JP5185411B2 - 噴射装置における障害の検出 - Google Patents
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Description
いかなる回路でもそうであるが、駆動回路にも障害が発生することがある。ディーゼルエンジン燃料噴射システムなど、安全性にとって重要なシステムでは、駆動回路における障害は、噴射システムの故障をもたらすことがあり、その結果、エンジンの致命的な故障が生じる恐れがある。このような障害には、燃料噴射器の圧電アクチュエータにおける短絡障害や開路障害が含まれる。生じ得る短絡障害には、主に以下の3つのタイプがある。
i)圧電アクチュエータの端子間の短絡。「積層体端子」短絡とも称する。
ii)圧電アクチュエータの正端子から接地電位への短絡。正端子は、「ハイ」側端子とも称し、このタイプの短絡は一般に、「ハイ側から接地への」短絡と称する。
iii)圧電アクチュエータの負端子から接地電位への短絡。負端子は、「ロー」側端子とも称し、このタイプの短絡は一般に、「ロー側から接地への」短絡と称する。
(a)充電段階中に前記噴射器(12a、12b)を充電するステップと、
(b)前記充電段階の後で遅延期間(Δt)を経過させるステップと、
(c)噴射器のロー側から接地への短絡(36)が生じた場合に、前記遅延期間(Δt)中に前記噴射器(12a、12b)が放電し得る放電電流経路(38)を提供するステップと、
(d)前記遅延期間(Δt)の後で、再充電段階中に前記噴射器(12a、12b)の再充電を試みるステップと、
(e)前記再充電段階中に前記噴射器(12a、12b)を流れる電流(IS)を感知するステップと、
(f)前記感知された電流(IS)が第1の所定閾電流よりも大きい場合、第1の障害信号を生成するステップと、を含む。
噴射器または各噴射器は、放電回路に含められるように個々に選択可能とし得る。噴射器選択スイッチを噴射器または各噴射器と直列に設けることができる。この噴射器選択スイッチは、それが閉じているときに、関連する噴射器を選択して放電回路に含めるように動作可能なものである。
放電電流経路は、遅延期間中に噴射器群を放電回路に接続することによって、好ましくは、放電回路に関連する放電スイッチを閉じることによって提供することができる。ロー側から接地への短絡が存在する場合、放電スイッチを閉じると、実質的に、ロー側から接地への短絡を含む放電電流ループができることになる。
噴射器は、充電段階中に、一杯に充電することもできるし、部分的に充電してもよい。好ましくは、充電回路では、例えば約20Vの較正可能な低電圧しか生成されず、噴射器は、充電段階中にこの電圧まで充電される。充電段階中に圧電積層体に印加される電圧が小さければ、試験を実施するのに極めて低い燃料圧しか必要とされず、そのため、この方法は、エンジン始動時に用いるのに適している。というのは、燃料はまだ高レベルに加圧されていないからである。
(g)別の充電段階中に噴射器を充電するステップと、
(h)放電電流経路を形成せずに、別の遅延期間を経過させるステップと、
(i)別の再充電段階中に噴射器の再充電を試みるステップと、
(j)別の再充電段階中に噴射器を流れる電流を感知するステップと、
(k)感知された電流が第2の所定閾電流よりも大きい場合、噴射器の端子間が短絡していることを示す第2障害信号を生成するステップとを含む。
(l)別の再充電段階中に感知された電流が第2の所定閾電流以下である場合、噴射器のロー側から接地への短絡が生じていることを示す第3の障害信号を生成するステップを含む。
放電経路の電流は、電流感知手段によって、駆動回路内のいくつかの点のいずれか1つにおいて検出することができる。例えば、別々の電流センサをそれぞれの噴射器に直列に接続することができる。こうすると、短絡を特定の噴射器までたどることができる。したがって、この方法は、複数の電流経路において電流を監視するステップと、第4障害信号に応答してロー側から接地への短絡の場所をメモリ装置に記録するステップとを含み得る。
図1を参照すると、図に示す自動車用エンジンなどのエンジン10は、第1燃料噴射器12aおよび第2燃料噴射器12bを備える燃料噴射装置を有する。燃料噴射器12a、12bはそれぞれ、噴射器用ニードル弁14a、14bおよび圧電アクチュエータ16a、16bを有する。圧電アクチュエータ16a、16bは、関連する噴射器12a、12bの噴射器用ニードル弁14a、14bを開閉して、エンジン10の関連する気筒への燃料噴射を制御するように動作可能である。ディーゼル内燃機関において燃料噴射器12a、12bを使用してエンジン10にディーゼル燃料を噴射することもできるし、火花点火内燃機関において燃料噴射器12a、12bを使用してエンジン10に可燃ガソリンを噴射することもできる。
図2の駆動回路20である図3を参照すると、図2の駆動回路20において、第2の噴射器12bに、ハイ側から接地への短絡34が生じている。エンジン始動時にハイ側から接地への短絡34を検出するために、噴射器12a、12bを充電する高電圧が高電圧レールVHに生成される前に、抵抗性バイアス回路網30を使用してバイアス点PBにおけるバイアス電位VBを求める。バイアス電位VBは、噴射器12a、12bがいずれも選択されていない状態で、すなわち、噴射器選択スイッチSQ1およびSQ2がともに開いているときに測定される。
VPB=IRG 1
VH=I(RH+RG) 2
ここで、Iは抵抗性バイアス回路網30を流れる電流である。
VPB=VHRG/(RH+RG) 3
しかし、エンジン始動時には、第1のコンデンサC1の両端間の電位差は、高電圧レールVHに高電圧が生成される前はほぼゼロボルトである。したがって、高電圧レールVHの電位は、電圧源VSの電圧にほぼ等しい。したがって、噴射器12a、12bがいずれも選択されていない状態での予測バイアス電圧VPBの値は、下記の式4によって与えられる。
VS、RH、およびRGはいずれも既知なので、VPBは、上記の式4を用いて計算することができる。
RG*=1/[1/RSC + 1/RG]
ここで、RSCは、ハイ側から接地への短絡34の抵抗値である。
VB=VSRG*/(RH+RG*) 6
図4aは、バイアス電圧VBの測定値と、ハイ側から接地への短絡34の抵抗値RSCとの関係を示すグラフである。図4aから、ハイ側から接地への短絡34の抵抗値RSCが減少すると、バイアス電圧VBの測定値は予測電圧VPBよりも小さくなってゆくことがわかる。したがって、バイアス電圧VBの測定値が予測バイアス電圧VPBよりも小さい場合、ハイ側から接地への短絡34が生じていることを示している可能性がある。バイアス電圧VBの測定値は、ハイ側から接地への短絡34が生じている場合、噴射器12a、12bの圧電積層体にかかる電圧にかかわらず、予測バイアス電圧VPBよりも常に低くなる。そのため、この技術は、エンジン始動時において特に有用である。というのは、圧電積層体にかかる電圧は一般に始動時には未知だからである。
欧州特許出願第06256140.2号に記載の充電パルス方法によれば、エンジン始動時における積層体端子短絡障害を検出することができるが、噴射器群18における噴射器のロー側から接地への短絡を検出することはできない。図5の駆動回路20に、第2の噴射器12bのロー側から接地への短絡36を示す。ロー側から接地への短絡36を検出するために、以下で説明するように、改変された充電パルス方法を用いる。上記で説明した充電パルス方法と同様に、改変された充電パルス方法も、積層体端子短絡障害を検出することができる。
[ステップA2] 充電スイッチQ1を閉じて噴射器群18に対して第1充電パルスを実施することによって、噴射器群18の噴射器12a、12bがともに高電圧レールVHと同じ電圧に充電される。
[ステップA7] 電流感知制御手段28を使用して第2充電パルス中に流れる電流(IS)を感知する。
[ステップA9] 最後に、感知された電流が所定の電流レベルよりも大きい場合、あるいは、所定の電流レベルの許容範囲外である場合、噴射器群18の噴射器12a、12bの1つまたは複数が短絡している。この短絡は、積層体端子短絡または噴射器のロー側から接地への短絡のいずれかである。
[ステップA13] 最後に、感知された放電電流が所定の放電電流レベル未満である場合、あるいは、所定の放電電流レベルの許容値未満である場合、選択された噴射器12aまたは12bには開路障害が生じている。そうではなくて、感知された放電電流が所定の放電電流レベルよりも大きい場合、あるいは、所定の放電電流レベルの許容値よりも大きい場合、選択された噴射器12aまたは12bには開路障害が生じていない。
[ステップB3] 充電スイッチQ1を再度閉じることによって噴射器群18に対して第2の充電パルスを実施する。
[ステップB5] 第2の充電パルス中に感知された電流(IS)と所定の閾電流とを比較する。
[ステップB7] 感知された電流(IS)が所定の閾電流レベル以下である場合、ロー側から接地への短絡が生じており、ロー側から接地への障害信号が生成される。
Claims (17)
- エンジン始動時の噴射装置における障害を検出する障害検出方法であって、前記噴射装置は少なくとも1つの圧電式燃料噴射器(12a、12b)を備え、この方法は、
(a)充電段階中に前記噴射器(12a、12b)を充電するステップと、
(b)前記充電段階の後で遅延期間(Δt)を経過させるステップと、
(c)噴射器のロー側から接地への短絡(36)が生じた場合に、前記遅延期間(Δt)中に前記噴射器(12a、12b)が放電し得る放電電流経路(38)を提供するステップと、
(d)前記遅延期間(Δt)の後で、再充電段階中に前記噴射器(12a、12b)の再充電を試みるステップと、
(e)前記再充電段階中に前記噴射器(12a、12b)を流れる電流(IS)を感知するステップと、
(f)前記感知された電流(IS)が第1の所定閾電流よりも大きい場合、第1の障害信号を生成するステップと、
を含む方法。 - 前記第1の障害信号は、前記噴射器の端子間の短絡を示すか、あるいは、噴射器のロー側から接地への短絡(36)を示すものである、請求項1に記載の方法。
- 放電電流経路(38)を提供する前記ステップは、前記噴射装置を放電回路に接続するステップを含む、請求項1または2に記載の方法。
- 前記噴射装置を放電回路に接続する前記ステップは、前記放電回路に関連する放電スイッチ(Q2)を閉じるステップを含む、請求項3に記載の方法。
- 前記噴射器(12a、12b)は、前記噴射器(12a、12b)を個々に選択して、前記選択された噴射器(12a、12b)を放電させるように前記放電回路に含めるための関連する選択スイッチ(SQ1、SQ2)を有し、前記方法は、前記噴射器(12a、12b)の選択が解除されて前記放電回路に含まれないように前記選択スイッチ(SQ1、SQ2)が開いた状態で、請求項1から4のいずれかの前記ステップを実施するステップをさらに含む、請求項3または4に記載の方法。
- 第1の障害信号が生成された場合、
(g)別の充電段階中に前記噴射器(12a、12b)を充電するステップと、
(h)前記放電電流経路(38)を形成せずに、別の遅延期間(Δt2)を経過させるステップと、
(i)別の再充電段階中に前記噴射器(12a、12b)の再充電を試みるステップと、
(j)前記別の再充電段階中に前記噴射器(12a、12b)を流れる前記電流(IS)を感知するステップと、
(k)前記感知された電流(IS)が第2の所定閾電流よりも大きい場合、前記噴射器(12a、12b)の端子間が短絡していることを示す第2障害信号を生成するステップと、
をさらに含む、請求項1から5のいずれかに記載の方法。 - 前記別の再充電段階中に前記感知された電流(IS)が前記第2の所定閾電流以下である場合、噴射器のロー側から接地への短絡(36)を示す第3の障害信号を生成するステップ(l)をさらに含む、請求項6に記載の方法。
- 前記遅延期間(Δt)中に前記放電電流経路(38)における放電電流(ID)を感知するステップと、
前記遅延期間(Δt)中に前記放電電流経路(38)において第3の所定閾電流よりも大きな放電電流が感知された場合、噴射器のロー側から接地への短絡(36)が生じていることを示す第4の障害信号を生成するステップと、
をさらに含む、請求項1から7のいずれかに記載の方法。 - 前記遅延期間(Δt)中に複数の電流経路における電流を監視するステップと、前記第4の障害信号に応答して前記ロー側から接地への短絡(36)の場所をメモリ装置(26)に記録するステップとをさらに含む、請求項8に記載の方法。
- 前記遅延期間(Δt)中に前記放電電流経路(38)において前記第3の所定閾電流よりも大きな放電電流が感知されない場合、前記第1の障害信号は前記噴射器(12a、12b)の圧電積層体端子間の短絡を示す、請求項8に記載の方法。
- 前記噴射器(12a、12b)を充電する前記ステップは、前記噴射装置を充電回路に接続するステップを含む、請求項1から10のいずれかに記載の方法。
- 前記噴射装置を前記充電回路に接続する前記ステップは、前記充電回路に関連する充電スイッチ(Q1)を閉じるステップを含む、請求項11に記載の方法。
- 障害信号が生成された場合、前記噴射器(12a、12b)の後続の充電ステップを一時停止するステップをさらに含む、請求項1から12のいずれかに記載の方法。
- 前記またはそれぞれの障害信号をメモリ装置(26)に記録するステップをさらに含む、請求項1から13のいずれかに記載の方法。
- コンピュータプログラム製品であって、実行環境で実効されたときに、請求項1から14のいずれか1つに記載の方法を実施するように動作可能な少なくとも1つのコンピュータプログラムソフトウエア部分を含む、コンピュータプログラム製品。
- 請求項15に記載の前記コンピュータソフトウエア部分を記憶したデータ記憶媒体。
- 請求項16に記載の前記データ記憶媒体を備えたマイクロコンピュータ。
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