JPH0665874B2 - 燃料噴射弁の異常検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、燃料噴射弁の異常検出装置に関し、詳しくは
一括して開閉弁される複数の燃料噴射弁のコイルの断線
や短絡といった異常を検出する燃料噴射弁の異常検出装
置に関する。

［従来の技術］ 内燃機関への燃料の供給を、燃料噴射弁を用いた燃料噴
射により行なう場合には、燃料噴射弁のコイルの断線故
障等を迅速に検出する異常検出装置が必要となる。即
ち、４気筒内燃機関の各気筒に対応して設けられ一括し
て開閉弁される燃料噴射弁のひとつ断線故障等が生じて
も、内燃機関は運転も継続するので、場合によっては、
運転者が断線に気づかず排ガス中の有害成分の増加，運
転性能・燃費の悪化等の問題を招致することが考えられ
るからである。

そこで従来から、例えば実開昭60−134870号の「内燃機
関の電磁式燃料噴射弁のコイル断線検出装置」等、種々
の異常検出装置が提案されている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、こうした異常検出装置では、燃料噴射弁
の開弁動作時に燃料噴射弁駆動回路を流れる電流値が、
正常範囲内であるか否かによって燃料噴射弁の異常を検
出しているため、以下の問題があった。

（１）燃料噴射弁駆動回路に流れる電流値の検出は、第
８図に示すように、スイッチグ素子SWによってコイルＬ
に流れる電流を制御する駆動回路に直列に接続された電
流検出用抵抗器R0に発生する電位差によって行なってい
る。通常、電流検出抵抗器R0は、電力損失を考慮して抵
抗値の小さなものが用いられる。このため、検出電圧は
小さくなり、検出精度を充分高くすることができないと
いう問題があった。燃料噴射弁が正常な場合の電流検出
電圧値は、燃料噴射弁コイルの抵抗値のバラツキおよび
温度特性によってかなり変動する上、コイル数が増える
程バラツキの幅が広がる。従って、こうした検出装置で
は、異常検出に供しえるコイルの数、換言すれば、燃料
噴射弁の数が制限されてしまう。この結果、駆動すべき
コイルの数が多い場合には、異常検出装置の構成を多数
用意せねばならず、装置・構成の大型化・複雑化および
製造コストの上昇を招致するという問題があった。一
方、検出に供しえるコイルの数を多くするために、検出
抵抗器R0または電圧判定回路を高精度化することはコス
トアップを招き現実的な解決とはならない。

（２）断線等の異常を検出しやすくするためには、電流
検出用抵抗器R0の抵抗値を大きくするればよいが、その
場合には、電流検出用抵抗器R0における電力損失が大き
くなって電力の浪費を招致するのみならず、電源電圧が
低下した場合に、燃料噴射弁を開弁駆動しえなくなるこ
とがあるという問題があった。

本発明は上記問題を解決することを目的とするものであ
り、燃料噴射弁の最低作動電流が充分大きいことに着目
して、燃料噴射弁コイルの異常を好適に検出しえる燃料
噴射弁の異常検出装置を提供することを目的としてなさ
れた。

発明の構成 ［問題点を解決するための手段］ かかる目的を達成すべく、本発明は問題点を解決するた
めの手段として次の構成をとった。即ち、スイッチング
手段により制御される電流によって一括して開閉弁され
る複数の燃料噴射弁のコイルの異常を検出する異常検出
装置であって、 上記スイッチング手段と並列に接続され、少なくとも燃
料噴射弁の閉弁時に該燃料噴射弁が開弁に至らない電流
を供給する電流供給手段と、 該供給された電流が流れる回路の所定の部位に生じる電
位差に基づいて、上記燃料噴射弁の異常を検出する異常
検出手段と、 を備えた燃料噴射弁の異常検出装置の構成がそれであ
る。

ここで、電流供給手段とは、複数の燃料噴射弁のコイル
に、燃料噴射弁が開弁に至らない負荷抵抗測定用を電流
を、少なくとも燃料噴射弁の閉弁時に供給するものであ
り、複数の燃料噴射弁のコイルのいくつかが断線あるい
は短絡したとしても、残りの正常な燃料噴射弁を開弁さ
せない電流値を上限として、これを燃料噴射弁のコイル
に供給する手段である。従って、定電圧源により高抵抗
を介して供給する構成としてもよいし、定電流源として
構成することもできる。また、電流供給手段による電流
の供給は、少なくとも燃料噴射弁の閉弁時においてなさ
れればよく、燃料噴射弁が開弁している時にも電流供給
がなされるよう構成してもよい。

異常検出手段は、電流供給手段により供給される電流が
流れる回路の所定の部位に生じる電位差に基づいて、燃
料噴射弁の断線や短絡等異常を検出する手段である。例
えば、電流供給手段が電圧源であり、電流を供給する回
路に高抵抗を備えていれば、この高抵抗両端の電位差の
変化からその異常を検出するよう構成することができ
る。また、電流供給手段が定電流源として構成されてい
れば、燃料噴射弁コイル両端の電位差の変化から異常を
検出するよう構成することができる。即ち、異常検出手
段は、電流供給手段の態様に応じて、燃料噴射弁コイル
の異常による電流の変化を電位差の変化として好適に検
出しえる態様に構成すればよい。

［作用］ 上記構成を有する本発明の燃料噴射弁の異常検出装置
は、少なくとも燃料噴射弁の開弁時に電流供給手段より
燃料噴射弁のコイルの燃料噴射弁を開弁させない程度の
電流を供給し、この電流の流れる回路の所定の部位に生
じる電位差に基づいて、異常検出手段によって、燃料噴
射弁の異常を検出する。

［実施例］ 以上説明した本発明の構成を一層明らかにする為に、次
に本発明の好適な実施例について説明する。第１図は本
発明一実施例としての異常検出装置、とりわけ断線検出
装置の概略構成を示す回路図である。

図示するように、本実施例の断線検出装置は、コンペア
レジスタ等を内蔵する車載用の周知のCPU3,ROM5,RAM7,
バックアップRAM8,データ入力ポート10,ラッチ入力ポー
ト12及び出力ポート14をバス16で相互に接続し、演理演
算回路として構成された電子式燃料噴射制御装置20と一
体に形成されている。

電子式燃料噴射制御装置20のデータ入力ポート10は、図
示しない内燃機関や車載の各装置に設けられて内燃機関
の回転数や吸入空気量，車速，冷却水温等の内燃機関の
運転状態に関与する諸パラメータを検出するセンサ群22
に接続されている。一方、出力ポート14は、エミッタ接
地された２つのトラジスタTr1,Tr2のベース端子の各々
と接続されている。トランジスタTr1のコレクタは直
接、トランジスタTr2のコレクタは検出用抵抗器Rcを介
して、共に燃料噴射弁25,27のコイル及びコンパレータ3
0のプラス側入力端子に接続されている。従って、CPU3
は出力ポート14を介してトランジスタTr1のオン・オフ
を制御することにより、他端を低抵抗の限流抵抗器R1を
介して電源ラインに接続された燃料噴射弁25,27のコイ
ルに流れる電流を制御して、燃料噴射弁25,27を開閉弁
することができる。

こうして電子燃料噴射制御装置20は、センサ群22から入
力される諸パラメータとROM5内に記憶されたマップ等に
基づいて燃料噴射時間τを算出し、これにより出力ポー
ト14を介して燃料噴射弁25,27の開弁時間を制御する
が、こうした燃料噴射の制御は周知のものなのでその説
明は省略する。

一方、電子式燃料噴射制御装置20のラッチ入力ポート12
は、コンパレータ30の出力に接続されている。コンパレ
ータ30は、そのプラス側入力端子が電源電圧Vbの分圧す
る２つの抵抗器R2,R3の分圧点に接続され、そのマイナ
ス側入力端子が燃料噴射弁25,27のコイルへの接続端子X
cに接続されている。従って、コンパレータ30は、分圧
抵抗器R2,R3によって生成される比較電圧Vcmと燃料噴射
弁25,27への接続端子Xcの電圧Vinとを比較し、その結果
をラツチ入力ポート12に出力する。

ここで、比較電圧Vcmは次のように定めている。即ち、
限流抵抗器R1の抵抗値をr1、燃料噴射弁25,27の各コイ
ルの抵抗値をrj、トランジスタTr1のオン抵抗をrnとす
ると、端子Xcの電圧Vinは、電源電圧Vbを用いて、 Vin＝Vb×rn／（r1＋rn＋rj／２） として表わされる。これに対し、燃料噴射弁25,27のい
ずれか一方のコイルが断線した時の端子電圧Vin′は、 Vin′＝Vb×rn／（r1＋rn＋rj） である。従つて、Vin′＜Vinとなり、比較電圧Vcmは、
抵抗器R2,R3の抵抗値の温度変化による公差を考慮し
て、常に Vin′＜Vcm＜Vin となるよう設定されている。

出力ポート14を介して制御され、検出用抵抗器Rcを介し
て燃料噴射弁25,27のコイルに電流を流すトランジスタT
r2が、本実施例では電流供給手段として働く。ラッチ入
力ポート12は、その名の通り、コンパレータ30の出力が
ロウレベルからハイレベルに立ち上がる時、これをラッ
チし、CPU3によってクリアされるまで、その状態を維持
する入力ポートである。従って、コンパレータ30の出力
がロウレベルからハイレベルに反転する時、ラッチ入力
ポート12は値１にセットされる。

本実施例では、このコンパレータ30及びラッチ入力ポー
ト12が異常検出手段の一部として働く。

以上の構成を有する本実施例の断線検出装置は、電子式
燃料噴射制御装置20のCPU3の実行する割込処理により燃
料噴射弁25,27のコイルの断線を検出する。この割込処
理ルーチンを第２図（Ａ），（Ｂ）に示した。即ち、CP
U3は、360［℃Ａ］毎に、第２図（Ａ）に示す割込ルー
チンを実行する。この360［℃Ａ］毎の割込は、２気筒
ずつグループ噴射を実施する燃料噴射弁25,27の開弁時
間と重ならないタイミングに生じるよう予め定められて
いる。

割込ルーチンが起動されると、CPU3は、ラッチ入力ポー
ト12をクリアする処理を行ない（ステップ100）、続い
てトランジスタTr2をオンとする条件が総て成立してい
るか否かを判断する（ステップ110）。この判断は、
（ａ）内燃機関に回転数が一定以上あって内燃機関が始
導状態でないこと、（ｂ）アイドルスイッチがオンとな
っていること、（ｃ）前回、燃料噴射弁25,27がオフし
ていた時間が今からオンしようとするトランジスタTr2
のオン時間よりも充分に長かったこと、の三条件が総て
満たされている否かによって行なわれる。ひとつでも満
たされていなければ、処理はステップ120へ進み、CPU3
に内蔵されたコンペアレジスタによる割込をマスク（不
許可）して「RTN」へ抜けて本割込ルーチンを終了す
る。

一方、三条件が満たされていれば、出力ポート14を介し
てトランジスタTr2をオンすると共に（ステップ130）、
CPU3に内蔵されたコンペアレジスタにトランジスタTr2
をオフすべき時刻をセットする（ステップ140）、更に
コンペアレジスタによる割込を許可、即ち割込マスクの
解除を行なった後（ステップ150）、「RTN」へ抜けて本
割込ルーチンを終了する。

CPU3内部のコンペアレジスタは、CPU3に内蔵されたタイ
マのカウント値がコンペアレジスタ値に一致した時、周
知のコンベアレジスタ割込を発生する。この時、第２図
（Ｂ）に示す割込ルーチンが実行され、まず、検出用の
トランジスタTr2がオフとされる（ステップ160）。続い
てCPU3はラッチ入力ポート12をアクセスし、ラッチ入力
が値１にセットされているか否かを判断する（ステップ
170）。

ラッチ入力ポート12がセット（値１）されていなけれ
ば、処理はステップ180に進み、燃料噴射弁25,27のコイ
ルは正常であるとして、RAM7に保存されているフラグER
injをクリアする。一方ラッチ入力ポート12がセットさ
れていれば、処理はステップ190に進み、燃料噴射弁25,
27のコイルは異常、即ち断線しているとして、RAM7に保
存されているフラグERinjをセットし、これを断線発生
と判定してバックアップRAM8に記憶する（ステップ20
0）。以上の処理の後、「RTN」へ抜けて本割込ルーチン
を終了する。

以上説明した断線検出装置の処理の一例を、第３図のタ
イミングチャートに示した。即ち、断線検出用のトラン
ジスタTr2は、燃料噴射制御用のトランジスタTr1がオフ
した後に所定時間t1だけオンされるが、この時、源流抵
抗器R1−燃料噴射弁25,27のコイル一検出用抵抗器Rc−
トランジスタTr2の回路を流れる負荷電流Ｉは、第３図
に示すように、燃料噴射弁25,27から開弁しない程度に
（開弁レベルIop以下で）流れる。この結果、端子Xcの
電圧Vinも同図の如く変化する。燃料噴射弁25,27のいず
れかのコイルが断線すると、燃料噴射弁25,27の全体で
のインピーダンスは大きくなるので負荷電流は、第３図
に破線ｇに示すように低下する。この時、端子Xcの電圧
も低下し、（第３図、一点鎖線ｈ）、比較電圧Vcm下回
ることになる。この結果、コンパレータ30の出力はロウ
レベルから、ハイレベルに反転する（第３図、タイミン
グt2,t3）。ラッチ入力ポート12はトラジスタTr2のオン
直前にクリアされるが、コンパレータ出力30の出力が立
ち上がる時セットされるので、トランジスタTtr2がオフ
した直後のラッチ入力ポート12の出力状態から、正常・
異常を判定することができる。そこで燃料噴射弁25,27
のコイルが断線した時には、CPU3はラッチ入力ポート12
の出力状態を読み込むことにより、その値が１になって
いることから、コイルの断線を知ることができる。

以上説明したように、本実施例の断線検出装置によれば
燃料噴射弁25,27のコイルの断線による負荷電流の変化
を検出用抵抗器Rcの電位Vinにより容易に検出すること
ができる。従って、断線が生じた時にセットされるフラ
グERinjを用いてこれを自己診断装置に伝達し、インパ
ネの表示等により運転者に警告することができる。

次に本発明の第２実施例について説明する。第２実施例
の異常検出装置は、第４図にその要部を示すように、第
１実施例と同様、電子式燃料噴射制御装置20と一体に組
み込まれている。本実施例では、第１実施例におけるラ
ッチ入力ポート12に替えてアナログ入力ポート13が設け
られており、コンパレータ30及び分圧抵抗器R2,R3は設
けられていない。他は、第１実施例と同様の構成であ
る。

本実施例では、第５図のタイミングチャートに示すよう
に、噴射噴射用のトランジスタTr1のオン，オフに関係
なく、内燃機関が始動状態でなくかつアイドルスイッチ
がオンの時に所定のタイミングでトランジスタTr2をオ
ンとする（第５図タイミングs1）。この結果、燃料噴射
弁25,27のコイルには燃料噴射弁25,27を開弁させる最低
の電流Iopを越えることのない電流が検出用抵抗器Rcを
介して常時流される。この時、トランジスタTr1がオン
した時に燃料噴射弁25,27が開弁して燃料噴射が始まる
までの時間Ｔ（無効燃料噴射時間）が短くなるが、これ
はソフトウェアにより補正しておくことができる。

燃料噴射用のトランジスタTr1がオフしており、検出用
のトランジタTr2がオンしている時に、アナログ入力ポ
ート13を介して端子Xcの電圧Vinを読み込むことにより
（第５図タイミングs2,s3,s4）、燃料噴射弁25,27のコ
イルの断線を知ることができる。即ちひとつのコイルが
断線した時には、第５図破線ｍで示すように、端子Xcの
電圧Vinは比較値より低くなるので、アナログ入力ポー
ト13を介して読み込んだ電圧Vinに基づいて、容易に断
線を検出することができるのである。尚、比較値は、燃
料噴射弁25,27の周囲温度や燃料噴射弁25,27の作動開始
からの経過時間等の条件から、所定の補正を施しておけ
ば、一層正確にコイルの断線を検出することができる。

従って、本実施例によれば、第１実施例の効果に加え
て、回路構成及びプログラムを簡略化しえるという効果
も得られている。

次に本発明の第３実施例について説明する。

第３実施例の異常検出装置は、その要部を第６図に示す
ように、第１実施例におけるトランジスタTr2に替えて
定電流源CIを出力ポート14に接続したこと、及びコンパ
レータ30のプラス側の入力を端子Xcに替えて燃料噴射弁
25,27の両端の電圧を差動増幅する作動増幅器Adefの出
力に接続したことの２点を除いて、他は第１実施例と同
様の構成を有する。

本実施例では、第１実施例においてトランジスタTr2を
オンとしたタイミングで定電流源CIを作動させ、燃料噴
射弁25,27に定電流合Iconstを流す。この結果、燃料噴
射弁25,27の両端にはそのインピーダンスに応じて電圧
が発生するので、これを差動増幅器Adefで増幅後、コン
パレータ30で比較し、ラッチ入力ポートを介して読み込
む。即ち、燃料噴射弁25,27のいずれかのコイルが断線
すれば、これをその両端の電位の変化として簡易に取り
出すことができるのである。

従って、本実施例によれば、第１実施例と同様の効果を
奏する上、検出に供される電位差の断線による変化がき
わめて大きいので、一層容易かつ確実に断線を検出する
ことができるという効果も得られている。

次に本発明の第４実施例について説明する。第４実施例
としての異常検出装置は、第７図にその要部の概略構成
を示すように、第１実施例の構成に更にコンパレータ30
aおよび分圧抵抗器R2a,R3aを備えている。コンパレータ
30aのマイナス側入力は、燃料噴射弁への接続端子Xcに
接続されており、その出力は、ラッチ入力ポート12に接
続されている。一方、コンパレータ30aのプラス側入力
に接続された分圧抵抗器R2a,R3aの分圧点の電圧Xcma
は、電源電圧Vbより若干低目に設定されている。従っ
て、燃料噴射弁25,27のコイルの断線については、コン
パレータ30の出力によってセットされるラッチ入力ポー
ト12の出力状態によって、第１実施例と同様にこれを検
出することができる上、更に、コンパレータ30aの出力
によってセットされるラッチ入力ポート12の出力状態に
よって、燃料噴射弁25,27のコイルの短絡故障の発生も
検出することができる。即ち、コイルが短絡した場合に
は、トランジスタTr2がオンしても、接続端子Xcの電圧V
inはほとんど低下していないことから、コンパレータ30
aによりこれを検出し、ラッチ入力ポート12を介して短
絡を知ることができるのである。尚、本実施例では断線
と短絡を供に検出しえるように構成したが、短絡検出の
み行なうこととしてもよいことは言うまでもない。

以上、本発明の幾つかの実施例について説明したが、本
発明はこれらの実施例に何等限定されるものではなく、
例えば電子式燃料噴射制御装置とは別体に設けた構成な
ど、本発明の要旨を変更しない範囲において種々なる態
様で実施しえることは勿論である。

発明の効果 以上詳述したように、本発明の以上検出装置は極めて簡
易な構成により、燃料噴射弁のコイルの異常を確実に検
出することができるという優れた効果を奏する。従っ
て、燃料噴射弁が作動していない状態に気づかず運転を
続行し、排ガス中の有害成分不慮の増加や運転性能ある
いは燃費の不慮の低下を招致することもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第１実施例としての異常検出装置の概略
構成図、第２図（Ａ），（Ｂ）は各々第１実施例におけ
る断線検出の処理を示すフローチャート、第３図は第１
実施例における動作の一例を示すタイミングチャート、
第４図は本発明第２実施例としての異常検出装置の要部
を示す概略構成図、第５図は第２実施例における動作の
一例を示すタイミングチャート、第６図は第３実施例と
しての異常検出装置の要部を示す概略構成図、第７図は
第４実施例としての異常検出装置の要部を示す概略構成
図、第８図は従来の燃料噴射弁の駆動回路図、である。 20……電子式燃料噴射制御装置 22……センサ群 25,27……燃料噴射弁 30……コンパレータ Adef……差動増幅器 R1……限流抵抗器 Rc……検出用抵抗器 Tr1,Tr2……トランジスタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スイッチング手段により制御される電流に
   よって一括して開閉弁される複数の燃料噴射弁のコイル
   の異常を検出する異常検出装置であって、 上記スイッチング手段と並列に接続され、少なくとも燃
   料噴射弁の閉弁時に該燃料噴射弁が開弁に至らない電流
   を供給する電流供給手段と、 該供給された電流が流れる回路の所定の部位に生じる電
   位差に基づいて、上記燃料噴射弁の異常を検出する異常
   検出手段と、 を備えた燃料噴射弁の異常検出装置。