(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射弁の開弁用コイルと保持用コイルとをそれぞれ独立した信号に基づいて駆動制御するエンジン制御装置において、
センサからの検出信号に基づいて燃料噴射時間及び噴射量を演算し、開弁用信号及び保持用信号を出力する演算手段と、
前記開弁用信号及び前記保持用信号の両方が入力された場合に、開弁用コイル制御信号を出力する回路と、
前記開弁用コイル制御信号が入力された場合に、前記開弁用コイルを通電するように駆動する開弁用コイル駆動回路と、
前記保持用信号が入力された場合に、前記保持用コイルを通電するように駆動する保持用コイル駆動回路と、を有し、
前記演算手段が前記開弁用信号についての誤信号を出力したとき、前記開弁用コイル制御信号を出力する回路に前記保持用信号が入力されない場合には、前記開弁用コイル制御信号は生成されないことを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジン制御装置において、
前記開弁用コイル制御信号を出力する前記回路は、論理回路にて構成されていることを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項３】
請求項１記載のエンジン制御装置において、
前記開弁用コイル制御信号を出力する前記回路は、スイッチング回路にて構成されていることを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項４】
請求項３記載のエンジン制御装置において、
前記スイッチング回路は、二段のトランジスタからなることを特徴とするエンジン制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン制御装置に係り、特に、開弁用と保持用との２つのコイルを有する燃料噴射弁を制御するエンジン制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
筒内噴射エンジンの燃料噴射弁（インジェクタ）は、演算手段（ＣＰＵ）からの信号に基づいて各気筒内に燃料を噴射するものであり、該インジェクタは、ソレノイドコイル、プランジャロッド、ニードル弁等から構成され、前記ソレノイドコイルに電流が流れると、前記プランジャロッドが吸引され、該プランジャロッドと一体のニードル弁が噴射口を開くことによってエンジンの気筒内に燃料を直接噴射するものである。
【０００３】
また、前記インジェクタによる燃料噴射は、ピストンの圧縮行程で噴射するものであるので、該インジェクタに供給される燃料の圧力は相当の高圧になる。よって、該高圧下においても前記プランジャロッドを引上げて燃料噴射が行えるようにするためには、前記ソレノイドコイルに生ずる起磁力を大きくしなければならない。
【０００４】
従来のインジェクタによる前記起磁力の確保は、ソレノイドコイルに供給される電圧を高電圧にすることによって行われている。一方、低抵抗なソレノイドコイルを用いることによっても前記起磁力を確保することが提案されている。
【０００５】
しかし、このような低抵抗なソレノイドコイルのみを使用すると、通電のための消費電力が大きくなり、該ソレノイドコイルの発熱量も大となるという問題があることから、開弁させるための低抵抗なソレノイドコイル（開弁用コイル）のほか、この開弁状態を保持するための高抵抗なソレノイドコイル（保持用コイル）を備えた構成等のインジェクタが提案されている。例えば、高圧電源から該ソレノイドコイルに通断制御を行って起動（開弁）電流及び保持電流を供給する手段が設けられている。これは、開弁用コイルに大きな電流を流してインジェクタを開弁した後、その開弁状態を保持するために、保持用コイルに小さく一定の電流を流したエンジン制御装置である（例えば、特開平８−２６１０５１号公報等参照）。
【０００６】
該二つのソレノイドコイルを持つ構成としたインジェクタの技術は、開弁時に大きな起磁力を確保できるとともに、その後の保持時には消費電力を小さくできるので、例えば、バッテリ電圧で駆動する方式の場合においても、電力の低減を図ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記の如く二つのコイルを持つインジェクタシステムにおいては、ＣＰＵからの一つの開弁信号（弁を開弁するための開弁用コイルを制御する信号）によって開弁用駆動回路が動作し、開弁用コイルに開弁用コイルを駆動する信号が出力される。そして、ＣＰＵからの一つの保持信号（開いた前記弁を保持するための保持用コイルを制御する信号）によって保持用駆動回路が動作し、保持用コイルに保持用コイルを駆動する信号が出力され、燃料が噴射されるものである。
【０００８】
しかし、開弁用コイル及び保持用コイルがそれぞれ独立した信号に基づいて駆動される場合には、例えば、通常とは異なる予期せぬタイミングで演算装置から開弁用駆動回路に開弁用信号が出力されてしまう可能性があり、これは、エンジン性能に大きな影響を与えることから、これを防止する何等かの手段が必要にある。また、例えば、制御装置の出力ポート部が、燃料噴射側に固定されてしまったときには、運転者側の意図とは異なり、インジェクタの弁が開いて燃料が常時噴射されてしまう可能性があるので、これも防止する必要がある。
【０００９】
さらに、上記の如く特に開弁用コイルは、低抵抗なソレノイドコイルが用いられていることから、このコイルの保護のためには、確実なＯＮ動作を適正の時間内に行わせる必要がある。
【００１０】
すなわち、本発明者は、開弁用コイルと保持用コイルとを有する燃料噴射弁を駆動制御するエンジン制御装置においては、開弁用コイルを駆動する信号は、ＣＰＵからの開弁用信号のほか、これとは異なる他の信号とを組み合わせることによって開弁制御をより確実に行う必要があるとの新たな知見を得たものであるが、前記従来技術は、開弁制御のフェールセーフを図る点については格別の配慮がなされておらず、これに関しては依然として課題を有している。
【００１１】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、開弁用と開弁保持用との二つのソレノイドコイルを有するインジェクタを備えたエンジン制御装置において、安定した燃料噴射を行うことができるエンジン制御装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成すべく、本発明のエンジン制御装置は、基本的には、燃料噴射弁の開弁用コイルと保持用コイルとをそれぞれ独立した信号に基づいて駆動制御するエンジン制御装置であって、センサからの検出信号に基づいて燃料噴射時間及び噴射量を演算し、開弁用信号及び保持用信号を出力する演算手段と、前記開弁用信号及び前記保持用信号の両方が入力された場合に、開弁用コイル制御信号を出力する回路と、前記開弁用コイル制御信号が入力された場合に、前記開弁用コイルを通電するように駆動する開弁用コイル駆動回路と、前記保持用信号が入力された場合に、前記保持用コイルを通電するように駆動する保持用コイル駆動回路と、を有することを特徴としている。
【００１３】
前記の如く構成された本発明のエンジン制御装置は、開弁用コイル駆動回路と保持用コイル駆動回路とを、それぞれ独立した信号に基づいて開弁／保持の制御を行なうものであって、燃料噴射時間及び噴射量を演算して開弁用信号及び保持用信号を出力する演算手段を備えて、開弁用信号及び保持用信号の両方が入力された場合に、該開弁用コイル駆動回路を駆動する開弁用コイル制御信号を出力するようにしたことにより、予期せぬタイミングで出力された誤信号が生ずる場合、演算装置の出力ポート部が燃料噴射側に固定されてしまったときにも、これによるエンジン性能の低下を防止することができ、より安定した燃料の供給を行うことができる。
【００１４】
また、本発明のエンジン制御装置の具体的態様は、前記のエンジン制御装置において、前記演算手段からの該開弁用信号と該保持用信号との論理積によって該開弁用信号を補償し、前記開弁用コイル駆動回路を制御する信号を出力することを特徴としている。
【００１５】
さらに、本発明のエンジン制御装置の他の具体的態様は、前記のエンジン制御装置において、前記開弁用コイル制御信号を出力する前記回路はスイッチング回路にて構成されていること、更にこのスイッチング回路は、二段のトランジスタからなることを特徴としている。
【００１６】
また、前記開弁用信号の波形と、前記保持用信号若しくは前記他の信号の波形とは、同一のタイミングで立ち上がること、又は前記保持用信号若しくは前記他の信号の波形は、前記開弁用信号の波形よりも早いタイミングで立ち上がること、又は前記開弁用コイルを駆動する信号の波形は、前記開弁用信号の波形と同一のタイミングで立ち下がることを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明に係るエンジン制御装置の一実施形態について詳細に説明する。
図１は、本実施形態のエンジン制御装置１を含む燃料噴射制御システムの構成を示し  図２は、該燃料噴射制御システムに制御されるインジェクタ７の縦断面図を示している。
【００１８】
該燃料噴射制御システムは、エンジン制御装置１と、エンジン回転数を検出するエンジン回転センサ２及びシリンダ内吸入空気量を検出するエアフロセンサ３等のセンサ群と、エンジンに燃料を供給するインジェクタ８−ｎ等からなり、該インジェクタ８−ｎは、開弁用コイル９−ｎ及び保持用コイル１０−ｎの２つのソレノイドコイルと、プランジャロッド１１等から構成され、開弁用コイル９−ｎは低抵抗なソレノイドコイルであり、保持用コイル１０−ｎはその開弁状態を保持するための高抵抗なソレノイドコイルである。前記インジェクタ８−ｎが該２つのソレノイドコイルを持つことによって、開弁時には大きな起磁力を確保できるとともに、その後の保持時には消費電力を小さくでき、バッテリ電圧による駆動においても、その負担の低減を図ることができるものである。なお、ｎは気筒番号を表している（ｎ＝１〜６）。
【００１９】
前記エンジン制御装置１は、演算手段たるＣＰＵ４と、開弁用コイル駆動回路６−ｎと、保持用コイル駆動回路７−ｎとを基本的構成とし、前記ＣＰＵ４は、前記エンジン回転センサ２及びエアフロセンサ３等の各種センサからの検出信号２ａ、３ａを取込み、該検出信号２ａ、３ａに基づいて燃料噴射時間・噴射量を演算し、その演算結果を開弁用信号４ａ−ｎ、保持用信号４ｂ−ｎで開弁用コイル駆動回路６−ｎ、保持用コイル駆動回路７−ｎに出力して前記インジェクタ８−ｎの開弁時間を制御しており、インジェクタ８−ｎの開弁時には信号線９ａ−ｎを介して開弁用コイル９−ｎを通電し、その開弁後の状態を保持するため、信号線１０ａ−ｎを介して保持用コイル１０−ｎを通電する。なお、前記エンジン制御装置１は、図示省略しているが、入力回路、Ａ／Ｄ変換部、中央演算部、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び出力回路等とを含んだ構成とされている。
【００２０】
そして、前記エンジン制御装置１は、ＣＰＵ４と開弁用コイル駆動回路６−ｎとの間に、開弁用信号４ａ−ｎを補償する手段の一態様である論理回路５−ｎを備えており、複数の信号の論理積から開弁用コイル制御信号５ａ−ｎを生成している。すなわち、論理回路５−ｎは、ＣＰＵ４からの開弁用信号４ａ−ｎが入力され、かつ、ＣＰＵ４からの保持用信号４ｂ−ｎが入力される場合にのみ、開弁用コイル制御信号５ａ−ｎを開弁用コイル駆動回路６−ｎに出力する。そして、該開弁用コイル駆動回路６−ｎは、開弁用コイル制御信号５ａ−ｎに基づいて開弁用コイル駆動信号９ａ−ｎを出力し、開弁用コイル９−ｎを駆動させている。
【００２１】
ここで、図３及び図４は、従来におけるインジェクタ８−ｎ駆動時におけるＣＰＵ４からの制御信号に関するタイミングチャートであり、エンジン制御装置１の前記基本的構成である開弁用コイル駆動回路６−ｎ及び保持用コイル駆動回路７−ｎと、インジェクタ８−ｎの開弁用コイル９−ｎ及び保持用コイル１０−ｎとの関係を示したものである。
【００２２】
つまり、ＣＰＵ４から開弁用信号４ａ−ｎが出力されると、開弁用コイル９−ｎを通電するために開弁用駆動回路６−ｎが動作（ＯＮ／ＯＦＦ）し、信号線９ａ−ｎに図示の如く波形が生ずる。そして、ＣＰＵ４から保持用信号４ｂ−ｎが出力されると、保持用コイル１０−ｎを通電するために保持用駆動回路７−ｎが動作（ＯＮ／ＯＦＦ）し、信号線９ｂ−ｎに図示の如く波形が生ずる。この各コイル９−ｎ、１０−ｎは、各々の駆動回路６−ｎ、７−ｎがＯＮになると通電し、ＯＦＦになると非通電となる。なお、図中のＴａはインジェクタ８−ｎの弁を開弁するための時間であり、Ｔｂはその開いた弁を開いたままに保持するための時間である。
【００２３】
次に、各気筒番号に対応する開弁用信号４ａ−ｎと、それにより制御される開弁用コイル９−ｎとのタイミングチャートが図４に示されている。
この例では開弁用信号４ａ−ｎのタイミングに併せて開弁用コイル９−ｎがＯＮ（通電）／ＯＦＦ（非通電）しているものであるが、上述の如く、開弁用コイル９−ｎ及び保持用コイル１０−ｎがそれぞれ独立した信号に基づいて駆動される場合には、図中Ａで示されるように、通常では開弁用信号４ａ−５のタイミングであるにもかかわらず、ＣＰＵ４から開弁用信号４ａ−１であるＯＮ信号（Ｈｉ信号）が出力され、図中Ｂで示すように、開弁用コイル９−１がＯＮ（通電）されてしまうことが分かる。
【００２４】
また、開弁用コイル９−ｎ及び保持用コイル１０−ｎがそれぞれ独立した信号に基づいて駆動される場合には、図中Ｃで示されるように、通常では開弁用信号４ａ−３がＬｏ状態であるにもかかわらず、ＯＮ（Ｈｉ）側に固定され、図中Ｄで示すように、開弁用コイル９−３がＯＮ（通電）されてしまうことが分かる。
そして、このように運転者側の意図とは異なるインジェクタ８−ｎの開弁は、エンジン性能に大きな影響を与えてしまうことから、本実施形態のエンジン制御装置１は、下記の如く開弁用コイル駆動信号９ａ−ｎを出力している。
【００２５】
図５は、本実施形態のエンジン制御装置１による開弁用コイル駆動信号９ａ−ｎのタイミングチャートである。
すなわち、ＣＰＵ４から開弁用信号４ａ−ｎが出力されると、保持用信号４ｂ−ｎが同一のタイミングで立ち上がり、エンジン制御装置１の論理回路５−ｎでは、開弁用信号４ａ−ｎが保持用信号４ｂ−ｎによって補償され、これらの信号の論理積（ＡＮＤ）を取るために開弁用コイル制御信号５ａ−ｎが初めて立ち上がり、開弁用コイル駆動回路６−ｎは、開弁用コイル駆動信号９ａ−ｎを開弁用コイル９−ｎに出力する。
【００２６】
そして、ＣＰＵ４からの開弁用信号４ａ−ｎが止められると、保持用信号４ｂ−ｎが立ち上がり続けるものの、論理回路５−ｎでは、これらの信号の論理積（ＡＮＤ）を取るために開弁用コイル制御信号５ａ−ｎが立ち下がり、開弁用コイル駆動回路６−ｎからの開弁用コイル駆動信号９ａ−ｎも立ち下がる。つまり、開弁用コイル駆動回路６−ｎは、開弁用コイル制御信号５ａ−ｎに応じてＯＮ／ＯＦＦするものであり、開弁用コイル駆動信号９ａ−ｎは、前記開弁用信号４ａ−ｎと同一のタイミングで立ち下がっている。
【００２７】
そして、図６は、各気筒番号に対応する開弁用信号４ａ−ｎ及び保持用信号４ｂ−ｎと、それにより制御される開弁用コイル９−ｎとのタイミングチャートである。
つまり、図中Ｅで示すように、開弁用信号４ａ−１と保持用信号４ｂ−１の二つ信号の積（ＡＮＤ）によって、図中Ｆで示すように、論理回路５−１にて開弁用コイル制御信号５ａ−１が生じて開弁用駆動回路６−１が駆動され、図中Ｇで示すように、開弁用コイル９−１がＯＮ（通電）される。
【００２８】
一方、図中Ｈで示すように、通常は開弁用信号４ａ−５のタイミングである場合に開弁用信号４ａ−１であるＯＮ信号（Ｈｉ信号）がＣＰＵ４から出力されても、図中Ｉで示すように、論理回路５−１では開弁用コイル制御信号５ａ−１がＯＦＦ信号（Ｌｏ信号）であるので開弁用駆動回路６−１が駆動されず、図中Ｊで示すように、開弁用コイル９−１はＯＦＦ（非通電）のままである。
【００２９】
また、図中Ｋで示すように、開弁用信号４ａ−３がＯＮ（Ｈｉ）側に固定された場合であっても、開弁用信号４ａ−３と保持用信号４ｂ−３の２つ信号の積（ＡＮＤ）によって、図中Ｌで示すように、論理回路５−３では開弁用コイル制御信号５ａ−３がＯＦＦ信号（Ｌｏ信号）であるので開弁用駆動回路６−３が駆動されず、図中Ｍで示すように、開弁用コイル９−３はＯＦＦ（非通電）のままである。
以上のように、本発明の実施形態は、上記の構成をしたことによって次の機能を奏するものである。
【００３０】
すなわち、前記エンジン制御装置１は、開弁用信号４ａ−ｎと保持用信号４ｂ−ｎの二つ信号の積（ＡＮＤ）を取る補償手段（論理回路）５−ｎを備え、開弁用コイル制御信号５ａ−ｎは、ＣＰＵ４からの開弁用信号４ａ−ｎがＯＮされた場合であって、かつ、保持用信号４ｂ−ｎの出力があったときにのみ生成され、これが開弁用駆動回路６−ｎを駆動させて、開弁用コイル駆動信号９ａ−ｎが開弁用コイル９−ｎに出力されているので、予期せぬタイミングで出力された誤信号が生ずる場合のほか、ＣＰＵ４の出力ポート部が燃料噴射側に固定されてしまったときであっても、これによるエンジン性能の低下を防止することができ、安価なフェールセーフによって一層安定した燃料の供給を行うことができる。
【００３１】
そして、これは、開弁用コイル９−ｎに低抵抗なソレノイドコイルが用いられている場合にも、確実なＯＮ動作を適正の時間内に行うことができ、コイルの保護を図ってバッテリ駆動インジェクタ回路の信頼性を更に向上させることもできる。
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の精神を逸脱しない範囲で、設計において種々の変更ができるものである。
【００３２】
例えば、前記実施形態のエンジン制御装置１では、ＡＮＤを取る論理回路５−ｎによって開弁用信号４ａ−ｎを補償し、安定した燃料の供給を行うものであるが、開弁用コイル制御信号５ａ−ｎは、ＯＮ／ＯＦＦ可能なスイッチング回路にような他の補償手段で生成されても良く、例えば、リレー回路のほか、図７に示すように、二段のトランジスタから生成されても良い。
【００３３】
つまり、エンジン制御装置１は、開弁用信号４ａ−ｎにより制御されるトランジスタ１２−ｎと、保持用信号４ｂ−ｎにより制御されるトランジスタ１３−ｎとを有するＡＮＤ回路を備えており、これらのＯＮ／ＯＦＦにより、開弁用コイル制御信号５ａ−ｎが生成され、開弁用駆動回路６−ｎが駆動される。そして、この場合にも、前記と同様に安価なフェールセーフによって一層安定した燃料の供給を行うことができるとともに、インジェクタ回路の信頼性の向上を図ることができるものである。
【００３４】
また、前記実施形態のエンジン制御装置１では、開弁用信号４ａ−ｎと保持用信号４ｂ−ｎとは同一のタイミングで立ち上がっているが、図８に示すように、該保持用信号４ｂ−ｎが、前記開弁用信号４ａ−ｎよりも早いタイミングで立ち上がるものであっても良く、この場合には、開弁用コイル９−ｎのＯＮ／ＯＦＦの精度を高めた制御を行うことができる。
【００３５】
つまり、保持信号４ｂ−ｎを、開弁用コイル９−ｎを制御する開弁信号４ａ−ｎのＯＮ（Ｈｉ）タイミングに対してある時間Ｔｃ前にＯＮ（Ｈｉ）とすると、開弁信号４ａ−ｎがＯＮ（Ｈｉ）となる時点にて直ちに開弁用コイル制御信号５ａ−ｎをＯＮ（Ｈｉ）にできるので、開弁用駆動回路６−ｎの駆動を、時間的な遅れを伴うことなく、正確に行うことができる。
【００３６】
さらに、前記実施形態のエンジン制御装置１では、開弁用信号４ａ−ｎと保持用信号４ｂ−ｎとに基づいて開弁用コイル制御信号５ａ−ｎが生成されているが、開弁用コイル制御信号５ａ−ｎは、開弁用信号４ａ−ｎと、ＣＰＵ４から出力される他の信号との２つ信号の積（ＡＮＤ）によって生成されていても良い。この他の信号としては、例えば、点火時期のほか、開弁用信号４ａ−ｎを監視できる新たに作られた信号等があり、該他の信号をＣＰＵ４からＡＮＤ回路に出力させても前記と同様の効果を得ることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、本発明のエンジン制御装置は、開弁用信号について誤った信号が出力された場合であっても、インジェクタの誤動作を防いで安定したエンジン制御を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のエンジン制御装置を備えた燃料噴射制御システムの構成図。
【図２】図１の燃料噴射制御システムに制御されるインジェクタの縦断面図。
【図３】従来の燃料噴射制御システムにおけるタイミングチャート。
【図４】従来の燃料噴射制御システムにおける各気筒番号に対応するタイミングチャート。
【図５】図１のエンジン制御装置によるタイミングチャート。
【図６】図１のエンジン制御装置による各気筒番号に対応するタイミングチャート。
【図７】他の実施形態のエンジン制御装置を備えた燃料噴射制御システムの構成図。
【図８】さらに他の実施形態のエンジン制御装置によるタイミングチャート。
【符号の説明】
１    エンジン制御装置
４    演算手段（ＣＰＵ）
４ａ  開弁用信号
４ｂ  保持用信号
５    開弁用信号を補償する手段（論理回路）
５ａ  開弁用コイルを制御する信号
６    開弁用コイル駆動回路
７    保持用コイル駆動回路
８    燃料噴射弁
９    開弁用コイル
９ａ  開弁用コイルを駆動する信号
１０    保持用コイル
１２    開弁用信号を補償する手段（スイッチング回路）
１３    開弁用信号を補償する手段（スイッチング回路）
【図１】
0004309570.tif 000002
【図２】
0004309570.tif 000003
【図３】
0004309570.tif 000004
【図４】
0004309570.tif 000005
【図５】
0004309570.tif 000006
【図６】
0004309570.tif 000007
【図７】
0004309570.tif 000008
【図８】
0004309570.tif 000009