JP4468912B2 - 燃料噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、２輪車用エンジンの燃料噴射制御に用いられる燃料噴射装置に関し、より詳しくは、ソレノイドへ通電することによりプランジャを往復運動させて、燃料を吸引・加圧して噴射する機能を有する燃料噴射モジュールを用いたエンジンの燃料噴射装置に関するものである。

従来、エンジンの回転数や負荷に応じて燃料供給量をコントロールユニットが演算して燃料噴射弁に駆動信号を与える電子制御燃料噴射装置において、電磁力によってプランジャを往復運動させ、燃料を吸引して加圧して噴射する燃料噴射モジュールが提案されている。（例えば特許文献1参照）

この燃料噴射モジュールは、コントロールユニットから与えられた駆動信号でソレノイドに通電され、これによりプランジャが駆動されて燃料を加圧して所定の燃料圧力で噴射し、その後、プランジャがスプリングにより押し戻されるとともに次に噴射するための燃料を吸引するよう作動する。このような燃料噴射モジュールを用いた燃料噴射装置は、燃料の加圧と調圧を燃料ポンプとレギュレータで行い加圧燃料をインジェクタで噴射する方式の燃料噴射装置に比べ、構成部品が少なく、また燃料噴射モジュールには噴射時だけ通電するために平均消費電力が少ないというメリットがあり、特に発電機やバッテリーの能力が低い小型の２輪車には好適である。

一方、このような燃料噴射モジュールを用いた燃料噴射装置の制御手段として、燃料噴射モジュールのソレノイドへの駆動パルスの供給を開始してから所定時間が経過した時点で電流値を検出し、その検出値を用いて駆動パルス幅を補正して、コイル温度などによる燃料噴射量の影響を低減する手段が提案されている。（例えば特許文献２参照）

また、このような燃料噴射モジュールの駆動手段として、ソレノイドの電流遮断時にソレノイドに蓄えられたエネルギーをコンデンサに蓄え、次回駆動時に放電して利用する手段が提案されている。（例えば特許文献３参照）

特開２００１−２２１１３７号公報（図１〜２１、第７〜３６頁） 特開２００３−１１３７３２号公報（図１〜１７、第３〜７頁） 特開２００３−４９６８７号公報（図1〜１０、第4〜９頁）

このような従来の燃料噴射モジュールを用いた燃料噴射システムにおいて、ソレノイドに断線が生じた場合、燃料噴射ができずエンジンの始動が不能になる。その場合、エンジンが始動不能に至る要因には様々なものがあり、エンジンの始動不能の要因を追求するのに時間を要する。そこでソレノイドに断線が生じた場合には、コントロールユニットは、ソレノイドの断線をいち早く検出してエンジン始動不能の原因をユーザに知らせる必要が生じる。しかるに、ソレノイドの断線の検出は、一般的に、ソレノイドの一方の端子が電源にプルアップされている場合には、他方の端子の電圧をコントロールユニット内でＡＤ変換して、通電していないときに端子電圧が所定値以下であれば断線と判定して行うため、断線検出用の回路が必要であり、コストアップ要因となっていた。

この発明は、従来の装置における上記のような課題を解決するためになされたもので、
回路上のコストアップを生じることなく燃料噴射モジュールのソレノイドの断線または異常の検出を行い、エンジン始動不良の原因がソレノイドの断線または異常であることを迅速にユーザに知らせることのできる燃料噴射装置を得ることを目的とするものである。

この発明の燃料噴射装置は、ソレノイドへの通電によりプランジャを駆動して燃料の吸引及び噴射を行う燃料噴射モジュールと、エンジンの運転状態に基づいて前記ソレノイドへの通電を制御するパルス状のソレノイド駆動信号を発生するコントロールユニットとを有する燃料噴射装置であって、前記コントロールユニットは、前記ソレノイドに蓄えられた電気エネルギーにより充電されるコンデンサと、前記ソレノイド駆動信号と前記コンデンサに充電された電気エネルギーを放電させる放電信号とを発生して前記ソレノイドへの通電開始時に前記コンデンサに充電されている電気エネルギーを前記ソレノイドに放電させる演算手段と、前記コンデンサの放電が終了した時点以降に設定された所定のタイミングにおける前記ソレノイドへの通電電流の値を検出する電流検出手段とを備え、前記ソレノイド駆動信号のパルス幅に依存して前記ソレノイドに通電し、且つ前記電流検出手段により検出した前記所定のタイミングにおける前記ソレノイドの通電電流の値が予め定められた値より低下したとき、その低下した値に応じて前記ソレノイド駆動信号のパルス幅を補正すると共に、前記電流検出手段により検出した前記所定のタイミングにおける前記ソレノイドへの通電電流の値に基づいて前記ソレノイドの断線または異常を判定し該判定を表示する表示手段を駆動するように構成され、且つ起動時には前記判定をダミーの電流値に基づいて行なうことにより前記断線または異常と判定しないようにした
したことを特徴とするものである。

また、この発明による燃料噴射装置は、ソレノイドへの通電によりプランジャを駆動して燃料の吸引及び噴射を行う燃料噴射モジュールと、エンジンの運転状態に基づいて前記ソレノイドへの通電を制御するパルス状のソレノイド駆動信号を発生するコントロールユニットとを有する燃料噴射装置であって、前記コントロールユニットは、前記ソレノイドに蓄えられた電気エネルギーにより充電されるコンデンサと、前記ソレノイド駆動信号と前記コンデンサに充電された電気エネルギーを放電させる放電信号とを発生して前記ソレノイドへの通電開始時に前記コンデンサに充電されている電気エネルギーを前記ソレノイドに放電させる演算手段と、前記コンデンサの放電が終了した時点以降に設定された所定のタイミングにおける前記ソレノイドへの通電電流の値を検出する電流検出手段とを備え、前記ソレノイド駆動信号のパルス幅に依存して前記ソレノイドに通電し、且つ前記電流検出手段により検出した前記所定のタイミングにおける前記ソレノイドの通電電流の値が予め定められた値より低下したとき、その低下した値に応じて前記ソレノイド駆動信号のパルス幅を補正すると共に、前記電流検出手段により検出した前記所定のタイミングにおける前記ソレノイドへの通電電流の値に基づいて前記ソレノイドの断線または異常を判定し該判定を表示する表示手段を駆動するように構成され、且つ前記エンジンの停止若しくは減速時に於ける燃料カット制御中には前記判定を行なわないようにしたことを特徴とするものである。

この発明の燃料噴射装置によれば、コントロールユニットは、ソレノイドに蓄えられた電気エネルギーにより充電されるコンデンサと、パルス状のソレノイド駆動信号と前記コンデンサに充電された電気エネルギーを放電させる放電信号とを発生して前記ソレノイドへの通電開始時に前記コンデンサに充電されている電気エネルギーを前記ソレノイドに放電させる演算手段と、前記コンデンサの放電が終了した時点以降に設定された所定のタイミングにおける前記ソレノイドへの通電電流の値を検出する電流検出手段とを備え、前記ソレノイド駆動信号のパルス幅に依存して前記ソレノイドに通電し、且つ前記電流検出手段により検出した前記所定のタイミングにおける前記ソレノイドの通電電流の値が予め定められた値より低下したとき、その低下した値に応じて前記ソレノイド駆動信号のパルス幅を補正すると共に、前記電流検出手段により検出した前記所定のタイミングにおける前記ソレノイドへの通電電流の値に基づいて前記ソレノイドの断線または異常を判定し該判定を表示する表示手段を駆動するように構成され、且つ起動時には前記判定をダミーの電流値に基づいて行なうことにより前記断線または異常と判定しないようにしたので、ソレノイドの断線検出専用の回路が不要となり安価な装置を得ることができる。

またこの発明の燃料噴射装置によれば、コントロールユニットは、ソレノイドに蓄えられた電気エネルギーにより充電されるコンデンサと、パルス状の前記ソレノイド駆動信号と前記コンデンサに充電された電気エネルギーを放電させる放電信号とを発生して前記ソレノイドへの通電開始時に前記コンデンサに充電されている電気エネルギーを前記ソレノイドに放電させる演算手段と、前記コンデンサの放電が終了した時点以降に設定された所定のタイミングにおける前記ソレノイドへの通電電流の値を検出する電流検出手段とを備え、前記ソレノイド駆動信号のパルス幅に依存して前記ソレノイドに通電し、且つ前記電流検出手段により検出した前記所定のタイミングにおける前記ソレノイドの通電電流の値が予め定められた値より低下したとき、その低下した値に応じて前記ソレノイド駆動信号のパルス幅を補正すると共に、前記電流検出手段により検出した前記所定のタイミングにおける前記ソレノイドへの通電電流の値に基づいて前記ソレノイドの断線または異常を判定し該判定を表示する表示手段を駆動するように構成され、且つ前記エンジンの停止若しくは減速時に於ける燃料カット制御中には前記判定を行なわないようにしたので、ソレノイドの断線検出専用の検出処理が不要となり、マイクロコンピュータ等の処理負荷を下げることができ、安価なマイクロコンピュータ等を用いたり、処理時間を短縮してより高回転のエンジンに適用することができるようになる。

実施の形態１
図１は、本発明の燃料噴射装置を示す構成図である。図１において、燃料噴射モジュール１は、コントロールユニット２に接続され、コントロールユニット２からソレノイド１０１に通電される。燃料噴射モジュール１のプランジャ（図示せず）は、ソレノイド１０１が通電されることにより駆動されて燃料を加圧し、所定の燃料圧力で燃料を噴射させる。ソレノイド１０１の通電が停止されると、プランジャがスプリング（図示せず）により押し戻され、その間に次に噴射するための燃料を吸引するよう作動する。

コントロールユニット２は、エンジンのクランク軸に取り付けられた発電機４の出力電圧を調整するレギュレータ５の出力側に接続されている。また、レギュレータ５の出力側には車両のバッテリー３、及び表示手段としての断線状態表示ランプ１５が接続されている。断線状態表示ランプ１５は、コントロールユニット２に設けられた表示ランプ駆動回路１４により制御される。

コントロールユニット２は、車両に設けられた図示しないセンサなどからの入力信号に基づき噴射すべき燃料量を演算する演算手段としてのマイクロコンピュータ６と、このマイクロコンピュータ６からのソレノイド駆動信号Ｓ１を受けて導通信号Ｓ２を出力するソレノイド駆動制御回路７と、ソレノイド駆動制御回路７からの導通信号Ｓ２により導通するソレノイド駆動用スイッチング手段としてのソレノイド駆動用ＦＥＴ８とを備えている。燃料噴射モジュール１のソレノイド１０１は、ソレノイド駆動用ＦＥＴ８が導通することにより通電され、プランジャを駆動して燃料を噴射させる。

マイクロコンピュータ６は、ソレノイド駆動制御回路７にソレノイド駆動信号Ｓ１を送出すると同時に放電制御回路９に放電信号Ｄ１を送出する。放電制御回路９は、その放電信号Ｄ１を受けて導通信号Ｓ３を発生し、放電制御用スイッチング手段としての放電制御用ＦＥＴ１０を導通させてコンデンサ１１に充電されていたエネルギーを放電させる。

また、コントロールユニット２は、電流検出用抵抗１２と、ソレノイド電流増幅回路１３とを備え、ソレノイド１０１を駆動してから所定時間Ｔｒが経過した後の所定の時点で、電流検出用抵抗１２の端子から得られるソレノイド電流Ｉに対応したアナログ値を、ソレノイド電流増幅回路１３に含まれるＡＤ変換器（図示せず）によりデジタル値に変換し、マイクロコンピュータ６にソレノイド電流Ｉの値に相当するソレノイド電流検出信号Ｉ１として送出する。マイクロコンピュータ６は、後述するように、そのソレノイド電流検出信号Ｉ１の値に応じた補正値を演算しソレノイド駆動時間を補正する。ソレノイド電流検出用抵抗器１２とソレノイド電流増幅回路１３は、電流検出手段としてのソレノイド電流検出回路を構成している。尚、１６、１７はダイオードである。

マイクロコンピュータ６からのソレノイド駆動信号Ｓ１が停止されると、ソレノイド駆動制御回路７からの導通信号Ｓ２が停止し、ソレノイド駆動用ＦＥＴ８は導通状態から非導通状態となりソレノイド電流Ｉが遮断される。また、マイクロコンピュータ６から放電制御回路９に与えられる放電信号Ｄ１は、ソレノイド駆動信号Ｓ１の停止と同時に停止され、放電制御回路９からの導通信号Ｓ３が停止する。これにより、放電制御用ＦＥＴ１０は導通状態から非導通状態となり、ソレノイド１０１に蓄えられている電気エネルギーはコンデンサ１１に充電され、次回のソレノイド駆動の初期に利用される。

次に、このように構成されたこの発明の実施の形態１による燃料噴射装置の動作を説明する。
図２の（Ａ）はパルス状のソレノイド駆動信号の波形を示し、（Ｂ）はソレノイド１０１に流れるソレノイド電流の波形を夫々示す。図1、図２に於いて、時刻ｔ１においてマイクロコンピュータ６からのソレノイド駆動信号Ｓ１がＯＮになると、このソレノイド駆動信号Ｓ１を受けたソレノイド駆動制御回路７は導通信号Ｓ２をソレノイド駆動用ＦＥＴ８に与えてこれを導通させる。また、ソレノイド駆動信号Ｓ１のＯＮと同時に、マイクロコンピュータ６からの放電信号Ｄ１もＯＮとなり、この放電信号Ｄ１を受けた放電制御回路９は導通信号Ｓ３を放電制御用ＦＥＴ１０に与えてこれを導通させる。

その結果、コンデンサ１１に充電されていた電気エネルギーは、放電制御用ＦＥＴ１０、ソレノイド１０１、ソレノイド駆動用ＦＥＴ８、電流検出用抵抗１２を介して、時間Ｔｄで放電され、ソレノイド１０１はその放電エネルギーにより付勢される。コンデンサ１１の放電終了後、即ち時間Ｔｄの後、ソレノイド１０１はバッテリー３の電圧Ｖｂにより付勢される。その結果、ソレノイド１０１には図２に実線で示すソレノイド電流Ｉが流れる。ソレノイド電流Ｉは、図２に示すように、ソレノイド駆動信号Ｓ１存在している間、即ち、ソレノイド駆動パルスＳ１のパルス幅Ｗに依存して流される。

ソレノイド電流検出用抵抗器１２及びソレノイド電流増幅回路１３からなるソレノイド電流検出回路は、コンデンサ１１の放電電流がソレノイド１０１に流れる時間Ｔｄよりも後のタイミングｔ２、つまりマイクロコンピュータ６がソレノイド駆動信号Ｓ１を時刻ｔ１で出力してから時間Ｔｒが経過した時刻ｔ２において、ソレノイド１０１に流れるソレノイド電流Ｉを検出し、その値に対応したソレノイド電流検出信号Ｉ１をマイクロコンピュータ６に入力する。

もし、バッテリー電圧Ｖｂの変動や、温度の変動に伴うソレノイド１０１の抵抗変化により、ソレノイド電流Ｉが図２に点線で示すＩ０ように低下した場合、時間Ｔｒの経過後にソレノイド電流検出回路はソレノイド電流Ｉ０を検出し、その値に対応するソレノイド電流検出信号Ｉ０１をマイクロコンピュータ６に入力する。
以下、便宜上、ソレノイド電流増幅回路１３の出力である上記ソレノイド電流検出信号Ｉ１、Ｉ０１を、ソレノイド検出電流値Ｉ１、Ｉ０１と称する。

マイクロコンピュータ６は、ソレノイド検出電流値がＩ１からＩ０１に下がった場合は、この検出したソレノイド検出電流値Ｉ０１の大きさに応じて予め定められた補正値を、図２の（Ａ）に実線で示すソレノイド駆動信号Ｓ１の駆動パルス幅Ｗに、破線で示すパルス幅Ｗ１を加算して、駆動パルス幅を点線で示すように長くすることにより、所望の噴射量を得るよう動作する。
尚、上記パルス幅Ｗ１を駆動パルス幅Ｗに加算する代わりに乗算しても良い。また、実際に駆動パルス幅Ｗを補正する際には、検出したソレノイド検出電流値Ｉ０１に対し、回路上のオフセットや精度補正値を考慮した補正値を用いても良い。

次に、燃料噴射モジュールのソレノイド１０１が断線または異常である場合の動作について述べる。ここにソレノイドの異常とは、ソレノイドの断線に近い異常を主に想定している。実施の形態１では、ソレノイド１０１の断線または異常の検出を、ソレノイド駆動信号Ｓ１のパルス幅Ｗを補正するために検出されるソレノイド検出電流値Ｉ１若しくはＩ０１を用いて行う。

即ち、コントロールユニット２のマイクロコンピュータ６が、エンジン停止や減速時の燃料カット制御が行われていないという状態を判別し、そのときに検出されたソレノイド検出電流値Ｉ１若しくはＩ０１が所定値以下である状態が、所定のエンジン回転数または所定時間の間に継続されることをもって、マイクロコンピュータ６はソレノイド１０１が断線または断線に近い異常状態にあることを判定するものである。上記の所定値は、０若しくは０に近い値とするなど、誤判定を生じない範囲で任意に設定すればよい。

車両の走行中にコントロールユニット２の電源をＯＦＦし再度ＯＮされるような状態も想定される。例えばユーザが車両の走行中にイグニッションスイッチを操作してしまった場合や、配線系やコネクタの問題でコントロールユニット２の電源が瞬断してしまったような場合である。このような場合、もし減速時燃料カット制御が行われていれば、コントロールユニット２の電源がＯＦＦからＯＮになって後も、ソレノイド１０１には通電されず、ソレノイド電流のＲＡＭ値は０を維持しつづけるため、ソレノイド１０１に異常がなくても断線と誤検出してしまう。そこで実施の形態1では、エンジンの停止や、減速時の燃料カット制御を行っている場合は、断線判定を行わないことにしている。

マイクロコンピュータ６が上記のようにしてソレノイドの断線または異常を判定すると、マイクロコンピュータ６は表示ランプ駆動回路１４に対して、定められたパターンの駆動信号Ｋを送り、断線状態表示ランプ１５を点灯あるいは点滅させ、ソレノイド１０１の断線または異常を表示させる。

また、ソレノイド電流の異常が復帰した場合でも、コントロールユニット２内の不揮発性記憶装置（図示せず）に故障履歴として記憶しておけば、過去に発生した不具合がわかるため、エンジン不調の原因が断線異常にあることを容易に突き止めることができる。

尚、異常表示ランプ１５は、他の警告あるいは表示ランプと共用して、点滅パターンを異ならせる等で異常を表示しても良い。このように構成した場合、ソレノイド１０１に流れるソレノイド電流を検出する電流検出回路は、ソレノイド駆動信号Ｓ１の駆動パルス幅を補正するための既存の電流検出回路を用いればよく、ソレノイドの断線を検出するための配線や回路、ＡＤ変換器等は不要であり安価なシステムが構築できる。また、駆動パルス幅を補正するために検出したソレノイド検出電流値I1を流用することにより、マイクロコンピューター６内の処理負荷が低減し、より安価なマイクロコンピュータを使用したり、あるいはより高回転のエンジンに用いることができるようになる。
実施の形態２

実施の形態１ではエンジンの停止や、減速時の燃料カット制御を行っている場合は、断線判定を行わないことにしているが、実施の形態２は、コントロールユニットの起動時において、ソレノイドの断線または異常の判定に用いるソレノイド電流値を格納する記憶手段であるＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）に、断線または異常の判定を行わないダミーの電流値を格納するようにしたものである。

従って、コントロールユニット２の起動時には、まだ、燃料噴射モジュール１のソレノイド１０１に通電していないためソレノイド電流の値が０の状態であるが、ＲＡＭにはソレノイドの断線または異常の判定を行わないダミーの電流値が格納されているので、断線または異常の誤判定を行うことがない。

通常は、ソレノイド断線異常判定に用いるソレノイド電流のＲＡＭ値を０にしても、エンジン始動によりソレノイド１０１への通電状態となれば、ソレノイド電流の通電されているソレノイド電流の値に相当するデータが新たにＲＡＭに格納される。従って、ソレノイドの起動時でソレノイド電流が流れていない初期の１回だけ上記ダミー値を用いて判定を行えば、ソレノイド電流が流れてからはその新たに格納されたソレノイド電流値によりソレノイドの断線または異常を判定することとなる。

この発明の実施の形態１を示す燃料噴射装置の構成図である。 この発明の実施の形態１によるソレノイド駆動信号とソレノイド電流の波形を示す説明図である。

符号の説明

１ 燃料噴射モジュール
２ コントロールユニット
３ バッテリー
４ 発電機
５ レギュレータ
６ マイクロコンピュータ
７ ソレノイド駆動制御回路
８ ソレノイド駆動用ＦＥＴ
９ 放電制御回路
１０ 放電制御用ＦＥＴ
１１ コンデンサ
１２ 電流検出用抵抗
１３ ソレノイド電流増幅回路
１４ 表示ランプ駆動回路
１５ 断線表示ランプ

Claims (2)

1. ソレノイドへの通電によりプランジャを駆動して燃料の吸引及び噴射を行う燃料噴射モジュールと、エンジンの運転状態に基づいて前記ソレノイドへの通電を制御するパルス状のソレノイド駆動信号を発生するコントロールユニットとを有する燃料噴射装置であって、
   前記コントロールユニットは、
   前記ソレノイドに蓄えられた電気エネルギーにより充電されるコンデンサと、前記ソレノイド駆動信号と前記コンデンサに充電された電気エネルギーを放電させる放電信号とを発生して前記ソレノイドへの通電開始時に前記コンデンサに充電されている電気エネルギーを前記ソレノイドに放電させる演算手段と、前記コンデンサの放電が終了した時点以降に設定された所定のタイミングにおける前記ソレノイドへの通電電流の値を検出する電流検出手段とを備え、
   前記ソレノイド駆動信号のパルス幅に依存して前記ソレノイドに通電し、且つ前記電流検出手段により検出した前記所定のタイミングにおける前記ソレノイドの通電電流の値が予め定められた値より低下したとき、その低下した値に応じて前記ソレノイド駆動信号のパルス幅を補正すると共に、
   前記電流検出手段により検出した前記所定のタイミングにおける前記ソレノイドへの通電電流の値に基づいて前記ソレノイドの断線または異常を判定し該判定を表示する表示手段を駆動するように構成され、且つ起動時には前記判定をダミーの電流値に基づいて行なうことにより前記断線または異常と判定しないようにした
   ことを特徴とする燃料噴射装置。
2. ソレノイドへの通電によりプランジャを駆動して燃料の吸引及び噴射を行う燃料噴射モジュールと、エンジンの運転状態に基づいて前記ソレノイドへの通電を制御するパルス状のソレノイド駆動信号を発生するコントロールユニットとを有する燃料噴射装置であって、
   前記コントロールユニットは、
   前記ソレノイドに蓄えられた電気エネルギーにより充電されるコンデンサと、前記ソレノイド駆動信号と前記コンデンサに充電された電気エネルギーを放電させる放電信号とを発生して前記ソレノイドへの通電開始時に前記コンデンサに充電されている電気エネルギーを前記ソレノイドに放電させる演算手段と、前記コンデンサの放電が終了した時点以降に設定された所定のタイミングにおける前記ソレノイドへの通電電流の値を検出する電流検出手段とを備え、
   前記ソレノイド駆動信号のパルス幅に依存して前記ソレノイドに通電し、且つ前記電流検出手段により検出した前記所定のタイミングにおける前記ソレノイドの通電電流の値が予め定められた値より低下したとき、その低下した値に応じて前記ソレノイド駆動信号のパルス幅を補正すると共に、
   前記電流検出手段により検出した前記所定のタイミングにおける前記ソレノイドへの通電電流の値に基づいて前記ソレノイドの断線または異常を判定し該判定を表示する表示手段を駆動するように構成され、且つ前記エンジンの停止若しくは減速時に於ける燃料カット制御中には前記判定を行なわないようにした
   ことを特徴とする燃料噴射装置。

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