JP4439388B2 - Fuel injection amount control device - Google Patents
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Description
本発明は、燃料噴射量を調節するラックの位置を検出するためのラック位置検出手段から得られるラック位置検出信号の異常を検出する燃料噴射量制御装置に関するものである。 The present invention relates to a fuel injection amount control device that detects an abnormality in a rack position detection signal obtained from rack position detection means for detecting the position of a rack that adjusts the fuel injection amount.
図1を用いて、エンジンに燃料を供給するための一般的な燃料噴射量制御装置1について説明する。燃料噴射量制御装置1は、ラック位置検出手段の一例であるラック位置センサ20から得られるラック位置と目標ラック位置とに基づいて、ラック制御手段の一例であるElectric Control Unit(以下「ECU」という)10が、ラック35を駆動する比例ソレノイド30の電流量を調節することによって、ラック35を目標ラック位置となるように制御するものである。また、ECU10とラック位置センサ20との接続は、センサアンプ41やハーネス等で中継されており、センサアンプ41はバッテリ42と接地点43に接続されているので、ECU10等は電力を取得すると共に接地を確保することができる。ところで、燃料噴射量制御装置1においては、ときとして、ラック位置センサ20内部における断線・短絡や、ECU10とラック位置センサ20との間に設けられるセンサアンプ41やハーネス等の断線・短絡等の異常が発生する場合がある。このような異常の検出方法としては、例えば下記特許文献1に示されるようなものがある。特許文献1には、エンジン始動時にラックを所定位置に移動させ、このときラック位置センサ20の出力が所定範囲内にあるか否かを判断し、該所定範囲内にない場合に異常と判断するものについて記載されている。即ち、エンジン始動時において、ラックが所定位置にある場合に対応する値をラック位置センサ20が正常に出力できず、異常なラック位置検出信号を出力する場合に、断線・短絡等の異常が発生したと判断するものである。
しかしながら、上記特許文献1に示される技術は、エンジンの始動時においてのみ異常を検出するものであって、運転中における異常を検出するものではなかった。 However, the technique disclosed in Patent Document 1 detects an abnormality only when the engine is started, and does not detect an abnormality during operation.
他方、出願人は従来、以下のような処理を施していた。正常におけるラック位置センサ20の出力であるラック位置検出信号(以下「Ract」という)と、ラック駆動制御の指令値であるラック制御信号(以下「Qout」という)との正常相関関係は、図2に示すように、Qoutの増加に伴ってRactも増加する関係(例えば、一点鎖線53で示すような比例関係)であり、その交点は例えば点51や点52となる。したがって、例えば、QoutがQ1の時にRactがR1以外の値、或いは、QoutがQ2の時にRactがR2以外の値の場合には異常と判断しても良い。しかし、QoutとRactとの関係において、正常状態の範囲が不明であることから、誤検出の回避のために、実際には極端な値となった場合のみを異常と判断していた。この場合の極端な値の一例としては、RactとQoutとの関係が異常領域45又は異常領域46に存在する場合である。異常領域45は、Qoutが0近傍である場合に、正常ならばRactも0近傍の値となる筈であるが、通常起こりえないような大きな値をラック位置センサ20が出力している場合である。また、異常領域46は、Qoutが最大値近傍である場合に、正常ならばRactも最大値近傍となる筈であるが、通常起こりえないような小さな値をラック位置センサ20が出力している場合である。
On the other hand, the applicant has conventionally performed the following processing. The normal correlation between the rack position detection signal (hereinafter referred to as “Ract”) that is the output of the
しかしながら、上述のような異常検出処理では、以下に示すような問題がある。例えば、RactとQoutとの関係が正常に点51又は点52のような位置にあった状況でラック位置センサ20とセンサアンプ41との間で断線が発生しても、RactとQoutとの関係は直ぐに異常領域45又は異常領域46に収まらず、時間が掛かることが知られている。例えば、RactとQoutの関係が、時間をかけて経路(1)〜(3)を移動して異常領域45又は異常領域46に到達することが知られている。これは、ラック35の制御が、図3に示すようなフィードバック制御に基づいて行われるため、フィードバック制御特有の応答遅れ等の原因によるものである。このフィードバック制御について説明する。ラック位置センサ20の目標値である目標ラック位置(以下「Rset」という)とRactとの偏差が、ラック制御手段であるECU10に入力される。ECU10は、操作量としてQoutを算出し、比例ソレノイドのコイルに供給するラック駆動電流を発生するラック駆動手段11に入力する。次に、ラック駆動手段11はラック駆動電流を比例ソレノイドに供給することによってラック35を駆動制御し、その結果をラック位置センサ20がRactとして検出する。そして、ラック位置センサ20によって検出されたRactは、再びRsetと比較され、その偏差がECU10に入力され、上述した処理を繰り返す。このような一巡のフィードバック制御が行われるため、異常が発生した場合に、RactとQoutとの関係が異常領域45又は異常領域46に収まるまで時間がかかってしまうことにより異常検出が遅れてラック35を正常に制御できないため、エンジンの出力が急上昇したり急低下する現象が発生する場合がある。
However, the abnormality detection process as described above has the following problems. For example, even if a disconnection occurs between the
そこで、本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、精度良く早期にラック位置検出信号(Ract)とラック制御信号(Qout)との関係から、断線・短絡等の異常を検出する燃料噴射量制御装置を提供することである。 Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is to open and short-circuit the relationship between the rack position detection signal (Ract) and the rack control signal (Qout) quickly and accurately. It is an object to provide a fuel injection amount control device that detects abnormalities such as the above.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
請求項1においては、燃料噴射量を調節するラックの位置を検出するラック位置検出手段と、該ラック位置検出手段から得られるラック位置検出信号と目標ラック位置とに基づいてラック制御信号を算出するラック制御手段と、を具備する燃料噴射量制御装置において、予め求められた正常状態における、各ラック位置での正常ラック制御信号と正常ラック位置検出信号との関係である正常相関関係を記憶する正常相関関係記憶手段とを備え、前記ラック位置検出手段及び前記ラック制御手段によって得られる、前記ラック制御信号と前記ラック位置検出信号との関係が、検出されたラック位置に対応する前記正常相関関係記憶手段の範囲内に無い場合に、前記ラック位置検出信号が異常であると出力する異常検出手段と、を具備するものである。 According to another aspect of the present invention, the rack control signal is calculated based on the rack position detection means for detecting the position of the rack for adjusting the fuel injection amount, the rack position detection signal obtained from the rack position detection means, and the target rack position. In a fuel injection amount control device comprising a rack control means, a normal correlation storing a normal correlation which is a relationship between a normal rack control signal and a normal rack position detection signal at each rack position in a normal state obtained in advance a correlation storage means, the obtained by position detecting means and the rack controller means, the relationship between the rack control signal and the position detecting signal, the normal correlation storage corresponding to the detected rack position If not within the scope of the means, and abnormality detection means for the position detecting signal is output to be abnormal, but having a That.
請求項2においては、前記正常相関関係記憶手段に記憶される正常相関関係は、前記ラック近傍の雰囲気温度による影響を、境界条件として加味して設定されてなるものである。 According to a second aspect of the present invention, the normal correlation stored in the normal correlation storage means is set in consideration of the influence of the ambient temperature in the vicinity of the rack as a boundary condition.
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。 As effects of the present invention, the following effects can be obtained.
請求項1に記載の如く、燃料噴射量を調節するラックの位置を検出するラック位置検出手段と、該ラック位置検出手段から得られるラック位置検出信号と目標ラック位置とに基づいてラック制御信号を算出するラック制御手段と、を具備する燃料噴射量制御装置において、予め求められた正常状態における、各ラック位置での正常ラック制御信号と正常ラック位置検出信号との関係である正常相関関係を記憶する正常相関関係記憶手段とを備え、前記ラック位置検出手段及び前記ラック制御手段によって得られる、前記ラック制御信号と前記ラック位置検出信号との関係が、検出されたラック位置に対応する前記正常相関関係記憶手段の範囲内に無い場合に、前記ラック位置検出信号が異常であると出力する異常検出手段と、を具備するので、正常相関関係を明確に定めることが可能となり、エンジンを運転している場合であっても、そのときのラック制御信号とラック位置検出信号との関係が、正常相関関係の範囲内にない場合に、ラック位置が異常状態での限界に達する前に、ラック位置検出手段等に断線・短絡の異常が発生したことを外部に発報することが可能となる。 The rack position detection means for detecting the position of the rack for adjusting the fuel injection amount, the rack position detection signal obtained from the rack position detection means, and the rack control signal based on the target rack position. In a fuel injection amount control device comprising a rack control means for calculating, a normal correlation which is a relationship between a normal rack control signal and a normal rack position detection signal at each rack position in a normal state obtained in advance is stored to a normal correlation storing means, the obtained by position detecting means and the rack controller means, the relationship of the rack control signal and said position detecting signal, the normal correlation corresponding to the detected rack position If not within the scope of the relationship storing means, an abnormality detection means for the position detecting signal is output to be abnormal, so it comprises a It is possible to clearly define the normal correlation, and even when the engine is operating, the relationship between the rack control signal and the rack position detection signal at that time is not within the normal correlation range. Before the rack position reaches the limit in the abnormal state, it is possible to notify the outside that a disconnection / short circuit abnormality has occurred in the rack position detection means or the like.
請求項2の構成により、燃料噴射量制御装置やエンジンの特性に合った正常相関関係を定めることが可能となるので、前記燃料噴射量制御装置や前記エンジンの特性に応じた異常検出の処理を行うことが可能となって、誤検出を少なくすることが可能となる。
According to the configuration of
以下、添付図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下の本発明を実施するための最良の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。図1は一般的な燃料噴射量制御装置のハードウェアの構成を示した概略構成図、図2は従来の技術における異常領域の説明図、図3は燃料噴射量制御装置のフィードバック制御のブロック図、図4は正常相関関係記憶手段に記憶される正常相関関係の一例であるマップ50を示した図、図5はECU10が行う一連の処理の一例を示したフローチャート、図6は正常相関関係記憶手段に記憶される正常相関関係の一例であるマップ60を示した図、である。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings for understanding of the present invention. The following best mode for carrying out the present invention is an example embodying the present invention, and is not intended to limit the technical scope of the present invention. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a hardware configuration of a general fuel injection amount control device, FIG. 2 is an explanatory diagram of an abnormal region in the prior art, and FIG. 3 is a block diagram of feedback control of the fuel injection amount control device. 4 is a diagram showing a
先ず、図1を用いて本発明を実施するための最良の形態に係る燃料噴射量制御装置1のハードウェアの概略構成について説明する。尚、ここで説明する燃料噴射量制御装置1のハードウェア上の構成は、既に上述した従来のものと同様であるが、再度詳しく説明する。燃料噴射量制御装置1は、主として、ラック位置センサ20、ECU10、比例ソレノイド30等を具備する。上記ラック位置センサ20は、燃料噴射量制御装置1の燃料噴射量を調節するラック35の位置を検出して、その検出結果をラック位置検出信号(Ract)として出力するラック位置検出段の一例である。ECU10は、上記ラック位置センサ20から得られるRactと目標ラック位置(Rset)とに基づいて、ラック35を制御するためのラック制御信号(Qout)を算出するラック制御手段の一例である。ここでは、ECU10は、CPU、ROM、RAM等の機能を一体的に内蔵するものであって、単体で記憶、演算、出力等の処理を行えるものである。比例ソレノイド30は、上記ECU10によって算出されたQoutに基づいて発生するラック駆動電流によって、ラック35を駆動制御するものであってECU10と接続されている(一点鎖線)。また、ECU10とラック位置センサ20との接続は、図1に示すようにセンサアンプ41やハーネス等で中継されており、センサアンプ41はバッテリ42と接地点43に接続されているので、ECU10等は電力を取得すると共に接地を確保することができる。
First, a schematic hardware configuration of a fuel injection amount control device 1 according to the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to FIG. Note that the hardware configuration of the fuel injection amount control device 1 described here is the same as that of the conventional device described above, but will be described in detail again. The fuel injection amount control device 1 mainly includes a
<正常相関関係記憶手段、異常検出手段>
また、ECU10は、正常相関関係記憶手段及び異常検出手段の役割を担っている。正常相関関係記憶手段とは、予め求められた正常状態における正常ラック制御信号と、正常ラック位置検出信号との関係である正常相関関係を記憶するものである。このような正常相関関係は、例えば、燃料噴射量制御装置1の研究開発段階において予め求められるものであって、図4に示すように閉曲線で囲まれるマップ50としてECU10に記憶することができる。尚、RactとQoutとの関係は、Qoutの増加に伴ってRactも増加する関係であるので、Qoutによってラック駆動電流が一義的に定まるなら、正常相関関係を一つの正常曲線で表せるはずである。しかしながら、燃料噴射量制御装置1の雰囲気温度上昇による比例ソレノイド30の抵抗値の変化等により、Qoutが同じでもラック駆動電流が変化するため、RactとQoutとの相関関係にはバラツキが生じるため、正常相関関係をマップ50のように閉曲線で囲まれる範囲として定めている。異常検出手段とは、ラック位置センサ20及びECU10によって得られる運転時におけるラック制御信号(Qout)とラック位置検出信号(Ract)との関係が、上記正常相関関係の範囲内に無い場合に、ラック位置検出信号が異常であると出力するものである。この場合は、ラック位置検出信号が異常であると出力することは、ECU10に表示部や操作部等を別に設けることによって、その表示部や操作部に異常の旨を出力することによって行うことができる。上述のように構成することによって、正常相関関係を明確に定めることが可能となるので、エンジンを運転している場合であっても、そのときのラック位置検出信号(Ract)とラック制御信号(Qout)との関係が、正常相関関係の範囲内に無い場合に、ラック位置センサ20等に断線・短絡の異常が発生したことを外部に発報することが可能となる。また、上記構成は、ラック位置検出信号(Ract)とラック制御信号(Qout)との関係が、正常相関関係の範囲内に無い場合にラック位置センサ20等に断線・短絡等の異常が発生したと判断するものであるので、既に上述した従来の異常領域45・46と比較して、異常と判断する領域が広げることが可能となって、以下のようなフィードバック制御を行った場合における応答遅れ等による異常検出の遅れを防止することが可能となる。
<Normal correlation storage means, abnormality detection means>
Further, the
<制御系>
このように構成された燃料噴射量制御装置1は、従来と同様に図3に示すようなフィードバック制御を行うことによって、RsetとRactとの偏差を0になるように制御する。ここで、図3に示すフィードバック制御について再度簡単に説明する。ECU10は、RsetとRactとの偏差に基づいてQoutを算出し、ラック駆動手段11に入力する。ラック駆動手段11は比例ソレノイド30にラック駆動電流を供給してラック35を駆動制御する。この駆動制御の結果はラック位置センサ20がRactとして検出されると共に、該RactはRsetと比較されてその偏差が再度ECU10に入力される。このような一巡のフィードバック制御が繰り返し行われると共に、ECU10は演算周期毎に図5に示すようなフローチャートに従った処理を行う。
<Control system>
The fuel injection amount control device 1 configured in this way controls the deviation between Rset and Ract to be zero by performing feedback control as shown in FIG. Here, the feedback control shown in FIG. 3 will be briefly described again. The
<フローチャート>
先ず、ECU10は、その電源起動時に、内蔵するROM等から正常相関関係の一例であるマップ50を取得し、内蔵するRAM等に展開することによってロードする(S10)。そして、ECU10は、所定の制御周期毎に、ラック位置センサ20から得られるラック位置検出信号(Ract)と目標ラック位置(Rset)を取得して上記フィードバック制御を行うとともに、以下の処理を行う(S15)。ECU10は、ラック位置センサ20から得られるラック位置検出信号(Ract)の値と、算出したラック制御信号(Qout)の値との交点が、上記マップ50の閉曲線で囲まれる範囲内に無いかを判断する(S20)。この判断で、RactとQoutの交点がマップ50の範囲内に無いと判断された場合は処理がステップS30へ移行し、他方、RactとQoutの交点がマップ50の範囲内に有ると判断された場合は再度ステップS20の処理を行う。そして、ECU10は、RactとQoutの交点がマップ50の範囲に無い状態で所定時間が経過したか否かを判断する(S30)。この判断で、所定時間が経過したと判断された場合は処理がステップS40へ移行し、他方、所定時間が経過していないと判断された場合は上記ステップS20へ移行する。ECU10は、上記ステップS30でRactとQoutの交点がマップ50の範囲に無い状態で所定時間が経過したと判断されたことで、ラック位置検出信号が異常であると判断して外部の表示部や操作部等に異常の旨を出力する(S40)。上述のような処理を行っているので、ラック位置センサ20等が正常である場合に、不意の外乱等の影響で一時的にRactとQoutの交点が正常相関関係を示すマップ50の範囲から外れる事態が発生しても、即異常と判断してその旨を出力することを防止することが可能となる。つまり、ラック位置センサ20等が正常であるにも拘らず異常であると誤検出することを防止することが可能となる。
<Flowchart>
First, the
<境界条件>
上述においては、正常相関関係の一例として、RactとQoutとの比例関係に単に幅をもたせたマップ50を用いる場合について説明した。以下では、RactとQoutとの比例関係に幅をもたせてマップを定めるにおいて、ラック35の近傍に設けられるエンジン等による雰囲気温度の変化による影響も加味した境界条件としてマップを定める(温度をパラメータとした)場合の一例について図6を用いて説明する。ラック35近傍が常温である場合における、RactとQoutとの正常相関関係の一例である正常曲線は、例えば常温曲線L1のように定められる。この場合に、ラック35近傍が常温より低い温度の場合における正常曲線は常温曲線L1よりも上方に描かれる低温曲線L2と定めることができ、他方、ラック35近傍が常温より高い温度の場合における正常曲線は常温曲線L1よりも下方に描かれる高温曲線L3と定めることができる。また、低温曲線L2よりも低く燃料噴射量制御装置1を利用することができる限界の温度における正常曲線は、低温曲線L2よりも上方に描かれる限界低温曲線L4と定めることができ、他方、高温曲線L3よりも高く燃料噴射量制御装置1を利用することができる限界の温度における正常曲線は、高温曲線L3よりも下方に描かれる限界高温曲線L5と定めることができる。このようにして、最上方の限界低温曲線L4と最下方の限界高温曲線L5とで挟まれる範囲を正常相関関係の一例のマップとして定めることができるが、更に以下のようにして定めてもよい。ここでは、温度やラック位置センサ20の計測誤差も鑑みて、更に上方側及び下方側に上方誤差曲線L6及び下方誤差曲線L7を定めることによって、上方誤差曲線L6及び下方誤差曲線L7で挟まれる範囲を正常相関関係の一例のマップ60として定めることができる。また、上方誤差曲線L6における上端側及び下端側の端点を上端点P1及び下端点P2、並びに、下方誤差曲線L7における上端側及び下端側の端点を上端点P4及び下端点P3を定める。即ち、上方誤差曲線L6、下方誤差曲線L7、2つの上端点P1・P4、及び2つの下端点P2・P3を境界条件として正常相関関係の一例であるマップ60の範囲を定めることができる。このようにして定めたマップ60は、ラック位置センサ20等が正常状態において、RactとQoutとの関係を各雰囲気温度帯域毎に測定した値をプロットしたものであるので、本発明の燃料噴射量制御装置1やエンジンの特性に合った正常相関関係といえる。したがって、図5で説明したフローチャートに従った処理が行われることで、燃料噴射量制御装置1やエンジンの特性に応じた異常検出の処理を行うことが可能となるので、誤検出を少なくすることが可能となる。また、ECU10がマップ60をロードする際の処理や演算の負荷を低減するために、マップの定め方を下記の如く簡略化することもできる。例えば、上方誤差曲線L6及び下方誤差曲線L7の略中間位置となる中間点P5及び中間点P6を定める。この場合に、該中間点P5及び中間点P6、並びに、既に上述した4つの点(P1〜P4)によって囲まれる範囲を、正常相関関係の一例であるマップと定めても良い。このように点のみでマップを定めることで、上方誤差曲線L6及び下方誤差曲線L7を用いて定める場合と異なって、マップが簡略化されるので、ECU10にかかる負荷を軽減して処理の高速化を図ることが可能となる。
<Boundary conditions>
In the above description, as an example of the normal correlation, a case has been described in which the
1 燃料噴射量制御装置
10 ECU
20 ラック位置センサ
30 比例ソレノイド
35 ラック
41 センサアンプ
50 マップ
60 マップ
1 Fuel injection
20
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