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JP4637036B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

内燃機関の制御装置 Download PDF

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Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射装置などを制御する内燃機関の制御装置に関する。
従来、車両用自動変速機の制御装置として、特許文献1に記載されたものが知られている。この自動変速機は、変速動作を実行するための複数のソレノイドバルブなどを有しており、制御装置は、自動変速機のケーシング内に設けられた電子制御装置を備えている。この電子制御装置は、CPUなどからなるマイクロコンピュータと、このマイクロコンピュータに接続され、複数のソレノイドバルブを駆動するためのパワートランジスタと、マイクロコンピュータとその電源の間を接続/遮断するリレーと、自動変速機内の油温を電子制御装置の温度を表すものとして検出する油温センサなどを備えている。
この特許文献1の図6に示す例では、電子制御装置の自己発熱に起因して電子制御装置内の半導体温度がその許容温度を超えて上昇するのを回避すべく、パワートランジスタおよびリレーが以下のように制御される。すなわち、油温センサの検出信号に基づき、油温およびその変化度合を表す油温偏差を算出し、これらの油温および油温偏差に応じて、マップを検索することにより、制御領域が、通常制御領域、パワートランジスタのOFF領域およびリレーのOFF領域のいずれにあるかを判定する。そして、制御領域が通常制御領域にあるときには、パワートランジスタおよびリレーがいずれもONされることにより、自動変速機の変速制御が実行される。また、制御領域がパワートランジスタのOFF領域にあるときには、パワートランジスタがOFFされることにより、自動変速機の変速制御が停止される。さらに、制御領域がリレーのOFF領域にあるときには、電子制御装置内の半導体温度がその許容温度を超えたと判定して、リレーがOFFされることにより、電子制御装置への電源供給が遮断される。
特開平10−166965号公報
上記従来の制御装置を車両の動力源としての内燃機関の制御に適用した場合、制御領域がリレーのOFF領域にあるときには、電子制御装置内の半導体温度がその許容温度を超えたと判定され、電子制御装置への電源供給が遮断されてしまうので、内燃機関の運転が停止されることによって、車両が走行不能に陥るという問題がある。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、内燃機関の運転を継続しながら、電子制御装置の温度上昇を適切に抑制できる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、燃料噴射装置(インジェクタ4)により燃料が噴射される内燃機関3の制御装置1であって、第1駆動回路(インジェクタ用の駆動回路27)を有し、燃料噴射装置を第1駆動回路により駆動することによって制御する電子制御装置(ECU2)と、電子制御装置の温度を装置温度(ECU温度Tecu)として検出する装置温度検出手段(ECU温度センサ43)と、検出された装置温度が第1所定温度(所定の第1段階温度Tmax1)以上のときには、燃料噴射装置の噴射動作を制限する制限手段(ECU2、ステップ2,5,10,14,15,27〜29,40,42,51,55)と、内燃機関3の回転数を算出する回転数算出手段(クランク角センサ40、ECU2)と、内燃機関3に要求される要求トルクPMCMDを算出する要求トルク算出手段(ECU2)と、を備え、制限手段は、算出された内燃機関3の回転数(エンジン回転数NE)および要求トルクPMCMDが、装置温度が第1所定温度未満である通常時に燃料噴射装置の噴射動作としてパイロット噴射、メイン噴射およびポスト噴射から成る3回噴射が実行される領域にあるときには、ポスト噴射を中止し、パイロット噴射およびメイン噴射を実行するとともに、パイロット噴射の燃料量とメイン噴射の燃料量を合わせた総燃料量を通常時よりも低減し、内燃機関3の回転数および要求トルクPMCMDが、通常時に噴射動作としてパイロット噴射およびメイン噴射から成る2回噴射が実行される領域にあるときには、パイロット噴射を中止し、メイン噴射を実行するとともに、メイン噴射の燃料量を通常時よりも低減し、内燃機関3の回転数および要求トルクPMCMDが、通常時に噴射動作としてメイン噴射のみが実行される領域にあるときには、メイン噴射を実行するとともに、メイン噴射の燃料量を通常時よりも低減することを特徴とする。
この内燃機関の制御装置によれば、電子制御装置により、燃料噴射装置が第1駆動回路で駆動されることによって制御され、この電子制御装置の温度が第1所定温度以上のときには、制限手段により、燃料噴射装置の噴射動作が制限されるので、その分、第1駆動回路の消費電力が低減されることによって、第1駆動回路の発熱量を低減できる。その結果、従来と異なり、電子制御装置への電源供給を継続しながら、電子制御装置の温度上昇を適切に抑制することができる。すなわち、内燃機関の運転を継続しながら、電子制御装置の温度上昇を適切に抑制できる(なお、本明細書では、「装置温度の検出」における「検出」は、センサなどによりこれを直接検出することに限らず、装置温度を算出または推定することを含む)。
また、上述した構成によれば、算出された内燃機関の回転数および要求トルクが、装置温度が第1所定温度未満である通常時に燃料噴射装置の噴射動作としてパイロット噴射、メイン噴射およびポスト噴射から成る3回噴射が実行される領域にあるときには、ポスト噴射が中止され、パイロット噴射およびメイン噴射が実行されるとともに、パイロット噴射の燃料量とメイン噴射の燃料量を合わせた総燃料量が、通常時よりも低減される。さらに、内燃機関の回転数および要求トルクが、通常時に噴射動作としてパイロット噴射およびメイン噴射から成る2回噴射が実行される領域にあるときには、パイロット噴射が中止され、メイン噴射が実行されるとともに、メイン噴射の燃料量が通常時よりも低減される。また、内燃機関の回転数および要求トルクが、通常時に噴射動作としてメイン噴射のみが実行される領域にあるときには、メイン噴射が実行されるとともに、メイン噴射の燃料量が通常時よりも低減される。
請求項に係る発明は、請求項1に記載の内燃機関3の制御装置1において、制限手段は、装置温度が第1所定温度以上のときには、燃料噴射装置による燃料の噴射圧を、第1所定温度未満のときよりも減少するように制限する(ステップ40,42)ことを特徴とする。
この内燃機関の制御装置によれば、制限手段により、装置温度が第1所定温度以上のときには、燃料噴射装置による燃料の噴射圧が、第1所定温度未満のときよりも減少するように制限される。したがって、例えば、燃料噴射装置として、燃料の噴射圧が大きいほど、第1駆動回路の消費電力が増大するようなタイプのものを用いた場合には、燃料の噴射圧の減少分、第1駆動回路の消費電力を低減することができ、第1駆動回路の発熱量を低減することができる。
請求項に係る発明は、請求項1に記載の内燃機関3の制御装置1において、制限手段は、燃料噴射装置の噴射動作を装置温度に応じて段階的に制限する(ステップ27〜29,51,55〜61)ことを特徴とする。
この内燃機関の制御装置によれば、制限手段により、燃料噴射装置の噴射動作が装置温度に応じて段階的に制限されるので、噴射動作を必要以上に制限することなく、電子制御装置の温度上昇を抑制できる。それにより、内燃機関の運転性の低下を最小限に抑制しながら、電子制御装置の温度上昇を抑制できる。
請求項に係る発明は、請求項1に記載の内燃機関3の制御装置1において、内燃機関3には、内燃機関3の運転状態を変更するための電動装置(スワール弁7、EGR弁8b)が設けられており、電子制御装置は、第2駆動回路(スワール弁用の駆動回路28、EGR弁用の駆動回路29)をさらに有し、電動装置を第2駆動回路により駆動することによって制御し、制限手段は、装置温度が第1所定温度以上である第2所定温度(所定の第1段階温度Tmax1,所定の第2段階温度Tmax2)以上のときには、燃料噴射装置の噴射動作の制限に加えて、電動装置の動作を制限する(ステップ2,10,20,23,24,56,57)ことを特徴とする。
この内燃機関の制御装置によれば、制限手段により、装置温度が第1所定温度以上である第2所定温度以上のときには、燃料噴射装置の噴射動作の制限に加えて、電動装置の動作が制限されるので、第1駆動回路の消費電力が低減されるのに加えて、第2駆動回路の消費電力が低減されることにより、第1および第2駆動回路の発熱量を双方とも低減できる。
請求項に係る発明は、請求項に記載の内燃機関3の制御装置1において、制限手段は、燃料噴射装置の噴射動作および電動装置の動作の少なくとも一方を、装置温度に応じて段階的に制限する(ステップ2〜15,20,23,24,27〜29,40,42,51,55〜61)ことを特徴とする。
この内燃機関の制御装置によれば、制限手段により、燃料噴射装置の噴射動作および電動装置の動作の少なくとも一方が、装置温度に応じて段階的に制限されるので、噴射動作および/または電動装置の動作を、必要以上に制限することなく、電子制御装置の温度上昇を抑制できる。それにより、内燃機関の運転性の低下を最小限に抑制しながら、電子制御装置の温度上昇を抑制できる。
以下、図面を参照しながら、本発明の第1実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明する。図1は、本実施形態の制御装置が適用された内燃機関(以下「エンジン」という)3の概略構成を示している。このエンジン3は、図示しない車両に搭載された直列4気筒型ディーゼルエンジンであり、4組の気筒3aおよびピストン3b(1組のみ図示)と、クランクシャフト3cなどを備えている。
このエンジン3には、クランク角センサ40(回転数算出手段)が設けられており、このクランク角センサ40は、図2に示すように、ECU2に電気的に接続されている。クランク角センサ40は、マグネットロータおよびMREピックアップで構成され、クランクシャフト3cの回転に伴い、いずれもパルス信号であるCRK信号およびTDC信号をECU2に出力する。
このCRK信号は、所定クランク角(例えば10゜)毎に1パルスが出力され、ECU2は、このCRK信号に基づき、エンジン3の回転数(以下「エンジン回転数」という)NEを算出する。また、TDC信号は、各気筒3aのピストン3bが吸気行程のTDC位置よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、所定クランク角毎に1パルスが出力される。
また、エンジン3には、燃料噴射装置としてのインジェクタ4が気筒3a毎に設けられている(1つのみ図示)。各インジェクタ4は、燃料供給装置5に接続されており、この燃料供給装置5から高圧の燃料が供給される。このインジェクタ4は、その先端部に設けられ、開弁により燃料を気筒3a内に噴射するニードル弁と、これを開閉駆動するピエゾアクチュエータを含む油圧回路(いずれも図示せず)などを組み合わせたタイプのものとなっている。
このピエゾアクチュエータは、ECU2のインジェクタ用の駆動回路27(第1駆動回路)に電気的に接続されており(図2参照)、駆動回路27からの電気信号によって駆動され、それにより、高い燃料圧に抗しながら、ニードル弁を開弁させる。その結果、燃料が気筒3a内に噴射され、燃料噴射制御が実行される。このように、インジェクタ用の駆動回路27は、燃料噴射制御の際、高い燃料圧に抗しながら、インジェクタ4のピエゾアクチュエータを駆動しなければならないので、比較的大きな電力を消費する。
燃料供給装置5は、燃料タンク5aと、燃料タンク5a内に設けられた低圧ポンプ5bと、これに燃料供給路5cを介して接続されたコモンレール5eと、燃料供給路5cの途中に設けられた燃料調量弁5fおよび高圧ポンプ5gと、コモンレール5e内の燃料を燃料タンク5aに戻す燃料戻し路5dと、燃料戻し路5dのコモンレール5eとの接続部に設けられた電磁リリーフ弁5hなどを備えている。
低圧ポンプ5bは、ECU2により運転が制御される電動ポンプタイプのものであり、エンジン運転中、常に運転され、燃料タンク5a内の燃料を所定圧まで昇圧し、燃料調量弁5f側に吐出する。また、燃料調量弁5fは、ソレノイドとスプール弁機構を組み合わせたものであり、低圧ポンプ5bから高圧ポンプ5g側に供給される燃料の流量を調整するとともに、余分な燃料を燃料戻し路5iを介して、燃料タンク5a側に戻す。
さらに、高圧ポンプ5gは、クランクシャフト3cに連結された容積式のものであり、クランクシャフト3cの回転に伴って、燃料調量弁5fからの燃料をさらに昇圧し、コモンレール5e側に間欠的に吐出する。
一方、コモンレール5eは、高圧ポンプ5gからの燃料を高圧状態でその内部に蓄えるものであり、燃料噴射路5jを介してインジェクタ4に接続されている。インジェクタ4の開弁により、コモンレール5e内の燃料が気筒3a内に噴射される。
また、電磁リリーフ弁5hは、ECU2に接続されており、ECU2によって駆動されたときに開弁する。それにより、コモンレール5e内の燃料が、燃料戻し路5dを介して燃料タンク5a側に戻される。
さらに、コモンレール5eには、燃料圧センサ41が取り付けられている。この燃料圧センサ41は、ECU2に接続されており、コモンレール5e内の燃料圧を検出し、それを表す検出信号をECU2に出力する。この場合、燃料圧は、インジェクタ4における燃料の噴射圧に相当する。以上の構成により、この燃料供給装置5では、ECU2によって、後述するように、燃料調量弁5fおよび電磁リリーフ弁5hが制御され、それにより、コモンレール5e内の燃料圧すなわちインジェクタ4の燃料噴射圧が制御される。
また、吸気通路6の下流側の部分は、1つの集合部と、そこから分岐した4つの分岐部とからなるインテークマニホールド6aになっている。このインテークマニホールド6a内の通路は、集合部から各分岐部にわたってスワール通路6bおよびバイパス通路6cに分かれており、これらの通路6b,6cはそれぞれ、2つの吸気ポートを介して気筒3a内に連通している。
このスワール通路6bには、スワール弁7(電動装置)が設けられている。スワール弁7は、スワール流を発生させることによって気筒3a内の混合気を攪拌するものであり、スワール通路6b内に設けられたスワール弁体と、ECU2に電気的に接続され、スワール弁体を駆動するスワールアクチュエータなどで構成されている。ECU2は、スワール弁7の開度を変化させることにより、スワール流の発生状態を制御する。すなわち、スワール制御を実行する。
また、エンジン3には、排気還流装置8が設けられている。この排気還流装置8は、吸気通路6および排気通路9の間に接続されたEGR通路8aと、このEGR通路8aを開閉するEGR弁8b(電動装置)などで構成されている。EGR通路8aの一端は、排気通路9の上流側の所定部位に開口し、他端は、吸気通路6のバイパス通路6cの部位に開口している。
EGR弁8bは、そのリフトが最大値と最小値との間でリニアに変化するリニア電磁弁で構成され、ECU2に電気的に接続されている。ECU2は、EGR弁8bを介して、EGR通路8aの開度を変化させ、それにより、後述するように、排気還流量を制御する。すなわち、EGR制御を実行する。
次に、図2を参照しながら、本実施形態の制御装置1について説明する。同図に示すように、制御装置1は、ECU2を備えており、このECU2は、CPU20、RAM21、EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read-Only Memory )22、ROM23、I/Oポート24、入力インターフェース25および出力インターフェース26などで構成されている。なお、本実施形態では、ECU2が電子制御装置、回転数算出手段、要求トルク算出手段および制限手段に相当する。
この入力インターフェース25には、前述したクランク角センサ40および燃料圧センサ41に加えて、アクセル開度センサ42およびECU温度センサ43が接続されている。このアクセル開度センサ42は、車両の図示しないアクセルペダルの踏み込み量(以下「アクセル開度」という)APを検出し、それを表す検出信号を入力インターフェース25に送る。
また、ECU温度センサ43は、サーミスタ温度センサで構成され、ECU2の内部温度(以下「ECU温度」という)Tecuを検出し、それを表す検出信号を入力インターフェース25に送る。なお、本実施形態では、ECU温度センサ43が装置温度検出手段に相当し、ECU温度Tecuが装置温度に相当する。以上のセンサ40〜42からの検出信号はそれぞれ、入力インターフェース25によって、A/D変換や整形された後、CPU20に入力される。
一方、出力インターフェース26は、インジェクタ4が接続されたインジェクタ用の駆動回路27と、スワール弁7が接続されたスワール弁用の駆動回路28(第2駆動回路)と、EGR弁8bが接続されたEGR弁用の駆動回路29(第2駆動回路)と、低圧ポンプ5b、燃料調量弁5fおよび電磁リリーフ弁5hがそれぞれ接続された燃料系用の駆動回路30などを備えている。
CPU20は、入力インターフェース25からの入力信号に応じ、ROM23に記憶された制御プログラムおよび各種のマップ、RAM21およびEEPROM22に記憶された各種のデータなどに基づいて、後述するように、ECU温度Tecuの判定処理や、空燃比制御処理および燃料圧制御処理などを実行する。これらの制御処理では、インジェクタ4、スワール弁7、EGR弁8b、低圧ポンプ5b、燃料調量弁5fおよび電磁リリーフ弁5hなどがそれぞれ、4つの駆動回路27〜30によって駆動され、それにより、各種の通常時用の制御処理や第1〜第4段階制御処理が実行される。その際、RAM21およびEEPROM22へのデータの書き込みが実行されるとともに、第4段階制御処理では、EEPROM22へのデータの書き込みが禁止される。
以下、図3を参照しながら、ECU2により実行されるECU温度Tecuの判定処理について説明する。この処理は、ECU温度Tecuがどのような温度領域にあるかを判定するものであり、所定の制御周期(例えば10msec)で実行される。
同図に示すように、この処理では、まず、ステップ1(図では「S1」と略す。以下同じ)で、ECU温度センサ43の検出信号に基づき、ECU温度Tecuを算出する。次いで、ステップ2に進み、ECU温度Tecuが所定の第1段階温度Tmax1以上であるか否かを判別する。なお、本実施形態では、所定の第1段階温度Tmax1が第1および第2所定温度に相当する。
このステッ2の判別結果がNOのときには、ECU2が高温状態にないと判定して、ステップ16に進み、それを表すために第1〜第4段階フラグF_HIGH1〜4をいずれも「0」に設定した後、本処理を終了する。
一方、ステップ2の判別結果がYESのときには、ECU2が所定の高温状態にあり、ECU温度Tecuを下げるために、第1段階制御処理を実行すべきであると判定して、ステップ3に進み、第1段階フラグF_HIGH1が「1」であるか否かを判別する。この判別結果がNOのときには、ステップ4に進み、第1段階タイマの計時値TM1を所定値TMREFに設定する。
次いで、ステップ5で、第1段階制御処理を実行すべきであることを表すために、第1段階フラグF_HIGH1を「1」に設定した後、本処理を終了する。それにより、後述するように、ECU温度Tecuを下げるべく、第1段階制御処理が実行される。
一方、ステップ3の判別結果がYESで、第1段階フラグF_HIGH1が「1」に設定されているときには、ステップ6で、第1段階タイマの計時値TM1が値0であるか否かを判別する。
この判別結果がNOのときには、ステップ7に進み、第1段階タイマの計時値TM1をその前回値から値1を減算した値(TM1Z−1)に設定する。すなわち、第1段階タイマの計時値TM1を値1デクリメントする。その後、本処理を終了する。
一方、ステップ6の判別結果がYESのとき、すなわち、第1段階制御処理を開始してから所定値TMREFに相当する時間が経過した時点において、ECU2が所定の高温状態にあるときには、ECU温度Tecuを下げるために、第2段階制御処理を実行すべきであると判定して、ステップ8に進み、第2段階フラグF_HIGH2が「1」であるか否かを判別する。この判別結果がNOのときには、ステップ9に進み、第2段階タイマの計時値TM2を所定値TMREFに設定する。
次いで、ステップ10で、第2段階制御処理を実行すべきであることを表すために、第2段階フラグF_HIGH2を「1」に設定した後、本処理を終了する。それにより、後述するように、ECU温度Tecuを下げるべく、第1段階制御処理に加えて、第2段階制御処理が実行される。
一方、ステップ8の判別結果がYESで、第2段階フラグF_HIGH2が「1」に設定されているときには、ステップ11で、第2段階タイマの計時値TM2が値0であるか否かを判別する。
この判別結果がNOのときには、ステップ12に進み、第2段階タイマの計時値TM2をその前回値から値1を減算した値(TM2Z−1)に設定する。すなわち、第2段階タイマの計時値TM2を値1デクリメントする。その後、本処理を終了する。
一方、ステップ11の判別結果がYESのとき、すなわち、第2段階制御処理を開始してから所定値TMREFに相当する時間が経過した時点において、ECU2が所定の高温状態にあるときには、ECU温度Tecuを下げるために、第3段階制御処理を実行すべきであると判定して、ステップ13に進み、ECU温度Tecuが所定の第4段階温度Tmax4以上であるか否かを判別する。この所定の第4段階温度Tmax4は、Tmax1<Tmax4が成立する値に設定されている。
このステップ13の判別結果がNOのときには、ステップ14に進み、第3段階制御処理を実行すべきであることを表すために、第3段階フラグF_HIGH3を「1」に設定した後、本処理を終了する。それにより、後述するように、ECU温度Tecuを低下させるべく、第1および第2段階制御処理に加えて、第3段階制御処理が実行される。
一方、ステップ13の判別結果がYESのときには、ステップ15に進み、第4段階制御処理を実行すべきであることを表すために、第4段階フラグF_HIGH4を「1」に設定した後、本処理を終了する。この第4段階制御処理では、CPU20によるEEPROM22への書き込みが禁止されるとともに、後述するように、ECU温度Tecuを低下させるべく、第1および第2段階制御処理に加えて、第3段階制御処理が実行される。
次に、図4を参照しながら、ECU2により実行される空燃比制御処理について説明する。この処理は、以下に述べるように、スワール制御処理、EGR制御処理および燃料噴射制御処理を実行することにより、気筒3a内に供給される混合気の空燃比を制御するものであり、TDC信号の発生タイミングに同期して実行される。
この処理では、まず、ステップ20で、前述した第2段階フラグF_HIGH2が「1」であるか否かを判別する。この判別結果がNOのときには、ステップ21で、通常時用のスワール制御処理を実行する。具体的には、アクセル開度APおよびエンジン回転数NEに応じて、図示しないマップを検索することにより、要求トルクPMCMDを算出し、この要求トルクPMCMDおよびエンジン回転数NEに応じて、図示しないマップを検索することにより、通常時用の目標スワール開度を算出する。そして、通常時用の目標スワール開度に対応する電気信号が、スワール弁用の駆動回路28からスワール弁7に入力されることにより、スワールが制御される。
次いで、ステップ22に進み、通常時用のEGR制御処理を実行する。具体的には、要求トルクPMCMDおよびエンジン回転数NEに応じて、図示しないマップを検索することにより、通常時用の目標EGR開度を算出する。そして、この通常時用の目標EGR開度に対応する電気信号が、EGR弁用の駆動回路29からEGR弁8bに入力されることにより、EGR量が制御される。
一方、ステップ20の判別結果がYESのときには、第2段階制御処理として、ステップ23で、スワール弁用の駆動回路28によるスワール弁7の駆動を停止することにより、スワール制御を停止し、次いで、ステップ24で、EGR弁用の駆動回路29によるEGR弁8bの駆動を停止することにより、EGR制御を停止する。
ステップ22または24に続くステップ25では、前述した第1、第3および第4段階フラグF_HIGH1,F_HIGH3,F_HIGH4がいずれも「0」であるか否かを判別する。
この判別結果がYESのときには、ステップ26に進み、通常時用の燃料噴射制御処理を実行する。具体的には、要求トルクPMCMDおよびエンジン回転数NEに応じて、図示しないマップを検索することにより、通常時用の燃料噴射量、噴射回数および噴射タイミングを算出する。すなわち、パイロット噴射およびポスト噴射の実行の有無、これらの噴射量およびメイン噴射での噴射量が算出される。そして、この算出結果に対応する電気信号が、インジェクタ用の駆動回路27からインジェクタ4に入力されることで、燃料噴射制御が実行される。
一方、ステップ25の判別結果がNOのときには、ステップ27に進み、第3および第4段階フラグF_HIGH3,F_HIGH4がいずれも「0」であるか否かを判別する。
この判別結果がYESのとき、すなわちF_HIGH1=1のときには、ステップ28に進み、第1段階制御処理として、回数制限用の燃料噴射制御処理を実行する。この燃料噴射制御処理では、要求トルクPMCMDおよびエンジン回転数NEに応じて、図示しないマップを検索することにより、回数制限用の燃料噴射量、噴射回数および噴射タイミングを算出し、この算出結果に対応する電気信号が、インジェクタ用の駆動回路27からインジェクタ4に入力されることで、以下に述べるように、燃料の噴射回数が制限される。
すなわち、要求トルクPMCMDおよびエンジン回転数NEが、通常時用の燃料噴射制御時に3回噴射(すなわちパイロット噴射、メイン噴射、ポスト噴射)を実行する領域にあるときには、ポスト噴射を中止し、パイロット噴射およびメイン噴射を実行する。その際、ポスト噴射の燃料量は、パイロット噴射およびメイン噴射の燃料量に加算されない。
また、要求トルクPMCMDおよびエンジン回転数NEが、通常時用の燃料噴射制御時に2回噴射(すなわちパイロット噴射とメイン噴射)を実行する領域にあるときには、パイロット噴射を中止し、メイン噴射のみを実行するとともに、パイロット噴射の燃料量をメイン噴射の燃料量に加算して、メイン噴射時に噴射する。さらに、要求トルクPMCMDおよびエンジン回転数NEが、通常時用の燃料噴射制御時にメイン噴射のみを実行する領域にあるときには、噴射回数を制限することなく、そのままメイン噴射時に噴射する。以上のように、ステップ28で、回数制限用の燃料噴射制御処理を実行した後、本処理を終了する。
一方、ステップ27の判別結果がNOのとき、すなわちF_HIGH3=1またはF_HIGH4=1ときには、ステップ29に進み、第3または第4段階制御処理として、回数制限&噴射量制限用の燃料噴射制御処理を実行する。この燃料噴射制御処理では、要求トルクPMCMDおよびエンジン回転数NEに応じて、図示しないマップを検索することにより、回数制限&噴射量制限用の燃料噴射量、噴射回数および噴射タイミングを算出し、この算出結果に対応する電気信号が、インジェクタ用の駆動回路27からインジェクタ4に入力されることで、以下に述べるように、燃料の噴射回数および噴射量が制限される。
すなわち、要求トルクPMCMDおよびエンジン回転数NEが、通常時用の燃料噴射制御時に3回噴射(すなわちパイロット噴射、メイン噴射、ポスト噴射)を実行する領域にあるときには、ポスト噴射を中止し、パイロット噴射およびメイン噴射を実行するとともに、パイロット噴射の燃料量とメイン噴射の燃料量を合わせた総燃料量を通常時よりも小さい値に設定する。
また、要求トルクPMCMDおよびエンジン回転数NEが、通常時用の燃料噴射制御時に2回噴射(すなわちパイロット噴射とメイン噴射)を実行する領域にあるときには、パイロット噴射を中止し、メイン噴射のみを実行するとともに、メイン噴射の燃料量自体を通常時よりも小さい値に設定する。さらに、要求トルクPMCMDおよびエンジン回転数NEが、通常時用の燃料噴射制御時にメイン噴射のみを実行する領域にあるときには、噴射回数を制限することなく、メイン噴射の燃料量のみを通常時よりも低減して噴射する。以上のように、ステップ29で、回数制限&噴射量制限用の燃料噴射制御処理を実行した後、本処理を終了する。
次に、図5を参照しながら、ECU2により実行される燃料圧制御処理について説明する。この処理は、燃料系用の駆動回路30からの電気信号により、低圧ポンプ5b、燃料調量弁5fおよび電磁リリーフ弁5hを駆動することによって、燃料圧を制御するものであり、所定の制御周期(例えば10msec)で実行される。
この処理では、まず、ステップ40で、第2段階フラグF_HIGH2が「1」であるか否かを判別する。この判別結果がNOのときには、ステップ41に進み、通常時用の燃料圧制御処理を実行する。具体的には、要求トルクPMCMDおよびエンジン回転数NEに応じて、図示しないマップを検索することにより、通常時用の目標燃料圧を算出するとともに、燃料圧が通常時用の目標燃料圧になるように、低圧ポンプ5b、燃料調量弁5fおよび電磁リリーフ弁5hが制御される。以上のようにステップ41を実行した後、本処理を終了する。
一方、ステップ40の判別結果がYESで、F_HIGH2=1のときには、ステップ42に進み、第2段階制御処理として、上限圧制限用の燃料圧制御処理を実行する。具体的には、まず、要求トルクPMCMDおよびエンジン回転数NEに応じて、図示しないマップを検索することにより、目標燃料圧のマップ値を算出する。次いで、このマップ値を所定上限圧と比較し、マップ値が所定上限圧以上のときには、上限圧制限用の目標燃料圧を所定上限圧に設定し、それ以外のときには、マップ値を上限圧制限用の目標燃料圧に設定する。そして、燃料圧が上限圧制限用の目標燃料圧になるように、低圧ポンプ5b、燃料調量弁5fおよび電磁リリーフ弁5hが制御される。以上のようにステップ42を実行した後、本処理を終了する。
以上のように、第1実施形態の制御装置1によれば、Tecu≧Tmax1が最初に成立したときには、第1段階制御処理すなわち回数制限用の燃料噴射制御処理が実行される。それにより、インジェクタ用の駆動回路27によるインジェクタ4の駆動回数が減少するので、駆動回路27の消費電力がインジェクタ4の駆動開始時に一時的に急増する状態の発生回数を低減することができ、駆動回路27の発熱量を低減することができる。
また、第1段階制御処理を所定時間(TREFに相当する時間)実行した時点で、Tecu≧Tmax1であるときには、第1段階制御処理に加えて、第2段階制御処理が実行される。すなわち、スワール制御処理およびEGR制御処理が停止されるので、スワール弁用の駆動回路28およびEGR弁用の駆動回路29の消費電力を低減でき、これらの駆動回路28,29の発熱量を低減できる。これに加えて、回数制限用の燃料噴射制御処理および上限圧制限用の燃料圧制御処理の双方が実行されるので、インジェクタ用の駆動回路27の消費電力を、インジェクタ4のピエゾアクチュエータを駆動するための電力が減少する分、回数制限用の燃料噴射制御処理のみを実行する第1段階制御処理のときよりも低減できる。その結果、駆動回路27の発熱量をさらに低減することができる。
さらに、第1および第2段階制御処理を所定時間実行した時点で、Tecu≧Tmax1であるときには、第1および第2段階制御処理に加えて、第3または第4段階制御処理が実行される。すなわち、スワール制御処理およびEGR制御処理が停止され、上限圧制限用の燃料圧制御処理が実行されるのに加えて、回数制限&噴射量制限用の燃料噴射制御処理が実行される。それにより、上述したように、駆動回路28,29の発熱量を低減できるとともに、インジェクタ用の駆動回路27の消費電力を、回数制限用の燃料噴射制御処理を実行する第1または第2段階制御処理のときよりも低減でき、その分、駆動回路27の発熱量をさらに低減することができる。
以上のように、この制御装置1によれば、ECU温度Tecuの高温状態の継続時間が長くなるほど、3つの駆動回路27,28,29の発熱量が段階的に低減されるので、エンジン3の運転を継続しかつエンジン3の運転性の低下を最小限に抑制しながら、ECU2の温度上昇を適切に抑制できる。
なお、第1実施形態は、電子制御装置としてECU2を用いた例であるが、本願発明の電子制御装置はこれに限らず、他の電子制御回路などの、燃料噴射装置や電動装置を電気的に制御できるものであればよい。
また、第1実施形態は、装置温度検出手段として、サーミスタ温度センサで構成されたECU温度センサ43を用いた例であるが、本願発明の装置温度検出手段はこれに限らず、電子制御装置の温度を検出できるものであればよい。例えば、装置温度検出手段として、サーモフェライト温度センサやバイメタルを用いてもよい。さらに、温度センサ以外のセンサの検出信号に基づいて、電子制御装置の温度を推定してもよい。
さらに、第1実施形態は、制限手段としてECU2を用いた例であるが、本願発明の制限手段はこれに限らず、電子制御装置による燃料噴射装置の噴射動作や電動装置の動作を制限できるものであればよい。例えば、制限手段として、ECU2とは別個のECU(または制御回路)を用い、このECUによって燃料噴射装置の噴射動作や電動装置の動作を制限してもよい。
一方、第1実施形態は、電動装置としてスワール弁7およびEGR弁8bを用いた例であるが、本願発明の電動装置はこれに限らず、エンジン3の運転状態を変更するためのものであればよい。例えば、電動装置として、ターボチャージャや吸気絞り弁を用い、これらを駆動する駆動回路をECU2内に設けるとともに、第1〜3段階制御処理のいずれかにおいて、これらの駆動回路によるターボチャージャおよび吸気絞り弁の駆動状態を制限するように構成してもよい。
また、第1実施形態は、本願発明の制御装置1をディーゼルエンジンタイプの車両用内燃機関3の制御に適用した例であるが、本願発明の制御装置はこれに限らず、各種の内燃機関の制御に適用可能である。例えば、本願発明の制御装置を、ガソリンエンジンの制御に適用してもよく、さらに、船舶用の内燃機関や発電用の内燃機関の制御に適用してもよい。
さらに、第1実施形態は、第2段階フラグF_HIGH2=1のときに、2つの駆動回路28,29による2つの弁7,8bの駆動を停止した例であるが、これらの2つの駆動回路28,29による弁7,8bの駆動を段階的に制限してもよい。例えば、第1段階フラグF_HIGH1=1のときには、2つの駆動回路28,29による弁7,8bの駆動時間を短縮し、第2段階フラグF_HIGH2=1のときには、2つの弁7,8bの駆動を停止するように構成してもよい。また、第1段階フラグF_HIGH1=1のときには、2つの駆動回路28,29の一方による弁7,8bの一方の駆動を停止し、第2段階フラグF_HIGH2=1のときには、2つの駆動回路28,29の他方による弁7,8bの他方の駆動を停止するように構成してもよい。
また、第1実施形態は、ECU温度Tecuと所定の第1段階温度Tmax1の比較結果に基づき、第1〜第3段階制御処理を実行するか否かを判定した例であるが、これに加えて、ECU温度Tecuの変化分(ECU温度Tecuの今回値と前回値との偏差)と所定値との比較結果を反映させながら、第1〜第3段階制御処理を実行するか否かを判定するように構成してもよい。
さらに、第1実施形態は、Tecu≧Tmax1が成立し、第1段階制御処理を実行するときに、インジェクタ4による1燃焼サイクル中の燃料噴射の回数を気筒3a毎に減少させるように制限した例であるが、本願発明の燃料噴射装置による噴射回数の制限はこれに限らず、装置温度が第1所定温度以上のときに、燃料噴射装置による噴射回数を制限する手法であればよい。例えば、1燃焼サイクルにおいて、4気筒のうちの2気筒におけるインジェクタ4の噴射回数を制限し、それ以外の2気筒は噴射回数を制限しないように制御してもよい。
次に、本願発明の第2実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明する。本実施形態の制御装置は、第1実施形態の制御装置1と比べて、ECU温度Tecuの判定処理の内容のみが異なっているので、以下、図6を参照しながら、本実施形態のECU温度Tecuの判定処理について説明するとともに、それ以外の説明については省略する。
同図に示すように、この処理では、まず、ステップ50で、前述したステップ1と同様に、ECU温度Tecuを算出した後、ステップ51で、前述したステップ2と同様に、ECU温度Tecuが所定の第1段階温度Tmax1以上であるか否かを判別する。なお、本実施形態では、所定の第1段階温度Tmax1が第1所定温度に相当する。
この判別結果がNOのときには、ステップ52に進み、第1段階フラグF_HIGH1を「0」に設定し、次いで、ステップ53に進み、第2段階フラグF_HIGH2を「0」に設定する。次に、ステップ54で、第3および第4段階フラグF_HIGH3,F_HIGH4をいずれも「0」に設定した後、本処理を終了する。それにより、前述したように、空燃比制御処理および燃料圧制御処理において、通常時用の各種の制御処理が実行される。
一方、ステップ51の判別結果がYESのときには、第1段階制御処理を実行すべきであると判定して、ステップ55に進み、それを表すために第1段階フラグF_HIGH1を「1」に設定する。
次いで、ステップ56で、ECU温度Tecuが所定の第2段階温度Tmax2以上であるか否かを判別する。この所定の第2段階温度Tmax2は、Tmax1<Tmax2が成立する値に設定されている。なお、本実施形態では、所定の第2段階温度Tmax2が第2所定温度に相当する。
このステップ56の判別結果がNOのときには、前述したように、ステップ53,54を実行した後、本処理を終了する。それにより、ECU温度Tecuを下げるべく、前述した第1段階制御処理すなわち回数制限用の燃料噴射制御処理が実行される。
一方、ステップ56の判別結果がYESのときには、ECU温度Tecuを下げるために、第1段階制御処理に加えて、第2段階制御処理を実行すべきであると判定して、ステップ57に進み、第2段階フラグF_HIGH2を「1」に設定する。
次いで、ステップ58に進み、ECU温度Tecuが第3段階温度Tmax3以上であるか否かを判別する。この第3段階温度Tmax3は、Tmax2<Tmax3<Tmax4が成立する値に設定されている。
このステップ58の判別結果がNOのときには、前述したように、ステップ54を実行した後、本処理を終了する。それにより、ECU温度Tecuを下げるべく、前述した第1および第2段階制御処理が実行される。すなわち、スワール制御処理およびEGR制御処理が停止されるとともに、回数制限用の燃料噴射制御処理および上限圧制限用の燃料圧制御処理が実行される。
一方、ステップ58の判別結果がYESのときには、ステップ59に進み、ECU温度Tecuが第4段階温度Tmax4以上であるか否かを判別する。この判別結果がNOのときには、ECU温度Tecuを下げるために、第1および第2段階制御処理に加えて、第3段階制御処理を実行すべきであると判定して、ステップ60に進み、第3段階フラグF_HIGH3を「1」に設定した後、本処理を終了する。それにより、前述した第1〜第3段階制御処理が実行される。すなわち、スワール制御処理およびEGR制御処理が停止されるとともに、回数制限&噴射量制限用の燃料噴射制御処理および上限圧制限用の燃料圧制御処理が実行される。
一方、ステップ59の判別結果がYESのときには、ECU温度Tecuを下げるために、第1および第2段階制御処理に加えて、第4段階制御処理を実行すべきであると判定して、ステップ61に進み、第4段階フラグF_HIGH4を「1」に設定した後、本処理を終了する。それにより、前述した第1、第2および第4段階制御処理が実行される。すなわち、スワール制御処理およびEGR制御処理が停止され、回数制限&噴射量制限用の燃料噴射制御処理および上限圧制限用の燃料圧制御処理が実行されるとともに、EEPROM22への書き込みが禁止される。
以上のように、第2実施形態の制御装置によれば、Tmax1≦Tecu<Tmax2のときには、第1段階制御処理すなわち回数制限用の燃料噴射制御処理が実行されるので、インジェクタ用の駆動回路27の発熱量を低減することができる。
また、Tmax2≦Tecu<Tmax3のときには、第1段階制御処理に加えて、第2段階制御処理が実行される。すなわち、スワール制御処理およびEGR制御処理が停止されるので、スワール弁用の駆動回路28およびEGR弁用の駆動回路29の発熱量を低減できる。これに加えて、回数制限用の燃料噴射制御処理および上限圧制限用の燃料圧制御処理が実行されるので、インジェクタ用の駆動回路27の発熱量を、回数制限用の燃料噴射制御処理のみを実行する第1段階制御処理のときよりも低減することができる。
さらに、Tmax3≦Tecuのときには、第1および第2段階制御処理に加えて、第3または第4段階制御処理が実行される。すなわち、スワール制御処理およびEGR制御処理が停止され、上限圧制限用の燃料圧制御処理が実行されるのに加えて、回数制限&噴射量制限用の燃料噴射制御処理が実行される。それにより、前述したように、駆動回路28,29の発熱量を低減できるとともに、インジェクタ用の駆動回路27の発熱量を、回数制限用の燃料噴射制御処理を実行する第2段階制御処理のときよりも低減することができる。
以上のように、ECU温度Tecuがより高くなるほど、3つの駆動回路27,28,29の発熱量が段階的に低減されるので、第1実施形態の制御装置1と同様に、エンジン3の運転を継続しかつエンジン3の運転性の低下を最小限に抑制しながら、ECU2の温度上昇を適切に抑制できる。
本願発明の第1実施形態に係る制御装置が適用された内燃機関の概略構成を示す図である。 第1実施形態の制御装置の概略構成を示すブロック図である。 ECU温度判定処理を示すフローチャートである。 空燃比制御処理を示すフローチャートである。 燃料圧制御処理を示すフローチャートである。 第2実施形態の制御装置によるECU温度判定処理を示すフローチャートである。
符号の説明
1 制御装置
2 ECU(電子制御装置、回転数算出手段、要求トルク算出手段、制限手段)
3 内燃機関
4 インジェクタ(燃料噴射装置)
7 スワール弁(電動装置)
8b EGR弁(電動装置)
27 インジェクタ用の駆動回路(第1駆動回路)
28 スワール弁用の駆動回路(第2駆動回路)
29 EGR弁用の駆動回路(第2駆動回路)
40 クランク角センサ(回転数算出手段)
43 ECU温度センサ(装置温度検出手段)
Tecu ECU温度(装置温度)
Tmax1 所定の第1段階温度(第1所定温度、第2所定温度)
Tmax2 所定の第2段階温度(第2所定温度)

Claims (5)

  1. 燃料噴射装置により燃料が噴射される内燃機関の制御装置であって、
    第1駆動回路を有し、前記燃料噴射装置を当該第1駆動回路により駆動することによって制御する電子制御装置と、
    当該電子制御装置の温度を装置温度として検出する装置温度検出手段と、
    前記検出された装置温度が第1所定温度以上のときには、前記燃料噴射装置の噴射動作を制限する制限手段と、
    前記内燃機関の回転数を算出する回転数算出手段と、
    前記内燃機関に要求される要求トルクを算出する要求トルク算出手段と、を備え、
    当該制限手段は、
    前記算出された内燃機関の回転数および要求トルクが、前記装置温度が前記第1所定温度未満である通常時に前記燃料噴射装置の前記噴射動作としてパイロット噴射、メイン噴射およびポスト噴射から成る3回噴射が実行される領域にあるときには、当該ポスト噴射を中止し、前記パイロット噴射および前記メイン噴射を実行するとともに、前記パイロット噴射の燃料量と前記メイン噴射の燃料量を合わせた総燃料量を前記通常時よりも低減し、
    前記内燃機関の回転数および要求トルクが、前記通常時に前記噴射動作として前記パイロット噴射および前記メイン噴射から成る2回噴射が実行される領域にあるときには、前記パイロット噴射を中止し、前記メイン噴射を実行するとともに、当該メイン噴射の燃料量を前記通常時よりも低減し、
    前記内燃機関の回転数および要求トルクが、前記通常時に前記噴射動作として前記メイン噴射のみが実行される領域にあるときには、当該メイン噴射を実行するとともに、前記メイン噴射の燃料量を前記通常時よりも低減することを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 前記制限手段は、前記装置温度が前記第1所定温度以上のときには、前記燃料噴射装置による燃料の噴射を、当該第1所定温度未満のときよりも減少するように制限することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
  3. 前記制限手段は、前記燃料噴射装置の噴射動作を前記装置温度に応じて段階的に制限することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
  4. 前記内燃機関には、当該内燃機関の運転状態を変更するための電動装置が設けられており、
    前記電子制御装置は、第2駆動回路をさらに有し、前記電動装置を当該第2駆動回路により駆動することによって制御し、
    前記制限手段は、前記装置温度が前記第1所定温度以上である第2所定温度以上のときには、前記燃料噴射装置の噴射動作の制限に加えて、前記電動装置の動作を制限することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
  5. 前記制限手段は、前記燃料噴射装置の噴射動作および前記電動装置の動作の少なくとも一方を、前記装置温度に応じて段階的に制限することを特徴とする請求項に記載の内燃機関の制御装置。
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