CN106574569A - 使用放电电路的升压电容器的诊断 - Google Patents

使用放电电路的升压电容器的诊断 Download PDF

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Abstract

利用从车载蓄电池升压的电压进行燃料喷射阀的驱动控制的内燃机的燃料喷射阀驱动控制装置中，存在具备在紧急时使升压电容器中蓄积的电荷放电的放电电路的情况，但该放电电路是紧急用的，在通常的控制中不动作，所以存在即使发生故障也不能得知、不能够进行诊断的课题。为了解决上述课题，本发明的结构为，包括：具有升压线圈、对该升压线圈提供来自蓄电池电源电压的开关电流的开关元件(FFT等)和蓄积通过该开关元件的动作而产生的升压电压的升压电容器的升压电路；经由进行电流限制的单元(例如放电电阻、恒定电流源)和放电开关(FET等)将蓄积的电荷放电的放电电路；和监测蓄积的电压的监测电路，其特征在于，控制装置在停机时使放电电路动作，基于放电动作开始时的升压电容器的电压监测值和经过规定时间后的升压电容器的电压监测值，进行升压电容器的劣化和/或故障诊断和放电电路的动作确认。

Description

使用放电电路的升压电容器的诊断
技术领域
本发明涉及汽车等中搭载的、利用从车载蓄电池升压的电压进行燃料喷射阀的驱动控制的内燃机的燃料喷射阀驱动控制装置，特别涉及诊断升压电路中使用的升压电容器的故障、劣化的技术。
背景技术
利用从车载蓄电池升压的电压进行燃料喷射阀的驱动控制的内燃机的燃料喷射阀驱动控制装置中，升压电容器保持燃料喷射阀的驱动电压。升压电容器中发生故障、劣化的情况下，因为保持电压降低而在对燃料喷射阀提供的电流上升和到达电流中发生延迟，成为燃料喷射阀的燃料喷射量的误差的原因，所以会导致燃耗和废气等的恶化。
因此，要求无误地检测升压电容器的故障、劣化，存在异常的情况下迅速地转移至失效保护动作的对策。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-247192号公报
专利文献2：日本特开平9-19003号公报
作为诊断升压电容器的劣化的技术有专利文献1，专利文献1中特征在于从升压电容器中蓄积的升压电压到达规定电压的时刻起经过规定时间的期间，对开关元件的开关动作次数进行计数，基于该计数值进行升压电容器的劣化诊断。本发明中，诊断升压电容器这一目的相同，但是在控制装置停机时使放电电路动作、进行劣化诊断，所以诊断方法不同，进而也兼用作仅在紧急时使用的放电电路的动作确认，所以目的和诊断方法不同。
另外，作为诊断电动车用的逆变器中设置的平滑电容器的劣化的技术有专利文献2。专利文献2中，以不从逆变器中拆除平滑电容器、保持安装状态来进行寿命判定为目的，另外，电动车用的逆变器中设置的平滑电容器与本发明的升压用电容器的电路部位、部件的作用不同，所以目的不同。
发明内容
发明要解决的课题
利用从车载蓄电池升压的电压进行燃料喷射阀的驱动控制的内燃机的燃料喷射阀驱动控制装置中，存在具备紧急时使升压电容器中蓄积的电荷放电的放电电路的情况，但该放电电路是紧急用的，在通常的控制中不动作，所以存在即使发生故障也不能得知、不能够进行诊断的课题。
用于解决课题的技术方案
为了解决上述课题，本发明的结构为，包括：具有升压线圈、对该升压线圈提供来自蓄电池电源电压的开关电流的开关元件(FFT等)和蓄积通过该开关元件的动作而产生的升压电压的升压电容器的升压电路；经由进行电流限制的单元(例如放电电阻、恒定电流源)和放电开关(FET等)将蓄积的电荷放电的放电电路；和监测蓄积的电压的监测电路，其特征在于，控制装置在停机时使放电电路动作，基于放电动作开始时的升压电容器的电压监测值和经过规定时间后的升压电容器的电压监测值，进行升压电容器的劣化和/或故障诊断和放电电路的动作确认。
发明效果
根据本发明，为了诊断升压电容器而使放电电路动作，由此不仅能够进行升压电容器的劣化和/或故障诊断，也能够进行仅在紧急时使用的放电电路的动作确认。另外，在电源接通时实施升压电容器的诊断的情况下，存在必须在直到驱动燃料喷射阀的短时间内完成诊断这样的时间制约，但本发明中是在停机时，所以实施放电的时间例如能够优先设定为不发生误诊断的时间等、任意地进行设定。另外，本发明特征在于在停机时的燃料喷射阀不动作的状态下，每次都进行升压电容器的劣化和/或故障诊断，能够排除燃料喷射阀动作时的升压电压中包括的噪声导致的误诊断的原因。
附图说明
图1是表示本发明的控制装置的一个实施例的结构图。
图2是表示本发明的控制装置的一个实施例的时序图。
图3是表示本发明的控制装置的一个实施例的流程图。
图4是表示本发明的控制装置的其他实施例的时序图。
图5(A)是表示本发明的控制装置的其他实施例的流程图(A)。
图5(B)是表示本发明的控制装置的其他实施例的流程图(B)。
图6是表示本发明的控制装置的其他实施例的流程图。
具体实施方式
实施例1
以下用图1说明本发明的实施例。
控制装置11包括：对控制装置11供电的蓄电池电源21、开关22和继电器23；具有升压线圈31、对该升压线圈提供来自蓄电池电源21的开关电流的开关元件(FET等)32和蓄积通过该开关元件32的动作而发生的升压电压的升压电容器33的升压电路；和经由对蓄积的电荷进行电流限制的单元42(例如放电电阻、恒定电流源)和放电开关41(FET等)进行放电的放电电路；和由分压电阻51、52与电容器53构成的监测蓄积的电压的电路，由控制该升压电路、放电电路、监测电路的驱动IC71、MPU61、燃料喷射阀驱动电路81构成。
接着，用图2说明使用本发明的升压电容器的劣化和/或故障诊断方法。
控制装置11在动作中由MPU61识别出开关22断开(OFF)时，转移至停机动作。此时，MPU61使燃料喷射阀驱动电路81和上述升压电路和继电器23断开(OFF)，用上述监测电路监测升压电容器33中蓄积的电压V0。接着，MPU61使上述放电电路接通(ON)，使升压电容器33中蓄积的电荷放电。MPU61用上述监测电路计测升压电容器33的放电时的电压变化和时间T。放电时的升压电容器的电压变化与时间T的关系可以用下式表达。
t＝-CxRxln(V1/V0)…式1
此处，t是用式1求出的相对于升压电容器的电压变化的理论上的时间，C是升压电容器33的电容，R是放电电路的对蓄积的电荷进行电流限制的单元42(该情况下为放电电阻)，V0是放电电路接通(ON)之前的升压电容器的电压，V1是放电电路接通(ON)之后的升压电容器的电压。
MPU61对上述监测电路的计测结果T与式1的运算结果t进行比较，T处于判定基准(阈值)范围内的情况下，判断为升压电容器和放电电路正常。在T超过判定基准(阈值)的情况下，判断为升压电容器33劣化和/或故障或者放电电路故障。
接着，用流程图图3说明使用本发明的实施例。
该流程图由监测开关22是否为断开(OFF)的分支模块91、转移至停机动作的模块92、使燃料喷射阀驱动电路81和升压电路断开(OFF)的模块93、使继电器23断开(OFF)的模块94、监测升压电容器33中蓄积的电压V0的模块95、使放电电路接通(ON)的模块96、用监测电路计测升压电容器33的放电时的电压变化和时间T的模块97、运算t＝-CxRxln(V1/V0)的模块98、比较T与t的比较结果是否在判定基准(阈值)范围内的分支模块99、根据该比较结果判断升压电容器33和放电电路正常的模块100和判断升压电容器33或放电电路异常的模块101构成。
接着，说明开关22接通(ON)的情况。
该控制开始时，前进至分支模块91。此处，根据开关22的状态判断是否转移至停机动作，在接通(ON)的状态下不转移至停机动作，所以返回原来的状态。
接着，说明开关22为断开(OFF)、T与t的比较结果在判定基准(阈值)范围内的情况。
该控制开始时，前进至分支模块91。此处，根据开关22的状态判断是否转移至停机动作，本说明是开关22为断开(OFF)的情况，所以前进至模块92转移至停机动作。接着，前进至模块93使燃料喷射阀驱动电路81和升压电路断开(OFF)，前进至模块94。此处，使继电器23断开(OFF)，接着前进至模块95。此处，监测升压电容器33中蓄积的电压V0，接着前进至模块96。此处，使放电电路接通(ON)，接着前进至模块97。此处，用监测电路计测升压电容器33的放电时的电压变化和时间T，前进至下一个模块98。此处，运算t＝-CxRxln(V1/V0)，前进至下一个分支模块99。此处，比较T与t的比较结果是否在判定基准(阈值)范围内，本说明中是T与t的比较结果在判定基准(阈值)范围内的情况，所以前进至模块100，判断为升压电容器33和放电电路正常。
接着，说明开关22为断开(OFF)、T与t的比较结果在判定基准(阈值)范围外的情况。
该控制开始时，前进至分支模块91。此处，根据开关22的状态判断是否转移至停机动作，本说明是开关22为断开(OFF)的情况，所以前进至模块92转移至停机动作。接着，前进至模块93使燃料喷射阀驱动电路81和升压电路断开(OFF)，前进至模块94。此处，使继电器23断开(OFF)，接着前进至模块95。此处，监测升压电容器33中蓄积的电压V0，接着前进至模块96。此处，使放电电路接通(ON)，接着前进至模块97。此处，用监测电路计测升压电容器33的放电时的电压变化和时间T，前进至下一个模块98。此处，运算t＝-CxRxln(V1/V0)，前进至下一个分支模块99。此处，比较T与t的比较结果是否在判定基准(阈值)范围内，本说明中是T与t的比较结果在判定基准(阈值)范围外的情况，所以前进至模块101，判断为升压电容器33和放电电路异常。
实施例2
接着，用图4说明本发明的其他实施例。
结构与上述使用图1的实施例相同。
本实施例的目的在于在上述使用图1的实施例中能够诊断升压电容器33或放电电路异常，进而确定升压电路、放电电路、升压电容器33中的哪个部位存在异常，确定故障部位。控制装置11在开关22接通(ON)、MPU61起动时实施起动处理。此时，MPU61使继电器23接通(ON)，之后，使上述升压电路动作。MPU61用上述监测电路监测升压电容器33中蓄积的V0。本发明中，特征在于监测V0的时刻是上述升压电路开始动作后、且在蓄电池电源21的电压以上。接着，MPU61用上述监测电路计测升压电容器33升压时的电压变化和时间T1。MPU61根据上述监测电路中的V0和V1的电压变化、时间T1的计测结果，在升压电容器33的电压变化率(V1-V0)/T1在判定基准(阈值)范围内的情况下，判断为升压电容器33和上述升压电路正常。MPU61判断为升压电容器33和上述升压电路正常的情况下，使燃料喷射阀驱动电路81动作，结束起动处理，转移至通常动作。在升压电容器33的电压变化率(V1-V0)/T1超过判定基准(阈值)范围的情况下，判断为升压电容器33劣化和/或故障或者上述升压电路故障。
MPU61判断为升压电容器33和上述升压电路异常的情况下，转移至失效保护动作。此处的失效保护动作，指的是对用户通知异常、不起动发动机、或者起动发动机但在限定的条件下动作等。
接着，用流程图图5说明使用本发明的其他实施例。
该流程图由监测开关22是否接通(ON)的分支模块102、转移至起动处理的模块103、使继电器23接通(ON)的模块104、使升压电路接通(ON)的模块105、监测升压电容器33中蓄积的电压V0的模块106、判断升压电容器33中蓄积的电压V0是否在蓄电池电源21的电压以上的分支模块107、规定时间后监测升压电容器33中蓄积的电压V0的模块108、判断升压电容器33的电压变化率(V1-V0)/T1是否在判定基准(阈值)范围内的分支模块109、判断升压电容器33和升压电路正常的模块110、使燃料喷射阀驱动电路接通(ON)的模块111、结束起动处理转移至通常动作的模块112、判断升压电容器33和升压电路异常的模块113、转移至失效保护动作的模块114构成。
接着，说明开关22断开(OFF)的情况。
该控制开始时，前进至分支模块102。此处，根据开关22的状态判断是否转移至起动处理，在断开(OFF)状态下不转移至起动处理，所以返回原来的状态。
接着，说明开关22接通(ON)、升压电容器33的电压变化率(V1-V0)/T1在判定基准(阈值)范围内的情况。
该控制开始时，前进至分支模块102。此处，根据开关22的状态判断是否转移至起动处理，本说明中是开关22接通(ON)的情况，所以前进至模块103，转移至起动处理。接着，前进至模块104使继电器23接通(ON)，前进至模块105使升压电路接通(ON)。接着，前进至模块106监测升压电容器33中蓄积的电压V0，接着前进至判断升压电容器33中蓄积的电压V0是否在蓄电池电源21的电压以上的分支模块107。本发明中，特征在于监测V0的时刻是上述升压电路开始动作后、且在蓄电池电源21的电压以上，升压电容器33中蓄积的电压V0在蓄电池电源21的电压以下的情况下返回模块106，再次监测升压电容器33中蓄积的电压V0。升压电容器33中蓄积的电压V0在蓄电池电源21的电压以上的情况下前进至分支模块108。此处，判断升压电容器33的电压变化率(V1-V0)/T1是否在判定基准(阈值)范围内。本说明中，是升压电容器33的电压变化率(V1-V0)/T1在判定基准(阈值)范围内的情况，所以前进至模块110，判断为升压电容器33和升压电路正常。接着，前进至模块111，使燃料喷射阀驱动电路接通(ON)，前进至模块112，结束起动处理转移至通常动作。
接着，说明开关22接通(ON)、升压电容器33的电压变化率(V1-V0)/T1在判定基准(阈值)范围外的情况。
该控制开始时，前进至分支模块102。此处，根据开关22的状态判断是否转移至起动处理，本说明中是开关22接通(ON)的情况，所以前进至模块103，转移至起动处理。接着，前进至模块104使继电器23接通(ON)，前进至模块105使升压电路接通(ON)。接着，前进至模块106监测升压电容器33中蓄积的电压V0，接着前进至判断升压电容器33中蓄积的电压V0是否在蓄电池电源21的电压以上的分支模块107。本发明中，特征在于监测V0的时刻是上述升压电路开始动作后、且在蓄电池电源21的电压以上，升压电容器33中蓄积的电压V0在蓄电池电源21的电压以下的情况下返回模块106，再次监测升压电容器33中蓄积的电压V0。升压电容器33中蓄积的电压V0在蓄电池电源21的电压以上的情况下前进至分支模块108。此处，判断升压电容器33的电压变化率(V1-V0)/T1是否在判定基准(阈值)范围内。本说明中，是升压电容器33的电压变化率(V1-V0)/T1在判定基准(阈值)范围外的情况，所以前进至模块113，判断为升压电容器33或升压电路异常。接着，前进至模块114，转移至失效保护动作。
接着，用流程图图6说明使用实施例1的诊断结果和上述起动处理时的升压电容器33和上述升压电路的诊断结果，确定上述升压电路、上述放电电路、升压电容器33中哪个部位存在异常、确定故障部位的实施例。
该流程图由起动处理时和停机处理时的诊断结果都正常的分支模块115、起动处理时的诊断结果正常且停机处理时的诊断结果异常的分支模块116、起动处理时的诊断结果异常且停机处理时的诊断结果正常的分支模块117、起动处理时和停机处理时的诊断结果都异常的分支模块118构成。
接着，说明起动处理时和停机处理时的诊断结果都正常的情况。该控制开始时，前进至分支模块115。本说明中，是起动处理时和停机处理时的诊断结果都正常的情况，前进至模块119，判定为正常。
接着，说明起动处理时的诊断结果正常且停机处理时的诊断结果异常的情况。该控制开始时，前进至分支模块115。本说明中，是起动处理时的诊断结果正常且停机处理时的诊断结果异常的情况，前进至分支模块116。起动处理时的诊断结果正常、停机处理时的诊断结果异常的情况下，升压电容器33中没有问题，所以用模块120确定故障部位为放电电路异常。
接着，说明起动处理时的诊断结果异常且停机处理时的诊断结果正常的情况。该控制开始时，前进至分支模块115。本说明中，是起动处理时的诊断结果异常且停机处理时的诊断结果正常的情况，经由分支模块116前进至分支模块117。起动处理时的诊断结果异常且停机处理时的诊断结果正常的情况下，升压电容器33中没有问题，所以用模块121确定故障部位为升压电路异常。
接着，说明起动处理时和停机处理时的诊断结果都异常的情况。该控制开始时，前进至分支模块115。本说明中，是起动处理时和停机处理时的诊断结果都异常的情况，经由分支模块116和分支模块117，前进至分支模块118。起动处理时和停机处理时的诊断结果都异常的情况下，共用项即升压电容器33异常，用模块122确定故障部位为升压电容器33异常。
如上所述，通过使用使用了实施例1的诊断结果和上述起动处理时的升压电容器33和上述升压电路的诊断结果的本实施例，能够确定上述升压电路、上述放电电路、升压电容器33中的哪个部位存在异常，确定故障部位。
附图标记说明
11…控制装置，21…蓄电池电源，22…开关，23…继电器，31…升压线圈，32…开关元件(FET等)，33…升压电容器，41…放电开关(FET等)，42…对蓄积的电荷进行电流限制的单元(例如放电电阻、恒定电流源)，51、52…监测电路的电阻，53…监测电路的电容器，61…MPU，71…控制升压电路、放电电路、监测电路的驱动IC，81…燃料喷射阀驱动电路。

Claims (4)

1.一种内燃机的燃料喷射阀驱动控制装置，其特征在于，包括：
升压电路，其具有升压线圈、对该升压线圈提供来自蓄电池电源电压的开关电流的开关元件(FFT等)和蓄积通过该开关元件的动作而产生的升压电压的升压电容器；
经由进行电流限制的单元(例如放电电阻、恒定电流源)和放电开关(FET等)将蓄积的电荷放电的放电电路；和
监测蓄积的电压的监测电路，
所述燃料喷射阀驱动控制装置使用所述升压电容器中蓄积的升压电压和蓄电池电源电压驱动燃料喷射阀，
控制装置在停机时使放电电路动作，基于放电动作开始时的升压电容器的电压监测值和经过规定时间后的升压电容器的电压监测值，进行升压电容器的劣化和/或故障的诊断和放电电路的动作确认。
2.如权利要求1所述的燃料喷射阀驱动控制装置，其特征在于：
该控制装置在停机时燃料喷射阀不动作的状态下，每次都进行所述升压电容器的劣化和/或故障诊断。
3.如权利要求1或2所述的燃料喷射阀驱动控制装置，其特征在于：
该控制装置在从电源接通时到驱动燃料喷射阀的期间，监测在升压电路开始动作后且在蓄电池电源的电压以上时的升压电容器的电压和经过规定时间后的升压电容器的电压值，基于电源接通时和停机时的升压电容器的电压监测结果的组合实施诊断，在存在异常的情况下能够确定升压电路和放电电路的故障、升压电容器的劣化和/或故障这样的故障的部位。
4.如权利要求1至3中任一项所述的燃料喷射阀驱动控制装置，其特征在于：
该控制装置在从电源接通时到驱动燃料喷射阀的期间，在燃料喷射阀不动作的状态下，每次都监测所述升压开始时的升压电容器的电压和经过规定时间后的升压电容器的电压值。
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