JP2013511665A - 燃料噴射装置通信システム - Google Patents

Abstract

燃料噴射システム用の噴射装置（５０）は、噴射装置の動作を制御するための噴射装置駆動回路（７６、７７）から駆動信号を受信するための入力手段（５１ａ、５１ｂ）と、ＩＤチップ（６２）とを備え、噴射装置は電子ラッチ手段（６８）をさらに備え、電子ラッチ手段（６８）はＩＤチップが入力手段を介して噴射装置駆動回路と通信するように電子ラッチ手段がイネーブル状態に構成される第１の状態と、ＩＤチップが入力手段を介して噴射装置駆動回路と通信しないように電子ラッチ手段がディセーブル状態に構成される第２の状態との間を移行するように構成され、電子ラッチ手段は、噴射装置駆動回路から駆動パルス信号を噴射装置において受信すると、第１の状態から第２の状態に移行するように構成される。
【選択図】図４

Description

本発明は、燃料噴射装置通信システムに関するものである。特に、本発明は、燃料噴射システム内の噴射装置に組み込まれた電子ＩＤチップと通信するためのシステムおよび方法に関するものである。

エンジンの燃料噴射システムを製造する際に、燃料供給とタイミングの変動を補正するためにトリムデータを個別の噴射装置に割り当てることが慣例となっている。トリムデータ（例えば、バルブタイミングオフセット、ノズル流量オフセットなど）は、噴射装置の試験時に取得され、現状では、噴射装置表面にバーコードもしくはドットコードとして刻印されている。

噴射装置をエンジン内に組み付ける際に、そのバーコードもしくはドットコードがスキャンされ（作業者または自動スキャンシステムのいずれかによって）、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）にアップロードされ、そこで、噴射を補正するためにトリム情報が使用される。

トリムデータをＥＣＵにロードするためにコードのスキャニングに頼るので、対応するトリムデータをロードしないまま噴射装置が取り付けられる可能性、さらには、修理／整備の際にコードをスキャンせずに新しい噴射装置が取り付けられる可能性すら生じる。この後者の場合には、元の（および現在交換された）噴射装置に対応する古いトリムデータが、ＥＣＵによって新しい噴射装置に適用され、排気物質に対し悪影響を及ぼすことになる。

上記の問題点に加えて、排出ガス規制（例えば、提案されているカリフォルニア州規則集１９６２．２（ＯＢＤＩＩ）−（ｆ）（１５．２．２）（Ｆ）Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｏｕｔｐｕｔ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ（包括的な出力コンポーネント））において、生産または修理手順におけるハードウェアまたはソフトウェアで実装された公差補正機能（例えば、トリムデータ）が、適切な補正が確実に使用されるように監視されることを義務付けられる可能性があることに留意されたい。これはさらに、制御システムによって使用される補正が取り付けられたコンポーネントに対して指定されている補正とマッチしないときにエンジンシステムがそのことを検出できるという要件でもありうる。

上記の問題を解決する方法の１つとして、極端に正確な設計許容度を有するコンポーネントを製造することが考えられる。この方法の場合、コンポーネントが本質的に同一であるためトリムデータの必要性（およびそれに関連して、トリムデータを監視する必要性）が本質的になくなる。しかし、このようなアプローチで上記の問題を克服することが可能であるけれども、実装コストが法外なものとなるのはほとんど確実である。

したがって、電子ＩＤチップを噴射装置内に組み込み一意的な識別番号を振ることが提案される。次いで、これはＥＣＵによってチェックされ、噴射装置が変更されたかどうかを確認することができる。トリムデータがＩＤチップ内に格納され、ＥＣＵによって読み出されるようにする方法もさらなる可能性である。

ＩＤチップが噴射装置内に組み込まれた場合、便宜のために、既存の噴射装置駆動線を使用し、さらに既存の噴射装置駆動および診断回路を使用してチップと通信することが望ましいであろう。しかし、噴射装置が共通接続部を備えたいくつかのバンクにまとめられた場合、それぞれのＩＤチップがそのチップ固有のバスアドレスに関連付けられることが必要になると思われる（他の何らかの方法で単一の噴射装置への通信を絶縁することは、バンク上のすべての噴射装置に同じ信号が見えるので可能でないからである）。

それぞれの噴射装置がその噴射装置独自のバスアドレスを必要とする場合、エンジン内に組み付ける際に噴射装置を個別に接続し、どの噴射装置がどのシリンダーに関連付けられるかをＥＣＵに指示することが必要になる。この点は、ＥＣＵが格納されているさまざまなトリムデータをどのシリンダーに適用する必要があるかを知る必要があるためトリムデータがＩＤチップに格納される場合に重要になる。しかし、これは、作業者の誤りの影響を受けやすいので理想的な方法ではない。

欧州特許第０８６８６０２Ｂ１号では、噴射装置内にトリムデータを格納するためにＥＥＰＲＯＭデバイスを使用することを開示している。しかし、データがどのように読み出されるかの指示は、「ＥＥＰＲＯＭリーダー」という以外述べられていない。

国際公開第２００８／１２８４９９Ａ１号も、噴射装置内にトリムデータを格納するためにＥＥＰＲＯＭデバイスを使用することを開示している。ＥＥＰＲＯＭとの通信は、噴射装置の電線上に重ね合わせて出されるＨＦ搬送波を介して行われ、ＡＭまたはＦＭ変調／復調が噴射装置の電線のそれぞれの端部において行われる。それぞれの噴射装置は、ＥＣＵさらに噴射装置内に個別の変調／復調回路を要する搬送波信号に一対の電線を使用する。開示では、いくつかのバンクに分けられた噴射装置をどのようにアドレッシングするかについては説明しない。

したがって、本発明の目的は、上述の問題を克服するか、または実質的に軽減する噴射システムを実現することである。

本発明の第１の態様によれば、燃料噴射システム用の噴射装置が実現され、この燃料噴射システムは、噴射装置の動作を制御するための噴射装置駆動回路から駆動信号を受信するための入力手段と、ＩＤチップとを備え、噴射装置は電子ラッチ手段をさらに備え、電子ラッチ手段はＩＤチップが入力手段を介して噴射装置駆動回路と通信するように電子ラッチ手段がイネーブル状態に構成される第１の状態と、ＩＤチップが入力手段を介して噴射装置駆動回路と通信しないように電子ラッチ手段がディセーブル状態に構成される第２の状態との間を移行するように構成され、電子ラッチ手段は、噴射装置駆動回路から駆動パルス信号を噴射装置において受信すると、第１の状態から第２の状態に移行するように構成される。

本発明によって実現されるＩＤタグ通信システムに対する解決策は、「電子ラッチ」を組み込むことであり、これは、噴射装置駆動回路との通信をイネーブルする第１の状態と噴射装置駆動回路との通信をディセーブルする第２の状態の２つの状態のうちの一方の状態にあるものとしてよい。ラッチは、駆動回路から駆動パルス信号を受信すると、第１の状態から第２の状態に移行するように構成される。したがって、この電子ラッチ手段は、「フリップフロップ」方式で動作する。

個別の噴射装置に個別の駆動パルス信号を送信することができるので、本発明の第１の態様による個別の噴射装置（したがって、その中に収容されているＩＤチップ）は、ＥＣＵ／駆動回路によってアドレッシングされうる。ＥＣＵでは、どのシリンダーをアドレッシングしているのかを知っているため、ＩＤチップはもはや一意的なバスアドレスを必要としない。ＩＤチップは、追跡可能なように一意的なシリアル番号でプログラムされ、トリムデータを格納することすらできるが、これらはすべて、同じバスアドレスを有することができる。本発明の実施形態による電子ラッチ手段を使用する具体的利点の１つは、既存の噴射装置駆動線／回路が、噴射装置内のＩＤチップとの通信のイネーブルおよびディセーブルを行うために使用できるということである。したがって、従来技術のシステムの場合のように追加回路を備えることは不要である。

ＩＤチップは、駆動回路の電池電圧に比べて低いアクティベーション電圧を有する場合があることに留意されたい。ＩＤチップを効果的に動作させるために、噴射装置は、駆動回路から受信された駆動信号の電圧をＩＤチップの電圧供給レベルに下げる電圧変換手段をさらに備えることができる。電圧変換手段は、例えば、双方向変換器コンポーネントによって実現されうる。また、電圧変換手段を使用することで、ＩＤチップによって出力される信号がシステム内の通常動作電圧パルスによって圧倒されることなく入力／駆動回路を介してＥＣＵに送り返されるようにもできることに留意されたい。

好ましくは、電子ラッチ手段は、燃料噴射システムの電源を入れたときに第１の状態から第２の状態に切り替わるように構成されうる。この方法で、ＩＤチップは、電源投入時にＥＣＵとコンタクトを取ることができる。

電子ラッチ手段は、トランジスタ、コンデンサ、およびダイオードを配置構成したものを都合よく備えるものとしてよい。一実施形態では、電子ラッチ手段は、いったんオンにされると、Ｈｉ側のバイアス電圧が取り除かれるか、または強制的に第３のトランジスタによってオフ状態にされない限りオンのままとなるように接続されている第１のトランジスタおよび第２のトランジスタを備える。

噴射装置は、ＩＤチップとデータ通信を行っているときに電子ラッチ手段がスイッチオフするのを防ぐため遅延コンデンサをさらに備えることができる。都合よく、適切な駆動パルス信号によって第３のトランジスタがスイッチオンされると、遅延コンデンサの放電が生じ、これにより、第１のトランジスタおよび第２のトランジスタをスイッチオフし、電子ラッチ手段を第１の状態に戻すことができる。都合よく、電圧バイアスがＨｉ側線上に出現している間にさらなるトランジスタはオンのままにすることができ、これにより、電子ラッチ手段は、初期電源投入時のみ確実にオンにできる。

都合よく、ＩＤチップに給電するためにラッチ手段内に配列されたトランジスタの１つが使用されうる。
噴射装置がソレノイド制御噴射装置である場合、駆動信号は、電子ラッチ手段をディセーブルするために、都合よくソレノイドから誘導キックを引き起こすか、またはソレノイド上に電圧差を引き起こすようになされうる。

都合よく、ＩＤチップは、駆動回路に接続されたＥＣＵからの通信信号に応答してＩＤ応答信号を出力するように構成されうる。ＩＤチップは、さらに都合よく、噴射装置に関係する識別番号データおよび／または噴射装置を操作する際にＥＣＵによって使用されるトリムデータを格納するように構成されたＥＥＰＲＯＭデバイスとすることができる。

本発明のさらなる変更形態において、電子ラッチ手段は、第１の条件に応答してイネーブル状態（ＩＤチップが入力手段を介して噴射装置駆動回路と通信するように、「第１の状態」）にされ、また第２の条件に応答してディセーブル状態（ＩＤチップが入力手段を介して噴射装置駆動回路と通信しないように、「第２の状態」）に構成されうる。都合よく、第１の条件は、入力手段を介して噴射装置駆動回路から受信された第１の駆動信号を含み、第２の条件は、入力手段を介して噴射装置駆動回路から受信された第２の駆動信号を含みうる。電子ラッチ手段は、都合よく、入力手段を介して噴射装置駆動回路から電子ラッチ手段に１つまたは複数の電圧パルス（第１の駆動信号）を送ることによってアクティベートされうる。次いで、必要とされないラッチ手段をディセーブルするためにさらなる駆動信号が使用されうる。

通常の電圧パルス（噴射装置の通常の動作時の）が電子ラッチ手段のイネーブル／ディセーブル動作に干渉しないようにするために、第１の駆動信号の１つまたは複数の電圧パルスは、好ましくは、所定の長さの時間に対して所定のレベルを超える電圧パルスを含むことができる。

噴射装置が噴射装置弁を備えるソレノイド制御噴射装置であり、駆動回路は、引き込みフェーズ（「ブーストフェーズ」とも称する）において、第１の電位の電圧パルスを第１の期間にわたって噴射装置に印加して弁を第１の状態から第２の状態に移行させるように構成され、また保持フェーズにおいて、第２の電位または第２の電位のパルス列を噴射装置に印加するように構成される場合、第１の駆動信号は、都合よく、第１の期間より長い期間にわたって第１の電位の電圧パルスを含むことができる。

電子ラッチ手段は、トランジスタ、コンデンサ、およびダイオードを配置構成したものを都合よく備えるものとしてよく、そのような配置構成内のトランジスタは、好適な電圧パルス（つまり、十分に長い期間にわたって印加される十分に高い電圧）の後、トランジスタの配置構成内のトランジスタが一緒にラッチして、入力手段を介してＩＤチップを駆動回路に接続するように構成されうる。

ダイオードの存在は、イネーブルされる前に電子ラッチ手段に第１の駆動信号が印加される必要がある時間閾値を定義するために都合よく利用することができる。好ましくは、したがって、第１の駆動信号は、ダイオードの降伏電圧を超える電圧パルスを含み、またコンデンサを完全充電させられる十分な持続時間を持つ。

あるいは、第１の駆動信号の使用に対する代替的形態において、第１の条件は、入力における立ち上がり電圧を含むものとしてよく、第２の条件は、入力手段を介して噴射装置駆動回路から受信された駆動信号を含むものとしてよい。本発明のこの代替的変更形態における第１の条件は、最短期間内に関連する駆動回路内の噴射装置線をプルダウンし、次いで、噴射装置線上の電位を駆動回路のバイアス電圧まで上昇させることによって達成されうる。トランジスタ、コンデンサ、およびダイオードを電子ラッチ内に適切に配置することによって、この条件は、エンジンシステム内のラッチのすべてをイネーブルするために利用できる。ここでもまた、必要とされないラッチ手段をディセーブルするために駆動信号が第２の条件として使用されうる。

使用されるイネーブルメカニズムに関係なく、電子ラッチ手段の配置構成は、第２の条件の駆動信号がコンデンサを放電し、トランジスタ配置構成のラッチを外すディセーブルメカニズムを備えるように構成されうる。

本発明の第２の態様によれば、複数の噴射装置を備える燃料噴射装置システム内の第１の噴射装置と通信するための電子制御ユニット（ＥＣＵ）が実現され、それぞれの噴射装置は、噴射装置駆動回路から駆動パルス信号を受信するための入力と、電子ラッチ手段と、一体化されたＩＤチップとを備え、電子制御ユニットは、それぞれのＩＤチップが入力に接続されるように燃料噴射装置システム内のそれぞれの噴射装置の電子ラッチ手段をイネーブルし、燃料噴射装置システム内の第１の噴射装置以外のそれぞれの噴射装置に、駆動パルス信号を受信する噴射装置の電子ラッチ手段をディセーブルするようになされた駆動パルス信号を送信し、通信信号を第１の噴射装置に送信し、第１の噴射装置に関連付けられているＩＤチップから応答信号を受信するように構成される。

都合よく、噴射装置は本発明の第１の態様による噴射装置であってよい。
駆動回路内にすでに存在している診断比較装置コンポーネントが、ＩＤチップによって出力される応答信号を解釈するために都合よく使用されうる。

本発明の第３の態様によれば、複数の噴射装置を備える燃料噴射装置システム内の第１の噴射装置と通信する方法が提供され、それぞれの噴射装置は、駆動回路から駆動信号を受信するための入力と、電子ラッチ手段と、一体化されたＩＤチップとを備え、この方法はそれぞれのＩＤチップが入力に接続されるように燃料噴射装置システム内のそれぞれの噴射装置の電子ラッチ手段をイネーブルするステップと、燃料システム内の第１の噴射装置以外のそれぞれの噴射装置に駆動信号を送信するステップと、通信信号を第１の噴射装置に送信するステップと、電子制御ユニットにおいて、第１の噴射装置に関連付けられているＩＤチップから応答信号を受信するステップとを含む。

本発明の第３の態様の燃料システム内のそれぞれの噴射装置は、都合よく、本発明の第１の態様による噴射装置とすることができる。
本発明の第３の態様では、燃料噴射装置システムが実現され、それぞれの燃料噴射装置は、噴射装置内に組み込まれているＩＤチップがそれが組み込まれている噴射装置の入力に動作可能に接続されるかどうかを制御する電子ラッチ手段を備える。電子ラッチはすべてイネーブルされ、次いで、選択的ラッチ手段はディセーブルされて、単一の噴射装置をイネーブル状態に残すことができる。次いで、通信信号（ＩＤチップの識別を要求すること、もしくはＩＤチップ上に格納されているデータに対する要求）が、イネーブルされた噴射装置に送信され、その結果の応答が、電子制御ユニット（ＥＣＵ）で受信されうる。好ましい一実施形態では、ＥＣＵは、システムのイネーブル／ディセーブル機能を制御する。

駆動回路内にすでに存在している診断比較装置コンポーネントが、ＩＤチップから出力される応答信号を解釈するために都合よく使用されうる。
本発明の第１の態様の好ましい特徴は、本発明の第２の態様および第３の態様に適用されることに留意されたい。本発明の第２の態様のＥＣＵおよび本発明の第３の態様の方法は、燃料システムのそれぞれの噴射装置と順に通信するように構成されうる。

本発明は、本発明の第３の態様の方法を実行するコンピュータもしくは電子制御ユニットを制御するためのコンピュータ可読コードを搬送するためのキャリア媒体に拡大適用される。

典型的な噴射装置駆動回路を示す図である。 一体化されたＩＤチップを備える単一の噴射装置の噴射装置駆動回路を示す図である。 一体化されたＩＤチップを備える３つ噴射装置からなる１つのバンクの噴射装置駆動回路を示す図である。 本発明の一実施形態による一体化されたＩＤチップおよび電子ラッチを備える３つの噴射装置からなる１つのバンクに対するブースト／バッテリスイッチを備える噴射装置駆動回路を示す図である。 図４の電子ラッチの構造を示す図である。 図４の電子ラッチの構造を示す図である。 本発明のさらなる実施形態による一体化されたＩＤチップおよび電子ラッチを備える３つの噴射装置からなる１つのバンクに対するバッテリスイッチを備える噴射装置駆動回路を示す図である。 図５の電子ラッチの構造を示す図である。 図５の電子ラッチの構造を示す図である。 本発明のさらなる実施形態による代替的電子ラッチ手段を示す図である。 本発明のさらなる実施形態による代替的電子ラッチ手段を示す図である。 本発明の一実施形態による噴射装置と通信するプロセスの流れ図である。

以下の説明では、類似の特徴を表すために類似の番号が使用されていることに留意されたい。
本発明では、既存の駆動線および回路ならびに既存の診断回路を使用する噴射装置と一体化されたＩＤチップと通信するためのメカニズムを実現する。以下で説明されている実施形態において、特定の噴射装置と通信するために駆動パルスおよび／または立ち上がり電圧の組み合わせが特定の「電子ラッチ」のオン、オフに使用される。以下で説明される「電子ラッチ」は、２つの状態のうちの一方、つまり、ＩＤチップと噴射装置駆動回路との間の通信をイネーブルする第１の状態とＩＤチップと噴射装置駆動回路との間の通信をディセーブルする第２の状態のうちの一方に置かれるものとしてよい。

図１を参照すると、３つの噴射装置２、４、６からなる１つのバンクが互いに共通に接続される典型的な噴射装置駆動回路配置構成１が示されている。それぞれの噴射装置２、４、６は、ソレノイドコイルを使って操作される噴射弁を備える。

図１では、３の噴射装置からなる１つのバンクが、共通のＨｉｇｈ側スイッチＱ４および３つのＬｏｗ側スイッチＱ１〜Ｑ３と接続されている。Ｈｉｇｈ側スイッチＱ４は、抵抗器Ｒ１によって感知される噴射装置コイル内の電流を安定化するようにＰＷＭ回路（図示せず）によって制御される。Ｌｏｗ側スイッチは、シリンダーの点火順序に従って一度に１つの噴射装置を選択するために使用されうる。診断を目的とする場合、ＤＣバイアスを噴射装置のＨｉｇｈ側（バッテリ電圧の１／２だと都合がよい）に印加するためにＤＣ電圧がＲ３およびＲ４によって供給される。バイアス電圧は、比較装置Ｕ４によって検出され、噴射装置のオフ時間に基準電圧ＶＲＥＦと比較される。この方法で、アースまたはバッテリへの短絡が検出されうる。

ソレノイド弁の制御は、２つの一般的カテゴリ、いわゆる「引き込み」フェーズと「保持フェーズ」とに分けられる。
引き込みフェーズでは、ソレノイド制御弁のアーマチュアは、ソレノイドコイルを通じて第１の電流レベルを印加することによって閉じられる。保持フェーズでは、第２の低い電流レベルがソレノイドコイルに供給され、弁が閉じられたままにされる。

引き込みフェーズで供給される駆動電流は、多くの場合、弁が開いているときに充電されるコンデンサによって供給される。コンデンサおよび関連する回路は、これ以降、「ブースト回路」と称される。すべての噴射装置が引き込みフェーズでブースト回路を使用するわけではないことに留意されたい。例えば、軽い燃料噴射装置では、一般的に、ブースト回路を備えバッテリ電圧を使用して引き込みフェーズをもたらすことはしない。

保持フェーズにおいて供給される駆動電流は、第２の電流レベルを得るためにソレノイドコイルに標準のバッテリ電圧を印加することによって供給される。いわゆる「チョッパー回路」は、噴射全体を通してアクチュエータに供給される必要な駆動電流が定義された閾値の間にあるようにバッテリ電圧の印加を制御する。

Ｈｉｇｈ側ブースト電圧は、典型的には５０Ｖとすることができる。バッテリ電圧（Ｖ_ＢＡＴ）は、典型的には１２Ｖ〜１４Ｖまたは２４Ｖ〜２８Ｖである。
図２は、ＩＤチップＵ１（１４）が噴射装置内に一体化されている単一の噴射装置１２の噴射装置駆動回路１０を示している。図２の配置構成内に電子ラッチはない。

ＩＤチップ１４は、都合よくは、単線通信（単一のＩＯ接続）を使用するＥＥＰＲＯＭタイプである。約５Ｖの供給電圧を必要とする、ＩＤチップと通信するために、双方向レベル変換器１６が使用される。これは、ゲートがＶＣＣ（典型的には５Ｖ）でバイアスされているＮチャネル ＭＯＳＦＥＴ Ｑ５によって構成される。これは、噴射装置バイアス電圧をＶＣＣに「シフト」して下げる。Ｄ５、Ｒ５、Ｑ６、Ｄ６、およびＣ１からなる電圧レギュレータは、Ｌｏｗ側接続から電力を引き出して「寄生」直流電源ＶＣＣを構成する。コンデンサＣ１は、データ通信線１８が「Ｌｏｗ」状態にある短い時間にＶＣＣを一定に維持するための蓄電器として働く。

Ｖ＿ＩＮＪは、典型的にはＶ_ＢＡＴと同じであるか、またはそれより高く、バイアス電圧は、寄生電源を維持するためにＶＣＣより高くなければならないことに留意されたい。リターンパスは、アースを通る、つまり、噴射装置１２はエンジンを通じて接地されなければならない。

ＥＣＵ ２０から噴射装置ＩＤチップ１４への通信は、ＩＤチップ１４によって認識される定義済みパルスシーケンスでＱ１をパルス化することによって実行される。次いで、ＩＤチップは、そのチップ固有のＩＤ番号を表す一連のデジタルパルスで応答する。Ｈｉｇｈ側電圧によって圧倒されないようにＵ１からの出力電圧を設定するために双方向レベル変換器１６が使用される。

ＩＤチップ１４がデータを送信しているときに、Ｑ１はオフのままであり、電力は、バイアス抵抗器Ｒ３およびＲ４によって供給される。比較装置Ｕ４は、パルストレインを検出し、それを主ＥＣＵマイクロプロセッサ２２に受け渡し、すでに格納されている値と突き合わせてチェックする。なお、寄生電源を維持するためにバイアス電圧はＶＣＣより大きくなければならない。また、Ｒ３およびＲ４は、ＩＤ回路の負荷がバイアス電圧をＶＣＣより低い電圧に引かないように選択されなければならない。

通信シーケンスにおいて、噴射装置のＨｉｇｈ側スイッチＱ４はオフのままであることに留意すべきである。信号のリターンパスは、アース接続部を通る。
ＩＤチップは通常エンジンの始動時にポーリングされ、したがって、通信プロセス（典型的には１００ミリ秒間続く）は本質的に車両使用者から隠されることにさらに留意されたい。

図３は、ＩＤチップ（１４、３４、３６）を取り付けた３つの噴射装置（１２、３０、３２）からなる１つのバンクが共通Ｈｉｇｈ側スイッチＱ４に接続されている図２の３線バージョンを示す。言い換えると、図３は、図１および２の配置構成の組み合わせを表すということである。

図３の例では、噴射装置コイルを通じて接続されるため３つの噴射装置（１２、３０、３２）すべてに同じＬｏｗ側パルスが見える。このことは、ＩＤチップ（１４、３４、３６）が「マルチドロップ」設備において典型的に生じるのと同じデータ通信信号を効果的に共有することを意味する。

図２と同様に、図３の配置構成では、個別のＩＤチップ（１４、３４、３６）と通信するために「電子ラッチ」を使用しないことに留意されたい。
「電子ラッチ」は、図３では利用されていないので、図３の配置構成を組み込んだ燃料噴射装置システムは上で詳述されている従来技術の問題を部分的にしか解決できない。

例えば、組み立て時に、噴射装置（１２、３０、３２）をエンジン内に個別に接続し、どの噴射装置がどのシリンダーに関連付けられるかをＥＣＵ（図示せず）に指示することが必要になる。これは、ＥＣＵがトリムを正しいシリンダーに適用できるようにトリムデータがＩＤチップに格納されている場合に重要である。しかし、これは、作業者の誤りの影響を受けやすいので理想的な方法ではない。

次いで、噴射装置（１２、３０、３２）のうちの１つのみが交換される場合、図３のシステムは、その交換を検出することができ、また交換ＩＤチップから新しいトリムデータを判定することができる。これは、例えば、エンジン始動時に自己識別するようにそれぞれのＩＤチップに要求するＥＣＵによって達成可能である。ＥＣＵは、一度に３つすべてのＩＤチップに「話しかける」ことしかできないけれども、それぞれのチップが所定の期間内にわずかに異なる時間に、または複数の時間で応答するようにすることが可能である。これにより、ＥＣＵは、３つのＩＤチップの存在および識別をチェックすることが可能になり、受信されたデータを前の通信セッションと比較することによって噴射装置の１つが交換されたことを判定することができる。

しかし、複数のＩＤチップが交換された場合、この配置構成ではどのシリンダー内にどのＩＤチップが配置されているかを判定することはできない。上で詳述されている従来技術の問題を完全に解決するために、それぞれのＩＤチップ（１４、３４、３６）は、ＥＣＵがそれぞれの噴射装置と個別に通信可能なように一意的なバスアドレスを必要とする。

したがって、図４は、本発明の実施形態による３つの噴射装置（５０、５２、５４）を備える燃料噴射方式を示している。したがって、図４の配置構成では、従来技術の配置構成において識別された問題点、また図３の配置構成の欠点をも実質的に解消することができる。

図４の配置構成において、それぞれの噴射装置は、噴射装置コイル（５６、５８、６０）と、ＩＤチップ（６２、６４、６６）と、入力手段５１ａ／５１ｂ、５３ａ／５３ｂ、および５５ａ／５５ｂを介してＥＣＵ ７４／ＥＣＵマイクロコントローラ７５／噴射装置駆動回路７６からの噴射時に通常は見られないＨｉｇｈ側パルスとＬｏｗ側パルスとの特別な組み合わせを受信することによってその噴射装置上に一体化されたＩＤチップをイネーブルすることができる電子ラッチ配置構成（６８、７０、７２）とを備える。これは、ラッチがイネーブルされる前に電圧が一定期間（例えば、平均的な引き込み期間より長い期間）特定のレベルを超えて（例えば、＞３０Ｖ）いなければならないように電子ラッチ回路（６８、７０、７２）を構成することによって達成されうる。

電子ラッチ配置構成（６８、７０、７２）は、通常の噴射装置の動作によってラッチがディセーブルされる（つまり、第１の状態から第２の状態に移行する）ように構成される。ラッチは、噴射装置に加えられる誘導キックまたは噴射時のＨｉｇｈ側とＬｏｗ側の線（５１ａ、５１ｂ）との間の電圧差のいずれかに応答するように構成されうる。

ＥＣＵ ７４ではどのシリンダーをアドレッシングしているのかを知っているので、ＩＤチップ（６２、６４、６６）はもはや一意的なバスアドレスを必要とせず、追跡可能なように一意的なシリアル番号を使ってプログラムされうる。ＩＤチップ（６２、６４、６６）はトリムデータを格納することも可能であるが、すべて、同じバスアドレスを共有することができる。

図４の配置構成をさらに詳しく参照すると、既知の技術の典型的なブースト／バッテリ噴射装置駆動回路７６が図示されている。３つの噴射装置（５０、５２、５４）がラッチ（６８、７０、７２）およびＩＤ回路（７８、８０、８２）をそれぞれの噴射装置に追加した状態で図示されている。

ブースト／バッテリ回路７６は、引き込みフェーズで使用するブースト電圧または保持フェーズで使用するバッテリ電圧のいずれかを供給するように構成されうるダイオードおよびトランジスタ（Ｄ１４、Ｑ４、およびＱ２０）の配置構成を備える。

特に、噴射装置の電圧は、ダイオードＤ１４およびトランジスタＱ４を介してバッテリ（Ｖ_ＢＡＴ）から、またはトランジスタＱ２０およびＱ４を介してブースト電圧（Ｖ＿ＢＯＯＳＴ）から供給されうる。ブースト電圧（５０Ｖの範囲内にある）は、通常、噴射装置の引き込みフェーズで印加され、典型的には、１ｍｓより長くオンにされることはない。引き込みフェーズの後、保持電流がＶ_ＢＡＴから供給される。通常の噴射では、Ｌｏｗ側スイッチＱ１〜Ｑ３のうちの１つが、シリンダー点火シーケンスに従ってオンにされる。

図４の実施形態において、パルスの特別な組み合わせは、３つすべてのＬｏｗ側スイッチをオフにして（例えば）１ｍｓより長い期間にわたってブースト電圧をオンにすることとして定義されうる。このようにして、３つの噴射装置（５０、５２、５４）の電子ラッチ回路（６８、７０、７２）はスイッチオンするように指示を受けることができる。

図４ａは、本発明の実施形態によるラッチ回路の一例を示す。図４ｂは、図４に示されているような対応するラッチの記号を示している。以下で説明される、図６の代替的配置構成は、図４に組み込むことが可能であることに留意されたい。

図４ａを参照しつつ、関連する電子ラッチ６８が、ＰＮＰトランジスタＱ２１およびＮＰＮトランジスタＱ２２によって形成されることに留意されたい。これらのトランジスタは、供給電圧が取り除かれるか、またはトランジスタのうちの１つが第３のトランジスタを使用して強制的にオフ状態にされない限り、いったんオンにされるとオンのままであるような形で接続される。第２の噴射装置５２に関連付けられている電子ラッチ７０および第３の噴射装置５４に関連付けられている電子ラッチ７２は、ラッチ６８と同一である。

すべてのラッチ（６８、７０、７２）をイネーブルするために、Ｑ１〜Ｑ３のＬｏｗ側スイッチがオフになっている状態で「長い」ブーストパルスが噴射装置のＨｉｇｈ側に印加されうる。第１の噴射装置５０の例を挙げると、ブースト電圧はツェナーダイオードＤ２３の降伏電圧（典型的には３０Ｖ）より高く、遅延コンデンサＣ２２を充電できるよう十分に長く続かなければならない。これらの条件が満たされた場合、Ｑ２１はオンになり、Ｑ２２でラッチする。これにより、Ｑ２１を通じてＩＤチップ６２に対する寄生電源がイネーブルされる。この遅延コンデンサＣ２２により、データ通信セッション実行時に直流バイアスがＬｏｗレベルに短時間だけ引かれたときもラッチが確実にかかったままとなる。類似のプロセスが第２の噴射装置５２および第３の噴射装置５４において実行され、その結果第２の電子ラッチ７０およびＩＤチップ６４がラッチ／スイッチオンし、また第３の電子ラッチ７２およびＩＤチップ６６もラッチ／スイッチオンする。

特別なブースト電圧パルスが印加された後、３つすべての噴射装置ラッチ（６８、７０、７２）はイネーブルされ、したがって、すべてのＩＤチップ（６２、６４、６６）はＥＣＵ ７４に接続される。したがって、ＥＣＵがこれらのＩＤチップのうちの１つとの通信セッションを開始するために、噴射装置のＩＤチップ１つのみがイネーブルされるようにそれらのラッチのうちの２つをディセーブルする必要がある。

図４ａをなおも参照すると、トランジスタＱ２１をディセーブルするために第１の噴射装置５０の一部であるＰＮＰトランジスタＱ２３が使用されうることがわかる。Ｑ２３は、噴射装置コイル５６から「誘導キック」がある場合にオンにされる。Ｈｉｇｈ側Ｑ４およびＬｏｗ側スイッチ（Ｑ１、Ｑ２、またはＱ３）がオフになり、噴射装置コイルの誘導エネルギーがブースト電源内にいっきに戻るときの通常の噴射フェーズの終わりに誘導キックが常に存在することに留意されたい。したがって、図４ａの配置構成では、Ｑ２３がオンになると、Ｑ２１をオフにし、コンデンサＣ２２を放電し（したがって、ラッチおよびＩＤチップをディセーブルし）、これにより、通常動作中にラッチ６８は常にディセーブルされることが確実になる。第２の噴射装置および第３の噴射装置の電子ラッチ（７０、７２）も、同様にしてスイッチオフすることができる。

ＥＣＵ７４が（Ｈｉｇｈ側スイッチとＬｏｗ側スイッチを一緒に使用して）通信することを望んでいない噴射装置コイル（５８、６０）に短いパルスを印加することによってＥＣＵ ７４が第１の噴射装置５０上のＩＤチップ６２と通信することを望んでいる場合、噴射装置コイル（５８、６０）から結果として得られる誘導キックが、それらの噴射装置（５２、５４）上のラッチ（７０、７２）をディセーブルすることになる。この方法で、ＥＣＵ ７４は、どの噴射装置ラッチ６８が除去のプロセスによってイネーブル状態のままかを確認し、選択されたＩＤチップ６２との通信を実行することができる。

上で説明されている図４の配置構成は、本質的に、長いブースト電圧パルスを使用してすべてのラッチ（６８、７０、７２）をイネーブルする。このラッチタイプは、タイプＡと称される。

図５は、本発明のさらなる実施形態による（図４／４ａ／４ｂの配置構成に対する）代替的電子ラッチ手段を示す。
この方法は、長いブーストパルスを必要としないが、その代わりに、電源投入時に立ち上がり電圧に頼り、ブースト電圧が存在するかしないかに関係なくすべてのアプリケーションにおいて好適である。このラッチタイプは、タイプＢと称される。図５の噴射装置駆動回路７７は、図４の噴射装置駆動回路と異なることに留意されたい。

電子ラッチ手段６８の動作は、噴射装置５０およびＩＤチップ６２に関して以下で説明される。ラッチ７０および７２に対して同じラッチ配置構成および同じ動作モードが使用されうることは理解されるであろう。

図５ａにおいて、電子ラッチ６８は、トランジスタＱ２１、Ｑ２２、およびＱ２３を備える。トランジスタＱ２１およびＱ２２は、供給電圧が取り除かれるか、またはＱ２１が第３のトランジスタＱ２３を使用して強制的にオフにされない限り、いったんオンにされるとオンのままであるような形で接続される。この遅延コンデンサＣ２２は、関連付けられているＩＤチップ６２とのデータ通信において直流バイアスがＬｏｗレベルに短時間だけ引かれたときにラッチの状態が変化するのを防ぐ。

噴射装置および電子ラッチ手段が、電源を切られた状態にある場合、遅延コンデンサＣ２２およびＣ２３は完全に放電される。電源がオンにされると（例えば、エンジン始動時に）、Ｈｉ側線５１ｂに直流バイアス電圧が印加され、これはさらに噴射装置コイル５６を介してＬｏ側線５１ａ上にも現れる。

コンデンサＣ２３がＲ３１を介して充電し、Ｑ２４をオンにしてＤ２４のアノードをアースに短絡させるまでＲ３２およびダイオード２４を介してＱ２２のベース上に電圧が過渡的に出現する。Ｑ２２のベース上の過渡電圧がこれをオンにし、Ｒ２８およびＲ２３を介してＱ２１のベースをＬｏｗレベルに引く。これは、Ｒ２５を介してＱ２２をラッチするＱ２１をオンにする。Ｃ２３およびＣ２２によって引き起こされるタイミング遅延は、Ｑ２４がオンになる前にＱ２１およびＱ２２が最初にラッチするような遅延である。

電源投入後、Ｑ２４は、Ｈｉ側線上の直流バイアスのせいで連続的にオンのままであり、このためラッチは電源投入時にのみ確実にオンにされる。
Ｑ２１から出力が取り出され、Ｄ５およびＱ６（図５に示されている）を介してＩＤチップ６２に給電する。ラッチ６８がオンのときに、ＩＤチップ６２は通信のためイネーブルされる（つまり、ラッチ手段は第１の状態にある）。

ラッチ６８は、駆動パルスを噴射装置コイル５６に送ることによってオフにされうる。これは、Ｈｉ側スイッチＱ４およびＬｏ側スイッチＱ１を短時間の間一緒にオンにすることを必要とする。その結果噴射装置コイル５６上に出現する電圧差は、Ｒ２９およびＲ３０を介してＱ２３がオンになることによって検出される。Ｑ２３がオンになると、コンデンサＣ２２は、Ｒ２７およびＤ２を介して放電される。これは、Ｑ２１およびＱ２２をオフにし、ＩＤチップ６２に給電するのを停止する。したがって、駆動パルスに続いて、ラッチ６８は第１の状態から第２の状態にすでに移行している。

図５ａに関連して上で説明されている方式により、電源投入後にそれぞれのバンク上の１つの噴射装置に対して問い合わせを行うことができる。したがって、６つの噴射装置を備えるエンジンに対して３回の「キーオンオフ」サイクルを実行する（ＥＣＵは、始動サイクル毎にシリンダー番号をインクリメントする）。

真新しいエンジンの場合、最初に噴射装置のＩＤを読み取るためにエンジンを始動する前にすべての噴射装置を一巡り作動させることが望ましい。
ラッチをリセットするために、給電を停止してラッチ回路内のコンデンサを放電させなければならない。これは「キーオフオン」サイクルによって行うことができるが、都合よくラッチコンデンサを放電するために十分に長い時間、Ｌｏｗ側スイッチがスイッチオンされうる。（Ｌｏｗ側スイッチは、バイアス電圧をアースに短絡して、ラッチ回路に給電するのを効果的に停止する）。

好ましくは、エンジンが噴射装置が変更された後も暖かいということはありえないため、冷えたエンジン上の噴射装置にのみ問い合わせを行うことが提案される。
ラッチをディセーブルする代替的方法は、図６および７に示されている。図６に示されている回路は、図４ａに示されている回路を置き換えるものであり、図７に示されている回路は、図５ａに示されている回路を置き換えるものであることに留意されたい。

図６の代替的方法は、選択された噴射装置（Ｑ９によって感知される）にかかる電圧差を使用して、その噴射装置に関連付けられているラッチタイプＡをディセーブルする。
図７の代替的方法は、誘導キック法（Ｑ２３によって感知される）を使用して、ラッチタイプＢをディセーブルする。

上で説明されているさまざまなラッチメカニズムにおいて、１つのＩＤチップが選択された後、ＥＣＵは、適切な双方向レベル変換器（Ｑ５、Ｑ７、またはＱ１５）を介してチップと通信し、ＩＤチップからの応答は、上で説明されているように比較装置Ｕ４（８４）によって検出されうる。

図２に関して上で指摘されているように、ラッチ配置構成のイネーブルおよびディセーブル操作ならびにＩＤチップとの通信セッションは、エンジン始動ルーチンにおいて実行されうる。

図８は、本発明の一実施形態による通信プロセスの要約である。ステップ１００で、図５ａに示されているラッチ配置構成に対し燃料噴射システムがオンにされる。
ステップ１００の結果として、３つすべてのラッチがイネーブルされ、これにより、３つのＩＤチップがＥＣＵに接続される。

ステップ１０２で、３つの噴射装置配置構成のうちの２つに対してＨｉｇｈ側スイッチおよびＬｏｗ側スイッチをオフにすることによって３つの噴射装置配置構成のうちの２つに誘導キックが印加される。ステップ１０２の結果として、３つのラッチのうちの２つがディセーブルされ、これにより、１つのＩＤチップがＥＣＵと通信したままにされる。

ステップ１０４で、ＥＣＵは、イネーブルされたＩＤチップとの通信セッションを開始する。バイアス電圧をＩＤチップによって要求されるレベルに下げるために、イネーブルされた噴射装置配置構成（つまり、Ｑ５、Ｑ７、またはＱ９）の双方向レベル変換器が使用される。また、変換器は、ＥＣＵへの送信を進めるためにＩＤチップから送信された応答信号の電圧レベルを上げる。ＥＣＵは、ＩＤチップにメッセージを送信するために一連の電圧パルスを送ることができることに留意されたい。ＩＤチップは、その識別番号で応答するか、またはそれに加えて、その噴射装置に関連付けられているトリムデータで応答することができる（ステップ１０６）。選択されたＩＤチップとの通信セッションが終了すると、ＥＣＵは、別のＩＤチップとの通信セッションを開始し、この方法で、それぞれのＩＤチップを順繰りにアドレッシングすることができる。

図４〜７の配置構成は、噴射装置と一体化されたＩＤチップとＥＣＵが通信するための手段をなすことに留意されたい。この電子ラッチ配置構成を使用することで、一度に１つのＩＤチップで通信セッションを開始できるように個別のＩＤチップをアクティベートすることができる。したがって、この配置構成によって、ＥＣＵは、どのコンポーネントがエンジン内に組み付けられているかが常にわかるようにエンジン内の個別のＩＤチップの識別番号を（例えば、エンジンを始動する毎に、または修理／整備事象が生じた後に）チェックすることができる。このような方法で、ＥＣＵに通知を送ることなく交換部品がエンジン内に収容される機会は大幅に減じる。トリムデータがそれぞれのＩＤチップ内に格納される場合、ＥＣＵは、それに加えて、既存部品が新しい噴射装置に置き換えられたと判定した場合、古いトリムデータの補正を行うことができる。

上で説明されている実施形態は例として取りあげられているにすぎず、本発明を制限することは意図されず、その範囲は付属の請求項において画定されることは理解される。説明されている実施形態は、個別にまたは組み合わせて使用できることも理解されるであろう。

特に、図４から７に示されている駆動回路、電子ラッチ回路、および一般的配置構成は、本発明の例にすぎず、当業者であれば、本発明を実装するために他の回路配置構成も使用されうることを理解するであろう。また、上で説明されている実施形態のうちのいくつかは、ブースト回路によってかけられるブースト電圧に関係することにも留意されたい。しかし、当業者であれば、いくつかの噴射装置はブースト回路を備えず、そのような場合、電子ラッチをイネーブルするためにバッテリによって与えられる通常長い電圧パルスが使用されることを理解するであろう。

Claims (15)

1. 燃料噴射システム用の噴射装置（５０）であって、
   前記噴射装置の動作を制御するための噴射装置駆動回路（７６、７７）から駆動信号を受信するための入力手段（５１ａ、５１ｂ）と、
   ＩＤチップ（６２）とを備え、
   前記噴射装置は電子ラッチ手段（６８）をさらに備え、前記電子ラッチ手段（６８）は前記ＩＤチップが前記入力手段を介して前記噴射装置駆動回路と通信するように前記電子ラッチ手段がイネーブル状態に構成される第１の状態と、前記ＩＤチップが前記入力手段を介して前記噴射装置駆動回路と通信しないように前記電子ラッチ手段がディセーブル状態に構成される第２の状態との間を移行するように構成され、前記電子ラッチ手段は、前記噴射装置駆動回路から駆動パルス信号を前記噴射装置において受信すると、前記第１の状態から前記第２の状態に移行するように構成される噴射装置（５０）。
2. 前記駆動回路から受信された駆動パルス信号の電圧を前記ＩＤチップ（６２）の電圧供給レベルに下げるように構成された電圧変換手段（１６）をさらに備える、請求項１に記載の噴射装置。
3. 前記電子ラッチ手段は、燃料噴射システムの電源投入後に前記第１の状態から前記第２の状態に切り替えるように構成される、請求項１または請求項２に記載の噴射装置。
4. 前記電子ラッチ手段（６８）は、トランジスタ、コンデンサ、およびダイオードを配置構成したものを備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の噴射装置。
5. 前記電子ラッチ手段は、いったんオンにされると、Ｈｉ側の電圧バイアスが取り除かれるか、または強制的に第３のトランジスタ（Ｑ２３）によってオフ状態にされない限りオンのままとなるように接続されている第１のトランジスタ（Ｑ２１）および第２のトランジスタ（Ｑ２２）を備える、請求項４に記載の噴射装置。
6. 前記ＩＤチップとデータ通信を行っているときに前記電子ラッチ手段がスイッチオフするのを防ぐように構成された遅延コンデンサをさらに備える、請求項５に記載の噴射装置。
7. 前記噴射装置駆動回路から駆動パルス信号を受信すると、前記第３のトランジスタは、スイッチオンし、前記第１のトランジスタおよび前記第２のトランジスタをスイッチオフするために前記遅延コンデンサを放電させるように構成される、請求項６に記載の噴射装置。
8. 電圧バイアスがＨｉ側線上に現れている間、オンのままとなるように構成された第４のトランジスタをさらに備える、請求項５から７のいずれか１項に記載の噴射装置。
9. 前記第１のトランジスタからの出力は、前記ＩＤチップに給電するように構成される、請求項５から８のいずれか１項に記載の噴射装置。
10. 前記噴射装置は、ソレノイド制御噴射装置（５６）であり、前記駆動パルス信号は、前記電子ラッチ手段を前記第１の状態から前記第２の状態に切り替えるために噴射事象を開始するように構成される、請求項１から９のいずれか１項に記載の噴射装置。
11. 前記噴射事象は、前記電子ラッチ手段を前記第１の状態から前記第２の状態に切り替えるために前記ソレノイド（５６）からの誘導キックまたは前記ソレノイドにかかる電圧差のいずれかを含む、請求項１０に記載の噴射装置。
12. エンジンシステム内の噴射装置バンクであって、前記バンク上の前記噴射装置のすべてが、共通バスアドレスを共有する請求項１から１１に記載の少なくとも２つの噴射装置を備える、エンジンシステム内の噴射装置バンク。
13. 複数の噴射装置（５０、５２、５４）を備える燃料噴射装置システム内の第１の噴射装置と通信するための電子制御ユニット（ＥＣＵ）（７４）であって、それぞれの噴射装置は、噴射装置駆動回路（７６、７７）から駆動パルス信号を受信するための入力（５１ａ、５１ｂ、５３ａ、５３ｂ、５５ａ、５５ｂ）と、電子ラッチ手段（６８、７０、７２）と、一体化されたＩＤチップ（６２、６４、６６）とを備え、前記電子制御ユニットは
    それぞれのＩＤチップ（６２、６４、６６）が前記入力（５１ａ、５１ｂ、５３ａ、５３ｂ、５５ａ、５５ｂ）に接続されるように前記燃料噴射装置システム内のそれぞれの噴射装置（５０、５２、５４）の前記電子ラッチ手段（６８、７０、７２）をイネーブルし、
    前記燃料噴射装置システム内の前記第１の噴射装置（５０）以外のそれぞれの噴射装置（５２、５４）に、駆動パルス信号を受信する前記噴射装置（５２、５４）の前記電子ラッチ手段（７０、７２）をディセーブルするようになされた前記駆動パルス信号を送信し、
    通信信号を前記第１の噴射装置（５０）に送信し、
    前記第１の噴射装置（５０）に関連付けられている前記ＩＤチップ（６２）から応答信号を受信するように構成される、
    電子制御ユニット（ＥＣＵ）（７４）。
14. 前記燃料システム内のそれぞれの噴射装置は、請求項１から１１のいずれか１項に記載の噴射装置である請求項１３に記載のＥＣＵ。
15. 前記応答信号を解釈するように構成された比較装置コンポーネント（８４）を備える、請求項１３または請求項１４に記載のＥＣＵ。

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