JP7065195B2 - インジェクタ制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、燃料噴射システムのインジェクタ制御装置におけるフェールセーフ機構に関する。
負荷駆動装置のフェールセーフ機構として、例えば特許文献１による交流回転機の制御装置では、プリドライバＩＣとドライバの間にプリドライバＩＣからのドライバ制御信号を遮断するためのＳＷが設けられており、演算装置が交流回転機の異常を検知した際には、演算装置によりドライバ制御信号を遮断する事で、交流回転機の制御を止める技術が知られている。また、特許文献２による車載用制御装置では、負荷を駆動するドライバの上流に電流遮断機構を設け、演算装置が負荷への異常電流を検知した際、演算装置による制御信号により電流遮断機構をドライバへ流れる電流を遮断、またはプリドライバからのドライバ制御信号を停止する事により、負荷への通電を止める技術が知られている。
特開２０１７－１９５７３７ 号公報 特願２０１５－５５６７３２ 号公報
しかしながら、演算装置またはプリドライバが制御可能となる以前から、負荷を制御するドライバ、またはドライバを制御するプリドライバに異常が生じていた場合、演算装置またはプリドライバが制御可能となるまでの、負荷に対する意図しない通電を止めることは困難である。また、燃料噴射システムにおける負荷への通電はインジェクタの開弁、すなわち燃料噴射につながるため、意図しない燃料噴射を引き起こす。
本発明の目的は、エンジン駆動期間以外の、意図せぬ燃料噴射を防ぐことができるインジェクタ制御装置を提供することにある。
このため、本発明に係るインジェクタ制御装置は、インジェクタを駆動するためのドライバと、前記ドライバへ駆動指令を送信するプリドライバと、前記プリドライバへ制御指令を送信する演算装置と、前記インジェクタへの電流供給を遮断するための遮断機構と、を備えるインジェクタ制御装置において、前記遮断機構は、イグニッションONになると前記演算装置及び前記プリドライバのそれぞれが正常起動した後に前記インジェクタへの電流供給を開始させ、イグニッションOFFになると前記演算装置又は前記プリドライバが動作停止する前に前記インジェクタへの電流供給を遮断する。
本発明によれば、インジェクタ制御装置起動前または停止後のインジェクタ制御装置が制御不能な期間に、インジェクタ回路、またはプリドライバ回路の異常による、意図せぬ燃料噴射を防ぐことができる。上記した以外の課題、構成、および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
第１の実施形態における回路構成 第１の実施形態におけるタイミングチャート 電流遮断機構１１０の回路構成例 電流遮断機構１１０の回路構成例におけるタイミングチャート 第２の実施形態における回路構成 第２の実施形態におけるタイミングチャート
以下、図面を用いて、本発明にかかる第１および第２の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において、同一符号は同一部分を示す。
（第1の実施形態）図１は、本発明の第一の実施形態であるインジェクタ制御装置の回路構成、図２は図1を実施する際のタイミングチャートとなる。車両キーＯＮによりインジェクタ制御装置に基準電源Ｖが投入されると、演算装置１およびプリドライバ回路２０が一定期間の立ち上げ期間を経て、インジェクタ制御装置が制御可能となる。インジェクタ制御装置が制御可能となった後のエンジン駆動期間は、演算装置１からプリドライバ回路２０に噴射命令信号が入力されると、噴射命令信号を受けたプリドライバコントローラ３０がプリドライバ４０に対し制御を行う。プリドライバ４０から出力される制御信号は、インジェクタ開弁電流制御信号をインジェクタ開弁用ドライバ７０、インジェクタ開弁保持電流制御信号をインジェクタ開弁保持用ドライバ７１、インジェクタローサイドＳＷ信号をインジェクタローサイドドライバ７２に対してそれぞれ出力する。ここで言うインジェクタ開弁電流制御信号はインジェクタを開弁するための電流印加を制御するための信号、インジェクタローサイドSW制御信号はインジェクタに電流を流すためのローサイドドライバを制御する信号、インジェクタ開弁保持電流制御信号はインジェクタの開弁状態を一定期間保持するための電流印加を制御する信号である。インジェクタ開弁電流を流すための開弁用電圧VHはインジェクタ開弁用電源装置１０の中で生成し、インジェクタ開弁用ドライバ７０へ供給している。本実施形態では、基準電源Vからインジェクタ開弁用電源装置１０に供給され、インジェクタ開弁用電源装置１０内部の昇圧回路により、インジェクタ開弁電流を流すための開弁用電圧VHを生成し、インジェクタ回路３０へ供給しているが、前記VHは、予め用意された電源から電源供給されることも考えられる。また、インジェクタの開弁状態を一定期間保持するための電流印加の電源においても、本実施形態では基準電源Vをインジェクタ開弁保持用ドライバ７０へ直接供給しているが、インジェクタ開弁用電源装置またはその他の電源より供給する事も考えられる。また、インジェクタ回路１００内でインジェクタへ流す電流はインジェクタ電流モニタ９０で監視しており、インジェクタ電流モニタ９０で検知された電流に基づいて、インジェクタの電流は制御される。本実施形態では、以上の開弁電流制御信号、インジェクタローサイドSW制御信号、インジェクタ開弁保持電流制御信号、およびインジェクタに流れる電流を監視する事で、インジェクタ回路１００の駆動を行う。電流遮断機構１１０は電流遮断機構制御信号線１２０により演算装置１とつながれており、演算装置１により電流遮断機構１１０の下流ドライバに対する通電、非通電の制御が可能となっている。また、電流遮断機構１１０は演算装置１からの電流遮断制御信号が出力されていない時、または意図的に非通電の制御信号を出力している時は、常にインジェクタ開弁用ドライバ７０およびインジェクタ開弁保持用ドライバ７１に対して非通電となる機構である。本実施形態では、電流遮断機構１１０はインジェクタ開弁用ドライバ７０およびインジェクタ開弁保持用ドライバ７１の上流に備えているが、インジェクタローサイドドライバ７２の下流に備えても良い。図３は電流遮断機構１１０の内部構成例として、図４は図３の動作を表すタイミングチャートとなる。本内部構成例は電流遮断ＳＷ１１０ａを代表して示しているが、電流遮断ＳＷ１１０ｂも同様の構成が考えられる。電流遮断ＳＷ１１０ａの構成部品であるPchFET１１２はゲートとソースは抵抗を介して接続されているため、演算装置１より電流遮断機構制御信号線１２０を介して電流遮断機構１１０の制御を行わなければ、PchFET１１２は非通電となる。本内部構成例ではPchFET１１２はゲートとソースは抵抗を介して接続されているが、PchFET１１２の保護を目的として、前記抵抗に並列で保護素子を備える事も考えられる。演算装置１より電流遮断機構制御信号が出力されるとNPNトランジスタ１１３のベースに電流が注入され、前記NPNトランジスタ１１３のエミッタ-コレクタ間は通電する。前記導通により、PchFET１１２のゲート電圧はソース電圧より低い電圧となるため、PchFET１１２も通電する。一方で、前記電流遮断機構制御信号の出力を停止すると、NPNトランジスタ１１３のベースへの電流注入も停止するため、NPNトランジスタ１１３は非通電となり、PchFET１１２のゲート-ソース間電位が同電位となるため、PchFET１１２は非通電となる。なお、本構成は、演算装置１により電流遮断機構１１０の通電および非通電の制御可能であり、かつ演算装置１で意図的に制御を行わない場合においては、電流遮断機構が非通電状態を維持する構成の一例である。
本実施例は、演算装置１およびプリドライバ回路２０が正常起動を終える事でインジェクタ制御装置が起動してエンジン駆動期間に入る前に、演算装置１により電流遮断機構１１０を非通電状態から通電状態に切り替え、またはエンジン駆動期間後に演算装置１により電流遮断機構１１０を通電状態から非通電状態に切り替えることで、インジェクタ制御装置起動前または停止後のインジェクタ制御装置が制御不能な期間に、インジェクタ回路１００に流れ込む電流を遮断する事が可能となる。よって、インジェクタ制御装置が制御不能な期間に、インジェクタ回路、またはプリドライバ回路の異常による、意図せぬ燃料噴射を防ぐ事が可能となる。
（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態の回路構成、図６は図５を実施する際のタイミングチャートとなる。回路の構成としては、前期図１の電流遮断機構制御信号線１２０を電流遮断機構制御信号線Ａ１２１と電流遮断機構制御信号線Ｂ１２２、に変更した構成となる。
電流遮断機構制御信号線Ａ１２１はインジェクタ開弁用ドライバ７０用の電流遮断機構１１０ａ、電流遮断機構制御信号線Ｂ１２２はインジェクタ開弁保持用ドライバ７１用の電流遮断機構１１０ｂを、それぞれ独立に制御可能である。インジェクタ制御装置起動前または停止後のインジェクタ制御装置が制御不能な期間のインジェクタ回路、またはプリドライバ回路の異常が、インジェクタ開弁用ドライバ７０の経路、またはインジェクタ開弁保持用ドライバ７１の経路、何れか一方にのみ生じた場合、例えばユーザーが故障した車両を安全な場所に移動させるため、正常な経路のみを動作させる事でエンジンを駆動させる可能性が考えられる。
本実施例は、前述第１の実施形態に加え、電流遮断機構をインジェクタ開弁用ドライバ７０側とインジェクタ開弁保持用ドライバ７１側のそれぞれを独立に制御するための電流遮断機構制御信号線を設けることで、インジェクタ回路１００内の何れか一方の経路だけが異常な場合に、エンジンが始動できなくなる事を防ぐ事が可能である。
1:演算装置、10:インジェクタ開弁用電源装置、20:プリドライバ回路、30:プリドライバコントローラ、40:プリドライバ、50:噴射命令信号線、60:プリドライバ停止用リセット信号線、70:インジェクタ開弁用ドライバ、71:インジェクタ開弁保持用ドライバ、72:インジェクタローサイドドライバ、80:インジェクタ、90:インジェクタ電流モニタ、100:インジェクタ回路、110:電流遮断機構、110a,110b:電流遮断ＳＷ、112:PchFET、113:NPNトランジスタ、120:電流遮断機構制御信号線、121:電流遮断機構制御信号線、Ａ122:電流遮断機構制御信号線Ｂ

Claims (9)

  1. インジェクタを駆動するためのドライバと、前記ドライバへ駆動指令を送信するプリドライバと、前記プリドライバへ制御指令を送信する演算装置と、前記インジェクタへの電流供給を遮断するための遮断機構と、を備えるインジェクタ制御装置において、
    前記遮断機構は、
    イグニッションONになると前記演算装置および前記プリドライバのそれぞれが正常起動した後に前記インジェクタへの電流供給を開始させ、
    イグニッションOFFになると前記演算装置または前記プリドライバが動作停止する前に前記インジェクタへの電流供給を遮断する、
    インジェクタ制御装置。
  2. 前記遮断機構は、前記イグニッションOFFになると同時に前記インジェクタへの電流供給を遮断する、請求項１に記載のインジェクタ制御装置。
  3. 前記遮断機構は、イグニッションONから所定期間まで前記インジェクタへの電流供給を遮断する、請求項１または２に記載のインジェクタ制御装置。
  4. 前記遮断機構は、クランキング前まで前記インジェクタへの電流供給を遮断する、請求項１または２に記載のインジェクタ制御装置。
  5. 前記遮断機構は、前記演算装置から制御指令を直接受け取る、請求項１または２に記載のインジェクタ制御装置。
  6. 前記ドライバは、バッテリ電圧に接続される第１ドライバと、昇圧電圧に接続される第２ドライバと、を備え、
    前記遮断機構は、前記第１ドライバからの電流と前記第２ドライバからの電流との両方を遮断する、請求項１または２に記載のインジェクタ制御装置。
  7. 前記第２ドライバからの電流は、前記インジェクタを開弁するための電流であり、
    前記第１ドライバからの電流は、前記インジェクタの開弁を保持するための電流であり、
    前記遮断機構は、前記第１ドライバからの電流と、前記第２ドライバからの電流とを独立したタイミングで遮断制御する、請求項６に記載のインジェクタ制御装置。
  8. 前記遮断機構は、前記インジェクタの基準電位側に流れる電流を遮断する、請求項１または２に記載のインジェクタ制御装置。
  9. 前記遮断機構は、前記演算装置から制御指令がない場合は、電流遮断状態を維持する、請求項１または２に記載のインジェクタ制御装置。
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