(57)【要約】  本発明は、昇圧コイル（１１０）に流れる昇圧電流（１６０Ａ、１７０Ａ）の上昇傾き及び下降傾きを検知し、昇圧スイッチング制御に補正を行う制御を設けることにより、バッテリ電源電圧の変動や昇圧回路素子の経年劣化による特性変化、定数変更によらず、昇圧回路の昇圧上下限電流値を意図した電流閾値内で制御することが出来、昇圧回路素子の発熱を最小限に抑え、また、昇圧電流の傾きによらず昇圧復帰時間を一定に調整することが出来るものである。
2015129325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリ電源に接続され該バッテリ電源の電圧を昇圧する昇圧コイルと、前記昇圧コイルに接続され該昇圧コイルへ電流を通電又は遮断するスイッチ素子と、前記昇圧コイルからのインダクタンス成分の電流エネルギーを蓄積する昇圧コンデンサと、前記昇圧コイルに通電される昇圧電流より、前記スイッチング素子を制御して前記昇圧コイルに発生した高電圧を前記昇圧コンデンサに充電させる昇圧制御回路とを備えた内燃機関制御装置において、前記昇圧制御回路は前記昇圧電流の傾きを測定し、前記スイッチング素子のオンオフ制御を補正することを特徴とする内燃機関制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関制御装置において、前記昇圧電流の傾きを測定するために前記昇圧電流の傾き検知のための補正波形を有する内燃機関制御装置。
【請求項３】
請求項２記載の内燃機関制御装置において、前記補正波形の前記スイッチング素子のオンオフ制御を、傾き検知時間として設定し、オン時間及びオフ時間それぞれの電流値を測定し、前記昇圧電流の傾きを検知する内燃機関制御装置。
【請求項４】
請求項３記載の内燃機関制御装置において、前記補正波形の電流傾きが小さい時、前記スイッチング素子のオン時間及びオフ時間を長くする制御を行い、前記補正波形の電流傾きが大きい時、前記スイッチング素子のオン時間及びオフ時間を短くする制御を行うことで、昇圧復帰時間を一定に保つ機能を有する内燃機関制御装置。
【請求項５】
請求項４記載の内燃機関制御装置において、前記補正波形の電流傾きを検知し、前記昇圧制御回路の回路遅延による前記昇圧電流のオーバーシュートとアンダーシュートを抑えるように、前記スイッチング素子のオンオフ制御を補正する内燃機関制御装置。
【請求項６】
請求項５記載の内燃機関制御装置において、前記補正波形の電流傾き検知結果より、前記スイッチング素子のオン時間は補正を施した時間制御を、前記スイッチング素子のオフ時間は補正を施した時間制御によって、前記スイッチング素子のオンオフ制御を行う機能を有する内燃機関制御装置。
【請求項７】
請求項５記載の内燃機関制御装置において、前記補正波形の電流傾き検知結果より、前記スイッチング素子のオン時間は補正を施した時間制御を、前記スイッチング素子のオフ時間は補正を施した昇圧上限電流検知制御によって、前記スイッチング素子のオンオフ制御を行う機能を有する内燃機関制御装置。
【請求項８】
請求項５記載の内燃機関制御装置において、前記補正波形の電流傾き検知結果より、前記スイッチング素子のオン時間は補正を施した昇圧下限電流検知制御を、前記スイッチング素子のオフ時間は補正を施した時間制御によって、前記スイッチング素子のオンオフ制御を行う機能を有する内燃機関制御装置。
【請求項９】
請求項５記載の内燃機関制御装置において、前記補正波形の電流傾き検知結果より、前記スイッチング素子のオン時間は補正を施した昇圧下限電流検知制御を、前記スイッチング素子のオフ時間は補正を施した昇圧下限電流検知制御によって、前記スイッチング素子のオンオフ制御を行う機能を有する内燃機関制御装置。
【請求項１０】
請求項２記載の内燃機関制御装置において、前記昇圧電流値の傾きを測定し、傾き診断閾値より小さい場合にはオープン故障判定、傾きが診断閾値より大きい場合にはショート故障判定を行う故障診断を有する内燃機関制御装置。
【請求項１１】
バッテリ電源に接続され該バッテリ電源の電圧を昇圧する昇圧コイルと、前記昇圧コイルに接続され該昇圧コイルへ電流を通電又は遮断するスイッチ素子と、前記スイッチ素子の下流に接続されスイッチングオン時の電流を検出するスイッチングオン電流検出抵抗と、前記昇圧コイルからのインダクタンス成分の電流エネルギーを蓄積する昇圧コンデンサと、前記スイッチングオン電流検出抵抗に通電されるスイッチングオン電流より、前記スイッチング素子を制御して前記昇圧コイルに発生した高電圧を前記昇圧コンデンサに充電させる昇圧制御回路とを備えた内燃機関制御装置において、前記昇圧制御回路は前記スイッチングオン電流の傾きを測定し、前記スイッチング素子のオンオフ制御を補正することを特徴とする内燃機関制御装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の内燃機関制御装置において、前記スイッチングオン電流の傾きを測定するために前記スイッチングオン電流の傾き検知のための補正波形を有する内燃機関制御装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の内燃機関制御装置において、前記補正波形の前記スイッチング素子のオン制御を、傾き検知時間として設定し、オン時間の電流値を測定し、前記スイッチングオン電流の傾きを検知する内燃機関制御装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の内燃機関制御装置において、前記補正波形の電流傾きが小さい時、前記昇圧電流の上限電流値が大きくなるように前記スイッチング素子のオン時間を長くする制御を行い、前記補正波形の電流傾きが大きい時、前記昇圧電流の上限電流値が小さくなるように前記スイッチング素子のオン時間を短くする制御を行い、前記スイッチング素子のオフ時間は前記補正波形のスイッチングオン時の電流傾きより時間制御を補正することで、昇圧復帰時間を一定に保つ機能を有す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】  本発明は、ガソリンや軽油等を燃料とする自動車、オートバイ、農耕機、工作機械、船舶機等において、バッテリ電源電圧を昇圧した高電圧を使用して負荷を駆動する内燃機関制御装置に係り、特に、気筒内直接噴射型インジェクタを駆動するのに好適な内燃機関制御装置に関する。本技術分野の背景技術としては、例えば、下記特許文献がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−５５９４８号公報
【特許文献２】特開平９−２８５１０８号公報
【特許文献３】特開２００９−２２１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  本発明は、バッテリ電圧と昇圧回路に実装された電子部品の特性が変化した時に、昇圧制御部の昇圧スイッチング停止動作、昇圧スイッチング開始動作に対し、昇圧制御回路の遅延によるオーバーシュートとアンダーシュートを考慮した補正を行い、予め設定した昇圧上下限電流閾値に精度良く制御する内燃機関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】
【０００５】  上記目的を達成すべく本発明に係る内燃機関制御装置は、バッテリ電源に接続され該バッテリ電源の電圧を昇圧する昇圧コイルと、前記昇圧コイルに接続され該昇圧コイルへ電流を通電又は遮断するスイッチ素子と、前記昇圧コイルからのインダクタンス成分の電流エネルギーを蓄積する昇圧コンデンサと、前記昇圧コイルに通電される昇圧電流値より、前記昇圧用スイッチング素子を制御して前記昇圧コイルに発生した高電圧を前記昇圧コンデンサに充電させる昇圧制御回路とを備えた内燃機関制御装置において、前記昇圧制御回路は前記昇圧電流値の傾きを測定し、前記スイッチング素子のオンオフ制御を補正して設定するものである。
【発明の効果】
【０００６】  本発明によれば、バッテリ電源電圧の変動や昇圧回路素子の経年劣化による特性変化、定数変更によらず昇圧回路の昇圧電流値を設定した電流閾値内で制御し、昇圧回路素子の発熱を最小限に抑えることができる。また、昇圧電流値の傾きによらず昇圧復帰時間を一定に調整することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の内燃機関制御装置の実施例１の昇圧動作波形を示す図である。
【図２】本発明の内燃機関制御装置の実施例１の回路を示す図である。
【図３】本発明の内燃機関制御装置の実施例１の全体動作波形を示す図である。
【図４】本発明の内燃機関制御装置の実施例２の回路を示す図である。
【図５】本発明の内燃機関制御装置の実施例３の昇圧動作波形を示す図である。
【図６】新規課題を特定するための昇圧動作波形を示す図である。
【図７】新規課題を特定するための回路を示す図である。
【図８】新規課題を特定するための全体動作波形を示す図である。
【図９】本発明の内燃機関制御装置の実施例１の回路を示す図である。
【図１０】本発明の内燃機関制御装置の実施例４の昇圧動作波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】  以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明するが、新規課題についても説明する。
【０００９】  気筒内直接噴射型インジェクタを用いたエンジンは、従前の気筒外噴射型インジェクタすなわち吸気通路或いは吸気ポートに燃料を噴射して燃料と空気の混合気を形成する方式と比較して、高圧に加圧された燃料を使用する必要があるので、インジェクタの開弁動作に高いエネルギー（電圧）を必要とする。また、インジェクタの制御性を向上させると共に高速駆動に対応するためには、高いエネルギーを短時間でインジェクタに供給する必要がある。内燃機関のインジェクタを制御する従来の内燃機関制御装置は、バッテリ電源の電圧を昇圧させる昇圧回路を用いて、インジェクタに通電させる通電電流を上昇させる方式を採用したものが多い。図７は、新規課題を特定するために用いる内燃機関制御装置を示す回路図である。図７に示すように、内燃機関制御装置は、直噴インジェクタ(３)を駆動する駆動回路(２)とバッテリ電源（１）との間に配置され、短時間でバッテリ電源電圧Ｖbatよりも高い電圧に昇圧し、その昇圧電圧１００Ａを駆動回路２に供給する昇圧回路１００を備える。昇圧回路１００は、バッテリ電源の電圧を昇圧する昇圧コイル１１０と、昇圧コイル１１０への通電をオンオフするスイッチ素子１２０と、スイッチ素子１２０に逆流防止用の充電ダイオード１４０を介して並列に挿入され昇圧コイル１１０からのエネルギーを蓄積する昇圧コンデンサ１３０とを有する。スイッチ素子１２０には、スイッチ素子１２０のオンオフ制御を行う昇圧制御回路１５０が接続される。昇圧制御回路１５０は、スイッチ素子１２０の駆動を制御する昇圧制御部１５１と、昇圧コンデンサ１３０の充電電圧を検出する電圧検出部１５２と、スイッチ素子１２０と、昇圧回路１４０を流れる昇圧電流１１０Ａを電流検出抵抗１６０より検出する電流検出部１５３とを有する。昇圧制御部１５１の制御によりスイッチ素子１２０がオンの場合には、スイッチ素子１２０を通してバッテリ電源１から昇圧コイル１１０に電流が流れ、昇圧コイル１１０にエネルギーが蓄積される。スイッチ素子１２０をオフにすると、昇圧コイル１１０に流れていた電流が遮断され、昇圧コイル１１０のインダクタンス成分によって電気的エネルギーが昇圧コンデンサ１３０に充電される。
【００１０】  新規課題を特定するために用いる図８（ｅ）は、直噴インジェクタ３に通電されるインジェクタ電流３Ａの電流波形の一例である。図８（ｅ）に示すように、インジェクタ３の通電初期には、昇圧電圧１００Ａにより、インジェクタ電流３Ａを予め定められた上限ピーク電流２６０まで短時間に上昇させる（ピーク電流通電期間２６３）。このピーク電流値は、従来の気筒外噴射方式のインジェクタに流れるインジェクタ電流のピーク電流値と比較して、５〜２０倍程度大きい。
【００１１】  ピーク電流通電期間２６３終了後は、インジェクタ３へのエネルギー供給源は、昇圧電圧１００Ａからバッテリ電源１へ移行し、ピーク電流に比べ１／２〜１／３程度の電流である第１の保持停止電流２６１−１〜２６１−２に制御され、その後、第１の保持停止電流の２／３〜１／２程度の電流である第２の保持停止電流２６２に制御される。ピーク電流２６０と第１の保持停止電流が通電される期間では、インジェクタ３は開弁して燃料を気筒内に噴射する。
【００１２】  上限ピーク電流２６０から第１の保持停止電流へ移行する過程は、インジェクタ３の磁気回路特性や燃料噴霧特性、インジェクタ３に燃料を供給するコモンレールの燃料圧力及び内燃機関に要求された動力によって決まる供給燃料量に応じたインジェクタ電流通電期間などによって決まる。その過程には、短時間に電流を立ち下げる場合や、緩やかに電流を立ち下げる場合や、或いは図８（ｅ）に示すようにピーク電流緩行下降期間２６４−１では緩やかに電流を立ち下げ、ピーク電流急峻下降期間２６４−２では短時間に電流を立ち下げる場合等がある。
【００１３】  内燃機関制御装置では、燃料噴射終了時にインジェクタ３の閉弁を速やかに行うため、インジェクタ通電電流３Ａの通電電流下降期間２６６（第２の保持停止電流２６２から立ち下げる期間）を短くしてインジェクタ電流３Ａを遮断する必要がある。さらに、ピーク電流２６０から第１の保持停止電流２６１−１へ降下させる過程２６４−２、及び第１の保持停止電流２６１−２から第２の保持停止電流２６２へ降下させる過程２６５においても短時間にインジェクタ電流３Ａを立ち下げる必要がある場合がある。
【００１４】  しかしながら、インジェクタ３の駆動コイルには、インジェクタ電流３Ａが流れていることからコイルのインダクタンスによる高いエネルギーが蓄積されており、インジェクタ電流３Ａを下降させるには、この蓄積エネルギーをインジェクタ３から消滅させることが必要である。インジェクタ駆動コイルの蓄積エネルギーの消滅を短時間の通電電流下降期間２６６内に実現させる方法としては、インジェクタ電流３Ａを形成する駆動回路２の駆動素子においてツェナーダイオード効果を利用して通電エネルギーを熱エネルギーに変換する方法や、駆動回路２と昇圧回路１００との間に配置される電流回生ダイオード５を介して、インジェクタ駆動コイルの駆動エネルギー用の昇圧コンデンサ１３０に回生させる方法等がある。
【００１５】  上記の熱エネルギーに変換する方法は、駆動回路２を簡略化することができるが、インジェクタ３の通電エネルギーを熱エネルギーに変換させるので、大電流を通電させる駆動回路には適していない。
【００１６】  他方、上記の昇圧コンデンサ１３０に回生させる方法は、インジェクタ３に大電流を流しても駆動回路２の発熱を比較的抑えることができるため、特に、軽油を使用する直噴インジェクタを使用したエンジン(「コモンレールエンジン」と称されることもある)や、燃料としてガソリンを使用する直噴インジェクタを使用したエンジン等、インジェクタ３への通電電流が大きいエンジンに広く使用されている。
【００１７】  インジェクタ駆動コイルの蓄積エネルギーを昇圧コンデンサに回生させる昇圧回路を用いた制御装置は、例えば、特許文献１に示されている。ここでは、昇圧回路の動作について再び図７及び図８を用いて説明する。
【００１８】  駆動回路２は、昇圧回路１００の昇圧電圧１００Ａを使ってインジェクタ３に対しインジェクタ電流３Ａの通電を行う。その結果、図８（ａ）に示すように、昇圧電圧１００Ａが昇圧開始の目安となる電圧２０１以下に低下したことが電圧検出部１５２により検出されると、昇圧制御部１５１は昇圧動作を開始する（図８（ａ）中、符号２００は０［Ｖ］を示す）。昇圧制御部１５１は、スイッチ素子１２０を通電させるための昇圧制御信号１５１ＢをＬＯＷからＨＩＧＨにする。これにより、スイッチ素子１２０がオンし、バッテリ電源１から電流検出抵抗１６０に電流１６０Aと昇圧コイル１１０に電流１１０Aが流れ、昇圧コイル１１０にエネルギーが蓄積される。ここで、電流１６０Aと電流１１０Aは同一の電流値である。昇圧コイル１１０に流れる昇圧コイル電流１１０Ａは、電流検出抵抗１６０によって昇圧電流１６０Ａとして、電圧に変換され、電流検出部１５３によって検出される。電流検出部１５３で検出される昇圧用スイッチング電流１６０Ａの波形は図８（ｂ）のようになる。図８（ｂ）に示されるように、昇圧用スイッチング電流１６０Ａが予め設定されたスイッチング停止電流２１０−１を超えると、昇圧制御部１５１は、スイッチ素子１２０の開閉を制御する昇圧制御信号１５１ＢをＨＩＧＨからＬＯＷにして、昇圧用のスイッチング電流１６０Ａを遮断する。この遮断により、昇圧コイル１１０に流れる電流は、スイッチ素子１２０を通じてグランド４へ流れることができなくなり、昇圧コイル１１０のインダクタンス成分によって蓄えられたエネルギーは高電圧を発生する。昇圧コイル１１０の電圧が、昇圧コンデンサ１３０に蓄えられた昇圧電圧１００Ａと充電ダイオード１４０の順方向電圧とを加えた電圧より高くなると、昇圧コイル１１０に蓄えられたエネルギーは、充電ダイオード１４０を通じて、充電電流１４０Ａとして昇圧コンデンサ１３０に移行する。充電電流１４０Ａは、スイッチ素子１２０が遮断される直前に昇圧コイル１１０に流れていた電流のレベルすなわちスイッチング停止電流２１０−１のレベルから始まり、急速に減少する。
【００１９】  上記の動作により上昇した昇圧電圧１００Ａが所定の昇圧停止レベルの電圧２０２に満たないことを検出した場合、昇圧制御部１５１は、電流検出部１５３により充電ダイオード１４０に流れていた電流のレベルがスイッチング開始電流２１０−２となったことを検出し、スイッチ素子１２０を通電させるために昇圧制御信号１５１ＢをＬＯＷからＨＩＧＨにする。この動作は、昇圧電圧が所定の昇圧停止レベルの電圧２０２になるまで繰り返される（昇圧復帰時間２０３）。
【００２０】  他方、駆動回路２により、インジェクタ電流３Ａの遮断や短時間での立ち下げが始まると、通電電流下降期間２６６やピーク電流急峻下降期間２６４−２や第１の保持停止電流下降期間２６５の間、インジェクタ３からの回生電流が電流回生ダイオード５を通じて昇圧コンデンサ１３０流れる。これにより、昇圧コイル１１０による昇圧動作と同様に、インジェクタ３のインダクタンス成分に蓄えられていたエネルギーが、昇圧コンデンサ１３０に移行し、昇圧電圧１００Ａは上昇する。
【００２１】  以上のように、昇圧用のスイッチング電流と充電ダイオードに流れる電流１６０Ａを検出して、スイッチング停止電流２１０−１以上とスイッチング開始電流２１０−２以下にならないように制御する昇圧回路１００は、昇圧用スイッチング電流１６０Ａを検出せずに、予め決められた時間によって制御する昇圧回路（例えば、特許文献２参照）に比べ、昇圧用スイッチング電流１６０Ａを低く抑えることができるので、スイッチ素子１２０、昇圧コイル１１０及び充電ダイオード１４０の発熱を最小限に抑えることができる。
【００２２】  しかし、上記では図６に示すように、目標となるスイッチング停止電流２１０−１と目標となるスイッチング開始電流２１０−２を検出して昇圧制御信号１５１ＢのＨＩＧＨとＬＯＷを制御する方法においては、電流検出部１５３で電流閾値を検出してからスイッチ素子１２０をオンオフ制御するまでに、スイッチングオフ遅延時間２１３−１とスイッチングオン遅延時間２１３−２が発生する。この時、目標となるスイッチング停止電流２１０−１に対して、実際のスイッチング停止電流制御値はオーバーシュート電流値２１１−１を、目標となるスイッチング開始電流２１０−２に対しては、実際のスイッチング開始電流制御値がアンダーシュート電流値２１１−２を生じる。
【００２３】  このスイッチングオフ遅延時間２１３−１とスイッチングオン遅延時間２１３−２に対し、昇圧コイル１１０にエネルギーをチャージする電流値の傾き２１４−１と昇圧ダイオード１４０から昇圧コンデンサ１３０にエネルギーをチャージする電流値の傾き２１４−２は、図７で示したバッテリ電圧1と昇圧コイル１１０のインダクタンス値、抵抗値、昇圧コンデンサ１３０のキャパシタンス値、昇圧ダイオード１４０の抵抗値によって変化する。
【００２４】  このため、スイッチングオフ遅延時間２１３−１とスイッチングオン遅延時間２１３−２が判明していても、目標となるスイッチング停止電流２１０−１と目標となるスイッチング開始電流２１０−２となるように昇圧制御部１５１で補正をすることができない。
【００２５】  従って、バッテリ電圧と昇圧回路に実装された電子部品の特性が変化した時に、昇圧制御部の昇圧スイッチング停止動作、昇圧スイッチング開始動作に対し、昇圧制御回路の遅延によるオーバーシュートとアンダーシュートを考慮した補正を行い、予め設定した昇圧上下限電流閾値に精度良く制御する内燃機関制御装置が求められる。
【００２６】  以下、より具体的に本実施例について説明する。
【実施例１】
【００２７】  図１は、本発明の内燃機関制御装置の実施例１の代表的な動作波形を示し、図２は、その構成例を示し、図３は、その昇圧動作全体の波形を示したものである。【００２８】  図２に示すように、実施例１の内燃機関制御装置は、バッテリ電源（１）とその電源グランド（４）によって電源供給を受ける昇圧回路（１００）と、この昇圧回路（１００）で高電圧に昇圧された昇圧電圧（１００Ａ）を使ってインジェクタ（３）を駆動する駆動回路（２）があり、インジェクタ（３）の回生電流を昇圧回路（１００）に回生するための電流回生ダイオード（５）を搭載している。内燃機関制御装置は、その他にエンジン回転センサやインジェクタに燃料を供給するコモンレールの燃料圧力を始めとする各種センサの入力回路を搭載し、それらの入力信号に応じてインジェクタ（３）の通電タイミングを演算する演算装置や、点火コイル駆動回路、スロットル駆動回路やその他の駆動回路を搭載し、他の制御装置との通信回路、各種診断やフェールセーフに対応した制御回路、それらに電源供給する電源回路などで構成されることもある。【００２９】  昇圧回路（１００）は、バッテリ電源（１）の電圧を昇圧するためのインダクタンス成分を持った昇圧コイル（１１０）を有し、この昇圧コイルに通電する電流を通電／遮断する昇圧スイッチ素子（１２０−２）と、この昇圧スイッチ素子をマイナスサージから保護するスイッチング側ダイオード（１２０−１）と、昇圧コイルに流れる昇圧電流（１６０Ａ）を電圧に変換する昇圧電流検出抵抗（１６０）と、昇圧スイッチ素子を遮断することによって、昇圧コイルに蓄えられたエネルギーが発生させる高電圧を昇圧コンデンサ（１３０）に充電させる経路を設け、また、昇圧コンデンサ（１３０）からバッテリ電源（１）への逆流を防止する充電ダイオード（１４０）と、昇圧制御回路（１２０）から構成される。この昇圧制御回路は、昇圧制御部（１５１）、電圧検出部（１５２）、電流検出部（１５３）及び、電流検出部（１５３）の電圧値を基に昇圧制御部（１５１）のスイッチング時間を補正する昇圧制御補正テーブル（１５４）から構成されている。【００３０】  駆動回路（２）が昇圧電圧（１００Ａ）を使ってインジェクタ（３）に対しインジェクタ電流（３Ａ）の通電を行い、その結果、図３に示すように、昇圧電圧（１００Ａ）が昇圧開始電圧（２０１）以下に低下したことを電圧検出部（１５２）が検出すると、昇圧制御部（１５１）が昇圧電流（１６０Ａ）の傾き検知動作を開始する。昇圧電流（１６０Ａ）の傾き検知動作を開始すると、昇圧制御部（１５１）は、昇圧スイッチ素子（１２０−２）を通電させるための昇圧制御信号（１５１Ｂ）をＬＯＷからＨＩＧＨにする。ここで、昇圧制御信号（１５１Ｂ）のＨＩＧＨが昇圧電流上昇時間（３１０−２）を経過した時点で、電流検出部（１５３）で昇圧上昇電流値（３１０−１）を測定する。次に昇圧制御部（１５１）は、昇圧スイッチ素子（１２０−２）を遮断させるため昇圧制御信号（１５１Ｂ）をＨＩＧＨからＬＯＷにする。ここで、昇圧制御信号（１５１Ｂ）のＬＯＷが昇圧電流下降時間（３１１−２）を経過したところで、電流検出部（１５３）で昇圧下降電流値（３１１−１）���測定する。【００３１】  昇圧制御補正テーブル（１５４）は、昇圧電流上昇時間（３１０−２）と昇圧上昇電流値（３１０−１）および昇圧電流下降時間（３１１−２）と昇圧下降電流値（３１１−１）を基に、昇圧復帰時間を満たすスイッチング停止電流（２１０−１）とスイッチング開始電流（２１０−２）で制御を行うために、昇圧制御部（１５１）の初回スイッチングＨＩＧＨ時間（３２９）とスイッチングＨＩＧＨ時間（３３０）とスイッチングＬＯＷ時間（３３１）を決定する。【００３２】  昇圧制御信号（１５１Ｂ）の初回スイッチングＨＩＧＨ時間(３３０)とスイッチングＨＩＧＨ時間（３３０）とスイッチングＬＯＷ時間（３３１）が決定したら、昇圧動作を開始する。昇圧制御部（１５１）は、昇圧スイッチ素子（１２０−２）を通電させるための昇圧制御信号（１５１Ｂ）を初回スイッチングＨＩＧＨ時間（３２９）ＬＯＷからＨＩＧＨにする。これにより、昇圧コイル（１１０）にバッテリ電源（１）から電流が流れ、昇圧コイル（１１０）にエネルギーが蓄積される。【００３３】    初回スイッチングＨＩＧＨ時間（３２９）を経過後、昇圧制御信号（１５１Ｂ）は昇圧制御信号（１５１Ｂ）をスイッチングＬＯＷ時間（３３１）ＨＩＧＨからＬＯＷにする。ここで、昇圧コイル（１１０）に流れている電流は、昇圧スイッチ素子（１２０−２）を通じて電源グランドへ流れることができなくなり、昇圧コイル（１１０）のインダクタンス成分によって蓄えられたエネルギーは高電圧を発生する。そして、この電圧が、昇圧コンデンサ（１３０）に蓄えられた昇圧電圧（１００Ａ）と充電ダイオード（１４０）の順方向電圧を加えた電圧より高くなると、昇圧コイル（１１０）に蓄えられたエネルギーは、充電ダイオード（１４０）を通じて、充電電流（１１０Ａ）として昇圧コンデンサ（１３０）に移行する。この際、充電電流（１１０Ａ）は、昇圧スイッチ素子（１２０−２）が遮断する直前にコイルに流れていたスイッチング停止電流（２１０−１）から始まり、昇圧コンデンサ（１３０）へのエネルギー移行に伴って急速に減少する。スイッチングＬＯＷ時間（３３１）を経過後、昇圧制御信号（１５１Ｂ）は昇圧制御信号（１５１Ｂ）をスイッチングＨＩＧＨ時間（３３０）ＬＯＷからＨＩＧＨにする。これにより、昇圧コイル（１１０）にバッテリ電源（１）から電流が流れ、昇圧コイル（１１０）にエネルギーが蓄積される。【００３４】  昇圧電圧（１００Ａ）を検出する電圧検出部１５２が上記の動作により上昇した昇圧電圧（１００Ａ）が所定の昇圧停止電圧（２０２）に満たないことを検出する場合、昇圧制御部（１５１）は、通常、予め定められた充電期間である昇圧スイッチング周期（３００）の中で、昇圧コイル電流充電時間（３０２）を待ってから、昇圧スイッチ素子（１２０−２）を通電させるために昇圧制御信号（１２４Ｂ）をＬＯＷからＨＩＧＨにする。この動作は、昇圧電圧が所定の昇圧停止電圧（２０２）になるまで、繰り返される。【００３５】  以上のような構成とすることで、図６に示すようなスイッチングオフ遅延時間（２１３−１）とスイッチングオン遅延時間（２１３−２）に対し、図２に示すバッテリ電圧(１)と昇圧コイル（１１０）のインダクタンス値、抵抗値、昇圧コンデンサ（１３０）のキャパシタンス値、昇圧ダイオード（１４０）の抵抗値によって変化する、昇圧コイル（１１０）にエネルギーをチャージする電流値の傾き（２１４−１）と昇圧ダイオード（１４０）から昇圧コンデンサ（１３０）にエネルギーをチャージする電流値の傾き（２１４−２）を基に、スイッチングオン時間（３３０）とスイッチングオフ時間（３３１）を補正することで、目標昇圧電流上限値と目標昇圧電流下限値での昇圧制御を実現できる。【００３６】  従来例である特許文献３によるバッテリ電源電圧（１）による昇圧スイッチング制御の変更では、昇圧回路全体の経年変化やオーバーシュート・アンダーシュートは制御できない。これに対し、本発明の実施例１による昇圧復帰時間（２０３）では、昇圧制御回路における大きなスイッチング遅延時間（２１３−１）(２１３−２)の発生を防止出来るので、基本的な回路構成を変えることなく昇圧回路のスイッチング停止電流(２１０−１)とスイッチング開始電流（２１０−２）を設定した電流閾値内で制御することが可能になる。
【実施例２】
【００３７】  図４は、本発明の内燃機関制御装置の実施例２の構成を示す。昇圧電流の傾き検知の基本的な動作、構成は実施例１と同一であるが、昇圧制御補正テーブル（１５４）を用いて、目標昇圧電流上限値と目標昇圧電流下限値に適応した一例である。【００３８】  昇圧制御補正テーブル（１５４）は、昇圧電流上昇時間（３１０−２）と昇圧上昇電流値（３１０−１）および昇圧電流下降時間（３１１−２）と昇圧下降電流値（３１１−１）を基に、昇圧復帰時間を満たすスイッチング停止電流（２１０−１）とスイッチング開始電流（２１０−２）を決定する。この時、昇圧制御補正テーブル（１５４）のスイッチング停止電流（２１０−１）とスイッチング開始電流（２１０−２）は、傾き検知により求められた昇圧電流傾き(２１４−1)(２１４−２)より昇圧制御部の回路動作遅延を考慮した補正値が設定されている。【００３９】  スイッチング停止電流（２１０−１）とスイッチング開始電流（２１０−２）が決定したら、昇圧動作を開始する。昇圧制御部（１５１）は、昇圧スイッチ素子（１２０−２）を通電させるための昇圧制御信号（１５１Ｂ）をＬＯＷからＨＩＧＨにする。これにより、昇圧コイル（１１０）にバッテリ電源（１）から電流が流れ、昇圧コイル（１１０）にエネルギーが蓄積される。【００４０】  昇圧電流（１６０Ａ）がスイッチング停止電流（２１０−１）を上回った場合、昇圧制御信号（１５１Ｂ）は昇圧制御信号（１５１Ｂ）をＨＩＧＨからＬＯＷにする。ここで、昇圧コイル（１１０）に流れている電流は、昇圧スイッチ素子（１２０−２）を通じて電源グランドへ流れることができなくなり、昇圧コイル（１１０）のインダクタンス成分によって蓄えられたエネルギーは高電圧を発生する。そして、この電圧が、昇圧コンデンサ（１３０）に蓄えられた昇圧電圧（１００Ａ）と充電ダイオード（１４０）の順方向電圧を加えた電圧より高くなると、昇圧コイル（１１０）に蓄えられたエネルギーは、充電ダイオード（１４０）を通じて、充電電流（１１０Ａ）として昇圧コンデンサ（１３０）に移行する。この際、充電電流（１１０Ａ）は、昇圧スイッチ素子（１２０−２）が遮断する直前にコイルに流れていたスイッチング停止電流（２１０−１）から始まり、昇圧コンデンサ（１３０）へのエネルギー移行に伴って急速に減少する。昇圧電流（１６０Ａ）がスイッチング開始電流（２１０−２）を下回った場合、昇圧制御信号（１５１Ｂ）は昇圧制御信号（１５１Ｂ）をＬＯＷからＨＩＧＨにする。【００４１】  以上のような構成とすることで、図５に示すようなバッテリ電圧（１）と昇圧コイル（１１０）のインダクタンス値、抵抗値、昇圧コンデンサ(１３０)のキャパシタンス値、昇圧ダイオード（１４０）の抵抗値によって変化するスイッチングオフ遅延時間（２１３−１）とスイッチングオン遅延時間（２１３−２）に対し、昇圧コイル（１１０）にエネルギーをチャージする電流値の傾き（２１４−１）と昇圧ダイオード（１４０）から昇圧コンデンサ（１３０）にエネルギーをチャージする電流値の傾き（２１４−２）を基に、目標となるスイッチング停止電流（２１０−１）と目標となるスイッチング開始電流（２１０−２）を補正することで、昇圧復帰���間（２０３）に応じた最適な昇圧制御を実現できる。【００４２】  なお、他の変形例としては、昇圧制御補正テーブル（１５４）を用いて、目標となるスイッチング停止電流（２１０−１）とスイッチングオフ時間（３３１）を補正する昇圧制御やスイッチングオン時間（３３０）と目標となるスイッチング開始電流（２１０−２）を補正する昇圧制御が可能である。
【実施例３】
【００４３】  図５は、本発明の内燃機関制御装置の実施例３の代表的な動作例を示す。【００４４】  基本的な動作、構成は実施例１、２と同一であるが、本実施例によると、実施例１における昇圧傾き検知時に電流上昇傾き閾値(３４０−１)と電流下降傾き閾値（３４０−２）を設け、二つの傾き閾値を越える電流傾きとなった場合には、昇圧回路の異常診断を行うようにしたものである。【００４５】  ここでいう昇圧回路の異常とは、規定値外のバッテリ電圧(１)変動や昇圧コイル(１１０)のオープン、ショート故障、昇圧コンデンサの故障など、昇圧電流（１１０Ａ）の電流傾きに大きな影響を及ぼすものを指す。以上のような制御を行うことで、バッテリ電圧(１)、昇圧回路(１００)に生じた異常を昇圧制御回路(１２０)で検知することが可能となる。
【実施例４】
【００４６】  図９は、本発明の内燃機関制御装置の実施例４の代表的な動作例を示す。【００４７】  基本的な動作、構成は実施例１と同一であるが、本実施例によると、実施例１の図２に示す昇圧電流（１６０Ａ）を電圧に変換する昇圧電流検出抵抗（１６０）の変わりに、昇圧スイッチ素子（１２０−２）の下流にスイッチングオン電流（１７０Ａ）を電圧に変換するスイッチングオン電流検出抵抗（１７０）を有している。【００４８】  昇圧制御部（１５１）は、昇圧スイッチ素子（１２０−２）を通電させるための昇圧制御信号（１５１Ｂ）をＬＯＷからＨＩＧＨにする。ここで、昇圧制御信号（１５１Ｂ）のＨＩＧＨがスイッチングオン電流上昇時間（４１０−２）を経過した時点で、電流検出部（１５３）でスイッチングオン上昇電流値（４１０−１）を測定する。次に昇圧制御部（１５１）は、昇圧スイッチ素子（１２０−２）を遮断させるため昇圧制御信号（１５１Ｂ）をＨＩＧＨからＬＯＷにする。昇圧制御補正テーブル（１５４）は、スイッチングオン電流上昇時間（４１０−２）とスイッチングオン上昇電流値（４１０−１）で得られる電流傾きを基に、昇圧復帰時間を満たす目標となるスイッチング停止電流（２１０−１）と目標となるスイッチング開始電流（２１０−２）で制御を行うために、昇圧制御部（１５１）の初回スイッチングＨＩＧＨ時間（４２９）とスイッチングＨＩＧＨ時間（４３０）とスイッチングＬＯＷ時間（４３１）を決定する。【００４９】  本実施例によれば、実施例１、２と比較して、昇圧スイッチ素子の下流に設けられたスイッチングオン電流検出抵抗を使用することで、電流検出部(１５３)のＥＳＤ保護素子が省略可能となる。また、スイッチングＬＯＷ時間（４３１）をスイッチングオン電流上昇時間（４１０−２）とスイッチングオン上昇電流値（４１０−１）で得られる電流傾きより補正するため、補正波形および補正制御の簡略化が図れる。
【符号の説明】
【００５０】１・・・バッテリ電源、２・・・インジェクタ駆動回路、３・・・インジェクタ、３Ａ・・・インジェクタ電流、４・・・電源グランド、５・・・電流回生ダイオード、１００・・・昇圧回路、１００Ａ・・・昇圧電圧、１１０・・・昇圧コイル、１１０Ａ・・・昇圧コイル電流、１２０・・・昇圧スイッチングＦＥＴ、１２０−１・・・スイッチング側ダイオード、１２０−２・・・・昇圧スイッチ素子、１４０・・・充電ダイオード、１４０Ａ・・・充電電流、１３０・・・昇圧コンデンサ、１５０・・・昇圧制御回路、１５１・・・昇圧制御部、１５１Ｂ・・・昇圧制御信号、１５２・・・電圧検出部、１５３・・・電流検出部、１５４・・・昇圧制御補正テーブル、１６０・・・昇圧電流検出抵抗、１６０Ａ・・・昇圧電流、１７０・・・スイッチングオン電流検出抵抗、１７０Ａ・・・スイッチングオン電流２００・・・電源グランド電圧、２０１・・・昇圧開始電圧、２０２・・・昇圧停止電圧、２０３・・・昇圧復帰期間、２１０−１・・・スイッチング停止電流、２１０−２・・・スイッチング開始電流、２１１−１・・・オーバーシュート電流、２１１−２・・・アンダーシュート電流、２１３−１・・・スイッチングオフ遅延時間、２１３−２・・・スイッチングオン遅延時間、２１４−１・・・昇圧電流上昇傾き、２１４−２・・・昇圧電流下降傾き、２２０・・・スイッチングＯＮ信号、２２１・・・スイッチングＯＦＦ信号、２６０・・・ピーク電流停止電流、２６１−１・・・保持１上昇停止電流、２６１−２・・・保持１下降停止電流、２６２・・・保持２停止電流、２６３・・・ピーク電流通電期間、２６４−１・・・ピーク電流緩行下降期間、２６４−２・・・ピーク電流急峻下降期間、２６５・・・保持１電流下降期間、２６６・・・通電電流下降期間、３１０−１・・・昇圧上昇電流値、３１０−２・・・昇圧電流上昇時間、３１１−１・・・昇圧下降電流値、３１１−２・・・昇圧電流下降時間、３２９・・・初回スイッチングＨＩＧＨ時間、３３０・・・スイッチングＨＩＧＨ時間、３３１・・・スイッチングＬＯＷ時間、４１０−１・・・スイッチングオン上昇電流値、４１０−２・・・スイッチングオン電流上昇時間、４２９・・・初回スイッチングＨＩＧＨ時間、４３０・・・スイッチングＨＩＧＨ時間、４３１・・・スイッチングＬＯＷ時間
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年7月5日(2016.7.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリ電源に接続され該バッテリ電源の電圧を昇圧する昇圧コイルと、前記昇圧コイルに接続され該昇圧コイルへ電流を通電又は遮断するスイッチング素子と、前記昇圧コイルからのインダクタンス成分の電流エネルギーを蓄積する昇圧コンデンサと、前記昇圧コイルに通電される昇圧電流より、前記スイッチング素子を制御して前記昇圧コイルに発生した高電圧を前記昇圧コンデンサに充電させる昇圧制御回路と、を備えた内燃機関制御装置において、
前記昇圧制御回路は前記昇圧電流の変化に応じて、前記スイッチング素子のオンオフ制御を補正することを特徴とする内燃機関制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関制御装置において、
前記昇圧制御回路は、前記昇圧電流の傾きに応じて、前記昇圧コンデンサの昇圧復帰時間を一定に近付けるように前記スイッチング素子のオンオフ制御を補正することを特徴とする内燃機関制御装置。
【請求項３】
請求項２記載の内燃機関制御装置において、
前記スイッチング素子のオンオフ制御を、傾き検知時間として設定し、オン時間及びオフ時間それぞれの電流値を測定し、前記昇圧電流の傾きを検知する内燃機関制御装置。
【請求項４】
請求項３記載の内燃機関制御装置において、
前記昇圧電流の電流傾きが小さい時、前記スイッチング素子のオン時間及びオフ時間を長くする制御を行い、前記昇圧電流の電流傾きが大きい時、前記スイッチング素子のオン時間及びオフ時間を短くする制御を行うことで、昇圧復帰時間を一定に保つ機能を有する内燃機関制御装置。
【請求項５】
請求項４記載の内燃機関制御装置において、
前記昇圧電流の電流傾きを検知し、前記昇圧制御回路の回路遅延による前記昇圧電流のオーバーシュートとアンダーシュートを抑えるように、前記スイッチング素子のオンオフ制御を補正する内燃機関制御装置。
【請求項６】
請求項５記載の内燃機関制御装置において、
前記昇圧電流の電流傾き検知結果より、前記スイッチング素子のオン時間は補正を施した時間制御を、前記スイッチング素子のオフ時間は補正を施した時間制御によって、前記スイッチング素子のオンオフ制御を行う機能を有する内燃機関制御装置。
【請求項７】
請求項５記載の内燃機関制御装置において、
前記昇圧電流の電流傾き検知結果より、前記スイッチング素子のオン時間は補正を施した時間制御を、前記スイッチング素子のオフ時間は補正を施した昇圧上限電流検知制御によって、前記スイッチング素子のオンオフ制御を行う機能を有する内燃機関制御装置。
【請求項８】
請求項５記載の内燃機関制御装置において、
前記昇圧電流の電流傾き検知結果より、前記スイッチング素子のオン時間は補正を施した昇圧下限電流検知制御を、前記スイッチング素子のオフ時間は補正を施した時間制御によって、前記スイッチング素子のオンオフ制御を行う機能を有する内燃機関制御装置。
【請求項９】
請求項５記載の内燃機関制御装置において、
前記昇圧電流の電流傾き検知結果より、前記スイッチング素子のオン時間は補正を施した昇圧下限電流検知制御を、前記スイッチング素子のオフ時間は補正を施した昇圧下限電流検知制御によって、前記スイッチング素子のオンオフ制御を行う機能を有する内燃機関制御装置。
【請求項１０】
請求項２記載の内燃機関制御装置において、
前記昇圧電流の傾きを測定し、傾き診断閾値より小さい場合にはオープン故障判定、傾きが診断閾値より大きい場合にはショート故障判定を行う故障診断を有する内燃機関制御装置。
【請求項１１】
バッテリ電源に接続され該バッテリ電源の電圧を昇圧する昇圧コイルと、前記昇圧コイルに接続され該昇圧コイルへ電流を通電又は遮断するスイッチング素子と、前記スイッチング素子の下流に接続されスイッチングオン時の電流を検出するスイッチングオン電流検出抵抗と、前記昇圧コイルからのインダクタンス成分の電流エネルギーを蓄積する昇圧コンデンサと、前記スイッチングオン電流検出抵抗に通電されるスイッチングオン電流より、前記スイッチング素子を制御して前記昇圧コイルに発生した高電圧を前記昇圧コンデンサに充電させる昇圧制御回路とを備えた内燃機関制御装置において、
前記昇圧制御回路は前記スイッチングオン電流の傾きを測定し、前記スイッチング素子のオンオフ制御を補正することを特徴とする内燃機関制御装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の内燃機関制御装置において、
前記スイッチングオン電流の傾きを測定するために前記スイッチングオン電流の傾き検知のための補正波形を有する内燃機関制御装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の内燃機関制御装置において、
前記補正波形の前記スイッチング素子のオン制御を、傾き検知時間として設定し、オン時間の電流値を測定し、前記スイッチングオン電流の傾きを検知する内燃機関制御装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の内燃機関制御装置において、
前記補正波形の電流傾きが小さい時、前記昇圧電流の上限電流値が大きくなるように前記スイッチング素子のオン時間を長くする制御を行い、前記補正波形の電流傾きが大きい時、前記昇圧電流の上限電流値が小さくなるように前記スイッチング素子のオン時間を短くする制御を行い、前記スイッチング素子のオフ時間は前記補正波形のスイッチングオン時の電流傾きより時間制御を補正することで、昇圧復帰時間を一定に保つ機能を有する内燃機関制御装置。
【国際調査報告】
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