JP6056744B2

JP6056744B2 - 燃料噴射駆動装置

Info

Publication number: JP6056744B2
Application number: JP2013255964A
Authority: JP
Inventors: 隆則吉田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-12-11
Filing date: 2013-12-11
Publication date: 2017-01-11
Anticipated expiration: 2033-12-11
Also published as: JP2015113757A; DE102014225465A1

Description

本発明は、燃料の噴射弁を駆動する燃料噴射駆動装置に関する。

この種の燃料噴射駆動装置は、例えばコモンレール式のディーゼルエンジン制御システムに用いられる。このディーゼルエンジン制御システムは、噴射量の演算処理、コモンレール圧目標値の演算処理を行い、インジェクタ駆動、圧力調整ポンプ駆動、エンジン回転数の演算処理を行う。

このようなエンジン制御の技術分野において、エンジンＥＣＵが噴射口を開くためのアクチュエータの駆動開始タイミング及び駆動継続時間を指示する噴射指令値を各インジェクタに送信し、各インジェクタがエンジンＥＣＵからの噴射指令値を補正し、その補正後の噴射指令値によりアクチュエータを駆動することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−１１２３１号公報

また、燃料噴射演算装置が噴射量などの指令値を演算し当該演算処理された噴射指令値を燃料噴射駆動装置に送信し、燃料噴射駆動装置はこの送信された噴射指令値に基づいて噴射弁を駆動するシステムが発明者らにより提案されている。
近年、このように、燃料噴射演算装置と燃料噴射駆動装置とが別体に構成され、各装置が通信線により互いに接続された状態で信号を授受し、これにより燃料噴射制御するシステムが要望されている。
しかし、通信異常が燃料噴射演算装置と燃料噴射駆動装置との間で生じると、燃料噴射駆動装置は例えば噴射指令値などの通信信号を燃料噴射演算装置から受信できず、正常な駆動処理を継続できない虞がある。

本発明の目的は、通信異常が燃料噴射演算装置と燃料噴射駆動装置との間で生じたとしても正常に駆動処理を継続できるようにした燃料噴射駆動装置を提供することにある。

請求項１記載の発明によれば、通信部が通信異常を生じ、異常時駆動制御部が内燃機関の回転信号に基づいて噴射弁を駆動制御する。このとき、異常時駆動制御部は、噴射量の指令値を受信できないときにエンジン回転数演算部により算出されたエンジン回転数が所定回転数より大きければ噴射量を減少させて噴射弁を駆動制御し、エンジン回転数が所定回転数より小さければ噴射量を増加させて前記噴射弁を駆動制御する。このため、たとえ通信異常が燃料噴射演算装置と燃料噴射駆動装置との間で生じたとしても、燃料噴射駆動装置は駆動処理を正常に継続できる。しかも、エンジン回転数を一定範囲に保つことができ、エンジンストップを防止できる。

第１実施形態に係るディーゼルエンジン制御システムの要部構成を概略的に示すブロック図第１実施形態において処理の流れを概略的に示すフローチャート第１実施形態において処理の流れを概略的に示すタイミングチャート第２実施形態における処理の流れを概略的に示すフローチャート（図２相当図）第３実施形態における処理の流れを概略的に示すフローチャート（図２、図４相当図）第４実施形態における処理の流れを概略的に示すフローチャート（図２、図４、図５相当図）

以下、本発明の幾つかの実施形態について図面を参照しながら説明する。各実施形態間で同一又は類似の構成については第２実施形態以降について同一又は類似の符号を付し、要部の説明のみ行い同一部分の説明を省略する。

（第１実施形態）
図１〜図３は第１実施形態を示す。図１（Ａ）にディーゼルエンジン制御システムの電気的構成を概略的に示すように、ディーゼルエンジン制御システム１は、燃料噴射演算ＥＣＵ（燃料噴射演算装置相当）２、燃料噴射駆動ＥＣＵ（燃料噴射駆動装置相当）３の複数のＥＣＵ（Electronic Control Unit）を備える。

燃料噴射演算ＥＣＵ２は、例えばＣＰＵ４、ＲＯＭ５、ＲＡＭ６、Ｉ／Ｏ（図示せず）などを具備するマイクロコンピュータ７を備えて構成される。燃料噴射演算ＥＣＵ２のマイクロコンピュータ７には、アクセルセンサ８、クランク角センサ９などの各種センサが接続されている。

アクセルセンサ８は、所謂アクセルポジションセンサとも称され、アクセルペダル（図示せず）の変位量を電気信号に変換するセンサである。このアクセルセンサ８に代えてエンジンのスロットル開度センサなどを用いても良い。クランク角センサ９は、クランクシャフト（図示せず）の回転角について所定角度を基準として検出し電気信号に変換するセンサであり、当該センサ信号を内燃機関の回転信号として出力する。

燃料噴射演算ＥＣＵ２と、燃料噴射駆動ＥＣＵ３とは、通信線（バス）Ａ１により接続されており、例えばＣＡＮにより通信可能になっている。
燃料噴射駆動ＥＣＵ３もまた、例えばＣＰＵ１０、ＲＯＭ１１、ＲＡＭ１２、Ｉ／Ｏ（図示せず）などを具備するマイクロコンピュータ１３を備えて構成される。燃料噴射駆動ＥＣＵ３には、Ｎ（１又は複数）気筒分のインジェクタ１４と、圧力調整ポンプ１５と、クランク角センサ９とが接続されている。圧力調整ポンプ１５にはコモンレール１６が接続されている。コモンレール１６は高圧燃料を蓄積する圧力管であり、圧力調整ポンプ１５はコモンレール１６内の圧力を調整するポンプである。コモンレール１６内の圧力は圧力センサ１７により検出され、この圧力検出信号は燃料噴射駆動ＥＣＵ３のマイクロコンピュータ１３に出力される。

燃料噴射駆動ＥＣＵ３のマイクロコンピュータ１３は、クランク角センサ９のセンサ信号に応じて例えば一分当たりのエンジン回転数を演算処理できるエンジン回転数演算部としても構成されている。

図１（Ｂ）に示すように、燃料噴射駆動ＥＣＵ３は、通信部３ａ、異常時駆動制御部３ｂ、エンジン回転数演算部３ｃ、ポンプ制御部３ｄ、としての機能を備える。これらの機能は、燃料噴射駆動ＥＣＵ３のマイクロコンピュータ１３がＲＯＭ１１等に記憶されたソフトウェアを実行することで実行できるようになっている。なお、マイクロコンピュータ１３とは別体に通信部３ａとなる通信装置などを設けても良い。

上記構成の作用について説明する。図２は燃料噴射駆動ＥＣＵ３のマイクロコンピュータ１３による処理を概略的なフローチャートにより示し、図３はタイミングチャートを示す。

各ＥＣＵ２、３のマイクロコンピュータ７、１３は、通常、ディーゼルエンジン制御に関する各種処理を分担して実施する。燃料噴射演算ＥＣＵ２のマイクロコンピュータ７は、主に、噴射量の演算処理と、コモンレール１６の圧力目標値の演算処理とを実施し、燃料噴射駆動ＥＣＵ３のマイクロコンピュータ１３は、主に、インジェクタ１４の駆動処理、圧力調整ポンプ１５の駆動処理、エンジンの回転数演算処理を実施する。

まず、燃料噴射演算ＥＣＵ２のマイクロコンピュータ７は、アクセルセンサ８及びクランク角センサ９などのセンサ信号に応じて、インジェクタ１４の噴射量指令値及びコモンレール１６の圧力目標値を演算処理し、噴射量の指令値、及び、コモンレール１６の圧力目標値について通信線Ａ１を通じて燃料噴射駆動ＥＣＵ３に送信する。すると、燃料噴射駆動ＥＣＵ３のマイクロコンピュータ１３は、この噴射量の指令値、圧力目標値を受信する（図２のＳ１）。燃料噴射駆動ＥＣＵ３のマイクロコンピュータ１３は通信異常を生じたか否かを判定し（図２のＳ２）、通信異常が生じていなければ（図２のＳ２：ＮＯ）、通信データに基づいて噴射量を設定し（図２のＳ３）、通信データに基づいて圧力調整ポンプ１５を駆動処理する（図２のＳ４）。

このとき、燃料噴射駆動ＥＣＵ３のマイクロコンピュータ１３は、圧力センサ１７により検出されたコモンレール１６内の圧力検出信号に基づいて圧力調整ポンプ１５を駆動し、コモンレール１６内の圧力を圧力目標値に調整する。そして、燃料噴射駆動ＥＣＵ３のマイクロコンピュータ１３は、設定された噴射量に応じてコモンレール１６に蓄積された高圧燃料をインジェクタ１４に供給する。このようにして、通常ディーゼルエンジン制御システム１はインジェクタ１４に高圧燃料を供給できる。そして、燃料噴射駆動ＥＣＵ３のマイクロコンピュータ１３は燃料噴射駆動処理する（図２のＳ５：図３のＴ１期間）。

本実施形態では、何らかの影響により、通信線Ａ１に通信異常を生じたときの制御方法に特徴を備える。そこで、通信異常時における燃料噴射駆動ＥＣＵ３によるインジェクタ駆動方法を説明する。

燃料噴射駆動ＥＣＵ３のマイクロコンピュータ１３は、通信線Ａ１の通信異常であることを検知した場合には（図２のＳ２：ＹＥＳ）、クランク角センサ９から与えられるセンサ信号によりエンジンの回転数を算出し、このエンジン回転数に応じた噴射量を設定する（Ｓ６〜Ｓ１０）。

このとき、燃料噴射駆動ＥＣＵ３のマイクロコンピュータ１３は、所定値Ａ（例えば１００mm^３）を中心とした所定範囲（８０〜１２０mm^３：所定値Ａ−所定値Ｄ（例えば２０mm^３）≦噴射量≦所定値Ａ＋所定値Ｅ（例えば２０mm^３））において噴射量を設定する。

より詳細な条件として、マイクロコンピュータ１３は、エンジン回転数が所定値Ｂ（例えば７００mm^３）より大きいときに（Ｓ６：ＹＥＳ）、（所定値Ａ−所定値Ｄ）を噴射量に設定する（図２のＳ８：図３のＴ２期間）。マイクロコンピュータ１３は、エンジン回転数が所定値Ｃ（例えば５００mm^３）より小さいときに（Ｓ７：ＹＥＳ）、（所定値Ａ＋所定値Ｅ）を噴射量に設定する（図２のＳ９：図３のＴ３期間）。そして、マイクロコンピュータ１３は、エンジン回転数が所定値Ｂ以上で所定値Ｃ以下であるときに、所定値Ａを噴射量として設定する（図２のＳ１０：図３のＴ４期間）。

なお、通信異常が生じると（Ｓ２：ＹＥＳ）、燃料噴射駆動ＥＣＵ３のマイクロコンピュータ１３は、燃料噴射演算ＥＣＵ２からコモンレール１６の圧力目標値も受信できないが、予め定められた所定の圧力目標値Ｆ（例えば５０ＭＰａ）に設定し、圧力調整ポンプ１５を駆動処理する（図２のＳ１１）。

このとき、燃料噴射駆動ＥＣＵ３のマイクロコンピュータ１３は、圧力センサ１７により検出されたコモンレール１６内の圧力検出信号に基づいて圧力調整ポンプ１５を駆動し、コモンレール１６内の圧力を圧力目標値Ｆに調整する。そして、燃料噴射駆動ＥＣＵ３のマイクロコンピュータ１３は、設定された噴射量に応じてコモンレール１６に蓄積された高圧燃料をインジェクタ１４に供給する。そして、燃料噴射駆動ＥＣＵ３は単独で燃料噴射駆動処理する（図２のＳ５）。このような流れで通信異常時にはディーゼルエンジン制御システム１はインジェクタ１４を駆動する。

すると、図３に示すように、エンジン回転数は、所定値Ｃ以上で且つ所定値Ｂ以下となるように制御されるようになる。これにより、通信異常時においてもエンジン回転数をほぼ一定範囲（例えばアイドリング状態程度）に保つことができ、エンジンストップを防止できる。例えばトラック等の大型車が低速走行（例えば数ｋｍ／ｈ）できる程度にエンジン回転数を維持できる。

従来、通信異常を生じると、燃料噴射駆動ＥＣＵ３が噴射量の指令値、コモンレール１６の圧力目標値を受信できないことが想定されるため、インジェクタ１４の駆動処理、圧力調整ポンプ１５の駆動処理を停止してしまう懸念を生じる。

本実施形態によれば、通信異常を生じたときには、燃料噴射駆動ＥＣＵ３のマイクロコンピュータ１３は、内燃機関の回転信号となるクランク角センサ９のセンサ信号に基づいてインジェクタ１４を駆動制御するため、たとえ通信異常を生じたとしても、燃料噴射駆動ＥＣＵ３のマイクロコンピュータ１３は、燃料噴射駆動処理を正常に継続できる。

また、燃料噴射駆動ＥＣＵ３のマイクロコンピュータ１３は、クランク角センサ９のセンサ信号に応じてエンジン回転数を演算し、この演算されたエンジン回転数が所定回転数Ｂより大きければ噴射量を減少して設定し、エンジン回転数が所定回転数Ｃより小さければ噴射量を増加して設定し、これらの噴射量に応じてインジェクタ１４を駆動制御する。このため、エンジン回転数をほぼ一定範囲に保つことができ、エンジンストップを防止できる。

また、燃料噴射駆動ＥＣＵ３のマイクロコンピュータ１３は、予め定められた所定の圧力目標値Ｆに基づいて圧力調整ポンプ１５を駆動処理するため、通信異常時でもコモンレール１６内の圧力を調整できる。

また、図１に破線で示すように、アクセルセンサ８が燃料噴射駆動ＥＣＵ３に対し接続線Ｘにより接続されていなくても、燃料噴射駆動ＥＣＵ３のマイクロコンピュータ１３は駆動処理を正常に継続できる。したがって、アクセルセンサ８と燃料噴射駆動ＥＣＵ３との間に接続線Ｘを設けなくても良い。

（第２実施形態）
図４は第２実施形態を示す。第２実施形態では、通信異常時において、クランク角センサの回転信号に基づいて噴射量を制御しているところを特徴としている。

図４に示すように、燃料噴射駆動ＥＣＵ３のマイクロコンピュータ１３は、通常時には（図４のＳ２：ＮＯ）、通信データに基づいて噴射量を設定し（図４のＳ３）、圧力調整ポンプ１５を駆動処理し（図４のＳ４）、燃料噴射駆動処理する（図４のＳ５）。

しかし、燃料噴射駆動ＥＣＵ３のマイクロコンピュータ１３は、通信異常時には（図４のＳ２：ＹＥＳ）、クランク角センサ９のセンサ信号（回転信号）に基づいて噴射量を設定し（図４のＳ１２）、所定の圧力目標値Ｆに基づいて圧力調整ポンプ１５を駆動処理し（図４のＳ１１）、燃料噴射駆動処理する（図４のＳ５）。

すなわち、第１実施形態では、燃料噴射駆動ＥＣＵ３のマイクロコンピュータ１３は、クランク角センサ９のセンサ信号に応じてエンジン回転数を演算した後、算出されたエンジン回転数に基づいて噴射量を制御していたが、第２実施形態では、燃料噴射駆動ＥＣＵ３のマイクロコンピュータ１３は、特にエンジン回転数を算出することなく、クランク角センサ９の回転信号に基づいて噴射量を制御している。このような場合、たとえ通信異常が生じたとしても、燃料噴射駆動ＥＣＵ３のマイクロコンピュータ１３は駆動処理を正常に継続できる。

（第３実施形態）
図５は第３実施形態を示す。第３実施形態では、通信異常時において予め定められた設定値Ａを噴射量に設定して制御しているところを特徴とする。
第３実施形態では、図５に示すように、燃料噴射駆動ＥＣＵ３のマイクロコンピュータ１３は、通信異常時には（図５のＳ２：ＹＥＳ）、予め定められた所定値Ａを噴射量に設定し（図５のＳ１３）、所定の圧力目標値Ｆに基づいて圧力調整ポンプを駆動処理し（図５のＳ１１）、燃料噴射駆動処理する（図５のＳ５）。
このような第３実施形態に示した制御を行うことで、たとえ通信異常を生じたとしても、燃料噴射駆動ＥＣＵ３のマイクロコンピュータ１３は、駆動処理を正常に継続できる。

（第４実施形態）
図６は第４実施形態を示す。第４実施形態が第１実施形態と異なるところは、当該第１実施形態にて燃料噴射駆動ＥＣＵ３のマイクロコンピュータ１３が行う処理（図１参照）のうち、処理ステップＳ４、Ｓ１１を省いたところにある。

すなわち、図６に示すように、通常時、通信異常時、共に、圧力調整ポンプ１５の駆動処理を省いても良い。また、第２または第３実施形態（図４、図５参照）でも、処理ステップＳ４、Ｓ１１を省いても良い。

（他の実施形態）
前述実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形又は拡張が可能である。
第１実施形態では、燃料噴射駆動ＥＣＵ３は、通信部３ａ、異常時駆動制御部３ｂ、エンジン回転数演算部３ｃ、ポンプ制御部３ｄ、としての機能を備えた形態を示したが、これらの機能は必要に応じて適宜省いても良い。

なお、特許請求の範囲に付した括弧付き符号は本願明細書の構成要素に対応する符号を付したものであり構成要素の一例を挙げたものである。したがって、本願に係る発明は当該特許請求の範囲の構成要素に付した符号要素に限られるわけではなく、特許請求の範囲内の用語又はその均等の範囲で様々な拡張が可能である。

図面中、３は燃料噴射駆動ＥＣＵ（燃料噴射駆動装置）、３ａは通信部、３ｂは異常時駆動制御部、３ｃはエンジン回転数演算部、３ｄはポンプ制御部、７、１３はマイクロコンピュータ、１４はインジェクタ（噴射弁）を示す。

Claims

アクセルペダルの変位量を電気信号に変換するアクセルセンサ（８）を接続し当該アクセルセンサのセンサ信号、および、クランク角センサ（９）によるセンサ信号に基づいて噴射量を演算する燃料噴射演算装置（２）と、前記アクセルセンサとの間に接続線（Ｘ）を設けることなく、前記燃料噴射演算装置から噴射量の指令値が通信線（Ａ１）を通じて与えられる燃料噴射駆動装置（３）と、で内燃機関の制御に関する各種処理を分担する内燃機関の制御システムを構成する燃料噴射駆動装置であり、
前記燃料噴射演算装置から前記アクセルセンサのセンサ信号、および、前記クランク角センサによるセンサ信号に基づいて演算された前記噴射量の指令値を通信信号として受信する通信部（３ａ）と、
前記通信部（３ａ）が前記燃料噴射演算装置（２）との間で通信異常を生じ前記噴射量の指令値を受信できないときに内燃機関の回転信号に基づいて噴射弁（１４）を駆動制御する異常時駆動制御部（３ｂ）と、
前記内燃機関の回転信号に応じてエンジン回転数を演算するエンジン回転数演算部（３ｃ）と、を備え、
前記異常時駆動制御部は、前記噴射量の指令値を受信できないときに前記エンジン回転数演算部により算出されたエンジン回転数が所定回転数より大きければ噴射量を減少させて前記噴射弁を駆動制御し、前記エンジン回転数が所定回転数より小さければ噴射量を増加させて前記噴射弁を駆動制御することを特徴とする燃料噴射駆動装置。
請求項１記載の燃料噴射駆動装置において、
前記異常時駆動制御部（３ｂ）は、前記通信部（３ａ）が前記燃料噴射演算装置（２）との間で通信異常を生じたときに、予め設定された噴射量に基づいて噴射弁（１４）を駆動制御することを特徴とする燃料噴射駆動装置。
請求項１または２記載の燃料噴射駆動装置において、
前記異常時駆動制御部は、前記エンジン回転数の所定回転数をアイドリング状態となる一定範囲に保つように駆動制御することを特徴とする燃料噴射駆動装置。
請求項１〜３の何れか一項に記載の燃料噴射駆動装置において、
コモンレール（１６）の圧力を調整する圧力調整ポンプ（１５）を制御するポンプ制御部（３ｄ）を備え、
前記通信部（３ａ）が前記燃料噴射演算装置（２）との間で通信異常を生じたときに、前記ポンプ制御部（３ｄ）は予め設定された圧力目標値に基づいて圧力調整ポンプ（１５）を駆動することを特徴とする燃料噴射駆動装置。