(57)【要約】【課題】エンジンに水温センサ等の温度センサを取り付けることなく、エンジン温度に基づいた燃料噴射制御を行うことが可能な燃料噴射制御装置を提供する。【解決手段】ドライバ回路が、コイルに電流が流れるとエンジンに燃料を供給するインジェクタに接続されており、インジェクタを駆動する。測定回路が、コイルの抵抗成分に依存して変動する物理量を測定する。噴射量算出部が、測定回路で測定された測定値に基づいて、インジェクタが装着されているエンジンの燃料噴射量の目標値を算出する。燃料噴射制御部が、噴射量算出部で算出された目標値に基づいて、ドライバ回路を制御する。測定回路が、コイルに流れる電流を測定する。ドライバ回路が、インジェクタにパルス的に電流を流す。噴射量算出部が、電流の立ち上がり時点から、電流の変化の時定数よりも長い時間が経過した後の、測定回路の測定値に基づいて、上記目標値を算出する。【選択図】図１
2016098665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルに電流が流れるとエンジンに燃料を供給するインジェクタに接続され、前記インジェクタを駆動するドライバ回路と、
前記コイルの抵抗成分に依存して変動する物理量を測定する測定回路と、
前記測定回路で測定された測定値に基づいて、前記インジェクタが装着されているエンジンの燃料噴射量の目標値を算出する噴射量算出部と、
前記噴射量算出部で算出された前記目標値に基づいて、前記ドライバ回路を制御する燃料噴射制御部と
を有し、
前記測定回路は、前記コイルに流れる電流を測定し、
前記ドライバ回路は、前記インジェクタにパルス的に電流を流し、
前記噴射量算出部は、前記電流の立ち上がり時点から、前記電流の変化の時定数よりも長い時間が経過した後の、前記測定回路の測定値に基づいて、前記目標値を算出する燃料噴射制御装置。
【請求項２】
さらに、
前記エンジンのスロットル開度から基本燃料噴射量を算出する基本マップと、
前記測定回路の測定値から、燃料噴射量の補正量を算出する補正マップと
を有し、
前記噴射量算出部は、
前記測定回路の測定値、及び前記補正マップに基づいて、燃料噴射量の補正量を算出し、
前記基本マップに基づいて算出された前記基本燃料噴射量を、前記補正量に基づいて補正することにより、燃料噴射量の前記目標値を算出する請求項１に記載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、車両に搭載された内燃機関に適用される燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両等の移動体において、燃料噴射量を電子制御しながら、インジェクタからエンジンへ燃料を供給する燃料噴射制御装置が採用されている。下記の特許文献１に開示された装置では、エンジンの冷却水通路に水温センサが設けられている。電子制御ユニット（ＥＣＵ）が水温センサから出力される電圧信号を読み取り、エンジン温度を検出する。さらに、エンジン回転数、エンジン温度、スロットルバルブの開度等に基づいて、燃料噴射量を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２０２２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
エンジン温度に基づいて燃料噴射量を制御するために、水温センサや油温センサ等を備えると、エンジン制御装置のコスト低減を図ることが困難である。エンジン制御装置のコスト低減のために、水温センサや油温センサ等の温度センサを廃止すると、エンジン温度に基づく燃料噴射制御を行うことが困難である。
【０００５】
本発明の目的は、エンジンに水温センサ等の温度センサを取り付けることなく、エンジン温度に基づいた燃料噴射制御を行うことが可能な燃料噴射制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の観点による燃料噴射制御装置は、
コイルに電流が流れるとエンジンに燃料を供給するインジェクタに接続され、前記インジェクタを駆動するドライバ回路と、
前記コイルの抵抗成分に依存して変動する物理量を測定する測定回路と、
前記測定回路で測定された測定値に基づいて、前記インジェクタが装着されているエンジンの燃料噴射量の目標値を算出する噴射量算出部と、
前記噴射量算出部で算出された前記目標値に基づいて、前記ドライバ回路を制御する燃料噴射制御部と
を有し、
前記測定回路が、前記コイルに流れる電流を測定し、
前記ドライバ回路が、前記インジェクタにパルス的に電流を流し、
前記噴射量算出部が、前記電流の立ち上がり時点から、前記電流の変化の時定数よりも長い時間が経過した後の、前記測定回路の測定値に基づいて、前記目標値を算出する。
【０００７】
本発明の第２の観点による燃料噴射制御装置は、第１の観点による燃料噴射制御装置に加えて、
さらに、
前記エンジンのスロットル開度から基本燃料噴射量を算出する基本マップと、
前記測定回路の測定値から、燃料噴射量の補正量を算出する補正マップと
を有し、
前記噴射量算出部が、
前記測定回路の測定値、及び前記補正マップに基づいて、燃料噴射量の補正量を算出し、
前記基本マップに基づいて算出された前記基本燃料噴射量を、前記補正量に基づいて補正することにより、燃料噴射量の前記目標値を算出する。
【発明の効果】
【０００８】
第１の観点による燃料噴射制御装置においては、エンジン温度の変化に応じてインジェクタのコイルの抵抗成分が変化する。この抵抗成分の変化が、測定回路の測定値に反映される。エンジン温度の変化が反映された測定値に基づいて燃料噴射量の目標値を算出することにより、エンジン温度に応じて、好適な燃料噴射量を求めることができる。さらに、インジェクタのコイルに流れる電流の変化の時定数よりも長い時間が経過した後の測定値に基づいて、燃料噴射量の目標値が算出されるため、コイルのインダクタンス成分に基づく過渡現象の影響が排除される。
【０００９】
第２の観点による燃料噴射制御装置においては、基本マップに基づく基本燃料噴射量が、エンジン温度が反映された補正量に基づいて補正される。これにより、燃料噴射量にエンジン温度の変化が反映される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施例による燃料噴射制御装置の機能を実現するＥＣＵ、エンジン、及びエンジンの付属部品のブロック図である。
【図２】図２は、実施例による燃料噴射制御装置のＥＣＵのドライバ回路及び測定回路の等価回路図である。
【図３】図３Ａは、イグニッション電圧に依存する電圧Ｖ１、インジェクタに印加される電圧Ｖ２、インジェクタのコイルに流れる電流Ｉ１、及び電流Ｉ１に依存する電圧Ｖ３の時間変化の一例を示すグラフであり、図３Ｂは、インジェクタの抵抗成分の温度依存性の実測値を示すグラフである。
【図４】図４Ａは、燃料噴射量算出処理のフローチャートであり、図４Ｂは、エンジン温度ＴＥ、インジェクタのコイルの抵抗成分Ｒ、及びエンジン温度に依存する電圧ＶＭの、エンジン始動時点からの変動の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１に、実施例による燃料噴射制御装置の機能を実現する電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０、エンジン１０、及びエンジン１０の付属部品のブロック図を示す。実施例による燃料噴射制御装置で制御されるエンジン１０は、ガソリンエンジン等の内燃機関である。ＥＣＵ２０は、クランクパルス検出部２２、インジェクタ１５のドライバ回路２８、測定回路２９、中央処理ユニット（ＣＰＵ）４０、及びメモリ５０を含む。ＣＰＵ４０は、コンピュータプログラムを実行することにより、エンジン回転数算出部２４、スロットル開度算出部２５、点火制御部２７、噴射量算出部３０、及び燃料噴射制御部３８の機能を実現する。さらに、ＣＰＵ４０は、Ａ／Ｄ変換回路３５を含む。
【００１２】
エンジン１０のクランクシャフトの回転角をクランクセンサ１１が検出し、クランクパルスＣＰを発生する。クランクパルスＣＰがクランクパルス検出部２２に入力される。クランクパルス検出部２２は、クランクパルスＣＰに同期してデジタルパルス信号を生成する。このデジタルパルス信号が、ＣＰＵ４０のエンジン回転数算出部２４に入力される。エンジン回転数算出部２４は、入力されたデジタルパルス信号に基づいて、エンジン回転数を算出する。
【００１３】
エンジン１０の吸気路に、燃料を供給するためのインジェクタ（燃料噴射装置）１５が装着されている。インジェクタ１５は、電子制御ユニット２０からの制御により、目標とする量の燃料をエンジン１０に供給する。具体的には、インジェクタ１５のコイルに電流を流すことにより、エンジン１０に燃料が供給される。このコイルを流れる電流のオンオフ制御が、電子制御ユニット２０により行われる。
【００１４】
スロットル開度センサ１３が、スロットルバルブ１２の開度に応じた信号を出力する。スロットル開度センサ１３から出力された信号が、ＣＰＵ４０のスロットル開度算出部２５に入力される。スロットル開度算出部２５は、入力された信号に基づいて、スロットル開度ＴＨＰを出力する。ＣＰＵ４０の点火制御部２７が、点火コイル１４への通電を制御する。
【００１５】
ドライバ回路２８が、インジェクタ１５を駆動する。測定回路２９が、インジェクタ１５のコイルの抵抗成分に依存して変動する物理量を測定する。この測定値は、例えば電圧Ｖ３として出力される。測定回路２９の測定値がＣＰＵ４０のＡ／Ｄ変換回路３５に入力される。Ａ／Ｄ変換回路３５は、所定のタイミングで電圧Ｖ３をＡ／Ｄ変換し、電圧ＶＭを出力する。噴射量算出部３０が、電圧ＶＭに基づいて、燃料噴射量の目標値ＦＣ１を算出する。燃料噴射制御部３８が、燃料噴射量の目標値ＦＣ１に基づいて、ドライバ回路２８を制御する。
【００１６】
図２に、ドライバ回路２８及び測定回路２９の等価回路図を示す。インジェクタ１５の入力端子に、イグニッション電圧ＶＩＧＰが印加される。他方の入力端子は、ドライバ回路２８を介して接地されている。インジェクタ１５とドライバ回路２８との相互接続点の電圧をＶ２で表す。インジェクタ１５のコイルは、インダクタンス成分Ｌと抵抗成分Ｒとの直列回路で表される。
【００１７】
ドライバ回路２８は、ＣＰＵ４０の燃料噴射制御部３８によってオンオフ制御されるスイッチング素子を含む。このスイッチング素子をオンオフ制御すると、インジェクタ１５のコイルにパルス的に電流が流れる。インジェクタ１５のコイルにパルス的に電流が流れることにより、エンジン１０に燃料が供給される。
【００１８】
イグニッション電圧ＶＩＧＰが、分圧回路３４で分圧され、分圧後の電圧Ｖ１がＣＰＵ４０に入力される。
【００１９】
ドライバ回路２８と接地電位との間に、測定回路２９が挿入されている。測定回路２９は、抵抗値Ｒ１の抵抗素子２９Ａ及び増幅器２９Ｂを含む。抵抗素子２９Ａは、ドライバ回路２８と接地電位との間に挿入されている。ドライバ回路２８のスイッチング素子がオンにされると、インジェクタ１５から、スイッチング素子及び抵抗素子２９Ａを通って、接地電位に電流Ｉ１が流れる。スイッチング素子のオン抵抗をＲＯＮで表す。
【００２０】
増幅器２９Ｂは、抵抗素子とオペアンプとで構成されており、抵抗素子２９Ａの両端に発生する電圧を増幅する。増幅された電圧Ｖ３が、ＣＰＵ４０のＡ／Ｄ変換回路３５に入力される。増幅器２９Ｂに用いられている抵抗素子の抵抗値により、ゲインＧが決まる。Ａ／Ｄ変換回路３５は、入力された電圧Ｖ３をＡ／Ｄ変換して、電圧ＶＭを出力する。
【００２１】
図３Ａに、電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、及び電流Ｉ１（図２）の時間変化の一例を示す。時刻ｔ１において、ドライバ回路２８（図２）のスイッチング素子がオンにされる。これにより、インジェクタ１５の低電圧側端子の電圧Ｖ２がほぼ接地電位まで低下し、電流Ｉ１が流れ始める。インジェクタ１５のコイルのインダクタンス成分Ｌと抵抗成分Ｒ、スイッチング素子のオン抵抗ＲＯＮ、及び抵抗素子２９Ａの抵抗値Ｒ１で決まる時定数で、電流Ｉ１が上昇する。ドライバ回路２８のスイッチング素子がオンにされた時刻ｔ１から、時間ｔｒが経過した時点で、電流Ｉ１がほぼ定常状態に達する。電圧Ｖ３は、電流Ｉ１の変化に応じて変化する。電圧Ｖ１は一定である。
【００２２】
時刻ｔ２で、ドライバ回路２８のスイッチング素子がオフにされる。これにより、インジェクタ１５を流れる電流Ｉ１が立ち下がる。電流Ｉ１が立ち下がるときに、インジェクタ１５のコイルに発生する逆起電力により、電圧Ｖ２に一時的なピークが現れる。
【００２３】
Ａ／Ｄ変換回路３５（図１）は、電流Ｉ１が定常状態である期間にサンプリングを行い、測定回路２９（図１）から出力されている電圧Ｖ３をＡ／Ｄ変換することにより、電圧ＶＭを出力する。例えば、ドライバ回路２８のスイッチング素子がオンになった時点、すなわち電流Ｉ１の立ち上がり時点から、電流変化の時定数以上、より好ましくは時定数の３倍以上の時間が経過した後に、サンプリングを行う。
【００２４】
インジェクタ１５に流れる電流Ｉ１が定常状態に達した後、インジェクタ１５のコイルの抵抗成分Ｒは、
Ｒ＝（ＶＩＧＰ／Ｖ１）×（Ｇ×Ｒ１×Ｖ１／ＶＭ）−Ｒ１−ＲＯＮ・・・（１）
で表される。ＶＩＧＰ／Ｖ１は、分圧回路３４の分圧比から決まる固定値である。ゲインＧ、抵抗値Ｒ１、スイッチング素子のオン抵抗ＲＯＮ、及び電圧Ｖ１も固定値である。従って、電圧ＶＭは、インジェクタ１５の抵抗成分Ｒに依存して変動する。一例として、抵抗値Ｒ１及びオン抵抗ＲＯＮは、式（１）の右辺の第１項より十分小さい。この条件下で、電圧ＶＭは、抵抗成分Ｒに反比例する。
【００２５】
図３Ｂに、インジェクタ１５の抵抗成分Ｒの温度依存性の実測値を示す。横軸は、環境温度を単位「℃」で表し、縦軸は、抵抗成分Ｒの抵抗値を単位「Ω」で表す。環境温度が上昇するに従って、抵抗値が増加していることがわかる。インジェクタ１５の温度は、エンジン１０（図１）の温度に追随して変化するため、抵抗成分Ｒの抵抗値を測定することにより、エンジン１０の温度を推測することができる。抵抗成分Ｒと電圧ＶＭとは式（１）の関係を有するため、電圧ＶＭを求めることにより、エンジン１０の温度を推測することが可能である。
【００２６】
次に、図１に示された噴射量算出部３０の処理について説明する。噴射量算出部３０は、個体差補償部３１、噴射補正量算出部３２、及び噴射量補正部３３を含む。
【００２７】
個体差補償部３１は、Ａ／Ｄ変換回路３５から出力された電圧ＶＭ、及び常温時基準電圧ＶＲに基づいて、補償後の電圧ＶＣを出力する。常温時基準電圧ＶＲは、常温時において測定された電圧ＶＭに等しく、インジェクタ１５ごとに予め実測されており、メモリ５０の常温時基準電圧記憶部５１に格納されている。一例として、補償後の電圧ＶＣは、常温時基準電圧ＶＲから、現時点の電圧ＶＭを減ずることにより得られる。個体差補償部３１により、インジェクタ１５のコイルの抵抗成分Ｒの製造上のばらつきを補償することができる。
【００２８】
噴射補正量算出部３２は、補償後の電圧ＶＣ、及び噴射量補正マップ５２に基づいて、燃料の噴射補正量ΔＦＣを算出する。図３Ａを参照して説明したように、電圧ＶＭ（図１）は、エンジン温度に依存して変化する。噴射量補正マップ５２において、電圧ＶＭと、当該電圧ＶＭに対応するエンジン温度での最適な噴射補正量ΔＦＣとの対応関係が定義されている。このため、噴射補正量算出部３２において、現在のエンジン温度に適した噴射補正量ΔＦＣが算出される。
【００２９】
噴射量補正部３３は、スロットル開度ＴＨＰ及び噴射量基本マップ５３に基づいて求められた基本燃料噴射量ＦＣ０を、噴射補正量ΔＦＣに基づいて補正することにより、燃料噴射量の目標値ＦＣ１を算出する。算出された目標値ＦＣ１は、燃料噴射制御部３８に入力される。
【００３０】
図４Ａに、燃料噴射量算出処理のフローチャートを示す。この処理は、車両のイグニッションスイッチがオンにされ、バッテリからＥＣＵ２０（図１）に電力が供給された後、エンジン１０（図１）のストロークサイクルに同期して起動される。
【００３１】
ステップＳ１において、エンジン１０がクランキング中か否かを判定する。クランキング中か否かの判定は、例えばエンジン回転数算出部２４（図１）で算出されたエンジン回転数に基づいて行われる。エンジン回転数がアイドリング回転数またはそれ以上の回転数である場合、クランキング中ではないと判定され、エンジン回転数がアイドリング回転数未満の場合には、クランキング中であると判定される。
【００３２】
エンジン１０がクランキング中である場合、ステップＳ２において、クランキング開始から１発目または２発目の燃料噴射時に、測定回路２９から出力される電圧Ｖ３をサンプリングし、電圧ＶＭを求める。エンジン１０がクランキング中ではない場合、すなわちエンジン回転数がアイドリング回転数以上の場合、燃料噴射タイミングごとに、測定回路２９から出力される電圧Ｖ３をサンプリングし、電圧ＶＭを求める。ステップＳ２またはステップＳ３で電圧ＶＭが求められた後、ステップＳ４において、噴射量算出部３０（図１）が、燃料噴射量の目標値ＦＣ１を算出する。
【００３３】
図４Ｂに、エンジン温度ＴＥ、インジェクタ１５のコイルの抵抗成分Ｒ、及びエンジン温度に依存する電圧ＶＭの、エンジン始動時点からの変動の一例を示す。横軸は、エンジン始動時点からの経過時間を表す。エンジンが始動されると、時間の経過とともにエンジン温度ＴＥが徐々に上昇し、一定温度に近づく。エンジン温度ＴＥが上昇すると、図３Ａに示した抵抗成分Ｒの温度依存性に基づき、インジェクタ１５のコイルの抵抗成分Ｒが、時間の経過とともに増加する。抵抗成分Ｒが増加すると、Ａ／Ｄ変換回路３５（図２）から出力される電圧ＶＭが低下する。
【００３４】
燃料噴射量の目標値ＦＣ１は、常温時基準電圧ＶＲと電圧ＶＭとの差である補償後の電圧ＶＣに基づいて決定される。このため、エンジン温度ＴＥが変動しても、現時点のエンジン温度ＴＥに適した燃料噴射量の目標値ＦＣ１を決定することができる。
【００３５】
上記実施例では、インジェクタ１５のコイルの抵抗成分Ｒの温度依存性を利用して、エンジン温度の変動を燃料噴射量の目標値ＦＣ１に反映している。このため、エンジン温度を測定するための水温センサ、油温センサ等を装着することなく、燃料噴射量の目標値ＦＣ１にエンジン温度の変動を反映させることができる。これにより、燃料噴射制御装置のコスト低減を図ることが可能になる。
【００３６】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【００３７】
１０  エンジン
１１  クランクセンサ
１２  スロットルバルブ
１３  スロットル開度センサ
１４  点火コイル
１５  インジェクタ
２０  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
２２  クランクパルス検出部
２４  エンジン回転数算出部
２５  スロットル開度算出部
２７  点火制御部
２８  ドライバ回路
２９  測定回路
２９Ａ  抵抗素子
２９Ｂ  増幅器
３０  噴射量算出部
３１  個体差補償部
３２  噴射補正量算出部
３３  噴射量補正部
３４  分圧回路
３５  Ａ／Ｄ変換回路
３８  燃料噴射制御部
４０  中央処理ユニット（ＣＰＵ）
５０  メモリ
５１  常温時基準電圧記憶部
５２  噴射量補正マップ
５３  噴射量基本マップ
ＣＰ  クランクパルス
ＦＣ０  基本燃料噴射量
ＦＣ１  燃料噴射量の目標値
Ｇ  ゲイン
Ｉ１  インジェクタ電流
Ｌ  インジェクタのコイルのインダクタンス成分
Ｒ  インジェクタのコイルの抵抗成分
Ｒ１  測定回路の電流測定用の抵抗値
ＲＯＮ  スイッチング素子のオン抵抗
ＴＥ  エンジン温度
ＴＨＰ  スロットル開度
ＶＣ  個体差補償後の電圧
ＶＩＧＰ  イグニッション電圧
ＶＭ  エンジン温度を反映した電圧
ＶＲ  常温時基準電圧
ΔＦＣ  噴射補正量
【図１】
2016098665.tif 000003
【図２】
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【図３】
2016098665.tif 000005
【図４】
2016098665.tif 000006