JPH0774673B2 - 電磁弁電流制御装置の異常処理方法 - Google Patents

電磁弁電流制御装置の異常処理方法

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JPH0774673B2
JPH0774673B2 JP61030111A JP3011186A JPH0774673B2 JP H0774673 B2 JPH0774673 B2 JP H0774673B2 JP 61030111 A JP61030111 A JP 61030111A JP 3011186 A JP3011186 A JP 3011186A JP H0774673 B2 JPH0774673 B2 JP H0774673B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は、電磁弁電流制御装置の異常検出方法に関し、
特に、内燃エンジンのアイドル運転制御用の補助空気量
の制御等に用いられる電磁弁の電流制御装置の異常検出
方法に関する。
(発明の技術的背景及びその問題点) 従来、内燃エンジンのアイドル運転制御用の補助空気量
を制御する電磁弁としては、一般にデューティ制御型電
磁弁が用いられていた。しかし、最近は制御の確実な比
例制御型電磁弁(以下、比例電磁弁という)が用いられ
るようになってきている。この比例電磁弁は普通は常閉
型のものであり、開口面積を連続的に変化し得る弁体と
該弁体を閉弁方向に付勢するスプリングと通電時に該弁
体を該スプリングの付勢力に抗して開弁方向に移動させ
る電磁ソレノイドとより構成される。そして、ソレノイ
ドへの通電量は電磁弁電流制御装置によって制御され、
弁体の開口面積は該通電量に比例した値を執る。
しかしながら、電磁弁電流制御装置とソレノイドとの間
に断線又は短絡が生じると、断線の場合にはソレノイド
への通電がなくなるため、弁体はスプリングの付勢力に
より閉弁され、また、短絡の場合にはソレノイドへの通
電量が最大となるため、弁体の開口面積は最大となる。
このため、特に、短絡が生じた場合には、アイドル運転
制御用の補助空気量が過大となり、アイドル回転数が異
常に上昇してしまうという問題があった。
(発明の目的) 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、電磁弁電流
装置と比例電磁弁との間の断線と短絡とを別々に検出
し、断線及び短絡のそれぞれに適した処置を行い得るよ
うにした簡単な回路構成で電磁弁の駆動回路内の短絡
か、断線かを検出し、電磁弁の異常開度となり得る短絡
時には異なる制御対象でエンジンの過剰な回転上昇を防
止することができる電磁弁電流制御装置の異常処理方法
を提供することを目的とする。
(発明の構成) 上記目的を達成するために本発明においては、電源と、
内燃機関の吸気通路に設けられた比例電磁弁と、該比例
電磁弁の開度を制御手段が供給する制御信号に応じて制
御するための電流制御素子と、前記比例電磁弁に流れる
実電流値を検出する電流検出素子とを直列に接続し、前
記電流制御素子に供給する制御信号を、前記実電流値が
前記比例電磁弁に流れる目標電流値に収束するように、
前記電流検出素子からの実電流値に基づいてフィードバ
ック制御する電磁弁電流制御装置の異常処理方法におい
て、前記制御信号に対応する電流値と実電流値とが所定
範囲内にない状態を検知したとき、前記実電流値により
前記電磁弁電流制御装置の断線か短絡かを判別し、前記
電磁弁電流制御装置の短絡と判別したときは前記内燃機
関に供給される燃料量を遮断制御することを特徴とする
電磁弁電流制御装置の異常処理方法が提供される。
(発明の実施例) 以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明の方法を適用した燃料供給制御装置の全
体構成図であり、符号1は例えば4気筒の内燃エンジン
を示し、エンジン1には吸気管2が接続されている。吸
気管2の途中にはスロットルボディ3が設けられ、内部
にスロットル弁3′が設けられている。スロットル弁
3′にはスロットル弁開度(θth)センサ4が連接され
てスロットル弁3′の弁開度を電気的信号に変換し電子
コントロールユニット(以下「ECU」という)5に送る
ようにされている。
吸気管2のエンジン1及びスロットルボディ3間には各
気筒毎に、各気筒の吸気弁(図示せず)の少し上流に夫
々燃料噴射弁6が設けられている。
燃料噴射弁6は図示しない燃料ポンプに接続されている
と共にECU5に電気的に接続されており、ECU5からの信号
によって燃料噴射弁6の開弁時間が制御される。
吸気管2の前記燃料噴射弁6及びスロットルボディ3間
には該吸気管2内と大気とを連通する空気通路11が配設
されている。空気通路11の大気側開口端にはエアクリー
ナ12が取り付けられ又、空気通路11の途中には補助空気
制御用比例電磁弁(以下、「比例電磁弁」という)13が
配置されている。この比例電磁弁13は常閉型のものであ
り、空気通路11の開口面積を連続的に変化し得る弁体13
aと、該弁体13aを閉弁方向に付勢するスプリング13b
と、通電時に該弁体13aを該スプリング13bの付勢力に抗
して開弁方向に移動させる電磁ソレノイド13cとより構
成される。該比例電磁弁13のソレノイド13cへ供給され
る電流はECU5によりエンジン回転数がエンジンの運転状
態や負荷状態に応じて設定された目標アイドル回転数に
なるように制御される。電磁弁電流制御装置15はECU5か
らのデューティ比制御信号のデューティ比に応じた電流
でソレノイド13cを付勢する。
一方、前記スロットルボディ3のスロットル弁3′の下
流には管7を介して絶対圧 センサ8が設けられており、この絶対圧センサ8によっ
て電気的信号に変換された絶対圧信号は前記ECU5に送ら
れる。
エンジン1本体にはエンジン冷却水温センサ(以下「Tw
センサ」という)9が設けられ、Twセンサ9はサーミス
タ等からなり、冷却水が充満したエンジン気筒周壁内に
挿着されて、その検出水温信号をECU5に供給する。エン
ジン回転数センサ(以下「Neセンサ」という)10がエン
ジンの図示しないカム軸周囲又はクランク軸周囲に取り
付けられており、Neセンサ10はエンジンのクランク軸18
0゜回転毎に所定のクランク角度位置で、即ち、各気筒
の吸気行程開始時の上死点(TDC)に関し所定クランク
角度前のクランク角度位置でクランク角度位置信号(以
下これを「TDC信号」という)を出力するものであり、
このTDC信号はECU5に送られる。
更に、ECU5には例えば大気圧センサ等の他のパラメータ
センサ14が接続されており、他のパラメータセンサ14は
その検出値信号をECU5に供給する。
ECU5は各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レ
ベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル
信号値に変換する等の機能を有する入力回路5a,中央演
算処理回路(以下「CPU」という)5b,CPU5bで実行され
る各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶手
段5c、及び前記燃料噴射弁6に駆動信号を供給する出力
回路5d等から構成される。
CPU5bは前記TDC信号が入力する毎に入力回路5aを介して
供給された前述の各種センサからのエンジンパラメータ
信号に基づいて、次式で与えられる燃料噴射弁6の燃料
噴射時間 を算出する。
ここに、Tiは燃料噴射弁6の噴射時間の基準値であり、
エンジン回転数Neと吸気管内絶対圧 に応じて決定される。K1及びK2は夫々前述の各センサか
らのエンジンパラメータ信号によりエンジン運転状態に
応じた始動特性、排気ガス特性、燃費特性、加速特性等
の諸特性が最適なものとなるように所定の演算式に基づ
いて算出される補正係数又は補正変数である。
CPU5bは上述のようにして求めた燃料噴射時間 に基づいて燃料噴射弁6を開弁させる駆動信号を出力回
路5dを介して燃料噴射弁6に供給する。
また、CPU5bはエンジン1がアイドル運転状態のとき、
例えば、前記スロットル弁開度センサ4による検出スロ
ットル弁開度θTHが略全閉状態のとき、所定時間間隔の
タイマ割込信号が入力する毎に入力回路5aを介して供給
された前述の各種センサからのエンジンパラメータ信号
に基づいて、電磁弁電流制御装置15を介して比例電磁弁
13の電磁ソレノイド13cにバッテリ16からの電流を供給
する。
第2図は前記電磁弁電流制御装置15の回路構成図であ
り、この回路の動作を第3図を参照して説明する。ECU5
から電磁弁電流制御装置15へ供給される信号は第3図
(a)に示すようなデューディ比 のパルス電流である。このパルス電流は比較器21に入力
され、該比較器21は、パルス電流が高レベルのときベー
ス抵抗rbを介して電流制御素子としてのトランジスタTr
1に高レベルのベース電圧を供給し、低レベルのときは
低レベルのベース電圧を供給する。従って、ECU5からの
パルス電流が高レベルのとき(例えば第3図(a)の時
点t1からt2までの間)にはダーリントン接続のトランジ
スタTr1及びTr2(電流制御素子)は共にオンとなり、バ
ッテリ16の正極端子からの電流は比例電磁弁13のソレノ
イド13cに実電流 として流れ、トランジスタTr2及び電流検出素子として
のエミッタ抵抗reを介して接地点に至る。この場合、実
電流 はソレノイド13cの自己インダクタンスによって例えば
第3図(b)に示すように時点t1からt2までの間で所定
の時定数で徐々に増加する。次いで、ECU5からのパルス
電流が低レベルになったとき(例えば第3図(a)の時
点t2)にはトランジスタTr1のベース電圧は低レベルと
なるが、第3図(b)の時点t2のようにソレノイド13c
に流れる実電流 が大きくなっているときはトランジスタ保護用のツェナ
ーダイオードDの両端の電圧がカットオフ電圧以下にな
るまで時間がかかるので、実電流 は例えば第3図(b)に示すように時点t2からt3までの
間で徐々に低下する。従って、ECU5から電磁弁電流制御
装置15へ供給される第3図(a)に示すような矩形波の
パルス電流に応じて第3図(b)に示すような三角波の
実電流 がソレノイド13cへ流れる。しかしながら、実電流 がスプリング13bにより閉弁方向に付勢される弁体13aの
応答遅れ時間よりも短い周期となるようにECU5からのパ
ルス電流の周期が設定されており、この結果、比例電磁
弁13のリフト量Liftは第3図(d)に示すように大幅に
変化せずに滑らかに僅かに変化するだけである。また、
電流検出素子としてのエミッタ抵抗reの両端に発生する
電圧υeはコンデンサCによって平滑され、増幅器22に
より増幅されて電圧VA/D(第3図(c)参照)としてE
CU5に入力される。ECU5はエンジンの運転状態や電気負
荷等のエンジン負荷状態に応じて設定された目標アイド
ル回転数に対応してソレノイド13cに供給する目標電流
値を設定し、上記電圧値VA/Dに応じて比較器21への供
給電流のデューディ比 を変化させてソレノイド13cに供給される電流値が該目
標電流値と等しくなるようにフィードバック制御する。
比例電磁弁13は、ソレノイド13cへ通電される実電流 (例えば200mA)から (例えば700mA)になるまで弁体13aのリフト量Liftは電
流値に略比例して増加するが、閉弁状態において弁体13
aがスプリング13bにより押圧されているので、第5図
(1)に示すようにソレノイド13cへ通電される実電流 を超えるまでは閉弁状態を保つ。従って、ECU5は比例電
磁弁13を制御する必要のあるエンジン運転状態のとき
は、電磁弁要求開度が全閉開度のときであっても、速や
かな制御ができるように第5図(2)に示す変換テーブ
ルを用いて実際にソレノイド13cに流れる電流が に対応する最小値Doのデューティ比のパルス電流を出力
しておくようにする。尚、実電流 に対し弁体13aのリフト量Liftはリフト行程時と下降行
程時間で多少のヒステリシスを持つ(これは、ソレノイ
ド13cのコアの磁気ヒステリシス及び機械的摩擦のため
である)。
また、比例電磁弁13のソレノイド13cは、エンジンの熱
やソレノイド13c自体の電熱を受けて温度が高くなる
と、電気抵抗が大きくなる。ソレノイド13cの温度は、
エンジン等の発熱体から受ける熱量と放散する熱量とが
等しい平衡状態となれば、略一定となり、従って、電気
抵抗も略一定となるのであるが、このような状態になる
までは温度が上昇し電気抵抗が増加していくので、実電
が変動しリフト量Liftが変動し、電磁弁要求開度に対応
する要求電流値 に一致しない。このため、前述のようにECU5は実電流 と要求電流値 との偏差に応じて該偏差をなくすべく該ECU5が出力する
パルス電流のデューティ比 を修正するためのフィードバック演算を行う。このよう
にして、ECU5は比例電磁弁13のリフト量Liftを制御でき
るようにしている。
上記のような構成において、第2図に示すように電磁弁
電流制御装置15とソレノイド13cとの間の図示A点で断
線が起きた場合、ツェナーダイオードDに通電する電流
iD及びトランジスタTr2のコレクタ電流icはそれぞれ0
となる(iD=0、ic=0)。従って、トランジスタT
r1、Tr2のベース電流ibは次式(1)に示すように比較
器21の出力電圧υ(=バッテリ16の出力電圧)からト
ランジスタTr1、Tr2のベース−エミッタ間の電圧降下υ
be×2を差し引いた電圧値をベース抵抗rbの抵抗値とre
の抵抗値との和で除算した値と略等しくなる。
また、エミッタ抵抗reに流れる電流はベース電流ibと等
しくなるので、エミッタ抵抗reに生ずる電圧υeは次式
(2)により求められる。
υe=ib・re …(2) この結果、ECU5に入力される電流VA/Dは増幅器22の増
幅器をG(=(r1+r2)/r2)とすると上記式(1)お
よび(2)から次式(3)により求められる。
即ち、図示A点で断線が起きた場合、ECU5は実電流 (この断線時の実電流を以下 という)を上記式(3)の入力電圧VA/Dにより検出す
ることができる。また、ベース抵抗rb及びエミッタ抵抗
reの値は が前述の所定値 より小さい値(例えば40mA)となるように設定されてお
り且つ比例電磁弁13の正常動作時は常に より大きい値の電流 がソレノイド13cに流れるようにされている。この結
果、ECU5は実電流 となったことを検出したとき、断線が起きたことを検出
することができる。
一方、電磁弁電流制御装置15とソレノイド13cとの間の
図示A点で接地点への短絡が起きた場合、トランジスタ
Tr1、Tr2のベース電流ibは、該両トランジスタTr1、Tr2
のベース−エミッタ間の電圧降下υbe×2がツェナーダ
イオードDの電圧降下υより大きい(υbe×2>
υ)ので、0となる(ib=0)。即ち、比較器21から
の電流は、ツェナーダイオードDを介して図示A点の接
地点へすべて流れる。尚、この電流iDは比較器21の出力
電圧υからツェナーダイオードDの電圧降下を差し引
いた電圧値をベース抵抗値rbで除算した値と等しくなる
(iD=(υ−υ)/rb)。また、トランジスタTr2
コレクタ電流icは0となる(ic=0)。従って、ECU5に
入力される電流VA/Dは次式(4)により求められ、ib
=0であるから、この値は0となる。
A/D=G・ib・re=0 …(4) 即ち、図示A点で短絡(地絡)が起きた場合、ECU5は実
電流 を前式(4)の入力電圧VA/D(=0)により検出する
ことになる。前述したように比例電磁弁13の正常動作時
は常にある程度の電流 が流れているので、ECU5は実電流 が略0となったことを検出したとき、短絡(地絡)が起
きたことを検出することができる。
次に第4図のフローチャートを参照してECU5内で実行さ
れる異常検知処理の手順を説明する。
まず、ステップ1で第6図に示す テーブルよりソレノイド13cの予想電流値 を読み出す。次にステップ2で検出実電流値 と略等しいか否か、即ち が第6図の点線に示す範囲にあるか否かを判別する。こ
の判別結果が肯定(Yes)のときは、後述するステップ
4で判別されるtFsタイマに所定タイマ値TFs(例えば10
sec)をセットして(ステップ3)、本プログラムを終
了する。
ステップ2の判別結果が否定(No)のときは、次のステ
ップ4でtFsタイマが0か否かを判別し、その答が否定
(No)のときは、直ちに本プログラムを終了する。この
結果、電磁弁電流制御装置15が正常と判定され(ステッ
プ2の判別結果が肯定(Yes))てから、所定時間TFsが
経過するまでは、異常状態であることが検知されないよ
うにされる。
ステップ4の判別結果が肯定(Yes)のときは、ステッ
プ5で比例電磁弁13の駆動回路系に異常があったことを
表示した後に検出実電流値 より小さい所定電流値 (例えば30mA)より大きいか否かを判別する(ステップ
6)。この判別結果が肯定(Yes)のときは、検出電流
値は であり、例えば第2図中A点等が断線(オープン)して
いることが検知される。本実施例では、断線時は比例電
磁弁13がスプリング13cにより閉弁し、エンジン1のア
イドル回転数が低下するが、これは運転者がアクセルペ
ダルを踏むことで調整できるので、特にこれに対する処
理は行わない。従って、ステップ6の判別結果が肯定
(Yes)であれば、直ちに本プログラムを終了する。
ステップ6の判別結果が否定(No)のときは、検出実電
流な0であり、例えば第2図中A点等が地絡(ショー
ト)していることが検知される。本実施例では、図示A
点等の地絡時は比例電磁弁13はソレノイド13cにバッテ
リ16から直接(制御されない)電流が流れるので、全開
状態となり、エンジン1のアイドル回転数が上昇する。
しかしながら、これを運転者が調整することはできな
い。従って、次のステップ7以下では、この異常状態に
対する処理を行う。即ち、エンジン温度Twが所定温度7w
Fsより高く(ステップ7)且つエンジン回路数Neが所定
回転数NeFsより高く(ステップ8)且つスロットル弁開
度θTHが全閉時の開度である(ステップ9)場合に、ス
テップ10で燃料噴射弁6のフューエルカットを行い、本
プログラムを終了する。これ以外の場合は、フューエル
カットを行うことが適切でないため、直ちに本プログラ
ムを終了する。
(発明の効果) 以上詳述したように、本発明によれば、電源と、内燃機
関の吸気通路に設けられた比例電磁弁と、該比例電磁弁
の開度を制御手段が供給する制御信号に応じて制御する
ための電流制御素子と、前記比例電磁弁に流れる実電流
値を検出する電流検出素子とを直列に接続し、前記電流
制御素子に供給する制御信号を、前記実電流値が前記比
例電磁弁に流れる目標電流値に収束するように、前記電
流検出素子からの実電流値に基づいてフィードバック制
御する電磁弁電流制御装置の異常処理方法において、前
記制御信号に対応する電流値と実電流値とが所定範囲内
にない状態を検知したとき、前記実電流値により前記電
磁弁電流制御装置の断線か短絡かを判別し、前記電磁弁
電流制御装置の短絡と判別したときは前記内燃機関に供
給される燃料量を遮断制御することを特徴とする電磁弁
電流制御装置の異常処理方法が提供されるので、簡単な
回路構成で電磁弁の駆動回路内の短絡か、断線かを検出
し、エンジンの過剰な回転上昇を防止することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の異常検出方法を適用した電磁弁電流制
御装置を備えた内燃エンジンの燃料供給制御装置の全体
構成図、第2図は電磁弁電流制御装置の回路図、第3図
は電磁弁電流制御装置の作動特性図、第4図はECU内で
実行される異常検知処理のプログラムフローチャート、
第5図は比例電磁空気制御弁の作動特性図、第6図は テーブル図である。 1……内燃エンジン、5……ECU、13……比例電磁空気
制御弁、15……電磁弁電流制御装置、16……バッテリ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電源と、内燃機関の吸気通路に設けられた
    比例電磁弁と、該比例電磁弁の開度を制御手段が供給す
    る制御信号に応じて制御するための電流制御素子と、前
    記比例電磁弁に流れる実電流値を検出する電流検出素子
    とを直列に接続し、前記電流制御素子に供給する制御信
    号を、前記実電流値が前記比例電磁弁に流れる目標電流
    値に収束するように、前記電流検出素子からの実電流値
    に基づいてフィードバック制御する電磁弁電流制御装置
    の異常処理方法において、前記制御信号に対応する電流
    値と実電流値とが所定範囲内にない状態を検知したと
    き、前記実電流値により前記電磁弁電流制御装置の断線
    か短絡かを判別し、前記電磁弁電流制御装置の短絡と判
    別したときは前記内燃機関に供給される燃料量を遮断制
    御することを特徴とする電磁弁電流制御装置の異常処理
    方法。
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