JP2018115619A - 電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い機能安全要求対応を実現可能にし、また、故障箇所を判別可能にする。
【解決手段】本実施形態の電子制御装置１は、噴射弁２の上流側に設けられ噴射弁２を昇圧電圧駆動する第１スイッチ６と、噴射弁２の上流側に設けられ噴射弁２を電源電圧駆動する第２スイッチ８と、噴射弁２の下流側に設けられ噴射弁２を気筒毎にオンオフする第３スイッチ１２と、第３スイッチ１２とグランドとの間に設けられた電流検出抵抗１３と、電流検出抵抗１３に対して電源電圧を印加する第４スイッチ１９と、第４スイッチ１９に直列に接続されたダイオード２０及び抵抗１８とを備えたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関に燃料を噴射するインジェクタの動作を制御する電子制御装置に関する。

この種の電子制御装置である例えばディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置においては、マイコンで作成した噴射指令信号に基づいてインジェクタへの通電を制御するように構成されている。この構成の場合、インジェクタへ通電が正常に行われているかどうかをモニタして噴射モニタ信号を取得し、この噴射モニタ信号（即ち、実噴射量）と、噴射指令信号（即ち、要求噴射量）とを比較することにより、インジェクタの動作の異常を検知するように構成されている。

特開２０１３−３６３４４号公報

しかし、上記従来構成では、インジェクタへ通電が正常に行われているかどうかをモニタする噴射モニタ装置が故障している場合には、インジェクタの動作の異常を検知することができないおそれがあった。このような構成の場合、ＡＳＩＬ ＣやＤに該当する高い機能安全対応を要求されても、その要求に応えられないという問題があった。また、上記構成の場合、故障箇所の判別ができないことから、意図せぬ加速に直結する故障であるか否かを判断できないため、安全優先でエンストさせる処置をとらなければならなかった。

本発明の目的は、高い機能安全要求対応を実現することができ、また、故障箇所を判別することができる電子制御装置を提供することにある。

請求項１の発明は、内燃機関に燃料を噴射する噴射弁２を駆動する電子制御装置１であって、前記噴射弁２の上流側に設けられ前記噴射弁２を昇圧電圧駆動する第１スイッチ６と、前記噴射弁２の上流側に設けられ前記噴射弁２を電源電圧駆動する第２スイッチ８と、前記噴射弁２の下流側に設けられ前記噴射弁２を気筒毎にオンオフする第３スイッチ１２と、前記第３スイッチ１２とグランドとの間に設けられた電流検出抵抗１３と、前記電流検出抵抗１３に対して電源電圧を印加する第４スイッチ１９と、前記第４スイッチ１９に直列に接続されたダイオード２０及び抵抗１８とを備えたものである。

第１実施形態を示す電子制御装置の電気的構成図 噴射モニタ機能の判定制御のフローチャート タイムチャート 第２実施形態を示す噴射モニタ機能の判定制御のフローチャート タイムチャート 第３実施形態を示すタイムチャート

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について、図１ないし図３を参照して説明する。本実施形態の燃料噴射制御装置（即ち、電子制御装置）１は、車両に搭載された多気筒エンジンの各気筒に燃料を噴射供給する噴射弁であるインジェクタ２（図１には、１個のみ図示する）を駆動制御するものである。燃料噴射制御装置１は、各インジェクタ２のコイル２ａへの通電開始タイミング及び通電時間を制御することにより、各気筒への燃料噴射時期及び燃料噴射量を制御するように構成されている。

燃料噴射制御装置１は、マイコン３と、燃料噴射用電磁弁駆動ＩＣ（以下、駆動回路と称す）４とを備えている。マイコン３は、駆動回路４へ噴射指令信号Ｓａを出力することにより、インジェクタ２への通電を制御する。マイコン３は、機能判定部としての機能を備えている。駆動回路４は、マイコン３からの噴射指令信号Ｓａに基づいてインジェクタ２への通電を行なう。

インジェクタ２は、常閉式の電磁弁により構成されており、コイル２ａに通電されると、開弁して燃料噴射を行なう。また、インジェクタ２は、コイル２ａへの通電が遮断されると、閉弁して燃料噴射を停止する。コイル２ａの両端子は、燃料噴射制御装置１の端子ＣＯＭ及び端子ＴＷＶに接続されている。

燃料噴射制御装置１において、昇圧電圧端子５と端子ＣＯＭとの間に、第１スイッチである第１トランジスタ６が接続されている。第１トランジスタ６は、インジェクタ２の上流側に設けられインジェクタ２を昇圧電圧駆動するスイッチであり、例えばＭＯＳＦＥＴで構成されている。第１トランジスタ６のゲートは、抵抗７を介して駆動回路４の端子４ａに接続されている。駆動回路４は、第１トランジスタ６のゲートに駆動信号を与えることにより、第１トランジスタ６をオンオフ制御する。

また、電源電圧（即ち、バッテリ電圧）端子ＶＢと端子ＣＯＭとの間に、第２スイッチである第２トランジスタ８と図示極性のダイオード９が直列に接続されている。第２トランジスタ８は、インジェクタ２の上流側に設けられインジェクタ２を電源電圧駆動するスイッチであり、例えばＭＯＳＦＥＴで構成されている。第２トランジスタ８のゲートは、抵抗１０を介して駆動回路４の端子４ｂに接続されている。駆動回路４は、第２トランジスタ８のゲートに駆動信号を与えることにより、第２トランジスタ８をオンオフ制御する。尚、端子ＣＯＭとグランドとの間に、図示極性のダイオード１１が接続されている。

また、端子ＴＷＶとグランドとの間に、第３スイッチである第３トランジスタ１２と電磁弁通電電流検出用の抵抗（即ち、電流検出抵抗）１３が直列に接続されている。第３トランジスタ１２は、インジェクタ２の下流側に設けられインジェクタ２を気筒毎にオンオフするスイッチであり、例えばＭＯＳＦＥＴで構成されている。第３トランジスタ１２のゲートは、抵抗１４を介して駆動回路４の端子４ｃに接続されている。駆動回路４は、第３トランジスタ１２のゲートに駆動信号を与えることにより、第３トランジスタ１２をオンオフ制御する。端子ＴＷＶと昇圧電圧端子５との間に、図示極性のダイオード１５が接続されている。

そして、磁弁通電電流検出用の抵抗１３の端子１３ａ及び１３ｂは、抵抗１５及び１６を介して駆動回路４の端子４ｄ及び４ｅに接続されている。駆動回路４の端子４ｄ及び４ｅの間には、コンデンサ１７が接続されている。この場合、駆動回路４の端子４ｄには噴射モニタ信号Ｓｂが入力され、駆動回路４の端子４ｅにはモニタ基準信号である例えばハイ（即ち、Ｈ）レベルの信号が入力される。噴射モニタ信号Ｓｂは、電流検出抵抗１３に流れる電流の検出信号である。噴射モニタ信号Ｓｂは、インジェクタ２のコイル２ａ（即ち、抵抗１３）に電流が流れていないときには、ハイレベルの信号となり、コイル２ａ（即ち、抵抗１３）に電流が流れると、ロウ（即ち、Ｌ）レベルの信号となる。

また、駆動回路４の端子４ｆ及び４ｇと、マイコン３の端子３ａ及び３ｂとが接続されている。マイコン３の端子３ａから噴射指令信号Ｓａが出力されて、駆動回路４の端子４ｆに与えられる。駆動回路４の端子４ｇから噴射モニタ信号Ｓｂが出力されて、マイコン３の端子３ｂに与えられる。噴射モニタ機能が正常である場合、マイコン３は、噴射モニタ信号Ｓｂと噴射指令信号Ｓａとを比較することにより、インジェクタ２のコイル２ａが噴射指令通りに通電制御されているか否かを判定することができる。

更に、電源電圧端子ＶＢと磁弁通電電流検出用の抵抗１３の端子１３ａとの間には、抵抗１８、第４スイッチである第４トランジスタ１９、及び、図示極性のダイオード２０が直列に接続されている。第４トランジスタ１９は、上記抵抗１３に対して電源電圧を印加するスイッチ、即ち、噴射モニタ機能チェック用のスイッチであり、例えばＭＯＳＦＥＴで構成されている。第４トランジスタ２０のゲートは、抵抗２１を介してマイコン３の端子３ｃに接続されている。マイコン３は、第４トランジスタ２０のゲートに駆動信号（例えば噴射モニタ機能チェック信号Ｓｃ）を与えることにより、第４トランジスタ２０をオンオフ制御する。この構成において、噴射モニタ機能が正常である場合には、第１トランジスタ６、第２トランジスタ８及び第３トランジスタ１２がオフされた状態で、第４トランジスタ２０がオンされると、抵抗１３に電流が流れ、噴射モニタ信号Ｓｂがロウレベルとなる。即ち、第１トランジスタ６、第２トランジスタ８及び第３トランジスタ１２がオフされた状態で、第４トランジスタ２０がオンされても、噴射モニタ信号Ｓｂがハイレベルであるときには、噴射モニタ機能が異常であることがわかる。

次に、上記構成の動作、即ち、噴射モニタ機能が正常であるか否かを判定する制御について、図２を参照して説明する。尚、図２は、マイコン３の制御の内容を示すフローチャートである。図２のステップＳ１０において、マイコン３は、イグニッションスイッチ（即ち、ＩＧＳＷ）がオフされたことを検出する。続いて、ステップＳ２０へ進み、マイコン３は、エンスト判定（エンジンの停止の判定）を完了する。そして、ステップＳ３０へ進み、マイコン３は、噴射モニタ機能チェック信号（即ち、駆動信号）Ｓｃを第４トランジスタ１９のゲートへ出力し、第４トランジスタ１９をオンする。次いで、ステップＳ４０へ進み、マイコン３は、噴射モニタ信号Ｓｂを入力する。

続いて、ステップＳ５０へ進み、マイコン３は、噴射モニタ機能チェック信号Ｓｃのハイレベルのパルス幅と、噴射モニタ信号Ｓｂのロウレベルのパルス幅とが一致するか否かを判断する。ここで、両パルス幅が一致したときには（ＹＥＳ）、ステップＳ６０へ進み、マイコン３は、噴射モニタ機能が正常であることから、異常検出フラグを「０」に設定する。また、ステップＳ５０において、両パルス幅が一致しないときには（ＮＯ）、ステップＳ９０へ進み、マイコン３は、噴射モニタ機能が異常であることから、異常検出フラグを「１」に設定する。

この後、ステップＳ７０へ進み、マイコン３は、異常検出フラグが「０」であるか否かを判断する。ここで、異常検出フラグが「０」であるときには（ＹＥＳ）、ステップＳ８０へ進み、マイコン３は、噴射モニタ機能が正常であると判定する。また、ステップＳ７０において、異常検出フラグが「１」であるときには（ＮＯ）、ステップＳ１００へ進み、マイコン３は、噴射モニタ機能が異常であると判定する。これにより、本制御を終了する。

次に、噴射モニタ機能が正常であるか否かを判定する制御の具体的動作について、図３に示すタイムチャートを参照して説明する。図３（ａ）に示すように、時刻ｔ１で、イグニッションスイッチがオフ（即ち、Ｌ）されると、これ以降、図３（ｃ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）に示すように、エンジンの回転数が低下し、噴射指令信号ＳａがＬになり、インジェクタ２のコイル２ａに流れる電流が０になり、噴射モニタ信号ＳｂがＨになる。

この後、時刻ｔ２でエンスト判定が実行されると、時刻ｔ３で、噴射モニタ機能チェック信号Ｓｃ例えばパルス幅ＰのＨレベルのパルス信号が、設定時間Ｔ毎に例えば３パルス出力される。これにより、噴射モニタ機能が正常な場合には、噴射モニタ信号Ｓｂ、即ち、上記噴射モニタ機能チェック信号Ｓｃと同じパルス幅ＰのＬレベルのパルス信号が、上記噴射モニタ機能チェック信号Ｓｃと同じタイミングで設定時間Ｔ毎に３パルス出力される。

マイコン３は、上記出力した噴射モニタ機能チェック信号Ｓｃと、上記受信した噴射モニタ信号Ｓｂとを比較することにより、噴射モニタ機能が正常に動作しているか否かを判定することができる。即ち、噴射モニタ機能チェック信号Ｓｃと噴射モニタ信号Ｓｂが一致すれば、噴射モニタ機能が正常と判定することができ、両信号が不一致であれば、噴射モニタ機能が異常であると判定することができる。尚、図３（ｂ）に示すように、上記判定後、時刻ｔ４で、メインリレー（即ち、Ｍ−ＲＥＬ）がオフ（即ち、Ｌ）される。

このような構成の本実施形態によれば、噴射モニタ機能のチェック回路、即ち、第４トランジスタ１９、抵抗１８及びダイオード２０を備えたので、噴射モニタ機能が正常であるか否かを正確に判定することができる。即ち、本実施形態では、通常のインジェクタ２の噴射制御には影響を与えることなく、噴射モニタ機能の定期的なチェックが可能となる。これにより、高い機能安全要求対応を実現することができる。また、本実施形態では、噴射指令側、噴射モニタ側のどちらの異常なのか、故障箇所の判別が可能となることから、故障発生時に警告報知、例えばランプ点灯するだけで、通常走行を継続することも可能となる。即ち、故障状況に応じて処置を変更することが可能となるから、商品性を向上させることができる。

（第２実施形態）
図４及び図５は、第２実施形態を示すものである。尚、第１実施形態と同一構成には、同一符号を付している。第１実施形態では、イグニッションスイッチをオフしたときに、噴射モニタ機能をチェックするように構成したが、第２実施形態では、イグニッションスイッチをオンしたときに、噴射モニタ機能をチェックするように構成した。

具体的には、図４のステップＳ２１０において、マイコン３は、イグニッションスイッチ（即ち、ＩＧＳＷ）がオンされたことを検出する。続いて、ステップＳ２２０へ進み、マイコン３は、イグニッションスイッチがオンされたときに実行するイニシャル処理を開始する。

この後は、マイコン３は、ステップＳ３０からステップＳ１００までの各処理を、第１実施形態と同様にして実行する。そして、ステップＳ２３０へ進み、マイコン３は、イニシャル処理を終了する。これにより、本制御を終了し、イグニッションスイッチのオン後の通常の制御へ移行するように構成されている。

次に、噴射モニタ機能が正常であるか否かを判定する制御の具体的動作について、図５に示すタイムチャートを参照して説明する。図５（ａ）に示すように、時刻ｔ１１で、イグニッションスイッチがオン（即ち、Ｈ）されると、少し遅れて時刻ｔ１２で、メインリレーがオン（即ち、Ｈ）される。続いて、時刻ｔ１３で、噴射モニタ機能チェック信号Ｓｃ例えばパルス幅ＰのＨレベルのパルス信号が、設定時間Ｔ１の間隔で例えば２パルス出力される。これにより、噴射モニタ機能が正常な場合には、噴射モニタ信号Ｓｂ、即ち、上記噴射モニタ機能チェック信号Ｓｃと同じパルス幅ＰのＬレベルのパルス信号が、上記噴射モニタ機能チェック信号Ｓｃと同じタイミングで設定時間Ｔの間隔で２パルス出力される。マイコン３は、出力した噴射モニタ機能チェック信号Ｓｃと、上記受信した噴射モニタ信号Ｓｂとを比較することにより、噴射モニタ機能が正常に動作しているか否かを判定することができる。

この後、図５（ｅ）、（ｆ）に示すように、時刻ｔ１４で、噴射指令信号Ｓａが出力開始され、インジェクタ２のコイル２ａが通電開始される。そして、図５（ｆ）、（ｇ）に示すように、コイル２ａの通電電流に対応して噴射モニタ信号Ｓｂがロウレベル（即ち、Ｌ）になる。

尚、上述した以外の第２実施形態の構成は、第１実施形態の構成と同じ構成となっている。従って、第２実施形態においても、第１実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。

（第３実施形態）
図６は、第３実施形態を示すものである。尚、第１実施形態と同一構成には、同一符号を付している。第１実施形態では、イグニッションスイッチをオフしたときに、噴射モニタ機能をチェックするように構成したが、第３実施形態では、噴射指令信号Ｓａが出力されていない時間帯において、噴射モニタ機能をチェックするように構成した。

具体的には、図６（ａ）に示すように、時刻ｔ２１、ｔ２２、ｔ２３で、噴射指令信号Ｓａ例えばパルス幅ＰのＨレベルのパルス信号がそれぞれ出力される。これにより、図６（ｂ）に示すように、上記噴射指令信号Ｓａと同じパルス幅Ｐで且つ同じタイミングで、インジェクタ２のコイル２ａが通電される。そして、噴射モニタ機能が正常な場合には、図６（ｄ）に示すように、噴射モニタ信号Ｓｂ、即ち、上記噴射指令信号Ｓａと同じパルス幅ＰのＬレベルのパルス信号が、上記噴射指令信号Ｓａと同じタイミングで出力される。

ここで、マイコン３は、噴射指令信号Ｓａが出力されていない時間帯において、例えば、時刻ｔ２４、ｔ２５、ｔ２６で、噴射モニタ機能チェック信号Ｓｃ例えばパルス幅Ｐ１のＨレベルのパルス信号を出力する。これにより、噴射モニタ機能が正常な場合には、噴射モニタ信号Ｓｂ、即ち、上記噴射モニタ機能チェック信号Ｓｃと同じパルス幅Ｐ１のＬレベルのパルス信号が、上記噴射モニタ機能チェック信号Ｓｃと同じタイミングで出力される。従って、マイコン３は、出力した噴射モニタ機能チェック信号Ｓｃと、上記受信した噴射モニタ信号Ｓｂとを比較することにより、噴射モニタ機能が正常に動作しているか否かを判定することができる。

また、噴射モニタ機能のチェック処理は、１回のチェック処理において、上記したように例えば３パルスの噴射モニタ機能チェック信号Ｓｃを出力してチェックすることが好ましい。尚、１回の処理において、１パルス、２パルス、または、４パルス以上の噴射モニタ機能チェック信号Ｓｃを出力してチェックするように構成しても良い。そして、このようなチェック処理を、予め決めた設定時間毎に繰り返し実行するように構成することが好ましい。

尚、上述した以外の第３実施形態の構成は、第１実施形態の構成と同じ構成となっている。従って、第３実施形態においても、第１実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。

本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

図面中、１は燃料噴射制御装置、２はインジェクタ（噴射弁）、３はマイコン（機能判定部）、４は燃料噴射用電磁弁駆動ＩＣ（駆動回路）、５は昇圧電圧端子、６は第１トランジスタ（第１スイッチ）、８は第２トランジスタ（第２スイッチ）、１２は第３トランジスタ（第３スイッチ）、１３は抵抗、１８は抵抗、１９は第４トランジスタ（第４スイッチ）、２０はダイオード、２１は抵抗である。

Claims (6)

1. 内燃機関に燃料を噴射する噴射弁（２）を駆動する電子制御装置（１）であって、
   前記噴射弁の上流側に設けられ前記噴射弁を昇圧電圧駆動する第１スイッチ（６）と、
   前記噴射弁の上流側に設けられ前記噴射弁を電源電圧駆動する第２スイッチ（８）と、
   前記噴射弁の下流側に設けられ前記噴射弁を気筒毎にオンオフする第３スイッチ（１２）と、
   前記第３スイッチとグランドとの間に設けられた電流検出抵抗（１３）と、
   前記電流検出抵抗に対して電源電圧を印加する第４スイッチ（１９）と、
   前記第４スイッチに直列に接続されたダイオード（２０）及び抵抗（１８）と、
   を備えた電子制御装置。
2. 前記第１スイッチ、前記第２スイッチ及び前記第３スイッチが全てオフされたときにおいて、前記第４スイッチをオンしたときに前記電流検出抵抗に流れる電流の検出信号に基づいて噴射モニタ機能が正常であるか否かを判定する機能判定部（３）を備えた請求項１記載の電子制御装置。
3. 前記機能判定部は、前記第４スイッチのオン指令信号と、前記電流検出抵抗に流れる電流の検出信号とを比較することにより、噴射モニタ機能が正常であるか否かを判定するように構成された請求項２記載の電子制御装置。
4. 前記機能判定部は、イグニッションスイッチがオフされて前記内燃機関が停止した後において、噴射モニタ機能が正常であるか否かを判定するように構成された請求項１から３のいずれか一項記載の電子制御装置。
5. 前記機能判定部は、イグニッションスイッチがオンされた後、前記噴射弁が噴射を開始する前において、噴射モニタ機能が正常であるか否かを判定するように構成された請求項１から３のいずれか一項記載の電子制御装置。
6. 前記機能判定部は、前記噴射弁を駆動するための噴射指令信号がロウレベルであるときにおいて、噴射モニタ機能が正常であるか否かを判定するように構成された請求項１から３のいずれか一項記載の電子制御装置。
   

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