JP2005307957A - 二次空気導入システム用駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 二次空気導入システムにおいて異常状態が発生したときの対応を迅速且つ確実に行うこと。
【解決手段】 エンジンの排気ガス浄化用触媒の上流側排気通路へ二次空気を導入するためのエアポンプ及び電磁バルブ駆動用のモータ１２ａ及び電磁コイル１３ａは、ＭＯＳＦＥＴ２１及び２２により通断電される。ＭＯＳＦＥＴ２１及び２２は、ＥＣＵ１７からの指令を受ける入力信号処理回路２１ｄ及び２２ｄによりゲート駆動回路２１ａ及び２２ａを通じてオンオフされる。温度検出回路２８、出力モニタ回路２９及び３０は、エアポンプ及び電磁バルブの動作制御に係る異常状態を検出し、異常状態を検出したときにはＭＯＳＦＥＴ２１及び２２を強制的にオフさせてモータ１２ａ及び電磁コイル１３ａを断電する。ダイアグノーシス回路３２は、入力信号処理回路２１ｄ及び２２ｄ、温度検出回路２８、出力モニタ回路２９及び３０による負荷制御状態を示すダイアグノーシス信号をＥＣＵ１７へ出力する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の排気ガス浄化用触媒の昇温を促進するための二次空気導入システムを駆動するための駆動装置に関する。

内燃機関の排気通路に排気ガスを浄化するために配置される触媒は、内燃機関の冷間始動時などのように十分に昇温していない状態では排出ガス浄化性能が十分に発揮できないという事情がある。このため、従来では、例えば特許文献１及び２に見られるように、モータ駆動式のエアポンプ及びエアスイッチングバルブなどを用いて、二次空気を触媒上流側の排気通路に導入することにより排気中の酸素濃度を上昇させてその空燃比を上げ、これにより、排気中のＨＣ、ＣＯなど二次燃焼を促して排気の浄化並びに排気温度の上昇による触媒の早期活性化を図るようにした二次空気導入システムが提供されている。これら特許文献１及び２に記載されたシステムでは、内燃機関の排気通路にＯ₂センサ或いは排出ガスセンサを配置し、それらセンサからの出力信号を受ける電子制御ユニット（ＥＣＵ）がシステムの異常診断を行う構成となっている。特に、特許文献２に記載されたシステムでは、エアポンプとエアスイッチングバルブとの間に配置した圧力センサからの出力信号をＥＣＵに与えることにより、それらエアポンプ及びエアスイッチングバルブのどちらで故障発生したのかを特定可能な構成とされている。
特開２００３−１３８９２９号公報 特開２００３−２０１８３４号公報

例えば、エアポンプに故障が発生してその駆動モータに過電流が流れ続けるような状況が発生した場合には、システム全体の損傷を引き起こす可能性があるため、速やかに駆動モータを運転停止するという対応が必要になる。ところが、従来構成のシステムでは、異常診断を行うためにＥＣＵを含むシステム全体を作動させる必要があるため、ＥＣＵによる異常診断機能が働くまでにある程度の時間を要することになり、従って短時間での対応が困難になってシステムの損傷を招く恐れがあるという問題点があった。

尚、従来構成のシステムでは、エアスイッチングバルブを動作させるために、内燃機関の吸気側の負圧を利用しているため、気圧が低い高地では十分に機能しなくなる恐れがあり、しかも、負圧をエアスイッチングバルブへ導入するための電磁弁が別途に必要になると共に、その電磁弁の動作をＥＣＵが制御する必要があるため、システム構成が複雑化するという問題点もあった。このようなエアスイッチングバルブを使用した場合の問題点に関しては、例えば特開平７−１１９３９号公報の「ディーゼルエンジンの排気浄化装置」に見られるように、エアスイッチングバルブに代えて電磁バルブを使用し、この電磁バルブをエアポンプと併せてＥＣＵにより制御するという手段を採用するが可能である。しかしながら、この手段では、駆動電流が小さくて済む電磁バルブ駆動用の半導体スイッチング素子はＥＣＵ側に内蔵することが可能であるが、エアポンプ駆動用の半導体スイッチング素子は、１００〜２００Ａ程度の突入電流を流し得る能力が必要になるため、その放熱構造やコネクタを含めたワイヤハーネスの取り扱い易さなどを考慮すると、ＥＣＵとは別体構造にせざるを得ないという事情がある。このため、それぞれの駆動回路ブロックにおいて電源系回路部や保護回路部などで重複部分が生じることが避けられず、これがコストアップの原因になるという問題点が出てくる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、二次空気導入システムにおいて異常状態が発生したときの対応を迅速且つ確実に行うことができてシステム損傷を効果的に防止できるなどの効果を奏する二次空気導入システム用駆動装置を提供することにある。

請求項１記載の手段によれば、信号処理手段は、上位システムからの指令信号を受けて第１及び第２の半導体スイッチング素子を動作させることにより、二次空気導入システムを構成するモータ式エアポンプ及び電磁バルブの動作制御を行う。このような状態において、エアポンプ及び電磁バルブの動作制御に係る異常状態（例えば、エアポンプや電磁バルブの故障、或いはそれらの負荷での短絡や断線など）が発生したときには、これが異常検出手段により検出される。このような異常状態が検出されると、自己保護手段が予め決められた自己保護制御を行うようになり、これによりシステムに悪影響を及ぼす異常状態を迅速且つ確実に解消可能になる。

つまり、異常診断を行うためのＥＣＵを介さずに保護制御が行われる構成となっているから、異常診断機能を有したＥＣＵを含むシステム全体を作動させる必要があった従来構成のように、ＥＣＵの異常診断機能が働くまで異常状態がそのまま放置されることがなくなる。この結果、二次空気導入システムにおいて異常状態が発生したときの対応を迅速且つ確実に行うことができるものであり、以てシステム損傷を効果的に防止可能になる。また、上記のような信号処理手段及び自己保護手段による負荷制御状態を示すダイアグノーシス信号が、信号出力手段によって上位システムへ出力される構成となっているから、そのダイアグノーシス信号を利用してシステムのメンテナンス性の向上を図ることができる。

請求項２記載の手段によれば、第１及び第２の半導体スイッチング素子が、前記信号処理手段、自己保護手段など共に同一パッケージ内に組み込まれているから、それら第１及び第２の半導体スイッチング素子のための各駆動回路ブロックにおいて電源系回路部や保護回路部などを共有化できるようになり、結果的に、回路構成の簡単化によるコストダウンを実現できることになる。

請求項３記載の手段によれば、負荷であるエアポンプ及び電磁バルブの何れか一方で故障が発生したときでも、第１及び第２の半導体スイッチング素子の双方が強制的にオフされて、それらの負荷が双方とも断電されるから、二次空気導入システムへ悪影響が及ぶ事態を迅速且つ確実に防止できる共に、他方の負荷の動作が無駄に継続される恐れがなくなる。

請求項４記載の手段によれば、ロードダンプによるサージ電圧などに起因した電源電圧の瞬間的な異常上昇が発生したときには、これが異常検出手段により異常状態として検出されると共に、第１及び第２の半導体スイッチング素子の少なくとも一方が所定期間だけ強制的にオンされて対応する負荷に通電されるようになる。この結果、その通電に応じて電源電圧の異常上昇が抑制されることになるから、電源電圧の瞬間的な異常上昇のため駆動装置が不可逆的に正常動作しなくなりシステムに悪影響を及ぼす事態を効果的に防止できる。尚、異常検出手段により異常状態が検出されたときに、第１及び第２の半導体スイッチング素子の双方を所定期間だけ強制的にオンすれば、電源電圧の異常上昇の抑制効果を高め得ることになる。

請求項５記載の手段によれば、電源電圧の異常上昇や異常低下が発生したときには、これが異常検出手段により異常状態として検出されると共に、第１及び第２の半導体スイッチング素子の双方が所定期間だけ強制的にオフされて、エアポンプ及び電磁バルブが双方とも断電されるようになる。この結果、電源電圧の連続的過電圧状態での動作、或いは不足電圧状態に起因した半導体スイッチング素子の活性領域での動作による駆動装置の異常損失を防止して、二次空気導入システムへ悪影響が及ぶ事態を迅速且つ確実に防止できるようになる。

請求項６記載の手段によれば、装置温度が上限値を越えて上昇したときには、これが異常検出手段により異常状態として検出されると共に、第１及び第２の半導体スイッチング素子の双方が所定期間だけ強制的にオフされて、エアポンプ及び電磁バルブが双方とも断電されるようになる。この結果、装置温度が異常な上昇により不可逆的に正常動作しなくなることで二次空気導入システムへ悪影響が及ぶ事態を迅速且つ確実に防止できるようになる。

請求項７記載の手段によれば、信号出力手段から上位システムへ出力されるダイアグノーシス信号が、０％及び１００％以外のデューティ比のパルス信号とされているから、その上位システムとの間を繋ぐ信号線においてグランドショート、電源ショート、断線のような故障が発生したときに、上位システム側で、当該信号線故障に伴い入力される信号（デューティ比が０％若しくは１００％の信号）をダイアグノーシス信号として誤認識する恐れがなくなる。この結果、ダイアグノーシス信号に基づいた故障診断を正確に行い得るようになる。

請求項８記載の手段によれば、２以上の異常状態が同時発生した場合には、信号出力手段から上位システムへ、重要度が相対的に高い異常状態の発生を示すパルス信号（ダイアグノーシス信号）が優先的に出力されるから、重要度が高い異常状態に迅速且つ確実に対応できるようになり、二次空気導入システムへ悪影響を最小限に抑えることができる。

請求項９記載の手段によれば、比較的大きな負荷電流が流れるエアポンプ駆動用のＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴのためのゲート駆動回路に接続されたグランド線が断線した場合には、通常時にグランド線に流れる電流が補助半導体スイッチング素子に流れ込み、補助半導体スイッチング素子がオンしてＭＯＳＦＥＴのためのゲート信号が無効化されるから、過大な負荷電流が不用意に流れ続けて二次空気導入システムが損傷する事態を確実に防止できるようになる。

請求項１０記載の手段によれば、上位システムと信号処理手段との間を繋ぐ信号入力線がグランドショートしたときには、信号処理手段の入力端子電圧がグランド電位レベルに下がり、当該入力端子電圧と分圧回路が発生するしきい値電圧との関係が、入力端子電圧＜しきい値電圧となるため、当該信号処理手段内の比較手段からショート検出信号が出力されることになる。また、グランド線の断線に応じてグランド端子電位が持ち上がった状態となったときにも、入力端子電圧＜しきい値電圧が成立するようになるため、比較手段からショート検出信号が出力されることになる。つまり、グランド線の断線発生を、見かけ上において入力信号線のグランドショートが発生したものとして検出可能になる。この場合、グランド線の断線検出のために、信号入力線のグランドショート検出機能を備えた信号処理手段を利用できることになるから、ハードウエア構成の複雑化を未然に防止できる。

請求項１１記載の手段によれば、信号処理回路の入力信号線のグランドショートが発生したとき、並びにグランド線の断線が発生したときに、０％または１００％のデューティ比のダイアグノーシス信号が上位システムへ出力されることになるから、上位システム側では、入力信号線のグランドショート並びにグランド線の断線の発生を当該ダイアグノーシス信号に基づいて正確に判別可能になる。

（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１実施例について図１ないし図３を参照しながら説明する。
図２には、二次空気導入システムの全体構成が概略的に示されている。この図２において、内燃機関である多気筒ガソリンエンジン（以下、エンジンと略称）１の吸気管２には、最上流部にエアフィルタ３が設けられると共に、その下流側にスロットルバルブ４が設けられる。尚、図示しないが、エンジン１の吸気用マニホールド５の吸気ポート近傍には燃料噴射弁が取り付けられる。

一方、エンジン１の排気管６（排気通路に相当）には、排気ガス浄化用触媒である例えば三元触媒（以下、触媒と略称）７が配置され、この触媒７の上流側に排気中の酸素濃度を検知するためのＯ₂センサ８が設けられる。
二次空気供給装置９は、吸気管２におけるスロットルバルブ４の上流側位置と排気管６におけるＯ₂センサ８の上流側位置（特には排気マニホールド１０の各排気ポート）との間を接続する二次空気供給管１１を備えており、この二次空気供給管１１には、その上流側から、モータ１２ａにより駆動されるエアポンプ１２、電磁コイル１３ａにより駆動される電磁バルブ１３、逆止弁１４がこの順に配置される。また、エアポンプ１２と電磁バルブ１３との間には、圧力センサ１５が配置されている。

本発明に係る二次空気導入システム用駆動装置（以下、駆動装置と略称）１６は、エンジン制御ＥＣＵ１７（上位システムに相当）からの指令信号に基づいて前記エアポンプ１２及び電磁バルブ１３を駆動する。尚、ＥＣＵ１７には、前記Ｏ２センサ８及び圧力センサ１５などによる各検出信号が与えられる構成となっている。
図１には、上記駆動装置１６及びその周辺の電気的構成が示されており、以下これについて説明する。

図１において、ＥＣＵ１７の電源は、車載バッテリ１８からヒューズ１９ａを介して供給され、駆動装置１６の電源は車載バッテリ１８からヒューズ１９ｂ及び図示しないイグニッションスイッチによりオンオフされるメインリレー２０を介して供給される構成となっている。また、エアポンプ１２の駆動源であるモータ１２ａの電源は、車載バッテリ１８からヒューズ１９ｃ及び駆動装置１６に内蔵されたＮチャネル型のパワーＭＯＳＦＥＴ２１（第１の半導体スイッチング素子に相当）を介して供給され、電磁バルブ１３の駆動源である電磁コイル１３ａの電源は、車載バッテリ１８からヒューズ１９ｃ及び駆動装置１６に内蔵されたＮチャネル型のパワーＭＯＳＦＥＴ２２（第２の半導体スイッチング素子に相当）を介して供給される構成となっている。

駆動装置１６は、上記ＭＯＳＦＥＴ２１及び２２と、以下のような各回路要素とを同一パッケージ内に収納した構成となっている。
即ち、メインリレー２０を通じて給電される定電圧回路２３は、駆動装置１６内の各回路要素のための電源端子＋Ｖccに対し定電圧出力を供給する。発振回路２４は、駆動装置１６内のロジック回路部分の動作に必要な基準クロック信号を発生すると共に、昇圧回路２５の動作に必要なパルス信号を発生する。尚、上記基準クロック信号は、過電流検出時や断線検出時の検出時間などを決めるタイミング信号として利用される。

昇圧回路２５は、電源電圧（メインリレー２０を通じた入力電圧）を昇圧してゲート駆動回路２１ａ及び２２ａに与える。これらゲート駆動回路２１ａ及び２２ａは、それぞれの入力側に設けられたＯＲ回路２１ｂ及び２２ｂの出力が「Ｈ」レベルに立ち上がったときに、昇圧回路２５からの出力電圧に応じたレベルのゲート信号を発生して対応するＭＯＳＦＥＴ２１及び２２のゲートに与える構成となっている。

上記ＯＲ回路２１ｂ及び２２ｂは、各一方の入力端子に後述する電源電圧検出回路２６（異常検出手段に相当）からの出力を受けるように接続され、各他方の入力端子がそれぞれに対応したＡＮＤ回路２１ｃ及び２２ｃの出力端子に接続される。ＡＮＤ回路２１ｃ及び２２ｃは、各一方の入力端子がＮＯＲ回路２７の出力端子に接続され、各他方の入力端子にそれぞれに対応した入力信号処理回路２１ｄ及び２２ｄ（信号処理手段に相当）から出力される制御信号Ｓｐ及びＳｖを受けるように接続される。

上記制御信号Ｓｐ及びＳｖは、「Ｈ」及び「Ｌ」の二値信号であり、各入力信号処理回路２１ｄ及び２２ｄは、その入力電圧が、電源電圧レベルにあるときに「Ｌ」レベルの制御信号Ｓｐ及びＳｖを出力し、入力電圧が、電源電圧とグランド電位との間の中間電圧レベルにあるときに「Ｈ」レベルの制御信号Ｓｐ及びＳｖを出力する。
ここで、ＥＣＵ１７は、その出力端子Ｐ１から前記エアポンプ１２の駆動指令信号及び停止指令信号を選択的に出力して入力信号処理回路２１ｄに与えると共に、出力端子Ｐ２から前記電磁バルブ１３の駆動指令信号及び停止指令信号を選択的に出力して入力信号処理回路２２ｄに与える構成となっている。

この場合、上記各駆動指令信号は、ＥＣＵ１７の出力段に設けられたｎｐｎ型トランジスタ１７ａ及び１７ｂの各オン状態時にそれぞれ出力され、上記各停止指令信号は、当該トランジスタ１７ａ及び１７ｂの各オフ状態時にそれぞれ出力される構成となっている。具体的には、トランジスタ１７ａ及び１７ｂのコレクタと出力端子Ｐ１及びＰ２との各間には分圧用抵抗Ｒ１及びＲ２が設けられ、また、入力信号処理回路２１ｄ及び２２ｄの入力端子側には、電源に接続されたプルアップ抵抗Ｒ３及びＲ４がそれぞれ設けられている。この結果、トランジスタ１７ａ及び１７ｂの各オン期間には、出力端子Ｐ１及びＰ２から、中間電圧レベル（電源電圧を分圧した電圧レベル）の駆動指令信号がそれぞれ出力され、トランジスタ１７ａ及び１７ｂの各オフ期間には、出力端子Ｐ１及びＰ２から、電源電圧レベルの停止指令信号がそれぞれ出力されることになる。

これにより、入力信号処理回路２１ｄにあっては、ＥＣＵ１７の出力端子Ｐ１から駆動指令信号（中間電圧レベル）が入力されたときに「Ｈ」レベルの制御信号Ｓｐを出力し、当該出力端子Ｐ１から停止指令信号（電源電圧レベル）が入力されたときに「Ｌ」レベルの制御信号Ｓｐを出力することになる。また、入力信号処理回路２２ｄにあっては、ＥＣＵ１７の出力端子Ｐ１から駆動指令信号が入力されたときに「Ｈ」レベルの制御信号Ｓｖを出力し、当該出力端子Ｐ１から停止指令信号が入力されたときに「Ｌ」レベルの制御信号Ｓｖを出力することになる。

従って、ＮＯＲ回路２７から「Ｈ」レベル信号が出力されている状態（この状態は、後述の説明から理解できるように、駆動装置１６において、ＥＣＵ１７との間を繋ぐ入力信号線のグランドショート、電源電圧の不足、異常温度上昇、負荷ショート、負荷オープンなどの異常や故障が発生していない定常状態に相当する）では、各入力信号処理回路２１ｄ及び２２ｄからの制御信号Ｓｐ及びＳｖがＡＮＤ回路２１ｃ及び２２ｃを通過可能な状態となる。

このため、ゲート駆動回路２１ａは、制御信号Ｓｐが「Ｈ」レベルのときにゲート信号を出力してＭＯＳＦＥＴ２１をオンさせ、当該制御信号Ｓｐが「Ｌ」レベルのときにゲート信号を出力停止してＭＯＳＦＥＴ２１をオフさせるようになり、以てＥＣＵ１７からの指令（駆動指令信号及び停止指令信号）に応じたモータ１２ａの通断電制御が行われる。また、ゲート駆動回路２２ａは、制御信号Ｓｖが「Ｈ」レベルのときにゲート信号を出力してＭＯＳＦＥＴ２２をオンさせ、当該制御信号Ｓｖが「Ｌ」レベルのときにゲート信号を出力停止してＭＯＳＦＥＴ２２をオフさせるようになり、以てＥＣＵ１７からの指令に応じた電磁コイル１３ａの通断電制御が行われる。

ここで、ＥＣＵ１７の出力端子Ｐ１と駆動装置１６側の入力信号処理回路２１ｄとの間を繋ぐ入力信号線がシャーシなどにショートした場合には、入力信号処理回路２１ｄの入力電圧がグランド電位に落ちるものであり、このときには、入力信号処理回路２１ｄはＮＯＲ回路２７の入力端子に対し「Ｈ」レベルのショート検出信号Ｓｇを与える構成となっている。また、ＥＣＵ１７の出力端子Ｐ２と駆動装置１６側の入力信号処理回路２２ｄとの間を繋ぐ入力信号線がシャーシなどにショートした場合には、入力信号処理回路２２ｄの入力電圧がグランド電位に落ちるものであり、このときには、入力信号処理回路２２ｄはＮＯＲ回路２７の入力端子に対し「Ｈ」レベルのショート検出信号Ｓｇを与える構成となっている。

従って、上記各信号線のグランドショートが発生したときには、上述のように出力されるショート検出信号ＳｇによってＮＯＲ回路２７の出力が「Ｌ」レベルに反転され、これに応じてＡＮＤ回路２１ｃ及び２２ｃの出力が「Ｌ」レベルに強制的に反転されるようになる。この結果、ゲート駆動回路２１ａ及び２２ａからのゲート信号が出力停止されてＭＯＳＦＥＴ２１及び２２の双方が強制的にオフされるため、モータ１２ａ及び電磁コイル１３ａへの通電が停止されることになる。

前記電源電圧検出回路２６は、駆動装置１６の電源電圧の異常を検出するために設けられたもので、ロードダンプによるサージ電圧検出用の第１のしきい値Ｖth1、ジャンプスタート時の過電圧検出用の第２のしきい値Ｖth2、異常低電圧検出用の第３のしきい値Ｖth3（Ｖth1＞Ｖth2＞Ｖth3）が設定されている。
この場合、電源電圧検出回路２６は、ロードダンプによるサージ電圧などに起因した電源電圧の瞬間的な異常上昇を第１のしきい値Ｖth1に基づいて検出したときに、ＯＲ回路２１ｂ及び２２ｂに対して「Ｈ」レベルの過電圧検出信号Ｓｏを出力する。従って、このような電源電圧の瞬間的な異常上昇が発生したときには、上記過電圧検出信号Ｓｏが出力されるのに応じてＯＲ回路２１ｂ及び２２ｂの出力が「Ｈ」レベルに立ち上がるため、ゲート駆動回路２１ａ及び２２ａからのゲート信号によりＭＯＳＦＥＴ２１及び２２が強制的にオンされ、これにより負荷であるモータ１２ａ及び電磁コイル１３ａに通電されて電源電圧の異常上昇が抑制されることになる。尚、上記のようなＭＯＳＦＥＴ２１及び２２が強制的にオンされる状態は、過電圧検出信号Ｓｏが消失するまでの期間だけ行われることになる。

また、電源電圧検出回路２６は、ジャンプスタート時の過電圧を第２のしきい値Ｖth2に基づいて検出したとき、並びに電源電圧の異常低下をＶth3に基づいて検出したときに、ＮＯＲ回路２７の入力端子に対して「Ｈ」レベルの電圧異常検出信号Ｓａを与える構成となっている。従って、ジャンプスタートに伴う過電圧印加時や電源電圧の異常低下発生時には、上記電圧異常検出信号ＳａによってＮＯＲ回路２７の出力が「Ｌ」レベルに反転されるため、ゲート駆動回路２１ａ及び２２ａからのゲート信号が出力停止されてモータ１２ａ及び電磁コイル１３ａへの通電が強制的に停止されることになる。

温度検出回路２８（異常検出手段に相当）は、例えば駆動装置１６を構成する基板温度を検出するように設けられたもので、その検出温度が予め設定された上限温度を超えた状態となったときに、ＮＯＲ回路２７の入力端子に対して「Ｈ」レベルの異常発熱検出信号Ｓｔを与える構成となっている。従って、駆動装置１６の異常温度上昇が発生したときには、上記異常発熱検出信号ＳｔによってＮＯＲ回路２７の出力が「Ｌ」レベルに反転されるため、ゲート駆動回路２１ａ及び２２ａからのゲート信号が出力停止されてモータ１２ａ及び電磁コイル１３ａへの通電が強制的に停止されることになる。

出力モニタ回路２９及び３０（異常検出手段に相当）は、それぞれに対応するＭＯＳＦＥＴ２１及び２２のソース・ドレイン間電圧を検出するように設けられたもので、その検出電圧及び発振回路２４からの基準クロック信号により生成した検出時間に基づいて負荷ショート（過電流）、負荷オープンの故障検出動作を行い、故障検出状態となったときに、ＮＯＲ回路２７の入力端子に対し「Ｈ」レベルの故障検出信号Ｓｂを与える構成となっている。従って、負荷であるモータ１２ａ及び電磁コイル１３ａにおいて短絡故障或いは断線故障が発生したときには、上記故障検出信号ＳｂによってＮＯＲ回路２７の出力が「Ｌ」レベルに反転されるため、ゲート駆動回路２１ａ及び２２ａからのゲート信号が出力停止されてモータ１２ａ及び電磁コイル１３ａへの通電が強制的に停止されることになる。

尚、本発明でいう自己保護手段は、ＯＲ回路２１ｂ及び２２ｂ、ＡＮＤ回路２１ｃ及び２２ｃ、ＮＯＲ回路２７の組合せ回路により構成されるものである。
一方、マスク回路３１は、駆動装置１６の電源投入後において昇圧回路２５の出力電圧が安定するまでの期間だけ「Ｈ」レベルのマスク信号Ｓｍを発生するものであり、そのマスク信号ＳｍはＮＯＲ回路２７の入力端子に与えられる。従って、昇圧回路２５の出力電圧が安定するまでの期間は、ゲート駆動回路２１ａ及び２２ａからゲート信号が出力されることが抑止されることになり、以てＭＯＳＦＥＴ２１及び２２の動作が不安定になる事態が未然に防止される。

ダイアグノーシス回路３２（信号出力手段に相当）は、駆動装置１６についてのダイアグノーシス信号をＥＣＵ１７へ出力するために設けられたもので、このダイアグノーシス回路３２には、例えば、入力信号処理回路２１ｄ及び２２ｄからのショート検出信号Ｓｇ、温度検出回路２８からの異常発熱検出信号Ｓｔ、出力モニタ回路２９及び３０からの故障検出信号Ｓｂが与えられる構成となっている。

図３には、ダイアグノーシス回路３２の構成例が模式的に示されている。この図３において、ダイアグノーシス回路３２は、論理回路により構成されたダイアグ選択回路３３と、異なるデューティ比のパルス信号を発生するパルス信号発生回路３４とにより構成されている。
上記ダイアグ選択回路３３は、４つのＮＡＮＤ回路３３ａ〜３３ｄと、これらＮＡＮＤ回路３３ａ〜３３ｄからの出力を受けるＡＮＤ回路３３ｅとにより構成されている。また、上記パルス信号発生回路３４は、「Ｌ」レベル期間のデューティ比が２０％、４０％、６０％、８０％にそれぞれ設定されたパルス信号Ｐ₂₀、Ｐ₄₀、Ｐ₆₀、Ｐ₈₀を発生する構成となっており、各パルス信号Ｐ₂₀、Ｐ₄₀、Ｐ₆₀、Ｐ₈₀は、ダイアグ選択回路３３内のＮＡＮＤ回路３３ａ〜３３ｄの各一方の入力端子に与えられる。

この場合、温度検出回路２８、出力モニタ回路２９及び３０からダイアグノーシス回路３２に対して与えられる各検出信号は、システムへの悪影響の大きさに応じて振り分けられる。即ち、出力モニタ回路２９からの故障検出信号Ｓｂ（エアポンプ１２の故障検出信号）は、システムへの悪影響が最も大きい信号とされ、ダイアグ選択回路３３内のＮＡＮＤ回路３３ａの一方の入力端子に入力される。出力モニタ回路３０からの故障検出信号Ｓｂ（電磁バルブ１３の故障検出信号）は、システムへの悪影響が次に大きい信号とされ、ダイアグ選択回路３３内のＮＡＮＤ回路３３ｂの一方の入力端子に入力される。温度検出回路２８からの異常発熱検出信号Ｓｔ（駆動装置１６の異常温度検出信号）は、システムへの悪影響が比較的小さい信号とされ、ダイアグ選択回路３３内のＮＡＮＤ回路３３ｃの一方の入力端子に入力される。

また、入力信号処理回路２１ｄ及び２２ｄからの出力は、図示しないＮＯＲ回路の各入力端子にそれぞれ与えられ、そのＮＯＲ回路から出力される「Ｈ」レベル信号が、システムへの悪影響がない状態を示す正常作動中信号Ｓｘとしてダイアグ選択回路３３内のＮＡＮＤ回路３３ｄの一方の入力端子に入力される。尚、上記図示しないＮＯＲ回路は、入力信号処理回路２１ｄ及び２２ｄの双方からショート検出信号Ｓｇ（「Ｈ」レベルの信号）が入力されていない状態で上記正常作動中信号Ｓｘを出力することになる。

従って、このように構成されたダイアグノーシス回路３２は、以下に述べるように動作することになる。即ち、エアポンプ１２での故障発生に伴い出力モニタ回路２９からの故障検出信号Ｓｂが与えられたときには、ダイアグ選択回路３３のＡＮＤ回路３３ｅからデューティ比が２０％のパルス信号（前記パルス信号Ｐ₂₀を反転させた状態の信号）が出力される。また、電磁バルブ１３での故障発生に伴い出力モニタ回路３０からの故障検出信号Ｓｂが与えられたときには、ＡＮＤ回路３３ｅからデューティ比が４０％のパルス信号（前記パルス信号Ｐ₄₀を反転させた状態の信号）が出力される。さらに、駆動装置１６での異常温度上昇の発生に伴い温度検出回路２８からの異常発熱検出信号Ｓｔが与えられたときには、ＡＮＤ回路３３ｅからデューティ比が６０％のパルス信号（前記パルス信号Ｐ₆₀を反転させた状態の信号）が出力される。

入力信号処理回路２１ｄ及び２２ｄが正常に動作している状態、つまり入力信号処理回路２１ｄ及び２２ｄの双方からショート検出信号Ｓｇが入力されず、ＥＣＵ１７から駆動指令信号が双方の入力信号処理回路へ入力される状態では、ＮＡＮＤ回路３３ｄの一方の入力端子に対し「Ｈ」レベルの正常作動中信号Ｓｘが与えられるため、結果的に、ＡＮＤ回路３３ｅからデューティ比が８０％のパルス信号（前記パルス信号Ｐ₈₀を反転させた状態の信号）が出力される。

尚、ダイアグ選択回路３３の出力段にＡＮＤ回路３３ｅが存在する結果、入力信号処理回路２１ｄ及び２２ｄ、温度検出回路２８からの各検出信号、並びに正常作動中信号Ｓｘが同時に入力されたときには、システムへの悪影響が大きいパルス信号（デューティ比が相対的に小さい信号）が優先的に出力されることになる。
上記のようにダイアグ選択回路３３から出力されるパルス信号、つまりシステムへの悪影響が大きいほどデューティ比が小さくなるパルス信号は、ダイアグノーシス信号としてＥＣＵ１７に与えられる。

以上説明した本実施例によれば、以下に述べるような効果を奏することができる。
即ち、本実施例の構成によれば、負荷であるモータ１２ａ及び電磁コイル１３ａは、入力信号処理回路２１ｄ及び２２ｄ、電源電圧検出回路２６、温度検出回路２８、出力モニタ回路２９及び３０から、ショート検出信号Ｓｇ、電圧異常検出信号Ｓａ、異常発熱検出信号Ｓｔ、故障検出信号Ｓｂの何れかが出力されたとき、つまり、ＥＣＵ１７の出力端子Ｐ１及びＰ２と駆動装置１６との間を繋ぐ各入力信号のグランドショート、ジャンプスタート時の過電圧印加、電源電圧の異常低下、駆動装置１６の異常温度上昇、モータ１２ａ及び電磁コイル１３ａの短絡故障或いは断線故障などの何れかが発生したときに強制的に断電されるものである。また、過電圧検出信号Ｓｏが出力されたとき、つまり、ロードダンプなどにより電源電圧の瞬間的な上昇が発生したときには、モータ１２ａ及び電磁コイル１３ａの双方に強制的に通電されて電源電圧の異常上昇が抑制されるものであり、このような作用により、駆動装置１６において異常状態が発生したときには、迅速且つ確実に保護機能が働くことになり、以てシステム全体の損傷を最小限に抑えることが可能になる。

つまり、本実施例によれば、異常診断を行うためのＥＣＵ１７を介さずに保護制御が行われる構成となっているから、異常診断機能を有したＥＣＵ１７を含むシステム全体を作動させる必要があった従来構成のように、ＥＣＵ１７の異常診断機能が働くまで異常状態がそのまま放置されることがなくなり、この結果、二次空気導入システムにおいて異常状態が発生したときの対応を迅速且つ確実に行うことができるものであり、以てシステム損傷を効果的に防止可能になるものである。

また、駆動装置１６に設けられたダイアグノーシス回路３２からは、上記入力信号処理回路２１ｄ及び２２ｄ、電源電圧検出回路２６、温度検出回路２８、出力モニタ回路２９及び３０による負荷制御状態を示すダイアグノーシス信号が、診断機能を備えたＥＣＵ１７へ出力される構成となっているから、そのダイアグノーシス信号を利用してシステムのメンテナンス性の向上を図ることができる。この場合、上記ダイアグノーシス回路３２からＥＣＵ１７に与えられるダイアグノーシス信号は、二次空気導入システムへの悪影響が大きいほどデューティ比が小さくなるパルス信号とされている。この結果、システムへの重大な影響が予想される故障を迅速且つ確実に検出できるようになるから、ＥＣＵ１７側で直ちに適切な処置をとることにより、システムへの悪影響を最小限に抑えることができる。また、システムが正常動作しているときにも最も優先度が低いダイアグノーシス信号（デューティ比８０％）がＥＣＵ１７に与えられるから、ＥＣＵ１７側では、Ｏ₂センサ８からの応答より先に、エアポンプ１２及び電磁バルブ１３の正常な動作状況を検知できるようになり、システム異常に伴う悪影響を最小限に抑えることができる。

しかも、ダイアグノーシス信号のデューティ比は２０〜８０％の範囲でのみ変動する構成となっているから、ダイアグノーシス回路３２とＥＣＵ１７との間を繋ぐ入力信号の異常（グランドショート、電源ショート、断線）発生に伴いＥＣＵ１７側に１００％デューティ或いは０％デューティの信号が入力される状態となった場合であっても、このような状態を、エアポンプ１２や電磁バルブ１３の故障或いは駆動装置１６の異常温度上昇と誤検知してしまう事態を未然に防止できるようになる。尚、上記入力信号の断線検出は、例えば、ＥＣＵ１７側から入力信号にプルアップ抵抗などを利用してバイアス電圧を印加すると共に、ダイアグノーシス回路３２側の出力端をオープンコレクタ端子とし、そのオープンコレクタ端子を常時或いは周期的にオンする、という構成を採用することにより容易に行い得る。

さらに、２以上の異常状態が同時発生した場合には、ダイアグノーシス回路３２からＥＣＵ１７へ、重要度が相対的に高い異常状態の発生を示すダイアグノーシス信号（デューティ比が相対的に小さいパルス信号）が優先的に出力される構成となっているから、重要度が高い異常状態に迅速且つ確実に対応できるようになり、二次空気導入システムへ悪影響を最小限に抑えることができる。

（第２の実施の形態）
図４には本発明の第２実施例が示されており、以下これについて前記第１実施例と異なる部分のみ説明する。尚、本実施例は請求項９記載の発明に対応するものである。
図４において、ゲート駆動回路２１ａは、昇圧回路２５（図１参照）とグランド端子との間に接続された状態となっており、モータ１２ａ駆動用のＭＯＳＦＥＴ２１のゲートに対して抵抗３５を通じてゲート信号を与える構成となっている。ＭＯＳＦＥＴ２１のゲート・ソース間には、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタ３６（補助半導体スイッチング素子に相当）のコレクタ・エミッタ間と、そのトランジスタ３６のベース・エミッタ間耐圧を補償するための図示極性のダイオード３７の直列回路が接続される。また、このトランジスタ３６のベースは、ゲート駆動回路２１ａ及びグランド端子間を繋ぐ信号線（グランド線）に抵抗３８を介して接続されている。

このような構成によれば、グランド線が断線したときには、トランジスタ３６のベースへゲート駆動回路２１ａの消費電流分に応じたベース電流が流れ込んで当該トランジスタ３６がオンする。このため、上記のような断線によりＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電位が浮くような状態となったときでも、当該ＭＯＳＦＥＴ２１のためのゲート電位がグランド電位レベルに落とされた状態（ＭＯＳＦＥＴ２１に対するゲート信号が無効化された状態に相当）になる。この結果、ＭＯＳＦＥＴ２１を通じて過大な負荷電流が不用意に流れ続けて二次空気導入システムが損傷する事態を確実に防止できるようになる。

（第３の実施の形態）
図５及び図６には、前記第２実施例に改良を加えた本発明の第３実施例が示されており、以下これについて前記第１及び第２実施例と異なる部分のみ説明する。尚、本実施例は請求項１０及び１１記載の発明に対応するものである。
図５には、図４に示した回路構成に対して、図１に示した入力信号処理回路２１ｄの具体回路構成及びその入力側周辺回路を付加した状態が示されている。この図５において、入力信号処理回路２１ｄは、二次空気導入システム用駆動装置１６（図１参照）のための電源端子＋ＶＢ及びグランド端子間から電源が与えられる２つのコンパレータ３９及び４０と、当該電源端子＋ＶＢ及びグランド端子間に抵抗４１ａ〜４１ｃを直列接続して構成された分圧回路４１を備えている。尚、コンパレータ４０が本発明でいう比較手段に相当するものである。

分圧回路４１は、第１の基準電圧Ｖ１及び本発明でいう「しきい値電圧」に相当した第２の基準電圧Ｖ２（Ｖ２＜Ｖ１）を発生するためのものであり、第１の基準電圧Ｖ１はコンパレータ３９の非反転入力端子（＋）に与えられ、第２の基準電圧Ｖ２はコンパレータ４０の非反転入力端子（＋）に与えられる。また、コンパレータ３９及び４０の各反転入力端子（−）には、エンジン制御ＥＣＵ１７（図１参照）の出力端子Ｐ１から出力、つまりエアポンプ１２（図２参照）のための駆動指令信号及び停止指令信号が与えられる。

尚、第１実施例中の説明で述べたように、駆動指令信号は、ＥＣＵ１７の出力段を構成するトランジスタ１７ａのオン期間に出力される中間電圧レベル（電源電圧を抵抗Ｒ１及びＲ３により分圧した電圧レベル）の信号であり、また、停止指令信号は、トランジスタ１７ａのオフ期間に出力される電源電圧レベル（プルアップ抵抗Ｒ３によるプルアップ電位）の信号である。

この場合、前記基準電圧Ｖ１及びＶ２は、駆動指令信号の電圧レベルをＶIN、停止指令信号の電圧レベルをＶOUTとした場合、回路が正常に機能している状態では、
０＜Ｖ２＜ＶIN＜Ｖ１＜ＶOUT
の関係が成立する構成となっている。
従って、回路が正常な状態では、入力信号処理回路２１ｄに対し出力端子Ｐ１から駆動指令信号が与えられたときに、コンパレータ３９から「Ｈ」レベルの制御信号Ｓｐが出力され、出力端子Ｐ１から停止指令信号が与えられたときに、コンパレータ３９から「Ｌ」レベルの制御信号Ｓｐが出力されることになる。また、出力端子Ｐ１と入力信号処理回路２１ｄに入力端子Ｑ１との間を繋ぐ入力信号線がシャーシなどにショートした場合には、入力端子Ｑ１の電圧がグランド電位に落ちるのに応じて、コンパレータ４０から「Ｈ」レベルのショート検出信号Ｓｇが出力されることになる。尚、上記入力信号線がシャーシなどにショートしていない通常状態では、コンパレータ４０からの出力信号は「Ｌ」レベルに保持されたままとなる。

ここで、前記第２実施例中において説明したように、ゲート駆動回路２１ａ及びグランド端子間を繋ぐ信号線（グランド線）が断線したときには、トランジスタ３６がオンされて、ＭＯＳＦＥＴ２１に対するゲート信号が無効化された状態になり、以て当該ＭＯＳＦＥＴ２１を通じて過大な負荷電流が不用意に流れ続けて二次空気導入システムが損傷する事態が確実に防止されるようになる。

ところで、このような保護機能が働いた状態、つまりグランド線の断線に応じてトランジスタ３６がオンした状態では、ＭＯＳＦＥＴ２１のソース・ドレイン間電圧を検出するように設けられた出力モニタ回路２９（図１参照）が正常に動作しなくなる可能性がある（尚、この出力モニタ回路２９は、第１実施例中において説明したように、上記検出電圧に基づいて負荷ショート及び負荷オープンに係る故障検出動作を行い、故障検出状態となったときに「Ｈ」レベルの故障検出信号Ｓｂを出力する構成とされたものである）。

即ち、グランド線の断線に伴いトランジスタ３６がオンした状態では、モータ１２ａの電源側端子Ｍ１（出力モニタ回路２９の検出端子に相当）の電位ＶＰが、グランド線の断線箇所、つまり図５に示す端子ＧＮＤの電位ＶＥより下がった状態になる。具体的には、グランド線を通じて流れる駆動装置１６の消費電流をＩｏ、トランジスタ３６のベース・エミッタ間電圧をＶＢＥ、ダイオード３７の順方向電圧降下をＶＦ、抵抗３８の抵抗値をＲとした場合、グランド線の断線時には、
ＶＥ＝Ｉｏ・Ｒ＋ＶＢＥ＋ＶＦ＋ＶＰ
となり、ＶＥ＞ＶＰとなる。また、トランジスタ３６のオン状態では、モータ１２ａのような１Ω以下の低インピーダンス負荷に対して、駆動装置１６の消費電流Ｉｏ（例えば数ｍＡ〜数１０ｍＡ）の全部が流れ込んだとしても、モータ１２ａの端子Ｍ１の電位Ｖｐは、Ｖｐ≒０Ｖとなるため、
ＶＥ≒Ｉｏ・Ｒ＋ＶＢＥ＋ＶＦ ……（１）
となる。

この場合、出力モニタ回路２９を含む集積回路がＰＮ接合分離によって製造された一般的な構成のものであった場合には、上記のように検出端子の電位ＶＰがグランド線の断線箇所の電位ＶＥより低くなった状態時に、出力モニタ回路２９が正常に動作しなくなる可能性が出てくる。このように出力モニタ回路２９により本来の異常検出が行われなかった場合には、駆動装置１６から異常ダイアグノーシス信号が出力されず、上位システムであるＥＣＵ１７側で異常検知が不可能になってしまう。

そこで、本実施例では、グランド線が断線して当該断線箇所の電位ＶＥが前記（１）式のように上昇し、これに伴い第１の基準電圧Ｖ１及び第２の基準電圧Ｖ２（Ｖ２＜Ｖ１）も上昇した状態において、
ＶＥ＜ＶＩＮ＜Ｖ２ ……（２）
の関係が成立するように、ＶＥの値を決定している。これにより、グランド線の断線異常が発生した状態では、出力端子Ｐ１から駆動指令信号（電圧レベルはＶＩＮ）が与えられたときに、コンパレータ４０から「Ｈ」レベルの信号（ショート検出信号Ｓｇに相当）が出力されることになる。これにより、グランド線の断線発生を、見かけ上において入力信号線のグランドショートが発生したものとして検出可能になる。図５の回路構成においては、駆動装置１６の消費電流Ｉｏのレベルを考慮して、抵抗３８の抵抗値Ｒを決定することにより（２）式の関係を成立させることができる。

尚、消費電流Ｉｏの流れ込み経路が図５の例以外に複数ある場合には、駆動装置１６の基本機能に影響しない経路については、例えば回路保護を兼ねた抵抗により予め電流を絞り込んでおき、図５における流れ込み経路（端子ＧＮＤからグランド線を通じた経路）に全体の消費電流Ｉｏの１／２以上が流れるように設定しておく。
本実施例では、信号出力手段として、第１実施例におけるダイアグノーシス回路３２（図３参照）に代えて、図６に示すようなダイアグノーシス回路４２を用いる。このダイアグノーシス回路４２は、内部構成が前記ダイアグノーシス回路３２内のダイアグ選択回路３３と異なるダイアグ選択回路４３を備えている。具体的には、ダイアグ選択回路４３は、４つの３入力タイプのＮＡＮＤ回路４３ａ〜４３ｄと、これらＮＡＮＤ回路４３ａ〜４３ｄからの出力を受けるＡＮＤ回路４３ｅと、入力信号線のグランドショート発生を示すショート検出信号Ｓｇを受けるＮＯＴ回路４３ｆ（機能変更手段に相当）とにより構成されている。ＮＡＮＤ回路４３ａ〜４３ｄにおいては、各第１入力端子に、エアポンプ１２の故障検出信号Ｓｂ、電磁バルブ１３の故障検出信号Ｓｂ、異常発熱検出信号Ｓｔ、正常作動中信号Ｓｘが個別に与えられ、各第２入力端子にＮＯＴ回路４３ｆの出力が与えられ、各第３入力端子にパルス信号発生回路３４からのパルス信号Ｐ２０、Ｐ４０、Ｐ６０、Ｐ８０が個別に与えられる。

従って、ダイアグノーシス回路４２においては、ショート検出信号Ｓｇが与えられたときに、ＡＮＤ回路４３ｅから、デューティ比１００％のダイアグノーシス信号が他のダイアグノーシス信号より優先した状態で強制的に出力されることになる。この場合、ショート検出信号Ｓｇは、入力信号線のグランドショート時に出力されると共に、グランド線の断線時にも出力される構成となっているから、ＥＣＵ１７側では、入力信号線のグランドショートに伴う異常検知が可能になると共に、グランド線の断線故障に伴う異常検知も可能になる。

この結果、グランド線の断線故障に伴い、出力モニタ回路２９の検出端子（モータ１２ａの電源側端子Ｍ１）の電位ＶＰがグランド線の断線箇所の電位ＶＥより低くなった状態時に、出力モニタ回路２９が正常に動作しなくなった場合に故障検出信号Ｓｂが誤って出力されたとしても、入力信号線のグランドショート或いはグランド線の断線故障を示すダイアグノーシス信号（デューティ比１００％）が最優先で出力されるから、出力モニタ回路２９に正常に動作しなくなった場合でも、上位システムであるＥＣＵ１７側で確実に異常検知を行い得るようになる。また、グランド線の断線検出のために、信号入力線のグランドショート検出機能を備えた入力信号処理回路２１ｄを利用できることになるから、ハードウエア構成の複雑化を未然に防止できる。

（第４の実施の形態）
図７には、前記第３実施例に変更を加えた本発明の第４実施例が示されており、以下これについて説明する。
即ち、図７は第４実施例における図６に相当するものであり、本実施例では、ダイアグノーシス回路４２に代えてダイアグノーシス回路４４を設けた構成となっている。このダイアグノーシス回路４４は、第１実施例におけるダイアグノーシス回路３２（図３参照）内のダイアグ選択回路３３と基本的に同様構成のダイアグ選択回路３３′を備えている。具体的には、ダイアグ選択回路３３′は、４つのＮＡＮＤ回路３３ａ〜３３ｄと、入力信号線のグランドショート発生を示すショート検出信号Ｓｇを受けるＮＯＴ回路３３ｆ（機能変更手段に相当）と、これらＮＡＮＤ回路３３ａ〜３３ｄ及びＮＯＴ回路３３ｆからの出力を受けるＡＮＤ回路３３ｅ′とにより構成されている。

従って、ダイアグノーシス回路４４においては、ショート検出信号Ｓｇが与えられたときに、ＡＮＤ回路４３ｅから、デューティ比０％のダイアグノーシス信号が他のダイアグノーシス信号より優先した状態で強制的に出力されることになり、これにより前記第３実施例と同等の効果を奏し得るようになる。
（その他の実施の形態）
尚、本発明は上記し且つ図面に示した実施例に限定されるものではなく、以下に述べるような変形或いは拡大が可能である。

ロードダンプなどにより電源電圧の瞬間的な上昇が発生した場合に、モータ１２ａ及び電磁コイル１３ａの双方に強制的に通電して電源電圧の異常上昇を抑制する構成としたが、そのような場合にモータ１２ａ及び電磁コイル１３ａの少なくとも一方（望ましくは負荷電流が大きいモータ１２ａ）に強制的に通電すれば良いものである。また、電源電圧検出回路２６からの電圧異常検出信号Ｓａについても、ダイアグノーシス回路３２に与える構成とすると共に、そのダイアグノーシス回路３２からＥＣＵ１７へ当該電圧異常検出信号Ｓａが出力されたことを示すダイアグノーシス信号を出力する構成としても良い。また、本実施例の具体的ゲート論理回路構成に限らず、機能上等価な動作を実現できれば、他のゲート論理回路構成であっても良い。また、本実施例では、デューティの小さいダイアグノーシス信号を優先出力するよう構成したが、重要度の大きい異常をデューティの大きい信号に割り当てた場合には、デューティの大きいダイアグノーシス信号を優先出力するよう構成しても良い。

エアポンプ１２及び電磁バルブ１３を通じて導入する二次空気が、エアフィルタ３から二次空気供給管１１を通じて供給される構成としたが、エアポンプ１２の前段に専用のエアフィルタを設け、このエアフィルタを通じて吸入した空気をエアポンプ１２及び電磁バルブ１３を通じて導入する構成としても良いものである。

本発明の第１実施例を示す二次空気導入システム用駆動装置及びその周辺の電気的構成図 二次空気供給システムを含む内燃機関の概略構成図 ダイアグノーシス回路の構成例を示す図 本発明の第２実施例を示す要部の回路構成図 本発明の第３実施例を示す図４相当図 同実施例を示す図３相当図 本発明の第４実施例を示す図３相当図

符号の説明

１は多気筒ガソリンエンジン（内燃機関）、２は吸気管、６は排気管（排気通路）、７は三元触媒（排気ガス浄化用触媒）、９は二次空気供給装置、１２はエアポンプ、１２ａはモータ、１３は電磁バルブ、１３ａは電磁コイル、１６は二次空気導入システム用駆動装置、１７はＥＣＵ（上位システム）、１８は車載バッテリ、２１はパワーＭＯＳＦＥＴ（第１の半導体スイッチング素子）、２１ａはゲート駆動回路、２１ｂはＯＲ回路、２１ｃはＡＮＤ回路、２１ｄ及び２２ｄは入力信号処理回路（信号処理手段）、２２はパワーＭＯＳＦＥＴ（第２の半導体スイッチング素子）、２２ａはゲート駆動回路、２２ｂはＯＲ回路、２２ｃはＡＮＤ回路、２６は電源電圧検出回路（異常検出手段）、２７はＮＯＲ回路、２８は温度検出回路（異常検出手段）、２９及び３０は出力モニタ回路（異常検出手段）、３２はダイアグノーシス回路（信号出力手段）、３３、３３′はダイアグ選択回路、３３ｆはＮＯＴ回路（機能変更手段）、３４はパルス信号発生回路、３６はバイポーラトランジスタ（補助半導体スイッチング素子）、３８は抵抗、４０はコンパレータ（比較手段）、４１は分圧回路、４２はダイアグノーシス回路（信号出力手段）、４３はダイアグ選択回路、４３ｆはＮＯＴ回路（機能変更手段）、４４はダイアグノーシス回路（信号出力手段）Ｒ３及びＲ４はプルアップ抵抗を示す。

Claims (11)

1. 内燃機関の排気ガス浄化用触媒の上流側排気通路へ二次空気を導入するためのモータ式エアポンプ及び電磁バルブと、これらエアポンプ及び電磁バルブの通断電を個別に制御するための第１及び第２の半導体スイッチング素子とを備えた二次空気導入システム用駆動装置において、
   上位システムからの指令信号を受け付けて前記第１及び第２の半導体スイッチング素子を動作させる信号処理手段と、
   前記エアポンプ及び電磁バルブの動作制御に係る異常状態を検出可能に構成された異常検出手段と、
   この異常検出手段の検出結果に基づいて予め決められた自己保護制御を行う自己保護手段と、
   前記信号処理手段及び自己保護手段による負荷制御状態を示すダイアグノーシス信号を前記上位システムへ出力する信号出力手段とを備えたことを特徴とする二次空気導入システム用駆動装置。
2. 前記信号処理手段、異常検出手段、自己保護手段及び信号出力手段は、前記第１及び第２の半導体スイッチング素子と共に同一パッケージ内に組み込まれることを特徴とする請求項１記載の二次空気導入システム用駆動装置。
3. 前記異常検出手段は、前記エアポンプ及び電磁バルブでの故障発生を異常状態として検出するように構成され、
   前記自己保護手段は、前記異常検出手段が前記エアポンプ及び電磁バルブの一方での異常状態を検出したときに、前記第１及び第２の半導体スイッチング素子の双方を強制的にオフさせる制御を自己保護制御として行うことを特徴とする請求項１または２記載の二次空気導入システム用駆動装置。
4. 前記異常検出手段は、サージ電圧などに起因した電源電圧の瞬間的な異常上昇を異常状態として検出するように構成され、
   前記自己保護手段は、前記異常検出手段が前記異常状態を検出したときに、前記第１及び第２の半導体スイッチング素子の少なくとも一方を所定期間だけ強制的にオンさせる制御を自己保護制御として行うことを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の二次空気導入システム用駆動装置。
5. 前記異常検出手段は、電源電圧の異常上昇及び異常低下を異常状態として検出するように構成され、
   前記自己保護手段は、前記異常検出手段が前記異常状態を検出したときに、前記第１及び第２の半導体スイッチング素子の双方を所定期間だけ強制的にオフさせる制御を自己保護制御として行うことを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の二次空気導入システム用駆動装置。
6. 前記異常検出手段は、装置温度が上限値を超えて上昇した状態を異常状態として検出するように構成され、
   前記自己保護手段は、前記異常検出手段が前記異常状態を検出したときに、前記第１及び第２の半導体スイッチング素子の双方を所定期間だけ強制的にオフさせる制御を自己保護制御として行うことを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載の二次空気導入システム用駆動装置。
7. 前記信号出力手段は、前記ダイアグノーシス信号として、０％及び１００％以外の予め決められたデューティ比のパルス信号を出力するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし６の何れかに記載の二次空気導入システム用駆動装置。
8. 前記異常検出手段は、複数の形態の異常状態を検出可能に設けられ、
   前記信号出力手段は、前記ダイアグノーシス信号として出力するパルス信号のデューティ比を、前記異常検出手段が検出した異常状態の重要度に応じて互いに異なり、且つ前記異常検出手段が２以上の異常状態を同時に検出した状態時には重要度が相対的に高い異常状態に対応したパルス信号が優先されるような形態に設定することを特徴とする請求項７記載の二次空気導入システム用駆動装置。
9. 前記第１及び第２の半導体スイッチング素子のうち少なくとも前記エアポンプ駆動用の第１の半導体スイッチング素子は電源側に接続されたＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴにより構成され、
   前記ＭＯＳＦＥＴにゲート信号を与えるためのゲート駆動回路に接続されたグランド線が断線したときにオンされて当該ゲート信号を無効化する補助半導体スイッチング素子を設けたことを特徴とする請求項１ないし８の何れかに記載の二次空気導入システム用駆動装置。
10. 請求項９記載の二次空気導入システム用駆動装置において、
    前記上位システムからの指令を受け付けて前記ＭＯＳＦＥＴを動作させる前記信号処理手段の入力端子電圧を所定のプルアップ電位まで引き上げるプルアップ抵抗を備え、
    前記信号処理手段は、
    電源端子及びグランド端子間電圧を分圧することにより前記プルアップ電位より低く且つグランド電位より高いレベルのしきい値電圧を発生する分圧回路と、
    前記入力端子電圧及びしきい値電圧を比較し、入力端子電圧＜しきい値電圧の関係となったときにショート検出信号を出力する比較手段とを含んで構成され、
    前記グランド線の断線に応じてグランド端子電位が持ち上がった状態で前記分圧回路が発生する前記しきい値電圧のレベルが前記入力端子電圧より高くなるように設定したことを特徴とする二次空気導入システム用駆動装置。
11. 請求項１０記載の二次空気導入システム用駆動装置において、
    ダイアグノーシス信号を上位システムへ出力する前記信号出力手段には、前記信号処理手段から前記ショート検出信号が出力されたときに、１００％または０％のデューティ比のダイアグノーシス信号を強制的に出力させる機能変更手段が設けられていることを特徴とする二次空気導入システム用駆動装置。
    

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