JP5741863B2 - エンジン制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、乗り物を駆動するエンジンに付属する電装品及び（又は）該エンジンにより駆動される乗物に搭載される電装品を制御対象とする負荷として、該負荷をマイクロプロセッサを備えた電子式制御ユニットにより制御する負荷制御装置に関する。

燃料ポンプ、インジェクタ、点火装置等のエンジンの電装品をマイクロプロセッサを備えた電子式制御ユニット（ＥＣＵ）により制御する場合には、各電装品や各種のセンサ類の異常の有無を診断する診断機能をＥＣＵに持たせて、異常が見出された場合に所定のトラブルコードをセットしてそれを記憶させておくことにより、エンジンの修理や保守点検を容易にすることが行われている。燃料系統の故障診断を行うに際しては、燃料ポンプやインジェクタ自体の異常の有無を検出するだけでなく、燃料ポンプやインジェクタに電源を供給する配線の断線や外れの有無をも検出する必要がある。

本願の明細書及び特許請求の範囲においては、「負荷の外れ」や「負荷外れ」といった語を用いるが、これらの用語は、燃料ポンプやインジェクタなど、ＥＣＵが制御の対象とする負荷に電源電圧を供給する配線に断線が生じた状態と、該配線が外れた状態との双方を含む意味で用いている。

特許文献１に示されているように、燃料ポンプなどの負荷の外れの有無を検出する方法として、負荷に駆動電流を供給する回路にシャント抵抗を挿入して、その両端の電圧から駆動電流の有無を検出する方法や、負荷に駆動電流を供給する回路で生じる電圧降下から駆動電流の有無を検出する方法が知られている。

特開平６−９３９３４号公報

従来のエンジン制御装置のように、負荷に駆動電流を供給する回路にシャント抵抗を挿入して、その両端の電圧から駆動電流の有無を検出することにより負荷外れの有無を検出するようにした場合には、シャント抵抗で電力損失が生じるのを避けられないため、消費電力が多くなり、好ましくなかった。また負荷に駆動電流を供給する回路で生じる電圧降下から駆動電流の有無を検出する方法は、負荷に駆動電流を供給する回路で生じる電圧降下が大きい場合でないと実施できないため、一般的とは言えなかった。更に負荷に流れる電流の有無により負荷外れを検出する方法では、エンジンを停止し、負荷の駆動を停止している状態では負荷外れの有無を検出することができなかった。

本発明の目的は、負荷電流を検出するシャント抵抗のような損失を生じる要素を用いることなく、エンジンの停止中でも運転中でも負荷外れの有無を検出することができる診断機能をもつエンジン制御装置を提供することにある。

本発明は、乗り物を駆動するエンジンに付属する電装品及び（又は）該エンジンにより駆動される乗物に搭載される電装品を制御対象とする負荷として該負荷に対して直列に負荷駆動用スイッチを接続し、該負荷駆動用スイッチを電子式制御ユニットによって制御することにより負荷を制御する負荷制御装置を対象とする。

本発明においては、制御モードが負荷駆動モードであるときに負荷駆動指令を発生し、制御モードが負荷停止モードであるときに負荷停止指令を発生する制御部と、制御部が負荷駆動指令を発生しているときにも負荷の駆動を中断することが許容される期間に設定された負荷停止期間の間だけ負荷停止指令を発生する負荷駆動時停止指令発生手段と、制御部が負荷駆動指令を発生しているときに負荷駆動用スイッチをオン状態にし、制御部が負荷停止指令を発生しているときに負荷駆動用スイッチをオフ状態にするように負荷駆動用スイッチを制御する負荷駆動用スイッチ制御回路と、負荷が接続されている状態で負荷駆動用スイッチがオフ状態にあるときに負荷を駆動する電源から負荷を通して駆動信号が与えられることによりオン状態になり、負荷駆動用スイッチがオン状態にあって駆動信号が負荷駆動用スイッチを通して側路される状態にあるとき及び負荷が外れているために電源から負荷を通して駆動信号が供給されないときにオフ状態になるように設けられた負荷外れ検出用スイッチと、負荷外れ検出用スイッチがオン状態にあるかオフ状態にあるかを検出するために負荷外れ検出用スイッチから引出された負荷外れ検出ポートと、負荷停止指令が発生している状態で負荷外れ検出ポートを通して負荷外れ検出用スイッチがオフ状態にあることが検出されたときに負荷が外れていると判定する負荷外れ判定手段とが設けられる。

上記のように構成すると、制御モードが負荷停止モードであるときに負荷外れ検出ポートを通して負荷外れ検出用スイッチがオフ状態にあるか否かをチェックすることにより、負荷が外れているか否かを判定することができる。

また上記のように、制御モードが負荷駆動モードであるときに、負荷の駆動を中断することが許容される期間に負荷停止期間を設定して、この負荷停止期間の間負荷停止指令を発生させるようにしておくと、制御モードが負荷駆動モードであるときにも、負荷が外れているか否かを判定することができる。

上記負荷駆動時停止指令発生手段は、エンジンの回転速度に対して負荷停止期間を演算して、演算された負荷停止期間の間負荷停止指令を発生するように構成されていることが好ましい。

上記負荷駆動時停止指令発生手段は、エンジンの回転速度が設定された最小回転速度未満の領域及び設定された最高回転速度を超える領域では前記負荷停止指令を発生しないように構成されていることが好ましい。

上記負荷駆動時停止指令発生手段はまた、負荷停止期間を、負荷停止指令が発生してから負荷駆動用スイッチが実際にオフ状態になるまでに要する時間である最短停止期間以上に設定するように構成されていることが好ましい。

制御対象とする負荷がモータである場合には、負荷駆動用スイッチをオフ状態にした後も、モータは惰性で回転を続けて逆誘起電圧を誘起するため、モータの駆動を停止した後負荷駆動スイッチがオフ状態になるまでに時間がかかり、負荷の駆動を停止した後、負荷外れ用検出スイッチがオフ状態になるまでに時間を要する。上記のように、負荷停止期間を、負荷停止指令が発生した後負荷外れ検出用スイッチがオフ状態になるのに要する時間よりも長く設定しておくと、負荷が外れているか否かの判定を正確に行うことができる。

本発明の一態様では、制御対象とする負荷が、エンジンの気筒内又は吸気管内に燃料を噴射するインジェクタに燃料を供給する燃料ポンプである。この場合制御部は、燃料ポンプの駆動を停止してもインジェクタに与えられる燃料の圧力を規定値以下に低下させることがない期間を負荷停止期間とするように構成される。

本発明によれば、負荷駆動用スイッチがオフ状態にあるときに負荷の電源から負荷を通して駆動信号が与えられてオン状態になる負荷外れ検出スイッチを設けて、負荷停止指令が発生しているときに負荷外れ検出用スイッチがオフ状態にあるか否かをチェックすることにより、負荷が外れているか否かを判定するようにしたので、負荷を通して流れる駆動電流を検出するシャント抵抗を用いることなく、負荷が外れているか否かの判定を行う故障診断機能を持たせることができる。

また本発明においては、制御モードが負荷を駆動するモードであるときにも、負荷の駆動を中断することが許容される期間に設定された負荷停止期間の間だけ負荷停止指令を発生させて、負荷が外れているか否かの判定を行うことができるようにしたので、負荷を駆動している状態でも負荷外れの有無の判定を行うことができる。

従って、本発明によれば、負荷電流を検出するシャント抵抗のような損失を生じる要素を用いることなく、エンジンの停止中でも運転中でも負荷外れの有無を検出することができる故障診断機能を負荷制御装置に持たせることができる。

本発明の一実施形態のハードウェアの構成を示した回路図である。 本発明の一実施形態において、マイクロプロセッサにより構成される制御部、負荷駆動時停止指令発生手段及び負荷外れ判定手段を含む装置全体の構成を示したブロック図である。 本発明の実施形態においてＥＣＵのマイクロプロセッサに実行させる処理のアルゴリズムの一例を示したフローチャートである。 図３に示した処理を行う際にエンジンの回転速度に対してポンプ駆動停止時間割合を演算する際に用いる回転速度−負荷停止期間割合演算テーブルの構成例を示した図表である。 （Ａ）はエンジンに燃料を供給するインジェクタに印加される電圧の波形の一例を示した波形図、（Ｂ）は、（Ａ）に示した電圧により駆動されるインジェクタに燃料を供給する燃料ポンプを駆動する際に、負荷停止期間の間だけポンプの駆動を中断する場合の駆動パターンの一例を示した波形図である。 図１の実施形態で用いる負荷駆動用スイッチをオフ状態にする際のスイッチの両端電圧の変化を模式的に示した波形図である。 本発明の実施形態においてＥＣＵのマイクロプロセッサに実行させる処理の他のアルゴリズムを示したフローチャートである。 （Ａ）はエンジンに燃料を供給するインジェクタに印加される電圧の波形の一例を示した波形図、（Ｂ）は、（Ａ）に示した電圧により駆動されるインジェクタに燃料を供給する燃料ポンプを駆動する際に、負荷停止期間の間だけポンプの駆動を中断する場合の駆動パターンの他の例を示した波形図である。

以下図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態では、エンジンの気筒内又は吸気管内に燃料を噴射するインジェクタに燃料を供給する燃料ポンプを制御の対象とする負荷として、この負荷を制御する負荷制御装置（燃料ポンプ制御装置）に本発明を適用するものとする。

図１は、本発明の一実施形態のハードウェアの構成を示したもので、同図において１は車両や船外機などの乗物を駆動するエンジン、２ａ，２ｂはエンジン１の２つの気筒内に燃料を噴射するインジェクタ、３はインジェクタ２ａ，２ｂに燃料を供給する燃料ポンプ、４はバッテリを電源として一定の直流電圧Ｖｂを出力する直流電源の正極側出力端子である。直流電源の負極側出力端子は接地されている。また５はエンジン１を点火するエンジン用点火装置、６はエンジン１の毎分回転数（ｒｐｍ）の情報を含む信号を出力するエンジン回転検出器、７はオイルポンプや、冷却水やエンジンオイルを温めるために寒冷地仕様のエンジンに設けられるヒータなどの電装品８に供給する電流をオンオフする接点を備えたリレーである。

また１０はインジェクタ２ａ，２ｂ、燃料ポンプ３、エンジン用点火装置５及びリレー７等を制御するＥＣＵ（電子式制御ユニット）である。ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ１１ａ、ＲＯＭ１１ｂ及びＲＡＭ１１ｃ等を有するマイクロプロセッサ１１を備えて、マイクロプロセッサ１１に所定の処理を行わせることにより、エンジンの点火時期を毎分回転数（回転速度）等に対して制御するように点火装置５に点火指令を与える点火制御手段、インジェクタ２ａ，２ｂを制御するインジェクタ制御手段、各部の故障の有無を診断する故障診断手段等を構成する。

上記点火制御手段は、エンジン回転数検出器６により検出されるエンジン１の回転数等を制御条件としてエンジンの点火時期を演算して、演算した点火時期が検出されたときにエンジン用点火装置５に点火指令を与える。点火装置６は点火指令が与えられたときにエンジン１に設けられた点火プラグに高電圧を印加して該点火プラグで火花放電を発生させることによりエンジンを点火する。

上記インジェクタ制御手段は、スロットルバルブ開度などの各種の制御条件に対して燃料の噴射量を演算して、燃料の噴射タイミングが検出されたときに、インジェクタ２ａ，２ｂから演算した噴射量の燃料を噴射させるために必要な噴射時間の間インジェクタ２ａ，２ｂのバルブを開くように、インジェクタ２ａ，２ｂに駆動電圧を与える。インジェクタ２ａ，２ｂは、所定レベル以上の駆動電圧が与えられている間バルブを開いてそれぞれのノズルから燃料を噴射する。燃料ポンプ３からインジェクタ２ａ，２ｂに供給される燃料の圧力は圧力調整器により一定に保たれているため、インジェクタ２ａ，２ｂから燃料を噴射する時間を管理することにより燃料噴射量を管理することができる。

インジェクタ２ａ，２ｂから制御された量の燃料を噴射するためには、インジェクタ２ａ，２ｂに供給する燃料の圧力を一定に保つことができるように燃料ポンプ３を駆動する必要がある。例えばインジェクタ２ａ，２ｂを共通の蓄圧室に接続して、燃料ポンプから該蓄圧室に燃料を供給する構成をとる場合には、蓄圧室内の圧力を規定の範囲に保つことができるように燃料ポンプ３を運転する必要がある。万一エンジンの運転中に燃料ポンプ３を駆動するモータに電源を供給する配線が外れたり、断線したりすると、燃料ポンプ３を動作させることができなくなるため、インジェクタに供給される燃料の圧力が低下していく。インジェクタに供給される燃料の圧力が低下していくと、エンジンに供給される燃料の量が減少していくため、混合気がリーンになってエンジンの燃焼室内の温度が急上昇し、エンジンが焼き付くおそれがある。燃料ポンプとして、燃料タンクから燃料を汲み上げる低圧燃料ポンプと、低圧燃料ポンプから吐出される燃料を加圧する高圧燃料ポンプとの２台の燃料ポンプが設けられることがあるが、この場合には、一方の燃料ポンプが電源から外されても、インジェクタに燃料が供給され続けるため、エンジンの温度が上昇して焼き付きを生じる危険性が高くなる。このように、エンジンの運転中に燃料ポンプが電源から外されると、リーン燃焼によりエンジンの温度が急上昇してエンジンが破損するおそれがあるため、ＥＣＵ１０には、エンジンの運転中でも、燃料ポンプが電源から外されたか否かをチェックする故障診断機能を備えていることが要求される。

実際には、燃料ポンプの配線の外れの有無だけでなく、エンジンを動作させるために必要な各種の電装品負荷の異常の有無をも診断することができるようにしておく必要があり、また場合によっては、エンジンが駆動する車両等に搭載された電装品の故障診断を行うことが必要になる場合もあるが、本実施形態では、故障診断の対象とする負荷の一例として燃料ポンプ３を取り上げて、その配線の外れや断線を負荷外れとして、負荷外れの有無を診断するものとする。

本実施形態では、電子式制御ユニット１０により、燃料ポンプ３や点火装置５等の電装品を負荷として、各負荷を制御する負荷制御装置が構成されており、負荷制御装置は、マイクロプロセッサ１１に所定のプログラムを実行させることにより、各負荷を制御するために必要な各種の機能実現手段を構成する。

本実施形態では、図２に示されているように、負荷制御装置が、制御対象とする負荷３に対して直列に接続されて直流電源２１から負荷３に供給する駆動電流をオンオフする負荷駆動用スイッチ２２と、マイクロプロセッサ１１により構成されて、制御モードが負荷３を駆動する負荷駆動モードであるときに負荷駆動指令を発生し、制御モードが負荷３を停止させる負荷停止モードであるときに負荷に対して負荷停止指令を発生する制御部２３と、制御部が負荷駆動指令を発生しているときにも、負荷の駆動を中断することが許容される期間に設定された負荷停止期間の間だけ負荷停止指令を発生する負荷駆動時停止指令発生手段２４と、制御部２３が負荷駆動指令を発生しているときに負荷駆動用スイッチ２２をオン状態にし、制御部２３が負荷停止指令を発生しているときに負荷駆動用スイッチ２２をオフ状態にするように負荷駆動用スイッチ２２を制御する負荷駆動用スイッチ制御回路２５と、負荷が接続されている状態で負荷駆動用スイッチ２２がオフ状態にあるときに負荷を駆動する直流電源２１から負荷３を通して駆動信号が与えられることによりオン状態になり、負荷駆動用スイッチ２２がオン状態にあって駆動信号が負荷駆動用スイッチ２２を通して側路される状態にあるとき及び負荷３が外れているために電源２１から負荷３を通して駆動信号が供給されなくなったときにオフ状態になるように設けられた負荷外れ検出用スイッチ２６と、負荷外れ検出用スイッチ２６がオン状態にあるかオフ状態にあるかを検出するために負荷外れ検出用スイッチ２６から引出された負荷外れ検出ポート２７と、負荷停止指令が発生している状態で負荷外れ検出ポート２７を通して負荷外れ検出用スイッチ２６がオフ状態にあることが検出されたときに負荷３が外れていると判定する負荷外れ判定手段２８とを備えている。

図１に示された例では、マイクロプロセッサ１１により、図２に示された制御部２３が構成され、ソースｓを接地したＮチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ Ｆ１により負荷駆動用スイッチ２２が構成されている。図示の例では、負荷（燃料ポンプ）３の一端が直流電源の出力端子４に接続され、負荷３の他端がＭＯＳＦＥＴ Ｆ１のドレインｄに接続されることにより、負荷３と負荷駆動用スイッチ２２とが直列に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ Ｆ１のゲートには、エミッタが接地されたＮＰＮトランジスタＴＲ１のコレクタが接続され、トランジスタＴＲ１のコレクタと直流電源の出力端子４との間に抵抗器Ｒ１が接続されている。トランジスタＴＲ１のベースは、負荷駆動指令及び負荷停止指令を発生するマイクロプロセッサ１１のポートＡに接続されている。

図示の例では、マイクロプロセッサ１１がポートＡの電位を高レベルにすることにより負荷停止指令を発生し、出力ポートＡの電位を接地レベルにすることにより負荷駆動指令を発生する。マイクロプロセッサ１１が出力ポートＡの電位を接地レベルにすると（負荷駆動指令を発生すると）、トランジスタＴＲ１がオフ状態になるため、直流電源２１から抵抗器Ｒ１を通してＭＯＳＦＥＴ Ｆ１に駆動信号が与えられる。これにより、ＭＯＳＦＥＴ Ｆ１がオン状態になり、直流電源２１から負荷３とＭＯＳＦＥＴ Ｆ１ とを通して駆動電流が流れる。またマイクロプロセッサ１１が出力ポートＡの電位を高レベルにすると（負荷停止指令を発生すると）、トランジスタＴＲ１がオン状態になってＭＯＳＦＥＴ Ｆ１のゲートソース間を短絡するため、ＭＯＳＦＥＴ Ｆ１がオフ状態になり、負荷３を流れていた電流を消滅させる。本実施形態では、トランジスタＴＲ１と抵抗器Ｒ１とにより、制御部が負荷駆動指令を発生しているときに負荷駆動用スイッチ２２をオン状態にし、制御部が負荷停止指令を発生しているときに負荷駆動用スイッチ２２をオフ状態にするように負荷駆動用スイッチ２２を制御する負荷駆動用スイッチ制御回路２５が構成されている。

また負荷３と負荷駆動用スイッチ２２との接続点に、エミッタが接地されたＮＰＮトランジスタＴＲ２のベースが抵抗器Ｒ２を通して接続され、トランジスタＴＲ２のエミッタが接地されている。トランジスタＴＲ２のコレクタは、抵抗器Ｒ３を通して直流電源２１の出力端子４に接続されるとともに、負荷外れ検出ポート２７に接続されている。図示の例では、トランジスタＴＲ２と抵抗器Ｒ２とにより、負荷外れ検出用スイッチ２６が構成されている。

負荷外れ検出用スイッチ２６を構成するトランジスタＴＲ２は、負荷３が接続されている状態で負荷駆動用スイッチ２２がオフ状態にあるときに直流電源から負荷３を通して駆動信号（ベース電流）が与えられることによりオン状態になり、負荷駆動用スイッチ２２がオン状態にあって直流電源から負荷３を通して与えられる駆動信号が負荷駆動用スイッチ２２を通して負荷外れ検出用スイッチ２６から側路される状態にあるとき、及び負荷３が外れているために直流電源から負荷３を通して駆動信号が供給されないときにオフ状態になる。

トランジスタＴＲ２のコレクタは、負荷外れ検出ポート２７を通してマイクロプロセッサ１１のポートＢに接続されている。マイクロプロセッサ１１はＲＯＭに格納された所定のプログラムを実行することにより、負荷外れ判定手段２８（図２参照）を構成する。負荷外れ判定手段２８は、負荷停止指令が発生している状態で負荷外れ検出ポート２７を通して検出される負荷外れ検出用スイッチ２６の両端の電圧（トランジスタＴＲ２のコレクタエミッタ間電圧）が設定レベル以上であるとき（高レベルであるとき）に負荷外れ検出用スイッチ２６がオフ状態にあるとして負荷が外れていると判定し、負荷停止指令が発生している状態で負荷外れ検出ポート２７を通して検出される負荷外れ検出用スイッチ２６の両端の電圧が設定レベル未満であるとき（低レベルであるとき）に負荷外れ検出用スイッチ２６がオン状態にあるとして負荷が接続されていると判定する。

また図示の例では、ポンプ３とＭＯＳＦＥＴ Ｆ１のドレインとの接続点と直流電源の出力端子４との間にアノードをＭＯＳＦＥＴ Ｆ１のドレイン側に向けたダイオードＤ１が接続されている。このダイオードＤ１は、ＭＯＳＦＥＴ Ｆ１をオフ状態にして燃料ポンプ３に流れていた駆動電流を遮断した際に、燃料ポンプを駆動するモータの電機子コイルに誘起する逆起電力によりＭＯＳＦＥＴが破壊されるのを防止するために設けられている。

図１に示された回路においては、制御モードが負荷を駆動するモードである負荷駆動モードであって、負荷駆動用スイッチ２２がオン状態にあるときに、負荷３が接続されていても外れていても、負荷外れ検出用スイッチ２６がオフ状態に保持されるため、制御モードが負荷駆動モードであるときには、負荷３が外れているか否かの判定を行うことができない。そこで、本実施形態では、制御モードが負荷駆動モードであるときにも負荷外れの有無の判定を行うことができるようにするため、制御モードが負荷駆動モードであるときにも、負荷の駆動を中断することが許容される期間に設定された負荷停止期間の間だけ負荷停止指令を発生する負荷駆動時停止指令発生手段２４が設けられている。

このように、負荷駆動時停止指令発生手段２４を設けて、制御モードが負荷駆動モードであるときに、設定された負荷停止期間の間だけ負荷停止指令を発生するようにしておくと、制御モードが負荷駆動モードである場合でも、負荷駆動用スイッチ２２がオフ状態になっている間に負荷外れ検出ポート２７を通して負荷外れ検出用スイッチ２６の両端の電圧を検出して、負荷外れ検出用スイッチ２６がオフ状態にあるか否かを判定することにより、負荷が外れているか否かを判定することができる。

上記負荷停止期間は、負荷の駆動を中断してもエンジンの動作に支障を来さない期間に設定する必要がある。負荷がインジェクタに燃料を供給する燃料ポンプである場合には、燃料ポンプを停止させても、燃料噴射時にインジェクタに与えられる燃料の圧力が規定値以下になることがない期間を負荷停止期間として設定することができる。図５（Ａ）は、インジェクタに印加される駆動電圧の波形を示している。インジェクタは、この駆動電圧が所定のレベル以上になっている期間バルブを開いて燃料を噴射する。この場合、図５（Ｂ）の左端に示されたように、負荷停止期間ＴＳがインジェクタを駆動する期間と重なるか、又はインジェクタを駆動するタイミングの直前に存在すると、インジェクタから噴射される燃料の量を減少させるが、負荷停止期間ＴＳを図５（Ｂ）の左から２番目に示した期間ＴＳのようにインジェクタからの燃料噴射が終了した直後に設定すると、インジェクタから噴射される燃料の量に影響を及ぼすことなく、負荷停止期間ＴＳを設定して、その間に燃料ポンプの外れの有無を検出することができる。

負荷３が燃料ポンプのようにモータである場合、負荷駆動用スイッチ２２をオフ状態にした後、負荷３に誘起する逆起電圧により負荷駆動用スイッチ２２に電流が流れるため、負荷駆動用スイッチは直ちにオフ状態になることができず、負荷外れ検出用スイッチ２６も直ちにオン状態になることができない。

例えば、本実施形態のように、負荷が燃料ポンプ（モータ）であって、その駆動電流をオンオフする負荷駆動用スイッチ２２がＭＯＳＦＥＴからなる場合、ＭＯＳＦＥＴのドレインソース間の電圧ＶDは、該ＭＯＳＦＥＴの駆動を停止した際に、時間ｔ［sec］に対して、図６に示したような変化を示す。即ち、時刻ｔ1でＭＯＳＦＥＴへのゲートへの駆動信号の供給を停止したとすると、ドレインソース間電圧ＶDは、一瞬オフ時の値Ｖdoffまで上昇するが、燃料ポンプに誘起する逆起電圧により時刻ｔ2でオン状態に復帰し、その後脈動しながら上昇していく波形を呈する。従って、燃料ポンプ３が接続されている状態で負荷駆動用スイッチ２２の駆動を停止したときに、負荷外れ検出用スイッチ２６を構成するトランジスタＴＲ２は直ちにはオン状態になることができず、ＭＯＳＦＥＴのドレインソース間電圧ＶDが、時刻ｔ3でオフ時のレベルと見なすことができるレベルＶdoff′に達して、トランジスタＴＲ２に十分なベース電流が流れる状態になるまで、オン状態になることができない。従って、負荷外れの検出を確実に行うためには、負荷停止期間ＴＳを時刻ｔ1から時刻ｔ3までの期間以上に設定する必要がある。本実施形態では、時刻ｔ1からｔ3までの期間を最短停止期間ＴＳminと呼ぶ。

またインジェクタに供給される燃料の圧力が上昇しにくいエンジンの低速回転時には、負荷停止期間を設定しないようにすることが好ましい。また燃料噴射を行う周期が短くなるエンジンの高速回転時には、インジェクタに与えられる燃料圧力に影響を与えないように負荷停止期間を設定することが困難になるため、エンジンの高速回転時には負荷停止期間を設定しないようにするのが好ましい。更に、負荷停止期間を設定できる回転速度領域においても、負荷の駆動に支障を来さないようにするために、上記負荷停止期間ＴＳは、できるだけ短く設定するのが好ましい。

そこで、本実施形態においては、負荷停止期間ＴＳを設定する際に燃料ポンプ３を周期Ｔで駆動するものとして、燃料ポンプ３の駆動周期Ｔに対して負荷駆動停止時間ＴＳが占める割合を負荷停止期間割合ＰＮとし、この負荷停止期間割合ＰＮ［％］を、回転速度Ｎ［ｒｐｍ］と負荷停止期間割合ＰＮとの間の関係を与える回転速度−負荷停止期間割合テーブル（負荷停止期間割合演算用マップ）を用いてエンジンの回転速度Ｎに対して演算して、各回転速度に対して演算した負荷停止期間割合ＰＮを用いて、各回転速度における負荷停止期間ＴＳ＝Ｔ×ＰＮ×（１／１００）を演算する。また負荷停止期間ＴＳが演算された負荷停止期間が最短停止期間ＴＳminよりも短いときには、負荷停止期間ＴＳを最短停止期間ＴＳminに設定する。そして、負荷停止期間ＴＳが、インジェクタから燃料を噴射させた直後の期間となるように負荷停止期間ＴＳが開始されるタイミングを定めて、燃料ポンプ３を周期Ｔで駆動する。

本実施形態で用いる回転速度−負荷停止期間割合テーブルの構造の一例を図４に示した。図４に示された例では、エンジンの回転速度Ｎが１５００［rpm］以下のとき及び６０００［rpm］以上のときには負荷停止期間割合ＰＮを０％とし、２０００［rpm］〜５０００［rpm］の領域で負荷停止期間割合ＰＮを５％としている。

本実施形態において、負荷駆動時停止指令発生手段２４と、負荷外れ判定手段２８とを構成するためにマイクロプロセッサ１１に実行させる処理のアルゴリズムの一例を図３に示した。図３に示した処理は、十分に短い時間間隔で繰り返し実行させる。この処理が開始されると、先ずステップＳ００１で負荷を周期Ｔで駆動する。次いでステップＳ００２でエンジン回転検出器６の出力からエンジンの回転速度を検出し、ステップＳ００３で、検出された回転速度Ｎに対して、図４に示された回転速度−負荷停止期間割合テーブルを検索して、負荷停止期間割合ＰＮを演算する。

ステップＳ００３で負荷停止期間割合ＰＮを演算した後、ステップＳ００４で負荷停止期間ＴＳ（＝Ｔ×ＰＮ／１００）を演算し、演算された負荷停止期間ＴＳの間負荷停止指令を発生させて、駆動周期をＴ、負荷停止期間をＴＳとして燃料ポンプ（負荷）３を駆動するように負荷駆動用スイッチ２２を制御する。次いでステップＳ００５において負荷停止期間ＴＳが最短停止期間ＴＳmin以上であるか否かを判定する。その結果、負荷停止期間ＴＳが最短停止期間ＴＳmin以上である場合には、ステップＳ００６に進んで制御部が負荷停止指令を発生し、かつ負荷外れ検出ポート２７の電位が高レベルであるか（負荷外れ検出スイッチがオフ状態であるか）否かを判定する。その結果、負荷停止指令が発生しており、かつ負荷外れ検出ポート２７の電位が高レベル（負荷検出用スイッチ２６がオフ状態である）と判定されたとき（負荷が外れていると判定されたとき）には、ステップＳ００７に進んでトラブルコードをセットする。次いでステップＳ００８で、エンジンを保護するために、エンジンの点火を間引くようにエンジン用点火装置５を制御することによりエンジンの回転速度を制限する過回転防止制御を行わせてこの処理を終了する。

ステップＳ００５で負荷停止期間ＴＳが最短停止期間ＴＳmin未満であると判定された場合には、ステップＳ００９に移行して、最短停止期間ＴＳminを負荷停止期間ＴＳとしてからステップＳ００６に移行する。

またステップＳ００６で、負荷停止指令が発生しており、かつ負荷外れ検出ポート２７の電位が高レベルであるとの条件が成立していないと判定された場合（判定結果がＮｏである場合）には、ステップＳ０１０に移行してトラブルコードをクリアした後にこの処理を終了する。

図７は、負荷駆動時停止指令発生手段２４と負荷外れ判定手段２８とを構成するためにマイクロプロセッサ１１に微小時間間隔で繰り返し実行させる処理の他のアルゴリズムを示している。図７に示した処理では、図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、インジェクタが燃料噴射を終了するタイミングを負荷停止期間ＴＳを開始するタイミングとして、このタイミングで、演算された負荷停止期間ＴＳの間燃料ポンプ３の駆動を停止させ、その間に負荷外れ検出用スイッチ２６の両端の電圧を負荷外れ検出ポート２７を通して検出して、負荷外れ検出用スイッチ２６がオフ状態であるか否かを判定することにより負荷外れの有無を判定する。また負荷外れを検出するために負荷停止期間を設定することを許容する回転速度の上限を最大回転速度ＲＰＭmaxとして、エンジンの回転速度がこの最大回転速度を超える領域では、負荷停止期間の設定を行わないようにする。

図７の処理が開始されると、先ずステップＳ１０１において、負荷３を周期Ｔで駆動する。次いでステップＳ１０２でエンジンの回転速度を検出し、ステップＳ１０３で検出された回転速度が負荷停止期間を設定することができる最大回転速度ＲＰＭmax以下であるか否かを判定する。その結果エンジンの回転速度が最大回転速度ＲＰＭmaxを超えているときには、以後何もしないでこの処理を終了する。

ステップＳ１０３で回転速度が最大回転速度ＲＰＭmax以下であると判定された場合には、ステップＳ１０４で、回転速度に対して図４の演算テーブルを検索することにより負荷停止期間ＴＳを演算する。次いでステップＳ１０５で、演算された負荷停止期間ＴＳが、負荷外れの検出を可能にする最短停止期間ＴＳmin以上であるか否かを判定し、演算された負荷停止期間ＴＳが最短停止期間ＴＳmin以上である場合には、ステップＳ１０６で現在のタイミングが燃料噴射終了タイミング（燃料噴射が終了するタイミング）であるか否かを判定する。ステップＳ１０５で負荷停止期間ＴＳが最短停止期間ＴＳmin未満であると判定されたときには、ステップＳ１０７で負荷停止期間ＴＳを最短停止期間ＴＳminに設定してからステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６で現在のタイミングが燃料噴射終了タイミングであると判定された場合には、ステップＳ１０８に進んで、負荷停止期間ＴＳの間負荷の駆動を停止する。その後ステップＳ１０９で、負荷停止指令が与えられ、かつ負荷外れ検出ポート２７の電位が高レベルであるか否か（負荷外れ検出用スイッチ２６がオフ状態にあるか否か）を判定する。その結果、負荷停止指令が与えられ、かつ負荷外れ検出ポート２７の電位が高レベルであると判定されたとき（負荷が外れていると判定されたとき）には、ステップＳ１１０に進んでトラブルコードをセットし、次いでステップＳ１１１でエンジンの点火を間引いてその回転速度を制限する過回転制御を行ってこの処理を終了する。

またステップＳ１０６で現在のタイミングが燃料噴射終了タイミングでないと判定されたときには、ステップＳ１０９に移行して、停止指令が与えられ、かつ負荷外れ検出ポートの電位が高レベルであるか（負荷外れ検出用スイッチがオフ状態にあるか）否かを判定する。この判定の結果、負荷停止指令が与えられ、かつ負荷外れ検出ポート２７の電位が高レベルであると判定されたときには、ステップＳ１１０に進んでトラブルコードをセットし、負荷停止指令が与えられていないか、又は負荷外れ検出ポート２７の電位が高レベルでないと判定されたときにはステップＳ１１２でトラブルコードをクリアした後この処理を終了する。

上記の実施形態では、燃料ポンプ３を制御対象とする負荷として、負荷外れがあるか否かを診断するようにしたが、本発明は、燃料ポンプ３が外れているか否かの診断を行う場合に限定されない。例えば、図１に示されたリレー７を負荷駆動用スイッチとし、リレー７の接点を通して駆動される電装品８（例えばエンジンに潤滑オイルを供給するオイルポンプ、冷却水やエンジンオイルを温めるために寒冷地仕様の車両等に設けられるヒータなど）を診断の対象とする負荷として、この電装品８の外れの有無を診断するようにすることもできる。

本発明は、負荷電流を検出するシャント抵抗のような損失を生じる要素を用いることなく、エンジンの停止中でも運転中でも負荷外れの有無を検出することができる診断機能を負荷制御装置に持たせることを可能にするものであるので、安全性の確保やメンテナンスの容易性を重視する、自動車や船外機など、エンジンにより駆動される乗物の製造に係る産業分野で利用することができる。

１ エンジン
２ａ，２ｂ インジェクタ
３ 燃料ポンプ
４ 直流電源の出力端子
５ エンジン用点火装置
６ エンジン回転検出器
１０ 電子式制御ユニット（ＥＣＵ）
１１ マイクロプロセッサ
２２ 負荷駆動用スイッチ
２３ 制御部
２５ 負荷駆動用スイッチ制御回路
２６ 負荷外れ検出用スイッチ
２７ 負荷外れ検出ポート
２８ 負荷外れ判定手段

Claims (5)

1. 乗り物を駆動するエンジンに付属する電装品及び（又は）該エンジンにより駆動される乗物に搭載される電装品を制御対象とする負荷として該負荷に対して直列に負荷駆動用スイッチを接続し、該負荷駆動用スイッチを電子式制御ユニットによって制御することにより前記負荷を制御する負荷制御装置であって、
   制御モードが負荷駆動モードであるときに負荷駆動指令を発生し、制御モードが負荷停止モードであるときに負荷停止指令を発生する制御部と、
   前記制御部が負荷駆動指令を発生しているときにも、負荷の駆動を中断することが許容される期間に設定された負荷停止期間の間だけ負荷停止指令を発生する負荷駆動時停止指令発生手段と、
   前記負荷駆動指令が発生しているときに前記負荷駆動用スイッチをオン状態にし、前記負荷停止指令が発生しているときに前記負荷駆動用スイッチをオフ状態にするように前記負荷駆動用スイッチを制御する負荷駆動用スイッチ制御回路と、
   前記負荷が接続されている状態で前記負荷駆動用スイッチがオフ状態にあるときに前記負荷を駆動する電源から前記負荷を通して駆動信号が与えられることによりオン状態になり、前記負荷駆動用スイッチがオン状態にあって前記駆動信号が前記負荷駆動用スイッチを通して側路される状態にあるとき及び前記負荷が外れているために前記電源から負荷を通して駆動信号が供給されないときにオフ状態になるように設けられた負荷外れ検出用スイッチと、
   前記負荷外れ検出用スイッチがオン状態にあるかオフ状態にあるかを検出するために負荷外れ検出用スイッチから引出された負荷外れ検出ポートと、
   前記負荷停止指令が発生している状態で前記負荷外れ検出ポートを通して前記負荷外れ検出用スイッチがオフ状態にあることが検出されたときに前記負荷が外れていると判定する負荷外れ判定手段と、
   を具備したことを特徴とするエンジンにより駆動される乗物に搭載される負荷制御装置。
2. 前記負荷駆動時停止指令発生手段は、前記エンジンの回転速度に対して負荷停止期間を演算して、演算された負荷停止期間の間前記負荷停止指令を発生することを特徴とする請求項１に記載の負荷制御装置。
3. 前記負荷駆動時停止指令発生手段は、前記エンジンの回転速度が設定された最小回転速度未満の領域及び設定された最高回転速度を超える領域では前記負荷停止指令を発生しないように構成されている請求項２に記載の負荷制御装置。
4. 前記負荷駆動時停止指令発生手段は、負荷停止期間を、負荷停止指令が発生してから負荷駆動用スイッチが実際にオフ状態になるまでに要する時間である最短停止期間以上に設定することを特徴とする請求項２に記載の負荷制御装置。
5. 前記負荷は、エンジンの気筒内又は吸気管内に燃料を噴射するインジェクタに燃料を供給する燃料ポンプであり、
   前記負荷駆動時停止指令発生手段は、前記燃料ポンプの駆動を停止しても前記インジェクタに与えられる燃料の圧力を規定値以下に低下させることがない期間を前記負荷停止期間とするように構成されていることを特徴とする請求項１，２，３又は４に記載の負荷制御装置。

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