JPH06294346A - 誘導性負荷駆動回路の異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スピルバルブ（ＳＰＶ）のフライバック電圧
を利用して断線等の異常を検出し、簡単な回路構成であ
りながら誤検出のない回路を提供する。 【構成】 燃料噴射ポンプのＳＰＶ８は、通電遮断時に
フライバック電圧を発生する。ＯＮ信号検出回路１４ａ
は、ＳＰＶ８への通電開始を検出し、フリップフロップ
（Ｆ／Ｆ）８０をセットする。そしてフライバック検出
回路１４ｂは、通電遮断時のフライバックを検出し、Ｆ
／Ｆ８０をリセットする。このため、Ｆ／Ｆ８０の出力
に応じて充放電するコンデンサ９０の電圧は、ＳＰＶ８
の正常時は所定電圧値を維持している。ＳＰＶ８の通電
回路に断線、あるいはトランジスタ３７の導通故障等の
故障が発生すると、Ｆ／Ｆ８０はセットされたままとな
る。このため、コンデンサ９０の電圧は所定値を越え、
フェイルセーフリレー１９が開かれてＳＰＶ８の駆動が
停止される。一方、燃料カット中は、Ｆ／Ｆ８０はセッ
トされないため、誤検出することがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、通電遮断時にフライバ
ック電圧を発生する誘導性負荷を駆動する回路の異常検
出装置に関し、特に内燃機関の燃料噴射ポンプに用いら
れるスピルバルブのように周期的に繰り返してＯＮ−Ｏ
ＦＦ駆動される誘導性負荷を駆動する回路の異常検出装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ディーゼルエンジンの燃料噴射ポ
ンプにおける燃料のスピルを電磁弁で制御するようにし
た、いわゆる電磁スピル式の燃料噴射ポンプがある。こ
の電磁スピル式の燃料噴射ポンプにおいては、燃料噴射
量が目標値に達した時点で、高圧電磁弁によりスピール
ポートを開放して、燃料の圧送終りを制御することによ
り、燃料噴射量を制御するものである。

【０００３】また、特開昭６０−１３５６４８号には、
上記電磁弁（以下、スピルバルブという）の異常を検出
して、異常時に燃料を遮断する装置が提案されている。
この公報に開示の装置はスピルバルブをオンからオフに
した時点に発生する逆起電力を検出し、この逆起電力が
所定回以上発生しない場合に断線等の異常と判断するも
のである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に燃費
向上を目的として、例えばアクセル踏込量が零でかつ機
関回転数が所定回転数以上の場合に内燃機関の燃焼気筒
への燃料供給を停止する技術が広く知られている。

【０００５】ところが、燃料停止時には、スピルバルブ
の駆動が停止するため、上述したような逆起電力が発生
しなくなり、上記公報の技術では正常な燃料停止制御中
であるにもかかわらず逆起電力が発生しないために、断
線異常が発生したと誤検出してしまう問題がある。

【０００６】なお、このような問題を解決する方法とし
て、燃料停止中か否かを判別し、停止中には異常検出を
禁止することが考えられる。しかしながら、この場合、
新たに判別処理を付加する必要があり、異常判別処理自
身も噴射毎に実行されるため、プログラム負荷が大とな
り、特に高回転域ではプログラム処理遅れを招くという
問題が生じる。

【０００７】そこで、本発明は上記問題点を解決するた
めになされたものであり、スピルバルブ異常を簡単な構
成で、正確に検出することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、誘導性負荷への通電を繰り返して断続す
る駆動回路の異常検出装置において、前記誘導性負荷へ
の通電開始を検出し出力信号を発生する通電開始検出回
路と、前記誘導性負荷への通電遮断時に発生するフライ
バック電圧を検出し出力信号を発生するフライバック検
出回路と、前記通電開始検出回路からの出力信号により
セットされ、前記フライバック検出回路からの出力信号
によりリセットされて出力信号を交互に反転させるフリ
ップフロップ回路と、前記フリップフロップ回路からの
出力信号を入力し、この出力信号が所定時間以上継続し
てセット状態にあるとき、異常検出信号を出力する異常
判別回路とを備えることを特徴とする誘導性負荷駆動回
路の異常検出装置という技術的手段を採用する。

【０００９】

【作用】以上に述べた本発明の構成によると、誘導性負
荷への通電開始を検出する通電開始検出回路からの出力
信号によりセットされ、フライバック検出回路からの出
力信号によりリセットされるフリップフロップ回路を利
用し、このフリップフロップ回路の出力が所定時間以上
継続してセット状態にあるとき誘導性負荷駆動回路に異
常があると判断し、異常検出信号が出力される。

【００１０】このため、誘導性負荷駆動回路に断線等の
異常が発生したときには、フライバック電圧が発生しな
くなることから、フリップフロップ回路はリセットされ
ることがなくなりセット状態が継続するため、所定時間
の後に異常検出信号が出力され、断線等の異常に対処す
ることができる。

【００１１】また、誘導性負荷駆動回路が正常に作動し
てその断続作動を停止している場合には、通電開始検出
回路からの出力信号が発生されないため、フリップフロ
ップ回路はセット状態にならず、異常検出信号が出力さ
れることがない。

【００１２】このように本発明の構成によると、簡単な
回路構成でありながら、正常動作による断続通電の停止
を異常として誤検出してしまうことを防止することがで
きる。

【００１３】

【実施例】図１は本発明が適用されるディーゼルエンジ
ンの制御装置を示し、１はディーゼル機関本体を示し、
これに、燃料噴射ポンプ２や運転状態検出器３，回転数
検出器５が取付けられている。燃料噴射ポンプ２は詳細
を図２に示すような分配型噴射ポンプである。この中に
は後述する基準位置検出器６と燃料カットバルブ７と、
フェイルセーフリレー１９とスピルバルブ８も図示の如
く含まれている。

【００１４】このポンプ２は、図２においてフェイスカ
ム６３により回転往復運動するプランジャ６２により吸
入ポート６９から吸入された燃料を、加圧室としてのポ
ンプ室６５において加圧し、各気筒への分配ポート６６
より吸い戻し弁６４を経てノズルへの圧送する形式のも
のである。

【００１５】本発明では上記の構成に加えて、ポンプ室
６５の圧力が加わり常時連通している溢漏ポート（溢流
通路）６７の一端に電磁弁８を配置する。このスピルバ
ルブ８を開弁すると前記ポンプ室６５内の高圧燃料が、
通路６７ａ，７０ａを経て低圧のハウジング内７０へ溢
流するようにしてある。

【００１６】次に運転状態検出器３は、アクセル位置検
出器４，吸気圧検出器，冷却水温検出器，バッテリ電圧
検出器等より成る。アクセル位置検出器４は、公知のポ
テンショメータ等を利用している。

【００１７】回転数検出器５は公知の電磁ピックアップ
を利用しており、機関あるいは噴射ポンプの回転に同期
して回転する歯車に対向して取付けられている。そし
て、電磁ピックアップからの信号は波形整形回路１１に
より波形整形されパルス信号となる。

【００１８】基準位置検出器６はポンプの回転基準位置
を検出するもので、例えば４気筒機関用分配型噴射ポン
プの場合、フェイスカムあるいはプランジャ軸に４ヶ所
の突起を設け、それに対向してホール素子，磁気抵抗素
子，光検出器等を設置することにより基準位置を検出す
る。

【００１９】燃料カットバルブ７は噴射ポンプへの燃料
の供給をカットするための電磁弁であり図２に示すよう
な位置に取付けられ、内部のソレノイドに電流を流した
ときに通常の燃料供給を行い、電流を流さないときには
内部のスプリングによりバルブを閉じ燃料カットを行う
ようになっている。

【００２０】スピルバルブ８は燃料噴射ポンプの所で述
べたように、このバルブを開き高圧燃料を低圧室に溢流
させることにより燃料の噴射を終わらせ燃料噴射量を調
整するものである。これは電流を流すことにより開弁す
るタイプと閉弁するタイプの２種類が考えられるが、本
実施例では電流を流すことにより閉弁するタイプのバル
ブとする。

【００２１】次に、上記各センサからの信号を受けてス
ピルバルブを制御する制御回路（ＥＣＵ）２０について
説明する。９はＡ／Ｄ変換器で、各種運転状態検出器よ
りの信号をディジタル信号に変換してマイクロコンピュ
ータ１２に入力する。

【００２２】１０は波形整形回路で、基準位置検出器６
よりの信号を波形成型しパルスに変換した後マイクロコ
ンピュータ１２に入力する。１１は波形整形回路で前述
のようにピックアップ信号を波形整形する。１２はマイ
クロコンピュータで、各種運転状態信号，回転数信号等
を入力し、スピルバルブの最適な開弁時期及び閉弁時期
を算出し、基準位置信号を基に開弁時刻及び閉弁時刻を
求めその時刻にスピルバルブ駆動回路１３にＯＮ−ＯＦ
Ｆ信号を出力するもので、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，フ
リーランタイマ，タイマ割込装置等より成る。

【００２３】また、１５はＦＶ変換回路で、波形整形回
路１１で波形整形された信号を入力して、信号（回転
数）に応じた電圧値を出力する。１３はスピルバルブ駆
動回路で、マイクロコンピュータ１２のＯＮ−ＯＦＦ信
号を受けて、スピルバルブ８を駆動する。

【００２４】１４は駆動信号検出回路で、スピルバルブ
８を駆動する信号を検出する。１６は異常検出回路で、
駆動信号検出回路１４からの信号を受けて、スピルバル
ブ８，スピルバルブ駆動回路１３の異常を検出する。そ
して異常時には、燃料カットバルブ駆動回路１７および
フェイルセーフリレー駆動回路１８へ信号を送り、燃料
カットバルブ７およびフェイルセーフリレー１９を駆動
させる。

【００２５】なお、スピルバルブ駆動回路１３，駆動信
号検出回路１４および異常検出回路１６は本発明の特徴
とする部分であり、図３を用いて更に詳しく説明する。
図３は前述のスピルバルブ駆動回路１３，駆動信号検出
回路１４および異常検出回路１６の詳細な示す図であ
る。

【００２６】以下、図３の回路動作を図４ないし図８を
随時参照しながら説明する。なお、図４は図３の回路の
各部信号波形を正常時（Ａ）と異常時（Ｂ）とに区別し
て示すタイムチャートであり、（ａ）はスピルバルブ８
の端子電圧を示し、（ｂ）はフリップフロップ８０に入
力されるセット信号を示し、（ｃ）はフリップフロップ
８０に入力されるリセット信号を示し、（ｄ）はフリッ
プフロップ８０の出力信号を示している。また、図５
は、図３の回路の各部信号波形を正常時から異常時への
変化をもって示すタイムチャートであり、（ａ）はフリ
ップフロップ８０の出力信号を示し、（ｂ）はコンパレ
ータ８２の入力となるコンデンサ９０の電圧とＦ／Ｖ変
換器１５のＦ／Ｖ変換電圧とを示し、（ｃ）はフェイル
検出信号としてのコンパレータ８２からの出力信号を示
している。なお、この図５には、Ｆ／Ｖ変換電圧がエン
ジン回転数の高回転低回転に応じて変化することと、異
常発生後所定回数の燃料噴射に相当する検出時間Ｔの後
に異常であることが信号に現れることとが図示されてい
る。また、図６はエンジン回転数の変化に対する異常検
出時間Ｔの変化特性を図示している。また、図７はスピ
ルバルブを使用した燃料噴射ポンプにおいてフライバッ
ク電圧が発生する正常時（Ａ）と、フライバック電圧が
発生しなくなった異常時（Ｂ）との信号波形と燃料噴射
状態の変化を示しており、（ａ）はスピルバルブの駆動
信号を示し、（ｂ）はスピルバルブの端子電圧を示し、
（ｃ）はスピルバルブの駆動電流を示し、（ｄ）は燃料
噴射ポンプのカムリフト量を示し、（ｅ）は燃料噴射ポ
ンプによる燃料噴射量を示しており、（Ａ）より（Ｂ）
において燃料噴射量が多くなることが図示されている。
さらに、図８はフェイルセーフ処理回路９１の詳細な回
路構成を示し、ひとつのバッファ回路９２と、２つのア
ンドゲート回路９３、９４により、フェイル検出信号に
応じてマイクロコンピュータ１２からの制御信号がマス
クされる回路構成が図示されている。

【００２７】スピルバルブ８は、マイクロコンピュータ
１２からの駆動信号Ａに基づき駆動トランジスタ３７に
より定電流駆動される。スピルバルブ８の通電時は電流
フィードバック回路３１により一定電流になる様図４
（Ａ）−（ａ）に示す如く、トランジスタ３７をＯＮ／
ＯＦＦさせる。スピルバルブ８への通電停止時のフライ
バックはトランジスタ３４がＯＮの為、トランジスタ３
４を通し電源側＋Ｂ端子に返される。スピルバルブ８の
通電終了時はスピルバルブ８の電流をすばやく切る必要
がある為本回路ではトランジスタ３４をＯＦＦさせツェ
ナーダイオード３６でサージ（図４（Ａ）−（ａ）参
照）を出させエネルギーをすばやく消失させることで、
噴射をすばやく終わらせる様にしている。

【００２８】スピルバルブ端子５１のＯＮ信号検出回路
１４ａとフライバック検出回路１４ｂをフリップフロッ
プ８０（以下Ｆ／Ｆと略する）に入力し、端子５１が低
レベルになりっぱなしとなるスピルバルブ８に電流が流
れっぱなしの状態の検出の他、後でのべるフライバック
がなくなるような異常発生の時も噴射量が増加しエンジ
ン回転が上昇し、問題となるので検出できる様回路構成
上のレベルアップを図っている。

【００２９】ここで、図７を用いてフライバック検出の
必要性を説明する。本システム構成の様に燃料をスピル
させることによって噴射量を制御しているシステムにお
いては、噴射終りのスピルをすばやく行う必要があり、
スピルバルブ８の電流をすばやく減衰させる必要があ
る。その為にツェナーダイオード３６でフライバックを
発生させている。スピルバルブ８の不具合や回路不具合
でフライバックが出なくなり、スピルバルブ８の電流減
衰が速やかにできない場合、噴射量が増加し、エンジン
回転が高くなる。そこで、図７で示す様に、たとえば図
３のトランジスタ３４が導通状態のままこわれた場合、
フライバックはダイオード３５，トランジスタ３４を通
して放出される為フライバックが出ない場合を示す図７
（Ｂ）の様にスピルバルブ８の電流の切れが遅れスピル
時刻が遅れる分だけ噴射量が増加しエンジン回転が上昇
することになりフェイルセーフ処理が必要となる。

【００３０】燃料を噴射させるためのスピルバルブ８の
閉弁時（通電時），マイコン１２からの信号により、ト
ランジスタ３７，３４はＯＮする。これにより端子５１
の電位が０Ｖとなるため、バッテリからの電流は抵抗５
３，５４およびダイオード５５に流れる。したがって、
トランジスタ５８はオンし、トランジスタ５８のコレク
タ側は高電位となり、フリップフロップ８０をセットす
る。（図４（Ａ）の時点ｔ₁ ）そして、スピルバルブの
開弁時（通電終了時）は、トランジスタ３７，３４はオ
フされるため、フライバック電圧が発生し、端子５１の
電位は抵抗４６，４７で設定された所定電圧Ｖｒｅｆよ
り大きくなる。

【００３１】これにより、コンパレータ４８の出力は高
レベルとなってフリップフロップ８０をリセットする
（図４（Ａ）−（ｃ）の時点ｔ₂ ）。なお、フライバッ
ク検出回路１４ｂには、抵抗４２，４３，コンデンサ４
１により平滑化回路が形成されており、端子５１の電圧
はこの平滑化回路によってなまされ、コンパレータ４８
の反転入力側に入力される。よって、電流Ｆ／Ｂ回路３
１によりトランジスタ３７が短かい周期でオンオフし
て、端子５１に弱いサージ電圧が発生しても、これをフ
ライバックと判断して、誤ってフリップフロップ８０を
リセットすることはない。

【００３２】次に異常検出回路の作動を説明する。前述
の如く、スピルバルブ８の通電時にフリップフロップ８
０がセットされると、フリップフロップ出力は図４
（Ａ）−（ｄ）に示すように高レベルとなる。この高レ
ベル信号はインバータ８１により反転されるため、接点
Ｘの電位は低レベルとなって、コンデンサ９０の充電電
荷は抵抗８４，８３を介して放電される。

【００３３】その後、フリップフロップ８０がリセット
されると、フリップフロップ８０出力が低レベルとなる
ため、接点Ｘの電位は高レベルとなる。これにより、今
度は抵抗８５，ダイオード８６を介してバッテリ電圧が
コンデンサ９０に印加され、コンデンサ９０は充電され
る。

【００３４】したがって、正常時、コンデンサ９０は充
放電を繰り返し、コンデンサ９０の充電電圧はフリップ
フロップ８０のセット，リセットにより図５の左寄り部
分に示すように変化する。

【００３５】次に、フライバックが発生しない場合につ
いて説明する。図４（Ｂ）の如く、フライバックが発生
しない（フライバック電圧＜Ｖｒｅｆ）と、コンパレー
タ４８の出力が高レベルとならないため、フリップフロ
ップ８０はリセットされず、その出力は高レベルを保持
する。よって端子Ｘの電位は低レベルを保持して、コン
デンサ９０は放電し続け、図５の時刻ｔ₁ 以降に図示さ
れるようにコンデンサ充電電圧は低下する。

【００３６】コンデンサ充電電圧はコンパレータ８２の
非反転入力に入力され反転入力側には、Ｆ／Ｖ変換回路
１５からの電圧が入力されている。そして、コンデンサ
の充電電圧が、Ｆ／Ｖ変換回路１５で定められたＦ／Ｖ
変換電圧を下回るとコンパレータ８２出力は低レベルと
なる。この低レベル信号はフェイル検出信号としてフェ
イルセーフ処理回路９１に入力され、図８に示す如く、
フェイルセーフリレー１９駆動用のトランジスタ１８を
オフさせる。

【００３７】ここで、コンパレータ８２の非反転入力側
の電圧をＦ／Ｖ変換器からの電圧にする理由について説
明する。一般に低回転時は、スピルバルブのオン・オフ
間隔が長くなるため、フリップフロップのセット・リセ
ット間隔も長くなる。よって、図５に示すコンデンサ電
位特性の振幅が大きくなる。したがって、低回転時での
誤検出を防ぐため、コンパレータ８２の比較レベルを低
く設定する必要がある。

【００３８】しかしながら、このように低く設定する
と、コンデンサ電圧が比較レベルを横切るまでの時間が
長くなり、特に高回転時では異常と判定されるまで、複
数回スピルバルブ８が異常にも拘らず、噴射を長時間実
行してしまうという不具合を招く。

【００３９】そこで、本実施例では、回転数に応じて、
詳しくは回転数が高くなるほどＦ／Ｖ変換電圧が高くな
り、比較レベルが高く設定されるため、低回転時での誤
検出を防ぐと共に、高回転時に異常であるにも拘わらず
長時間運転されてしまうということを防ぐことができ
る。エンジン回転数ＮＥに対する検出時間Ｔは、図６の
ように変化する。

【００４０】なお、コンデンサ９０が放電しつづけて
も、抵抗８３，８５の分圧電圧（図５の破線で示される
電圧）以下に放電されることはない。そこで、本実施例
ではこの分圧電圧をアイドル回転数（７００ｒｐｍ）時
のＦ／Ｖ変換電圧値より高く設定しておくことにより、
アイドル時に異常と判断することはなく、フェイルセー
フ処理は実行されない。

【００４１】また、本実施例は以上述べた異常の他に
も、トランジスタ３７が導通したままとなるといった異
常も、フライバックが発生しなくなることからフリップ
フロップ８０がリセットされなくなるため正確に検出す
ることができる。

【００４２】なお、上記実施例では、フェイルセーフリ
レーをＯＦＦさせることにより電磁弁の電流をカットす
るとともに、燃料カット電磁弁を用いて燃料カットもし
ているが、それらのいずれかひとつでもよい。また、吸
気通路に設けた吸気絞りバルブを閉じることによってエ
ンジン回転を抑制してもよく、これら複数の手法を合わ
せて実施すればさらに確実なフェイルセーフ処理とな
る。

【００４３】

【発明の効果】以上述べたように本発明の構成および作
用によると、断線等の異常による誘導性負荷への断続通
電の停止を検出し、異常検出信号を出力して異常に対処
することを可能にするとともに、フリップフロップ回路
を用いた簡単な回路構成でありながら、正常動作による
断続通電の停止を異常として誤検出してしまうことを防
止することができるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した一実施例としての燃料噴射制
御装置のブロック構成図である。

【図２】燃料噴射ポンプの要部構成を示す断面図であ
る。

【図３】図１の実施例の要部の回路構成を示す回路図で
ある。

【図４】図３の回路の各部信号波形を正常時（Ａ）と異
常時（Ｂ）とに区別して説明するタイムチャートであ
る。

【図５】図３の回路の各部信号波形を正常時から異常時
への変化をもって説明するタイムチャートである。

【図６】図３の回路のエンジン回転数ＮＥに対する異常
判定時間の作動特性を説明するグラフである。

【図７】図３の回路の各部信号波形と、燃料噴射量の変
化とを正常時（Ａ）と異常時（Ｂ）とに区別して説明す
るタイムチャートである。

【図８】図３の回路の要部の回路構成を示す回路図であ
る。

【符号の説明】

７ 燃料カットバルブ ８ スピルバルブ １２ マイクロコンピュータ １３ スピルバルブ駆動回路 １４ 駆動信号検出回路 １４ａ ＯＮ信号検出回路 １４ｂ フライバック検出回路 １５ Ｆ／Ｖ変換器 １６ 異常検出回路 １７ 燃料カットバルブ駆動回路 １８ フェイルセーフリレー駆動回路 １９ フェイルセーフリレー ８０ フリップフロップ ９０ コンデンサ ９１ フェイルセーフ処理回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘導性負荷への通電を繰り返して断続す
   る駆動回路の異常検出装置において、 前記誘導性負荷への通電開始を検出し出力信号を発生す
   る通電開始検出回路と、 前記誘導性負荷への通電遮断時に発生するフライバック
   電圧を検出し出力信号を発生するフライバック検出回路
   と、 前記通電開始検出回路からの出力信号によりセットさ
   れ、前記フライバック検出回路からの出力信号によりリ
   セットされて出力信号を交互に反転させるフリップフロ
   ップ回路と、 前記フリップフロップ回路からの出力信号を入力し、こ
   の出力信号が所定時間以上セット状態にあるとき、異常
   検出信号を出力する異常判別回路とを備えることを特徴
   とする誘導性負荷駆動回路の異常検出装置。