JP2014211742A - 制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】電子制御装置とセンサ装置との間の配線数を低減でき、通信のためのＩＤの設定を不要とする。【解決手段】各インジェクタ３につき１本の信号線１２に圧力信号と通信信号を重畳させる。インジェクタ３の出力回路１６は、センサ１１で検出された燃料圧力に応じた電圧を持つ圧力信号をＥＣＵ４に伝送する。通信ドライバ１７は、信号線１２の駆動／非駆動の状態を切り替えることにより通信信号をセンサ信号に重ね合わせて送信し、信号線１２の電圧をしきい値電圧Ｖt1と比較して通信信号を受信する。ＥＣＵ４の入力回路３４は、通信ドライバ３５の受信信号または送信信号がＬからＨに変化した時に、信号線１２の電圧をサンプルホールドする。通信ドライバ３５は、信号線１２の電圧をしきい値電圧Ｖt2と比較して通信信号を受信する。しきい値電圧Ｖt1、Ｖt2は、圧力信号の電圧レベルを基準として設定される。【選択図】図１

Description

本発明は、電子制御装置とセンサ装置が当該センサ装置ごとに設けられた信号線により接続された制御システムに関する。

例えば車両に搭載されるディーゼルエンジンの燃料噴射制御システムは、エンジンの各気筒に設けられたインジェクタと、当該インジェクタを駆動して燃料の噴射制御を行う電子制御装置（以下、ＥＣＵと称す）を備えている。各インジェクタは、燃料供給用配管を通して高圧燃料の供給を受ける。

インジェクタには、燃料噴射口を開閉するアクチュエータと、燃料供給用配管からの燃料取込口における燃料圧力を検出する圧力センサ（センサ装置）を備えたものが知られている。燃料圧力に対応したセンサ信号は、信号線を通してインジェクタからＥＣＵに伝送される。このようなインジェクタを用いると、ＥＣＵは、燃料噴射期間を含む特定期間のセンサ信号を高速にサンプリングすることにより、燃料噴射に伴う燃料圧力の変動を高精度に算出できる。ＥＣＵは、この算出した燃料圧力の変動に基づいて実際の噴射状態を検出できるので、好ましい噴射特性に近付くように噴射特性の補正が可能となる。

上記インジェクタは、初期特性値、学習によって得られた機差や経時変化に対する補正情報など、各インジェクタに固有の情報を記憶するメモリを備えている。この固有情報は、ＥＣＵの交換等に備えて、ＥＣＵとインジェクタとの間で共有されている。製品出荷時に初期特性値がメモリに書き込まれた後、ＥＣＵは、エンジンの運転開始時などのタイミングでインジェクタから固有情報を読み出し、エンジンの運転停止時などのタイミングでインジェクタに固有情報を書き込む。そのための手段として、ＥＣＵとインジェクタには通信機能が必要になる。

特許文献１に記載された制御システムは、ＥＣＵと各インジェクタが備える通信デバイスとが共通の通信線を介してバス接続されている。また、各インジェクタは、インジェクタごとに個別に設けられた信号線に接続されており、これらの信号線を通してインジェクタからＥＣＵにセンサ信号を伝送するようになっている。

特開２０１２−２２１２号公報

上述のように、従来の制御システムでは、センサ信号を伝送する信号線の他に、固有情報を送受信するための通信線が必要になる。このため、コネクタ端子の数やワイヤの本数が増えて、搭載環境の圧迫やコストアップが問題となっていた。また、バス接続された通信線を用いる場合、ノードＩＤの設定が必要になる。しかし、ＩＤ設定命令中は、信号線を０Ｖに設定する必要があるので、その間センサ値をモニタできないという不都合があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、電子制御装置とセンサ装置との間の配線数を低減でき、通信のためのＩＤの設定も不要となる制御システムを提供することにある。

請求項１に記載した制御システムは、電子制御装置とセンサ装置が当該センサ装置ごとに設けられた信号線により接続された制御システムである。センサ装置は、物理量を検出するセンサと、検出される物理量に応じた電圧レベルを持つセンサ信号を信号線に出力するセンサ信号出力部と、通信信号が持つ２値のレベルに応じて信号線の駆動／非駆動の状態を切り替えることにより当該通信信号をセンサ信号に重ね合わせて信号線に出力する送信機能を有する通信処理部とを備えている。

電子制御装置は、信号線の電圧を所定のしきい値電圧と比較することにより信号線の電圧信号から通信信号を分離する受信機能を有する通信処理部と、信号線がセンサ装置の通信処理部によって非駆動の状態とされている期間に信号線からセンサ信号を入力するセンサ信号入力部とを備えている。

この構成によれば、センサ装置は、通信信号を送信する場合、通信信号が持つ２値のレベルに応じて信号線の駆動／非駆動の状態を切り替える。信号線の電圧は、駆動状態では駆動電圧によって定まり、非駆動状態ではセンサ信号の電圧に等しくなる。従って、電子制御装置の通信処理部は、通信信号を受信する場合、信号線の電圧をしきい値電圧（駆動電圧とセンサ信号の電圧との中間電圧）と比較することにより信号線の電圧信号から通信信号を分離できる。

請求項８、９記載の手段のように、通信信号は、デジタル値に対応した２値のレベルを有するビット列信号、アナログ値に対応したデューティ比を有する信号など、２値レベルを組み合わせて構成されている。このため、例えば１単位（例えば１バイト、１周期）の通信信号を送受信する場合、信号線が非駆動状態となる期間が現れる。電子制御装置のセンサ信号入力部は、非通信期間中は勿論、通信期間中であっても信号線が非駆動状態とされている期間に、信号線からセンサ信号を入力することができる。

本手段によれば、信号線を用いてセンサ装置から電子制御装置にセンサ信号を伝送できるとともに、同じ信号線を用いてセンサ装置から電子制御装置への通信が可能となる。これにより、従来構成で必要とされた通信線が不要となり、コネクタ端子の数やワイヤの本数（配線数）を減らすことができる。また、センサ装置と電子制御装置とは、信号線により１：１に接続されているので、従来構成で必要とされた通信のためのＩＤの設定も不要となる。すなわち、本手段によれば、センサ装置と電子制御装置との間のインタフェース機能を高めることができる。

請求項２記載の手段によれば、電子制御装置の通信処理部は、センサ信号入力部が入力したセンサ信号の電圧レベルを基準としてしきい値電圧を設定する。この構成によれば、センサ装置が出力するセンサ信号の電圧レベルにかかわらず、通信信号を分離するための適切なしきい値電圧が設定される。

請求項３記載の手段によれば、センサ信号入力部は、電子制御装置の通信処理部が受信した通信信号が、信号線の駆動状態に対応した第１レベルから信号線の非駆動状態に対応した第２レベルに変化したタイミングで、信号線の電圧信号をセンサ信号として入力する。この構成によれば、センサ信号入力部は、信号線が非駆動の状態とされているタイミングを正しく検出でき、通信信号に妨げられることなくセンサ信号を正しく入力できる。

請求項４記載の手段によれば、センサ信号入力部は、信号線の電圧信号を入力するバッファ回路と、ホールド回路と、電子制御装置の通信処理部が受信した通信信号が第１レベルから第２レベルに変化した時にサンプリングパルスを生成するパルス生成回路と、サンプリングパルスが入力された時にバッファ回路の出力電圧をホールド回路に入力するサンプリング回路とを備えている。

この構成によれば、通信信号が第１レベルから第２レベルに変化すると、信号線の電圧信号（センサ信号）がバッファ回路を介してホールド回路に入力される。その後、サンプリングパルスが消滅すると、サンプリング回路に入力された電圧がホールドされる。電子制御装置は、通信が行われている限り、ホールド電圧を参照すれば最新のセンサ信号を得られる。

請求項５記載の手段によれば、センサ装置の通信処理部は、送信機能に加えて、信号線の電圧を所定のしきい値電圧と比較することにより信号線の電圧信号から通信信号を分離する受信機能を有している。電子制御装置の通信処理部は、受信機能に加えて、通信信号が持つ２値のレベルに応じて信号線の駆動／非駆動の状態を切り替えることにより当該通信信号を信号線に出力する送信機能を有している。センサ信号入力部は、信号線がセンサ装置の通信処理部および電子制御装置の通信処理部によって非駆動の状態とされている期間に信号線からセンサ信号を入力する。これにより、センサ装置と電子制御装置との間で双方向の通信が可能になる。

請求項６記載の手段によれば、センサ装置の通信処理部は、センサにより検出される物理量に応じた電圧レベルを基準としてしきい値を設定する。この構成によれば、自ら出力するセンサ信号の電圧レベルにかかわらず、通信信号を分離するための適切なしきい値電圧が設定される。

請求項７記載の手段によれば、センサ装置は、燃料を蓄える蓄圧容器の燃料出口からインジェクタの噴射口に至るまでの燃料通路に配置されて当該燃料通路内の燃料圧力を検出し、その検出した燃料圧力に対応するセンサ信号を信号線に出力する装置である。電子制御装置は、信号線を介して入力した燃料噴射前のセンサ信号に基づいて燃料圧力の圧力制御とインジェクタの噴射制御を実行する。燃料噴射前における燃料圧力の変化は小さい。このため、センサ信号入力部は、通信中であっても、信号線が非駆動状態とされている期間に正しい燃料圧力を入力することができる。

さらに、電子制御装置は、信号線を介して入力した燃料噴射期間を含む特定期間のセンサ信号に基づいて燃料噴射に伴い変動する燃料圧力を検出し、その検出した燃料圧力に基づいて実際の噴射状態を算出して噴射制御にフィードバックする。この期間における燃料圧力は大きく変化する。センサ信号入力部は、信号線上のセンサ信号を高速にサンプリングして燃料圧力を検出する必要がある。このため、信号線に通信信号が重畳すると、燃料噴射に伴い変動する燃料圧力を正確に入力することができない。

電子制御装置がマスタとされ、センサ装置がスレーブとされてマスタスレーブ形式の通信を行う。電子制御装置は、上述した理由により、その通信処理部が通信信号を送受信している間、特定期間における燃料圧力の検出動作を停止する。また、電子制御装置は、特定期間における燃料圧力の検出動作中は、通信処理部からのマスタデータの送信を停止する。マスタデータの送信を停止することで、センサ装置からのスレーブデータの送信も停止する。

このように、本制御システムは、圧力制御と噴射制御を実行する電子制御装置と、燃料圧力を検出するセンサ装置とを備えた燃料噴射制御システムに好適となる。特に、燃料噴射に伴い変動する燃料圧力を検出して噴射制御にフィードバックする高精度な制御では、センサ装置とともに設けられるインジェクタの固有情報を、電子制御装置との間で通信する機能が必要となる。本手段によれば、信号線を用いて通信できるので通信線が不要となる。

第１の実施形態の燃料噴射制御システムに係る概略的な電気的構成図 燃料噴射制御システムを表す構成図 インジェクタに設けられたセンサ装置の構成図 ＥＣＵに設けられた入力回路と通信ドライバの構成図 インジェクタとＥＣＵとの間での圧力信号の伝送と通信に係る波形図 信号線の電圧波形 第２の実施形態を示す図４相当図 図５相当図

各実施形態において実質的に同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
（第１の実施形態）
以下、本発明をディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射制御システムに適用した第１の実施形態について図１から図６を参照しながら説明する。図１、図２に示すように、燃料噴射制御システム１は、ディーゼルエンジン２の気筒＃１〜＃４にそれぞれ設けられたインジェクタ３と、当該インジェクタ３を駆動して燃料噴射を制御するＥＣＵ４（エンジン制御装置）を備えている。

各インジェクタ３は、コモンレール５の燃料出口６から延びる燃料供給用配管７（燃料通路）に接続されており、その燃料供給用配管７を通して高圧燃料が供給される。コモンレール５（蓄圧容器）には、図示しない燃料タンクから燃料ポンプによって圧送された燃料が高圧の状態で蓄圧されている。インジェクタ３は、電磁コイルやピエゾ素子の通電により噴射口８を開くアクチュエータを備えている。ＥＣＵ４が駆動信号線９および駆動装置（以下、ＥＤＵと称す）１０を介して駆動信号を出力すると、アクチュエータが駆動されて噴射口８からエンジン２の気筒＃１〜＃４に燃料が噴射される。

インジェクタ３において燃料供給用配管７からの燃料取込口には、燃料圧力および燃料温度を検出するセンサ１１が設けられている。このセンサ１１は、燃料噴射に伴い変動する燃料圧力（インレット圧）を高精度に検出することができる。インジェクタ３とＥＣＵ４との間には、各インジェクタ３ごとに信号線１２が設けられている。インジェクタ３は、燃料圧力に応じた電圧レベルを持つ圧力信号（センサ信号に相当）を信号線１２を介してＥＣＵ４に伝送する。ＥＣＵ４は、その圧力信号が示す燃料圧力に基づいて、噴射動作や実噴射による圧力変動態様を高い精度で検出することができる。

図１に示すように、ＥＣＵ４は、共通の電源線１３、１４により各インジェクタ３に電源電圧を供給している。インジェクタ３は、センサ１１と制御ＩＣ１５を備えている。インジェクタ３は、信号線１２を介してＥＣＵ４にアナログデータである圧力信号を伝送するとともに、同じ信号線１２を介してＥＣＵ４との間でインジェクタ３の固有情報、燃料温度などのデジタルデータからなる通信信号を送受信する。

この通信信号は、デジタル値に対応した２値のレベルを有するビット列信号である。また、固有情報とは、インジェクタの初期特性値、学習によって得られたインジェクタの機差や経時変化に対する補正情報など、個々のインジェクタに固有のデータである。固有情報は、ＥＣＵ４の交換等に備えて、通信によりＥＣＵ４とインジェクタ３との間で共有されている。

センサ１１は、図３に示すように、ダイアフラム上にホイートストンブリッジを構成するように形成されたピエゾ抵抗素子１１ａ〜１１ｄを備えている。このホイートストンブリッジに端子１１ｐ、１１ｓを介して一定の駆動電流を流すと、端子１１ｑ、１１ｒ間に燃料圧力に応じた電圧が生じる。また、ホイートストンブリッジ全体の合成抵抗が圧力に依存せず、温度にのみ依存する構成とすることで、端子１１ｐ、１１ｓ間に燃料温度に応じた電圧が生じる。

制御ＩＣ１５は、出力回路１６、通信ドライバ１７、制御回路１８、不揮発性メモリ１９およびＡ／Ｄコンバータ（以下、ＡＤＣと称す）２０、２１を備えている。不揮発性メモリ１９は、電気的にデータの書き換えが可能なＥＥＰＲＯＭ等から構成されており、上述した固有情報、センサ１１の特性ばらつきの補正値（ゲイン、オフセット）等が記憶されている。出力回路１６は、センサ信号出力部に相当する。制御回路１８は、センサ１１の特性ばらつきの補正、燃料圧力の検出分解能の向上などの目的から、出力回路１６に対しゲインとオフセットを設定するためのゲインレジスタの値とオフセットレジスタの値を出力する。

ゲインレジスタのデジタル値はＤ／Ａコンバータ（以下、ＤＡＣと称す）２２でＤ／Ａ変換され、バッファ回路２３は、この変換電圧に応じた電流を端子１１ｐから流し込む。端子１１ｐ、１１ｓ間の燃料温度に応じた電圧（温度信号）は、ＡＤＣ２１によりデジタル値に変換されて制御回路１８に入力される。

オフセットレジスタの値はＤＡＣ２４でＤ／Ａ変換され、バッファ回路２５を介して加算回路２６に与えられる。差動増幅回路２７は、端子１１ｑ、１１ｒ間の燃料圧力に応じた電圧を増幅して加算回路２６に出力する。加算回路２６は、燃料圧力に応じた電圧レベルを持つ圧力信号を出力し、バッファ回路２８はその圧力信号を信号線１２に出力する。圧力信号は、ＡＤＣ２０によりデジタル値に変換されて制御回路１８に入力される。

通信ドライバ１７は、通信処理部に相当する。通信ドライバ１７は、制御回路１８から出力される送信信号の２値レベルに応じてトランジスタ２９をオン／オフすることで、信号線１２の駆動／非駆動の状態を切り替える。この送信機能により、通信信号を圧力信号に重ね合わせて信号線１２に出力できる。一方、コンパレータ３０は、信号線１２の電圧を所定のしきい値電圧Ｖt1と比較することにより、信号線１２の電圧信号から受信信号を分離して制御回路１８に出力する。この受信機能により、信号線１２上の圧力信号に重畳された通信信号を受信することができる。以上説明したセンサ１１と制御ＩＣ１５によりセンサ装置３１が構成されている。

ＥＣＵ４は、マイクロコンピュータ（マイコン）３２と駆動回路３３の他に、インジェクタ３ごとに入力回路３４と通信ドライバ３５を備えている。マイコン３２は、ＣＰＵ、揮発性メモリ（ＲＡＭ）、不揮発性メモリ（ＲＯＭ）、Ａ／Ｄコンバータ、シリアル通信回路（送信回路、受信回路）、Ｉ／Ｏポートなどを備えている。駆動回路３３は、噴射指令信号に従ってＥＤＵ１０に対し駆動信号を出力する。

図４は、ＥＣＵ４のうちマイコン３２および１系統分の入力回路３４と通信ドライバ３５を示している。また、マイコン３２が備える構成要素のうちＡ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）３６、送信回路（ＴＸＤ）３７および受信回路（ＲＸＤ）３８を示している。

入力回路３４は、センサ信号入力部に相当する。入力回路３４は、信号線１２がＴＸＤ３７およびインジェクタ３の通信ドライバ１７によって非駆動の状態とされている期間に、信号線１２から圧力信号を入力する。バッファ回路３９は、信号線１２の電圧を入力し、それをＦＥＴ４０を介してホールド回路４１に出力する。ＦＥＴ４０は、Ｈレベルのサンプリングパルスが入力された時にオンするサンプリング回路である。ホールド回路４１は、抵抗４２とコンデンサ４３から構成されている。

パルス生成回路４４は、通信ドライバ３５の受信信号またはマイコン３２の送信信号がＬレベル（第１レベル）からＨレベル（第２レベル）に変化した時に、幅狭のサンプリングパルスを生成する。ＯＲゲート４５は、これら受信信号と送信信号を入力し、インバータ４６を介して微分回路に入力する。微分回路は、コンデンサ４７と抵抗４８、４９から構成されており、その後インバータ５０を介した信号が上記サンプリングパルスとなる。微分回路に替えて、ワンショットパルス発生回路を用いてもよい。

通信ドライバ３５は、通信処理部に相当する。通信ドライバ３５は、ＴＸＤ３７から出力される送信信号をインバータ５１で反転し、その２値レベルに応じてトランジスタ５２をオン／オフすることで、信号線１２の駆動／非駆動の状態を切り替える。この送信機能により、マイコン３２からの通信信号を信号線１２に出力できる。

抵抗５３、５４からなるしきい値設定回路５５は、入力回路３４が入力した圧力信号（ホールド電圧）を分圧してしきい値電圧Ｖt2を生成する。バッファ回路５６は、信号線１２の電圧を入力する。コンパレータ５７は、バッファ回路５６の出力電圧をしきい値電圧Ｖt2と比較することにより、信号線１２の電圧信号から受信信号を分離してＲＸＤ３８に出力する。この受信機能により、信号線１２上の圧力信号に重畳された通信信号を受信することができる。

次に、本実施形態の作用について図５および図６も参照しながら説明する。本実施形態の燃料噴射制御システム１は、各インジェクタ３につき１本の信号線１２にアナログデータである圧力信号とデジタルデータからなる通信信号を重畳させる。通信信号を送受信する場合、ＥＣＵ４がマスタ、インジェクタ３がスレーブとなり、各インジェクタ３ごとにマスタスレーブ形式の通信を行う。このため、通信信号の衝突は生じない。

図５は、非噴射期間におけるＬＩＮ（Local Interconnect Network）による通信波形を示している。上から順に、インジェクタ３の出力回路１６の圧力信号、通信信号、信号線１２の電圧、ＥＣＵ４の入力回路３４の圧力信号としきい値電圧Ｖt2、ＥＣＵ４の送信信号、インジェクタ３の送信信号である。圧力信号は、実際の変化よりも大きい変化で描いてある。信号線１２の電圧は、通信信号がドミナント（論理値０）の期間では０Ｖとなり、レセッシブ（論理１）の期間では圧力信号の電圧に等しくなる。

インジェクタ３の制御ＩＣ１５に設けられた出力回路１６は、センサ１１で検出された燃料圧力に応じた電圧レベルを持つ圧力信号をＥＣＵ４に伝送する。通信ドライバ１７は、トランジスタ２９をオンして信号線１２をほぼ０Ｖに駆動する状態と、トランジスタ２９をオフして信号線１２を非駆動とする状態とを組み合わせて通信信号を送信する。また、通信ドライバ１７は、信号線１２の電圧をしきい値電圧Ｖt1と比較することにより通信信号を受信する。しきい値電圧Ｖt1は、駆動電圧（０Ｖ）と圧力信号の電圧との中間電圧である必要がある。ここでは、ＬレベルとＨレベルに対するマージンが等しくなるように、バッファ回路２８に入力される圧力信号の電圧レベルを基準として、その１／２の電圧レベルに設定されている。

一方、ＥＣＵ４の入力回路３４は、通信ドライバ３５の受信信号またはマイコン３２の送信信号がＬレベルからＨレベルに変化した時に、信号線１２の電圧をサンプリングしてホールド回路４１にホールドする。すなわち、入力回路３４は、インジェクタ３から送信されてくる固有情報、温度情報などの通信信号のＬからＨへのビット変化を利用して圧力信号をサンプリングする。また、マイコン３２は、ＴＸＤ３７の出力電圧をＬレベルからＨレベルに変化させることで、所望のタイミングで圧力信号をサンプリングすることもできる。それ以外のときには、サンプリングパルスが発生しないので、入力回路３４は、圧力信号をホールドする。ＥＣＵ４は、ホールド電圧をＡＤＣ３６でデジタルデータに変換してデジタル制御に用いる。

ＥＣＵ４の通信ドライバ３５は、信号線１２の電圧をしきい値電圧Ｖt2と比較することにより通信信号を受信する。しきい値電圧Ｖt2は、駆動電圧（０Ｖ）と圧力信号の電圧との中間電圧である必要がある。しきい値設定回路５５の抵抗５３、５４を同じ抵抗値に設定することで、インジェクタ３の通信ドライバ１７と同様に、入力回路３４に入力される圧力信号の電圧レベルを基準として、その１／２の電圧レベルにしきい値電圧Ｖt2を設定することができる。

ところで、ＥＣＵ４は、エンジン回転数と必要噴射量から目標の燃料圧力を算出し、センサ１１で検出された燃料圧力をフィードバック制御する圧力制御、およびクランク角に同期して所定気筒のインジェクタ３が噴射する前の圧力から適正な噴射量を算出し噴射を行う噴射制御を実行する。この場合、ＥＣＵ４は、信号線１２を介して伝送された圧力信号から、インジェクタ３の噴射前（インジェクタ３の非駆動期間）の燃料圧力を得る。また、ＥＣＵ４は、インジェクタ３から信号線１２を介して送信された燃料温度の情報を受信する。

燃料噴射前における燃料圧力の変化は小さい。このため、ＥＣＵ４の入力回路３４は、通信信号がレセッシブの期間（信号線１２が非駆動状態とされている期間）に、正しい燃料圧力を得ることができる。ＥＣＵ４は、燃料圧力が目標値に等しくなるように燃料ポンプを制御する。また、ＥＣＵ４は、燃料圧力、エンジン回転数、アクセル開度などに基づいて目標噴射状態を決定し、後述する学習により得た補正値を反映した噴射指令信号を設定する。

ＥＣＵ４は、インジェクタ３の機差や経時変化にかかわらず、実噴射状態が目標噴射状態に一致するよう燃料噴射状態（噴射開始時期、噴射終了時期、噴射量等）を高精度に制御する。そこで、ＥＣＵ４の入力回路３４は、所定時に、信号線１２を介して伝送された圧力信号から、燃料噴射期間を含む特定期間の燃料圧力を高速にサンプリングし、実噴射に伴う燃料圧力の推移波形を求め、その推移波形に基づいて実噴射状態を検出する。そして、噴射指令信号と実噴射状態との相関を学習することにより、噴射指令信号に対する補正値を算出して噴射制御にフィードバックする。

燃料噴射期間では燃料圧力は大きく変化する。このため、信号線１２に通信信号が重畳すると、燃料噴射に伴い変動する燃料圧力を正確に得ることができない。そこで、ＥＣＵ４は、入力回路３４が通信信号を送受信している間、特定期間における燃料圧力の検出動作を停止する。また、ＥＣＵ４は、特定期間における燃料圧力の検出動作中は、通信ドライバ３５からのマスタデータの送信を停止する。マスタデータの送信を停止することで、インジェクタ３の通信ドライバ１７からのスレーブデータの送信も停止する。ＥＣＵ４は、特定期間における燃料圧力の検出動作が完了した後、通信を再開すればよい。

上述したように、固有情報は、ＥＣＵ４とインジェクタ３との間で共有されている。ＥＣＵ４は、エンジン２の運転開始時（例えばＩＧスイッチのオン操作時）に、固有情報の送信要求を含む通信信号を送信し、それに応じて各インジェクタ３から送信されてくる固有情報を含む通信信号を受信する。また、ＥＣＵ４は、エンジン２の運転終了時（例えばＩＧスイッチのオフ操作時）に、各インジェクタ３の固有情報を含む通信信号を各インジェクタ３に送信する。インジェクタ３の制御回路１８は、受信した固有情報により不揮発性メモリ１９の記憶内容を更新する。

図６は、エンジン２の運転開始時に各インジェクタ３から固有情報を読み出すときの信号線１２の電圧波形を示している。ここでは、気筒＃１、＃３、＃４、＃２の順で燃料噴射が行われる。送信要求であるマスタデータに続いて、固有情報であるスレーブデータが送られている。このうちＡで示すマスタデータとスレーブデータは、燃料噴射期間に重なって通信が行われている。

インジェクタ３の通信ドライバ１７、ＥＣＵ４の通信ドライバ３５は、それぞれ圧力信号の電圧レベルを基準とするしきい値電圧Ｖt1、Ｖt2を比較基準とすることにより通信信号を受信する。このため、燃料の噴射に伴い信号線１２の電圧レベルが大きく変動した時でも、誤りなく受信信号を分離できる。

以上説明したように、燃料噴射に伴い変動する燃料圧力を検出して噴射制御にフィードバックする高精度な制御では、インジェクタ３の固有情報をＥＣＵ４との間で通信する機能が必要となる。本実施形態によれば、各気筒について１本の信号線１２により、インジェクタ３からＥＣＵ４に圧力信号を伝送できるとともに、インジェクタ３とＥＣＵ４との間で双方向の通信ができる。これにより、通信線が不要となり、コネクタ端子の数やワイヤの本数を減らすことができる。また、インジェクタ３とＥＣＵ４とは、信号線１２により１：１に接続されているので、通信のためのＩＤの設定も不要となる。これにより、インジェクタ３とＥＣＵ４との間のインタフェース機能を高めることができる。

ＥＣＵ４の入力回路３４は、通信ドライバ３５が受信した通信信号が、ＬレベルからＨレベルに変化したタイミングで、信号線１２の電圧信号を圧力信号として入力する。これにより、入力回路３４は、信号線１２が非駆動の状態とされているタイミングで、通信信号に妨げられることなく圧力信号を正しく入力できる。また、この圧力信号はホールドされるので、マイコン３２は、信号線１２が駆動状態とされている期間を含め圧力信号をモニタできる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について図７および図８を参照しながら説明する。本実施形態のインジェクタ３は、信号線１２を介して、燃料圧力に応じた電圧値を持つ圧力信号を伝送するとともに、燃料圧力に対応したデューティ比を持つ通信信号を送信する。すなわち、圧力情報の送信について２重系となっている。本実施形態でも圧力制御と噴射制御を実行するが、燃料噴射期間の燃料圧力を高速サンプリングして噴射制御にフィードバックする制御は行っていない。

図３に示したインジェクタ３の制御回路１８は、ＡＤＣ２０から入力した燃料圧力を、その燃料圧力に対応したデューティ比を持つ１ｋＨｚの通信信号に変換して通信ドライバ１７から送信する。図７に示すように、ＥＣＵ６１の通信ドライバ６２は、図４に示した通信ドライバ３５からトランスミッタ（インバータ５１とトランジスタ５２）を除いた構成を備えている。これに伴い、入力回路３４は、通信ドライバ３５の受信信号がＬレベルからＨレベルに変化した時に、信号線１２の電圧をサンプルホールドする。受信回路（ＲＸＤ）６３は、受信信号のデューティ比に応じた値（燃料圧力）を得る。その他の構成は第１の実施形態と同様である。

図８は、上から順に、インジェクタ３の出力回路１６の圧力信号、通信信号、信号線１２の電圧、ＥＣＵ６１の入力回路３４の圧力信号としきい値電圧Ｖt2、入力回路３４のサンプリングパルス、ＥＣＵ６１の受信信号である。ＥＣＵ６１において、時刻ｔ１より前の圧力信号およびしきい値電圧Ｖt2は０Ｖである。

時刻ｔ１で通信信号がドミナント（論理値０）からレセッシブ（論理１）に変化すると、通信ドライバ６２の受信信号がＨレベルとなる。この時、入力回路３４の微分回路によって時刻ｔ２までサンプリングパルスが生成され、その間だけＦＥＴ４０がオンする。これにより、ホールド回路４１の電圧は信号線１２の電圧と等しくなり、時刻ｔ２にサンプリングパルスがＬレベルに変化した後、通信信号が再びレセッシブに変化する時刻ｔ４までホールドする。このホールド電圧（圧力信号）はＡＤＣ３６に入力され、例えば２ｍｓの周期でＡ／Ｄ変換される。

信号線１２上の圧力信号の変化率は小さく、しきい値電圧Ｖt2はホールド電圧の１／２の電圧レベルに設定されている。これにより、通信が行われている限り、しきい値電圧Ｖt2は圧力信号の１／２の電圧に設定される。従って、通信ドライバ６２は、送信されてきた通信信号のレベル変化を確実に捉えて受信信号を生成することができる。

本実施形態によれば、各気筒について１本の信号線１２により、インジェクタ３からＥＣＵ４に、燃料圧力に応じた圧力信号を伝送できるとともに燃料圧力に応じたデューティ比を有する通信信号を送信できる。この２重系のシステムにより、ＥＣＵ４は、インジェクタ３のセンサ１１で検出した燃料圧力を一層確実に得ることができる。その他、第１の実施形態と同様の作用および効果が得られる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形、拡張を行うことができる。

本発明の制御システムは、車両の燃料噴射制御システムに限られない。電子制御装置とセンサ装置が当該センサ装置ごとに設けられた信号線により接続され、その信号線を介して、センサ装置から電子制御装置にセンサ信号を伝送するとともに、少なくともセンサ装置から電子制御装置に通信信号を送信するシステムに広く適用できる。第２の実施形態のように、センサ装置と電子制御装置との間で双方向の通信をするものであってもよい。

しきい値電圧Ｖt1、Ｖt2を圧力信号の１／２の電圧レベルに設定したが、圧力信号の電圧範囲、信号線１２に加わるノイズの大きさなどを勘案して適宜変更してもよい。

図面中、１は燃料噴射制御システム（制御システム）、３はインジェクタ、４、６１はＥＣＵ（電子制御装置、エンジン制御装置）、５はコモンレール（蓄圧容器）、６は燃料出口、７は燃料供給用配管（燃料通路）、８は噴射口、１１はセンサ、１２は信号線、１６は出力回路（センサ信号出力部）、１７は通信ドライバ（通信処理部）、３１はセンサ装置、３４は入力回路（センサ信号入力部）、３５、６２は通信ドライバ（通信処理部）、３９はバッファ回路、４０はＦＥＴ（サンプリング回路）、４１はホールド回路、４４はパルス生成回路である。

Claims (9)

1. 電子制御装置（４，６１）とセンサ装置（３１）が当該センサ装置ごとに設けられた信号線（１２）により接続された制御システムであって、
   前記センサ装置は、
   物理量を検出するセンサ（１１）と、
   前記検出される物理量に応じた電圧レベルを持つセンサ信号を前記信号線に出力するセンサ信号出力部（１６）と、
   通信信号が持つ２値のレベルに応じて前記信号線の駆動／非駆動の状態を切り替えることにより当該通信信号を前記センサ信号に重ね合わせて前記信号線に出力する送信機能を有する通信処理部（１７）とを備え、
   前記電子制御装置は、
   前記信号線の電圧を所定のしきい値電圧と比較することにより前記信号線の電圧信号から通信信号を分離する受信機能を有する通信処理部（３５，６２）と、
   前記信号線が前記センサ装置の通信処理部によって非駆動の状態とされている期間に前記信号線から前記センサ信号を入力するセンサ信号入力部（３４）とを備えていることを特徴とする制御システム。
2. 前記電子制御装置の通信処理部は、前記センサ信号入力部が入力したセンサ信号の電圧レベルを基準として前記しきい値電圧を設定することを特徴とする請求項１記載の制御システム。
3. 前記センサ信号入力部は、前記電子制御装置の通信処理部が受信した通信信号が、前記信号線の駆動状態に対応した第１レベルから前記信号線の非駆動状態に対応した第２レベルに変化したタイミングで、前記信号線の電圧信号を前記センサ信号として入力することを特徴とする請求項１または２記載の制御システム。
4. 前記センサ信号入力部は、
   前記信号線の電圧信号を入力するバッファ回路（３９）と、
   ホールド回路（４１）と、
   前記電子制御装置の通信処理部が受信した通信信号が前記第１レベルから前記第２レベルに変化した時にサンプリングパルスを生成するパルス生成回路（４４）と、
   前記サンプリングパルスが入力された時に前記バッファ回路の出力電圧を前記ホールド回路に入力するサンプリング回路（４０）とを備えていることを特徴とする請求項３記載の制御システム。
5. 前記センサ装置の通信処理部（１７）は、前記信号線の電圧を所定のしきい値電圧と比較することにより前記信号線の電圧信号から通信信号を分離する受信機能を有し、
   前記電子制御装置の通信処理部（３５）は、通信信号が持つ２値のレベルに応じて前記信号線の駆動／非駆動の状態を切り替えることにより当該通信信号を前記信号線に出力する送信機能を有し、
   前記センサ信号入力部（３４）は、前記信号線が前記センサ装置の通信処理部および前記電子制御装置の通信処理部によって非駆動の状態とされている期間に前記信号線から前記センサ信号を入力することを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の制御システム。
6. 前記センサ装置の通信処理部は、前記センサにより検出される物理量に応じた電圧レベルを基準として前記しきい値を設定することを特徴とする請求項５記載の制御システム。
7. 前記センサ装置は、燃料を蓄える蓄圧容器（５）の燃料出口（６）からインジェクタ（３）の噴射口（８）に至るまでの燃料通路（７）に配置されて当該燃料通路内の燃料圧力を検出し、その検出した燃料圧力に対応するセンサ信号を前記信号線に出力する装置であり、
   前記電子制御装置は、前記信号線を介して入力した燃料噴射前のセンサ信号に基づいて前記燃料圧力の圧力制御と前記インジェクタの噴射制御を実行するとともに、前記信号線を介して入力した燃料噴射期間を含む特定期間のセンサ信号に基づいて燃料噴射に伴い変動する燃料圧力を検出し、その検出した燃料圧力に基づいて実際の噴射状態を算出して前記噴射制御にフィードバックするエンジン制御装置であり、
   前記電子制御装置がマスタとされ、前記センサ装置がスレーブとされてマスタスレーブ形式の通信を行い、
   前記電子制御装置は、その通信処理部が通信信号を送受信している間、前記特定期間における燃料圧力の検出動作を停止し、前記特定期間における燃料圧力の検出動作中は、前記通信処理部からのマスタデータの送信を停止するように制御することを特徴とする請求項５または６記載の制御システム。
8. 前記通信信号は、デジタル値に対応した２値のレベルを有するビット列信号であることを特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載の制御システム。
9. 前記通信信号は、アナログ値に対応したデューティ比を有する信号であることを特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載の制御システム。

Images