JPWO2016031509A1 - Discharge回路を用いた昇圧コンデンサの診断 - Google Patents
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Abstract
Description
制御装置11は、制御装置11に電源を供給するバッテリ電源21とスイッチ22とリレ−23、昇圧コイル31と該昇圧コイルにバッテリ電源21からのスイッチング電流を供給するスイッチング素子(FET等)32と、該スイッチング素子32の動作により発生する昇圧電圧を蓄電する昇圧コンデンサ33を有する昇圧回路、及び蓄電された電荷を電流制限する手段42(例.放電抵抗、定電流源)及び放電スイッチ41(FET等)を介して放電するDischarge回路、及び分圧抵抗51、52及びコンデンサ53にて構成される蓄電された電圧モニタする回路を備え、これら昇圧回路、Discharge回路、モニタ回路を制御する駆動IC71、MPU61、燃料噴射弁駆動回路81から構成されている。
次に、本発明を用いた昇圧コンデンサの劣化・故障診断の方法について図2を用いて説明する。
制御装置11が動作中にスイッチ22がOFFになったとMPU61が認識すると、シャットダウンダウン動作に移行する。この時、MPU61は燃料噴射弁駆動回路81と前期昇圧回路、及びリレー23をOFFにし、前記モニタ回路を用いて昇圧コンデンサ33に蓄電された電圧V0をモニタする。次にMPU61は前記Discharge回路をONにし、昇圧コンデンサ33に蓄電された電荷を放電する。MPU61は昇圧コンデンサ33のDischarge時の電圧変化と時間Tを前記モニタ回路にて計測する。Discharge時の昇圧コンデンサの電圧変化と時間Tの関係は次式で表される。
t=-CxRxln(V1/V0)・・・式1
ここで、tは式1にて求められる昇圧コンデンサの電圧変化に対する理論上の時間、Cは昇圧コンデンサ33の容量、RはDischarge回路の蓄電された電荷を電流制限する手段42 (この場合は放電抵抗)、V0はDischarge回路がONする前の昇圧コンデンサの電圧、V1はDischarge回路がONした後の昇圧コンデンサの電圧である。
MPU61は前記モニタ回路での計測結果Tと式1による演算結果tを比較し、Tが判定基準(しきい値)の範囲内である場合は、昇圧コンデンサ及びDischarge回路が正常であると判断する。もし、Tが判定基準(しきい値)を超える場合は、昇圧コンデンサ33が劣化・故障またはDischarge回路が故障していると判断する。
本フローチャートは、スイッチ22がOFFでないか監視する分岐ブロック91、シャットダウン動作に移行するブロック92、燃料噴射弁駆動回路81と昇圧回路をOFFにするブロック93、リレー23をOFFにするブロック94、昇圧コンデンサ33に蓄電された電圧V0をモニタするブロック95、Discharge回路をONにするブロック96、昇圧コンデンサ33のDischarge時の電圧変化と時間Tをモニタ回路にて計測するブロック97、t=-CxRxln(V1/V0) を演算するブロック98、Tとtの比較結果が判定基準(しきい値)の範囲内であるか比較する分岐ブロック99、この比較結果より、昇圧コンデンサ33及びDischarge回路が正常であると判断するブロック100と昇圧コンデンサ33またはDischarge回路が異常であると判断するブロック101から構成される。
次に、スイッチ22がONである場合について説明する。
本制御が開始されると、分岐ブロック91へ進む。ここではスイッチ22の状態によりシャットダウン動作に移行するか判断しており、ONの状態ではシャットダウン動作に移行しないため、元の状態に戻る。
次に、スイッチ22がOFFであり、Tとtの比較結果が判定基準(しきい値)を範囲内である場合について説明する。
本制御が開始されると、分岐ブロック91へ進む。ここではスイッチ22の状態によりシャットダウン動作に移行するか判断しており、本説明はスイッチ22がOFFの場合であるため、ブロック92に進みシャットダウン動作に移行する。次にブロック93に進み燃料噴射弁駆動回路81と昇圧回路をOFFにし、ブロック94に進む。ここではリレ−23をOFFにし、次にブロック95に進む。ここでは昇圧コンデンサ33に蓄電された電圧V0をモニタし、次にブロック96に進む。ここでは、Discharge回路をONにし、次にブロック97へ進む。ここでは、昇圧コンデンサ33のDischarge時の電圧変化と時間Tをモニタ回路にて計測し、次のブロック98へ進む。ここでは、t=-CxRxln(V1/V0) を演算し、次の分岐ブロック99へ進む。ここではTとtの比較結果が判定基準(しきい値)の範囲内であるか比較するが、本説明ではTとtの比較結果が判定基準(しきい値)の範囲内である場合のため、ブロック100へ進み、昇圧コンデンサ33及びDischarge回路が正常であると判断する。
次に、スイッチ22がOFFであり、Tとtの比較結果が判定基準(しきい値)を範囲外である場合について説明する。
本制御が開始されると、分岐ブロック91へ進む。ここではスイッチ22の状態によりシャットダウン動作に移行するか判断しており、本説明はスイッチ22がOFFの場合であるため、ブロック92に進みシャットダウン動作に移行する。次にブロック93に進み燃料噴射弁駆動回路81と昇圧回路をOFFにし、ブロック94に進む。ここではリレ−23をOFFにし、次にブロック95に進む。ここでは昇圧コンデンサ33に蓄電された電圧V0をモニタし、次にブロック96に進む。ここでは、Discharge回路をONにし、次にブロック97へ進む。ここでは、昇圧コンデンサ33のDischarge時の電圧変化と時間Tをモニタ回路にて計測し、次のブロック98へ進む。ここでは、t=-CxRxln(V1/V0) を演算し、次の分岐ブロック99へ進む。ここではTとtの比較結果が判定基準(しきい値)の範囲内であるか比較するが、本説明ではTとtの比較結果が判定基準(しきい値)の範囲外である場合のため、ブロック101へ進み、昇圧コンデンサ33またはDischarge回路が異常であると判断する。
構成は前記図1を用いた実施例と同じである。
本実施例の目的とするところは、前記図1用いた実施例では昇圧コンデンサ33またはDischarge回路が異常であることを診断可能としており、更に昇圧回路、Discharge回路、昇圧コンデンサ33のどの部位に異常があるか、故障部位を特定することである。制御装置11は、スイッチ22がONになり、MPU61が立ち上がると起動処理を実施する。この時、MPU61はリレー23をONにし、その後、前記昇圧回路を動作させる。MPU61は前記モニタ回路を用いて昇圧コンデンサ33に蓄電されたV0をモニタする。本発明では、VOをモニタするタイミングは、前記昇圧回路の動作開始後で、且つバッテリ電源21の電圧以上であることを特徴とする。引き続き、MPU61は、昇圧コンデンサ33の昇圧時の電圧変化と時間T1を前記モニタ回路にて計測する。MPU61は前記モニタ回路でのV0とV1の電圧変化、時間T1の計測結果より、昇圧コンデンサ33の電圧変化率(V1-V0)/T1が判定基準(しきい値)の範囲内である場合は、昇圧コンデンサ33及び前記昇圧回路が正常であると判断する。MPU61は昇圧コンデンサ33及び前記昇圧回路が正常であると判断した場合は、燃料噴射弁駆動回路81を動作させ、起動処理を終了し、通常動作へ移行する。もし、昇圧コンデンサ33の電圧変化率(V1-V0)/T1が判定基準(しきい値)を超える場合は、昇圧コンデンサ33が劣化・故障または前記昇圧回路が故障していると判断する。
MPU61は昇圧コンデンサ33及び前記昇圧回路が異常であると判断した場合は、フェイルセーフ動作に移行する。ここでのフェイルセーフ動作とは、ユーザに異常を知らせる、エンジンを始動しない、あるいはエンジンを始動するが限定された条件下での動作等を意味する。
本フローチャートは、スイッチ22がONでないか監視する分岐ブロック102、起動処理に移行するブロック103、リレー23をONにするブロック104、昇圧回路をONにするブロック105、昇圧コンデンサ33に蓄電された電圧V0をモニタするブロック106、昇圧コンデンサ33に蓄電された電圧V0がバッテリ電源21の電圧以上であるか判断する分岐ブロック107、所定の時間後、昇圧コンデンサ33に蓄電された電圧V0をモニタするブロック108、昇圧コンデンサ33の電圧変化率(V1-V0)/T1が判定基準(しきい値)の範囲内であるか判断する分岐ブロック109、昇圧コンデンサ33及び昇圧回路が正常であると判断するブロック110、燃料噴射弁駆動回路をONにするブロック111、起動処理を終了し通常動作へ移行するブロック112、昇圧コンデンサ33及び昇圧回路が異常であると判断するブロック113、フェイルセーフ動作に移行するブロック114から構成される。
次に、スイッチ22がOFFである場合について説明する。
本制御が開始されると、分岐ブロック102へ進む。ここではスイッチ22の状態により起動処理に移行するか判断しており、OFFの状態では起動処理に移行しないため、元の状態に戻る。
次に、スイッチ22がONであり、昇圧コンデンサ33の電圧変化率(V1-V0)/T1が判定基準 (しきい値)の範囲内である場合について説明する。
本制御が開始されると、分岐ブロック102に進む。ここではスイッチ22の状態により起動処理に移行するか判断しており、本説明ではスイッチ22がONの場合であるため、ブロック103に進み、起動処理に移行する。次にブロック104に進みリレ−23をONにし、ブロック105に進み昇圧回路をONする。次にブロック106に進み昇圧コンデンサ33に蓄電された電圧V0をモニタし、次に昇圧コンデンサ33に蓄電された電圧V0がバッテリ電源21の電圧以上であるか判断する分岐ブロック107に進む。本発明では、VOをモニタするタイミングは、前記昇圧回路の動作開始後で、且つバッテリ電源21の電圧以上であることを特徴としており、昇圧コンデンサ33に蓄電された電圧V0がバッテリ電源21の電圧以下の場合はブロック106に戻り、再度、昇圧コンデンサ33に蓄電された電圧V0をモニタする。昇圧コンデンサ33に蓄電された電圧V0がバッテリ電源21の電圧以上の場合は分岐ブロック108に進む。ここでは、昇圧コンデンサ33の電圧変化率(V1-V0)/T1が判定基準(しきい値)の範囲内であるか判断する。本説明では、昇圧コンデンサ33の電圧変化率(V1-V0)/T1が判定基準(しきい値)の範囲内である場合のため、ブロック110へ進み、昇圧コンデンサ33及び昇圧回路が正常であると判断する。次にブロック111に進み、燃料噴射弁駆動回路をONにし、ブロック112へ進み、起動処理を終了し通常動作へ移行する。
次に、スイッチ22がONであり、昇圧コンデンサ33の電圧変化率(V1-V0)/T1が判定基準 (しきい値)の範囲外である場合について説明する。
本制御が開始されると、分岐ブロック102に進む。ここではスイッチ22の状態により起動処理に移行するか判断しており、本説明ではスイッチ22がONの場合であるため、ブロック103に進み、起動処理に移行する。次にブロック104に進みリレ−23をONにし、ブロック105に進み昇圧回路をONする。次にブロック106に進み昇圧コンデンサ33に蓄電された電圧V0をモニタし、次に昇圧コンデンサ33に蓄電された電圧V0がバッテリ電源21の電圧以上であるか判断する分岐ブロック107に進む。本発明では、VOをモニタするタイミングは、前記昇圧回路の動作開始後で、且つバッテリ電源21の電圧以上であることを特徴としており、昇圧コンデンサ33に蓄電された電圧V0がバッテリ電源21の電圧以下の場合はブロック106に戻り、再度、昇圧コンデンサ33に蓄電された電圧V0をモニタする。昇圧コンデンサ33に蓄電された電圧V0がバッテリ電源21の電圧以上の場合は分岐ブロック108に進む。ここでは、昇圧コンデンサ33の電圧変化率(V1-V0)/T1が判定基準(しきい値)の範囲内であるか判断する。本説明では、昇圧コンデンサ33の電圧変化率(V1-V0)/T1が判定基準(しきい値)の範囲外である場合のため、ブロック113へ進み、昇圧コンデンサ33または昇圧回路が異常であると判断する。次にブロック114に進み、フェイルセーフ動作に移行する。
次に、実施例1の診断結果、及び前記、起動処理時の昇圧コンデンサ33及び前記昇圧回路の診断結果を用いて、前記昇圧回路、前記Discharge回路、昇圧コンデンサ33のどの部位に異常があるか、故障部位を特定する実施例についてフローチャート図6を用いて説明する。
本フローチャートは、起動処理時及びシャットダウン処理時の診断結果が共に正常である分岐ブロック115、起動処理時の診断結果が正常でシャットダウン処理時の診断結果が異常である分岐ブロック116、起動処理時の診断結果が異常でシャットダウン処理時の診断結果が正常である分岐ブロック117、起動処理時及びシャットダウン処理時の診断結果が共に異常である分岐ブロック118から構成される。
次に、起動処理時及びシャットダウン処理時の診断結果が共に正常である場合について説明する。本制御が開始されると、分岐ブロック115へ進む。本説明では、起動処理時及びシャットダウン処理時の診断結果が共に正常である場合についてであり、ブロック119へ進み、正常であると判断する。
次に、起動処理時の診断結果が正常でシャットダウン処理時の診断結果が異常である場合について説明する。本制御が開始されると、分岐ブロック115へ進む。本説明では、起動処理時の診断結果が正常でシャットダウン処理時の診断結果が異常である場合についてであり、分岐ブロック116へ進む。起動処理時の診断結果が正常で、シャットダウン処理時の診断結果が異常である場合は、昇圧コンデンサ33に問題がないことから、ブロック120にてDischarge回路が異常であると故障部位を特定する。
次に、起動処理時の診断結果が異常でシャットダウン処理時の診断結果が正常である場合について説明する。本制御が開始されると、分岐ブロック115へ進む。本説明では、起動処理時の診断結果が異常でシャットダウン処理時の診断結果が正常である場合についてであり、分岐ブロック116を経由して、分岐ブロック117へ進む。起動処理時の診断結果が異常でシャットダウン処理時の診断結果が正常である場合は、昇圧コンデンサ33に問題がないことから、ブロック121にて昇圧回路が異常であると故障部位を特定する。
次に、起動処理時及びシャットダウン処理時の診断結果が共に異常である場合について説明する。本制御が開始されると、分岐ブロック115へ進む。本説明では、起動処理時及びシャットダウン処理時の診断結果が共に異常である場合についてであり、分岐ブロック116及び分岐ブロック117を経由して、分岐ブロック118へ進む。起動処理時及びシャットダウン処理時の診断結果が共に異常である場合は、共通項である昇圧コンデンサ33の異常であり、ブロック122にて昇圧コンデンサ33が異常であると故障部位を特定する。
以上、実施例1の診断結果、及び前記、起動処理時の昇圧コンデンサ33及び前記昇圧回路の診断結果を用いた本実施例を用いることにより、前記昇圧回路、前記Discharge回路、昇圧コンデンサ33のどの部位に異常があるか、故障部位を特定することが可能である。
Claims (4)
- 昇圧コイルと、該昇圧コイルにバッテリ電源電圧からのスイッチング電流を供給するスイッチング素子(FFT等)と、該スイッチング素子の動作により発生する昇圧電圧を蓄電する昇圧コンデンサを有する昇圧回路、及び蓄電された電荷を電流制限する手段(例.放電抵抗、定電流源)及び放電スイッチ(FET等)を介して放電するDischarge回路、及び蓄電された電圧をモニタするモニタ回路を備え、前記昇圧コンデンサに蓄電された昇圧電圧とバッテリ電源電圧とを用いて燃料噴射弁を駆動する内燃機関の燃料噴射弁駆動制御装置であって、制御装置がシャットダウンする際にDischarge回路を動作させ、Discharge動作開始時の昇圧コンデンサの電圧モニタ値と、所定時間が経過した後の昇圧コンデンサの電圧モニタ値に基づいて、昇圧コンデンサの劣化・故障診断及びDischarge回路の動作確認を行うことを特徴とする燃料噴射弁駆動制御装置。
- 当該制御装置がシャットダウン時の燃料噴射弁が動作していない状態にて、毎回、前記昇圧コンデンサの劣化・故障診断を行うことを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射弁駆動制御装置。
- 当該制御装置が電源投入時から燃料噴射弁を駆動するまでの期間で、昇圧回路の動作開始後で、且つバッテリ電源の電圧以上時の昇圧コンデンサの電圧、所定時間が経過した後の昇圧コンデンサの電圧値をモニタし、電源投入時とシャットダウン時の昇圧コンデンサの電圧モニタ結果の組合せによる診断を実施し、異常があった場合に昇圧回路及びDischarge回路の故障、昇圧コンデンサの劣化・故障といった故障部位の特定が可能であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の燃料噴射弁駆動制御装置。
- 当該制御装置が電源投入時から燃料噴射弁を駆動するまでの期間で、燃料噴射弁が動作していない状態にて、毎回、前記昇圧開始時の昇圧コンデンサの電圧、所定時間が経過した後の昇圧コンデンサの電圧値をモニタすることを特徴とする、請求項1または請求項2、請求項3に記載の燃料噴射弁駆動制御装置。
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