JP4182817B2 - 内燃機関用燃料噴射制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃料噴射を制御する内燃機関用燃料噴射制御装置で車内空調機をも制御する構成に係り、特に、車内空調機の圧力センサの故障診断に好適な内燃機関用燃料噴射制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関用燃料噴射制御装置(ECM)では、エンジンコントロールに関係する各種の要素を検知し、これらの要素に基づいて燃料噴射量及び点火進角のコントロールをしている。また、ECMは、センサ類の故障診断を行っている。
【0003】
一般に、センサの信号をECMに入力するためのセンサ入力回路には、センサが出力する信号を伝送するセンサラインの断線検出のためにプルアップ抵抗又はプルダウン抵抗が設けられている。プルアップ抵抗はECMの電源電位に接続されており、プルダウン抵抗はECMのアース電位に接続されている。プルアップ抵抗が設けられている場合、センサラインが断線すると、ECMに入力される信号が電源電位となり、通常使用範囲を超える値になるので、断線を検出することができる。プルダウン抵抗が設けられている場合、センサラインが断線すると、ECMに入力される信号がアース電位となり、通常使用範囲を超える値になるので、断線を検出することができる。
【0004】
ただし、電源供給がなされているタイプのセンサを使用している場合、センサへの電源供給ラインが断線しても、プルアップ抵抗が電源電位に繋がっているために、センサラインを通じてセンサに電源が供給され、ECMに入力される信号が通常使用範囲の中に入ってしまう。従って、電源供給ラインが断線してもその断線を検出することができない。
【0005】
一方、ECMは内燃機関の制御だけでなく、車内空調機の制御も行っている。ECMには、車室内に設けられた車内空調機の操作スイッチからのラインが入力されると共に、車内空調機に設けた圧力センサからのラインが入力されている。ECMは、操作スイッチがオフからオンになれば車内空調機を運転し、その運転中は圧力センサが検出する冷媒圧を監視して車内空調機の制御に利用する。
【0006】
この車内空調機の圧力センサにおいても車載であるからには断線を考慮しなければならない。もし圧力センサにおいて、前述のようなECMに入力される信号が通常使用範囲を超えないような断線が発生すると、冷媒圧が正しく検知できないままになり、ECMは間違った冷媒圧を認識して車内空調機を運転してしまうので、圧縮機等に過負荷がかかるなどの不具合を生じてしまう。
【0007】
従来は、例えば、特許文献1では、吸入空気量MAFセンサにおいて、2点の出力値と2点間の時間を用いて、2点間の時間が所定値よりも大きいときを故障と判断している。
【0008】
【特許文献1】
特開平7−279742号公報
【特許文献2】
特開2001−207905号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1では吸入空気量MAFセンサの故障診断を行っているが、車内空調機の圧力センサの故障診断は行っていない。
【0010】
特許文献1ではECMに入力される信号が所定値に到達する到達時間によって故障を判断している。しかし、電源供給ラインやアースラインが断線した場合には、この方法が有効であるとは限らない。
【0011】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、車内空調機の圧力センサの故障診断に好適な内燃機関用燃料噴射制御装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、内燃機関の燃料噴射を制御すると共に車内空調機を制御する内燃機関用燃料噴射制御装置において、車内空調機の冷媒圧を検出する圧力センサとして、電源供給ラインとセンサラインとアースラインを有する圧力センサを車内空調機に設け、上記センサラインにプルダウン抵抗を設け、上記圧力センサからの入力値が正常電圧範囲外のとき、上記電源供給ライン又は上記センサラインが断線したと判断し、上記圧力センサからの入力値が正常電圧範囲内のとき、車内空調機の操作スイッチがオフからオンになってから予め設定された時間が経過しても、上記圧力センサからの入力値が予め設定された値の範囲の外に変化しない場合に、上記アースラインが断線したと判断するものである。
【0013】
圧力センサのラインが断線したと判断したときには、車内空調機を強制停止してもよい。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【0015】
図1に、内燃機関用燃料噴射制御装置(ECM)における車内空調機制御に関係する部分のブロック図を示す。
【0016】
図示されるように、車内空調機10は、冷媒を圧縮して高温高圧のガスにする圧縮機1と、そのガスを外気で冷却して高温高圧の液体にする凝縮器2と、その高温高圧の液体を貯留する受液器3と、その受液器3から払い出された液体を断熱膨張させて低温低圧の液体にする膨張弁4と、その液体を車室内空気から奪った熱で低温低圧のガスにする蒸発器5と、蒸発器5で冷やされた冷気を車室内に送風する送風機6とからなり、圧縮機1−凝縮器2−受液器3−膨張弁4−蒸発器5−圧縮機1の順に冷媒を循環させるパイプ7が配設されている。
【0017】
この車内空調機10には冷媒圧を検出する圧力センサ11が設けられている。この実施形態では圧力センサ11は受液器3に取り付けられている。この圧力センサ11とECM12との間は、電源供給ライン13、センサライン14、アースライン15の3本のラインで繋がれている。ECM12内には圧力センサ11からの入力値を読み取るための入力回路が組まれている。
【0018】
入力回路は、図2に示されるように、電源供給ライン13に接続されてECM12の電源VCCを提供する端子と、センサライン14に接続されて圧力センサ11からの信号を受け取る端子と、アースライン15に接続されてアースGNDを提供する端子とを有し、センサライン14の端子内には一次側コンデンサ21と並列抵抗22と直列抵抗23と二次側コンデンサ24とが設けられている。この入力回路の詳細は後述する。この入力回路において直列抵抗23の二次側コンデンサ24側に圧力センサ11の出力値Pが現れ、ECM12のさらに内部のサンプリング回路に伝達される。この値は、あくまでECM12が入力した値(モニタ値)のことであるが、ECM12はこの値を圧力センサ11の出力値Pとして扱うので、以下、圧力センサ11の出力値Pと呼ぶ。
【0019】
図1に示されるように、ECM12から圧縮機1にはエアコンリレースイッチのライン16が配線されている。ECM12は、このエアコンリレースイッチの信号を出力して、圧縮機1を運転/停止させることになる。
【0020】
車室内には車内空調機10を人が操作する操作スイッチ(図示せず)が設けられている。この操作スイッチからのライン17がECM12に配線されている。ECM12は、この操作スイッチの信号を入力して、操作スイッチのオン/オフを読み取ることになる。
【0021】
ECM12には、操作スイッチがオフからオンになってから予め設定された時間(以下、キャリブレーション規定時間という)βが経過しても、圧力センサ11からの入力値が予め設定された値の範囲の外に変化しない(入力値PがK−α≦P≦K+αである)場合には、圧力センサ11のラインが断線したと判断すると共に車内空調機10を強制停止させる故障診断部(図示せず)が設けられている。なお、αはキャリブレーション範囲値、Kはキャリブレーション判定中心値という。キャリブレーション規定時間βは、圧力センサ11の出力(ECM12への入力)が変化していないことを確認するための待ち時間である。故障診断部は、操作スイッチがオフからオンになった後、圧力センサ11からの入力値が低い範囲にある場合に、ある特定の時間がたってもこの入力値が低い範囲にあってその中で変化しない場合、異常と判定し、車内空調機10を強制停止させる。これにより、実際の冷媒圧(エアコン圧)が認識されないままどんどん上がって車内空調機10の各部に過負荷などの機械的異常が発生するのを未然に防止することができる。
【0022】
故障診断部は、ECM12内の図示しないマイクロプロセッサにより図3の診断手順を表したプログラムを実行することで実現されている。
【0023】
図3に示されるように、故障診断部における診断手順は、操作スイッチがオフからオンになったときに車内空調機10の運転を開始(エアコンオン)するステップS1と、圧力センサ11の出力値Pを計測するステップS2と、この出力値PがK−α≦P≦K+αとなる範囲の中にあるかどうか判定するステップS3と、時間tを計測するステップS4と、時間tがキャリブレーション規定時間βを超えたかどうか判定するステップS5と、圧力センサ(エアコン圧センサ)11が正常であると判断するステップS6と、圧力センサ11が異常であると判断するステップS7と、車内空調機10を強制停止(エアコンカット)させるステップS8とを有する。時間tは、圧力センサ11の出力値Pが上記範囲の外から中に入ったときに計測を開始し、上記範囲外に出たときにリセットする。
【0024】
図2の構成において、ラインの断線診断が出力値Pの読みから直ちに可能かどうかを具体的数値を用いて考察する。ここで、並列抵抗22は、センサライン14とECM12内アースとの間に挿入されたプルダウン抵抗であり、その抵抗値Rpd=51kΩである。ただし、51kΩという値は設計値であり、抵抗器に規定されているばらつき誤差±5%を見込むと最小値Rpdmin=48.45kΩ、最大値Rpdmax=53.55kΩとなる。直列抵抗23の抵抗値Ri=10kΩ(誤差±5%)である。
【0025】
圧力センサ11が正常に動作しているときに出力する正常電圧範囲は最大値がVccの95%であり、Vcc=5Vとすれば、4.75Vである。最小値はVccの2.28%であり、Vcc=5Vとすれば、0.114Vである。従って、出力値Pが4.75Vを上回るか0.114Vを下回れば、ラインの断線等の異常があると判定できるが、出力値Pが4.75V〜0.114Vであれば正常電圧範囲内であるため異常かどうかは即断できない。
【0026】
ここで、圧力センサ11自体の抵抗値を調べておくと、電源端子111−出力端子112間の抵抗値Raがアース端子113開放の条件下で11.92kΩ、出力端子112−アース端子113間の抵抗値Rbが電源端子111開放の条件下で44.11kΩ、電源端子111−アース端子113間の抵抗値Rcが出力端子112開放の条件下で56.02kΩである。
【0027】
1)アースライン15が断線したとき
アースライン15が断線すると、Vcc=5Vが電源端子111−出力端子112間の抵抗とプルダウン抵抗22とにより分圧されるので、出力値Pは
{Rpd/(Ra+Rpd)}Vcc
となり、プルダウン抵抗22が最小であるときに生じる最小出力値Pは
{Rpdmin/(Ra+Rpdmin)}Vcc
={48.45/(11.92+48.45)}5
=4.01V
となる。
【0028】
この値は、正常電圧範囲4.75V〜0.114V内であるため異常かどうかは即断できない。
【0029】
2)電源供給ライン13が断線したとき
電源供給ライン13が断線すると、ECM12内部からのリーク電流I=0.2μAが直列抵抗23を介してプルダウン抵抗22及び圧力センサ11に流れるので、出力値Pは
{Rb・Rpd/(Rb+Rpd)+Ri}I
となり、プルダウン抵抗22が最大、かつ直列抵抗23が最大であるときに生じる最大出力値Pは0.007Vとなる。
【0030】
この値は、正常電圧範囲4.75V〜0.114V外であるため異常であると断定できる。
【0031】
3)センサライン14が断線したとき
センサライン14が断線すると、ECM12内部からのリーク電流I=0.2μAが直列抵抗23を介してプルダウン抵抗22に流れるので、出力値Pは
(Rpd+Ri)I
となり、プルダウン抵抗22が最大、かつ直列抵抗23が最大であるときに生じる最大出力値Pは0.002Vとなる。
【0032】
この値は、正常電圧範囲4.75V〜0.114V外であるため異常であると断定できる。
【0033】
以上をまとめると、アースライン15の断線は、出力値Pの読みから直ちに診断することはできない。
【0034】
そこで、本発明では、出力値Pが正常電圧範囲4.75V〜0.114V内である場合に、アースライン15の断線を診断するために図3のアルゴリズムを用いる。
【0035】
ステップS1にて、車内空調機10の運転を開始(エアコンオン)する。続いて、ステップS2にて、圧力センサ11の出力値Pを読み込む。ステップS2にて、K−α≦P≦K+αが成立するかどうか判定する。この判定がノーであれば、圧力センサ11の出力値PがK−α≦P≦K+αとなる範囲の外にあるので、ステップS6へ移行し、圧力センサ11が正常であると判断する。なお、キャリブレーション判定中心値K及びキャリブレーション範囲値αは、入力回路の各要素の設計値及びばらつき誤差を考慮した最小〜最大出力値Pに基づいて決定しておく。
【0036】
ステップS3の判定がイエスであれば、ステップS4にて出力値Pが上記範囲中の値を継続している時間tを計測し、ステップS5にて、時間t≧キャリブレーション規定時間βかどうか判定する。この判定がノーであれば、時間経過がまだ十分ではないので、判断を保留してステップS2へ戻る。
【0037】
ステップS5の判定がイエスであれば、ステップS7にて圧力センサ11が異常であると判断し、さらにステップS8にて車内空調機10を強制停止(エアコンカット)させる。
【0038】
以上まとめると、従来のように通常使用範囲を超えるかどうかの判定だけでは、入力回路にプルダウン抵抗22を有するものでは、電源供給ライン13及びセンサライン14の断線検出しかできなかったが、本発明により、アースライン15の断線検出も可能になった。これにより、ECM12が断線を認識しないために冷媒圧を正しく調整できない状態を続けることが回避される。入力回路にプルアップ抵抗を有するものについても、本発明が適用できることは勿論である。
【0039】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
(1)車内空調機の圧力センサの故障診断が正確になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す車内空調機の制御ブロック図である。
【図2】本発明の一実施形態を示す圧力センサの入力回路の回路図である。
【図3】本発明の一実施形態を示す診断手順の流れ図である。
【符号の説明】
10 車内空調機
11 圧力センサ
12 ECM
13 電源供給ライン
14 センサライン
15 アースライン
Claims (2)
- 内燃機関の燃料噴射を制御すると共に車内空調機を制御する内燃機関用燃料噴射制御装置において、車内空調機の冷媒圧を検出する圧力センサとして、電源供給ラインとセンサラインとアースラインを有する圧力センサを車内空調機に設け、上記センサラインにプルダウン抵抗を設け、
上記圧力センサからの入力値が正常電圧範囲外のとき、上記電源供給ライン又は上記センサラインが断線したと判断し、
上記圧力センサからの入力値が正常電圧範囲内のとき、
車内空調機の操作スイッチがオフからオンになってから予め設定された時間が経過しても、上記圧力センサからの入力値が予め設定された値の範囲の外に変化しない場合に、上記アースラインが断線したと判断することを特徴とする内燃機関用燃料噴射制御装置。 - 圧力センサのラインが断線したと判断したときには、車内空調機を強制停止することを特徴とする請求項1記載の内燃機関用燃料噴射制御装置。
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