させる期間となる。オン期間４００における昇圧電流の傾きはＶ／Ｌ（Ｖ：バッテリ電源電圧ＶＢ，Ｌ：昇圧コイル２０１のインダクタンス）に比例するため、昇圧電流の上限閾値３０５および昇圧電流の下限閾値３０６が一定であるとすると、オン期間４００は（Ｉ１−Ｉ２）／（ａＶ／Ｌ）で算出される。（Ｉ１：昇圧電流上限値３０５、Ｉ２：昇圧電流下限値３０６、ａ：定数、Ｖ：バッテリ電源電圧ＶＢ、Ｌ：昇圧コイル２０１のインダクタンス）
【００７０】
オフ期間４０１は昇圧コンデンサ２０４の昇圧電圧値を上昇させる期間なので、バッテリ電源電圧ＶＢには依存せず一定と考えると、スイッチング素子２０２の一回のオン、オフ動作に要する時間、すなわち、オン期間４００とオフ期間４０１の長さの和を計算で算出できる。
【００７１】
昇圧電流の上限閾値３０５および昇圧電流の下限閾値３０６が一定であれば、一回のスイッチング素子２０２の一回のオン、オフ動作による昇圧電圧値の上昇幅も一定である。またインジェクタ通電電流波形が一定であれば、インジェクタ１０６への通電による昇圧電圧値の低下も一定となる。
【００７２】
以上により、インジェクタ１０６への通電による昇圧電圧値の低下、一回の昇圧動作での昇圧電圧値の上昇幅より、インジェクタ１０６への通電で低下した電圧を復帰させるまでに要するスイッチング素子２０２の動作回数Ｎを算出できる。そして、動作回数Ｎと、一回のスイッチング素子２０２の動作に要する時間との積は、インジェクタ１０６に一回通電を行った際に低下した昇圧電圧を復帰させるまでの昇圧復帰時間３０８となる。
【００７３】
本実施の形態では、制御部１０１で上述の演算が必要となることから、演算を行う不図示のＣＰＵの負担が、第１の実施の形態に比べて大きくなる。しかし、バッテリ電源電圧値ＶＢの小さな変動に対応して昇圧復帰時間３０８を算出できる。これにより、昇圧継続時間Ｔｉをさらに適切に設定できるので、昇圧電圧ＶＨをさらに安定化でき、インジェクタ１０６での燃料噴射量の精度をさらに向上できる。したがって、本実施の形態の内燃機関制御装置を搭載する車両の燃費をさらに向上できるとともに、排気ガス中の有害成分の発生をさらに抑止して、環境への負荷をさらに抑制できる。
【００７４】
−−−第３の実施の形態−−−
本発明による内燃機関制御装置の第３の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、インジェクタ１０６への通電開始と同時に昇圧動作を開始する点で、第１の実施の形態と異なる。
【００７５】
すなわち、本実施の形態では、第１の実施の形態の制御部１０１で行われる昇圧動作モードの設定処理および故障時昇圧モード設定時における昇圧動作の制御処理についてのフローチャート（図７）から、昇圧開始遅延時間が経過するまで待機するステップＳ１１５を削除した処理が本実施の形態の制御部１０１で実施される。
【００７６】
これにより、本実施の形態では、昇圧電圧ＶＨの低下開始と同時に昇圧動作を開始するため、第１の実施の形態に比べ、昇圧電圧ＶＨの変動を抑制できる。昇圧電圧ＶＨを一定に保つことにより、インジェクタ１０６の開弁に要する期間３０１を均一化できるため、安定的にインジェクタ１０６の燃料噴射を行うことができる。したがって、本実施の形態の内燃機関制御装置を搭載する車両の燃費をさらに向上できるとともに、排気ガス中の有害成分の発生をさらに抑止して、環境への負荷をさらに抑制できる。
【００７７】
−−−第４の実施の形態−−−
本発明による内燃機関制御装置の第４の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、故障時昇圧モード設定時に、昇圧動作終了後の昇圧電圧ＶＨが安定するように、昇圧動作終了後の昇圧電圧ＶＨの高低に応じて次回の昇圧動作時の昇圧継続時間Ｔｉを補正する点で、第１の実施の形態と異なる。
【００７８】
すなわち、本実施の形態では、制御部１０１は、昇圧動作終了後の昇圧電圧ＶＨを電圧検出部１０１ａで検出して、検出された昇圧動作終了後の昇圧電圧ＶＨと、たとえば昇圧停止電圧３０３との電圧差△ＶＨを算出する。そして、制御部１０１は、算出した電圧差△ＶＨに相当するスイッチング素子２０２のオンオフの回数だけ、次回の昇圧動作におけるスイッチング素子２０２のオンオフの回数が増減するように、昇圧継続時間Ｔｉを補正する。
【００７９】
たとえば、昇圧動作終了後の昇圧電圧ＶＨが、たとえば昇圧停止電圧３０３より電圧差△ＶＨ１だけ高かった場合には、制御部１０１は、スイッチング素子２０２のオンオフによる昇圧電圧ＶＨの増加分△ｖで電圧差△ＶＨ１を除して、次回の昇圧動作時に減らすスイッチング素子２０２のオンオフ回数ｎを求める。そして、オンオフ回数ｎと一回のスイッチング素子２０２の動作に要する時間との積として算出される時間だけ昇圧継続時間Ｔｉを短くする補正を行う。
【００８０】
また、たとえば、昇圧動作終了後の昇圧電圧ＶＨが、たとえば昇圧停止電圧３０３より電圧差△ＶＨ２だけ低かった場合には、制御部１０１は、スイッチング素子２０２のオンオフによる昇圧電圧ＶＨの増加分△ｖで電圧差△ＶＨ２を除して、次回の昇圧動作時に増やすスイッチング素子２０２のオンオフ回数ｎを求める。そして、オンオフ回数ｎと一回のスイッチング素子２０２の動作に要する時間との積として算出される時間だけ昇圧継続時間Ｔｉを長くする補正を行う。
【００８１】
これにより、昇圧電圧ＶＨが基準電圧値（たとえば昇圧停止電圧３０３）から乖離した際にも、次回の昇圧動作時に昇圧電圧ＶＨを基準電圧値へ近づけることができる。そのため、第１の実施の形態に比べ、昇圧電圧ＶＨの変動を抑制できる。昇圧電圧ＶＨを一定に保つことにより、インジェクタ１０６の開弁に要する期間３０１を均一化できるため、安定的にインジェクタ１０６の燃料噴射を行うことができる。したがって、本実施の形態の内燃機関制御装置を搭載する車両の燃費をさらに向上できるとともに、排気ガス中の有害成分の発生をさらに抑止して、環境への負荷をさらに抑制できる。
【００８２】
−−−変形例−−−
（１）  上述の説明では、制御部１０１が、昇圧開始遅延時間が経過するまで待機した後、昇圧開始信号を昇圧制御部２０７に出力して、昇圧制御部２０７に昇圧動作を開始させ、昇圧継続時間Ｔｉの経過後に昇圧停止信号を昇圧制御部２０７に出力して、昇圧制御部２０７に昇圧動作を停止させるように構成した。すなわち、故障時昇圧モードに設定されると、昇圧制御部２０７が制御部１０１からの昇圧開始信号および昇圧停止信号の受信をトリガとして昇圧動作を開始および停止するように構成した。しかし、本発明はこれに限定されない。
【００８３】
たとえば、制御部１０１が、昇圧継続時間Ｔｉを示す情報、および、インジェクタ駆動信号のＨｉ信号をインジェクタ制御部２０９に出力したことを示す信号（たとえば、信号インジェクタとする）を昇圧制御部２０７へ出力するように構成してもよい。そして、たとえば、昇圧制御部２０７が、信号インジェクタを受信した時点から昇圧開始遅延時間の経過後まで待機した後、昇圧継続時間Ｔｉだけ昇圧動作を行うようにスイッチング素子２０２を制御するように構成してもよい。
【００８４】
（２）  上述の説明では、内燃機関の１回の燃焼サイクル（吸気、圧縮、爆発、排気）中でのインジェクタ１０６の開弁回数については特に言及していないが、たとえば１回であってもよく、複数回であってもよく、上述した作用効果と同様の作用効果を奏する。
（３）  上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。
【００８５】
なお、本発明は、上述した実施の形態のものに何ら限定されず、電源電圧を昇圧する昇圧回路と、昇圧回路で昇圧された電力を蓄電する蓄電装置と、昇圧回路の故障の有無を診断する故障診断部と、インジェクタの開弁開始時に蓄電装置に蓄電された昇圧後の電圧を印加すべく第１スイッチング素子を駆動し、インジェクタの開弁開始後は、電源電圧を印加すべく第２スイッチング素子を駆動する噴射制御部と、蓄電装置の電圧を検出する蓄電電圧検出部と、故障診断部で故障であると診断されていないときは、蓄電電圧検出部で検出した蓄電装置の電圧が第１の閾値以下になると昇圧回路に昇圧を開始させ、検出した電圧が第２の閾値に到達すると昇圧回路に昇圧を停止させるとともに、故障診断部で故障であると診断されているときは、インジェクタの開弁開始と同時、または開弁後の所定時間経過後に昇圧回路に昇圧を開始させ、所定の昇圧動作継続時間が経過後に昇圧回路に昇圧を停止させる昇圧制御部とを備える各種構造の内燃機関制御装置を含むものである。
【符号の説明】
【００８６】
１０１  制御部、１０２  昇圧制御回路、１０１ａ  電圧検出部、１０１ｂ  電圧検出部、１０４  昇圧回路、１０５  インジェクタ駆動回路、１０６  インジェクタ、２０１  昇圧コイル、２０２  スイッチング素子、２０３  電流検出用抵抗、２０４  昇圧コンデンサ、２０６  電圧検出部、２０７  昇圧制御部、２０９  インジェクタ制御部
【図１】
2015081592.tif 000003
【図２】
2015081592.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2015081592.tif 000007
【図６】
2015081592.tif 000008
【図７】
2015081592.tif 000009
【図８】
2015081592.tif 000010