WO2015118761A1 - 燃料噴射装置 - Google Patents

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WO2015118761A1
WO2015118761A1 PCT/JP2014/082191 JP2014082191W WO2015118761A1 WO 2015118761 A1 WO2015118761 A1 WO 2015118761A1 JP 2014082191 W JP2014082191 W JP 2014082191W WO 2015118761 A1 WO2015118761 A1 WO 2015118761A1
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WO
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fuel injection
voltage
valve
injection valve
coil
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PCT/JP2014/082191
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English (en)
French (fr)
Inventor
豊原　正裕
修 向原
昌義 川津
Original Assignee
日立オートモティブシステムズ株式会社
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Publication date
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D2041/2003—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils using means for creating a boost voltage, i.e. generation or use of a voltage higher than the battery voltage, e.g. to speed up injector opening
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to a fuel injection device.
  • a technology is known that can protect a fuel supply device even when the device is in a state where an overcurrent flows through the fuel supply device (see, for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 discloses that "means for detecting the operating state of an engine, means for calculating the width of a fuel injection pulse composed of two signals of a valve opening signal and a holding signal based on the detected operating state, the fuel Based on the width of the injection pulse, means for supplying a valve opening current to a solenoid provided in the fuel injection device, and a holding current for holding the valve open state after the valve opening current reaches a predetermined current value to the solenoid
  • the fuel supply device comprising a supply means, when a logical product of the valve opening signal and the holding signal is established, current is supplied to the solenoid, and the valve opening is started from the start of the fuel injection pulse.
  • the fuel supply device is characterized in that when the time until the current reaches a predetermined current value is shorter than the predetermined time measured by the timer, the abnormality determination of the fuel injection device is performed.
  • Patent Document 2 discloses that, in a fuel injection device for an internal combustion engine including a fuel injection valve having a valve opening coil and a holding coil, and a control device, a peak current value flowing through the valve opening coil by the control device is determined.
  • a means for detecting and determining that the peak current value or a value based on the peak current value is equal to or greater than a preset failure determination threshold value or is equal to or less than another set failure determination threshold value;
  • the failure diagnosing unit diagnoses a failure when the peak current value continues the state for a predetermined failure determination period or longer. ”
  • An object of the present invention is to provide a fuel injection device capable of determining a failure before reaching a peak current necessary for valve opening.
  • the present invention provides a solenoid valve, a fuel injection valve having a coil for driving the solenoid valve, a low voltage supply unit for supplying a first voltage, and a first voltage greater than the first voltage.
  • a high voltage supply unit for supplying a voltage of 2 and a first voltage for controlling the high voltage supply unit to supply the second voltage to the coil to open the valve and maintaining the valve open state.
  • a controller for controlling the low voltage supply unit to supply the first voltage to the coil when the high voltage supply unit is out of order.
  • the fuel injection valve based on an electrical measurement of the coil during the period of supplying the first or second voltage to control and open the low voltage supply to supply to the coil Is designed to detect faults that cannot be driven
  • FIG. 3 is a configuration diagram of a circuit that controls driving of the fuel injection valve shown in FIG. 2. It is the figure which showed an example of the drive current of the fuel injection valve used for the fuel injection apparatus which is the 1st Embodiment of this invention in the normal time. It is the figure which showed an example of the drive current of the fuel injection valve used for the fuel-injection apparatus which is the 1st Embodiment of this invention at the time of failure.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a control system for an in-cylinder injection engine according to a fuel injection device according to a first embodiment of the present invention.
  • air taken into the engine 1 is taken in from an input portion 4 of an air cleaner 3, passes through an intake air meter 5, passes through a throttle valve body 7 provided with a throttle valve 6 that controls the suction flow rate, and then enters a collector 8. to go into.
  • the throttle valve 6 is connected to a motor 10 that drives the throttle valve 6, and the throttle valve 6 can be operated by driving the motor 10 to control the amount of intake air.
  • the intake air that reaches the collector 8 is distributed to the intake pipes 19 connected to the cylinders 2 of the engine 1 and led to the combustion chambers in the cylinders 2.
  • fuel such as gasoline is sucked and pressurized from a fuel tank 11 by a fuel pump 12 and supplied to a fuel system in which a fuel injection valve 13 and a variable fuel pressure regulator 14 for controlling the fuel pressure within a predetermined range are provided. Is done.
  • the fuel pressure is measured by a fuel pressure sensor 34.
  • Fuel is injected into the combustion chamber from a fuel injection valve 13 that opens a fuel injection port in the combustion chamber of each cylinder 2.
  • the air flowing into the combustion chamber and the injected fuel are mixed, and the spark plug is ignited by the piezoelectric supplied from the ignition coil 17 and burned.
  • Exhaust gas combusted in the combustion chamber of the engine 1 is guided to the exhaust pipe 28 and released outside the engine 1 through the catalyst.
  • a signal indicating the intake flow rate is output from the air flow meter 5 and is input to the control unit 15.
  • a throttle sensor 18 that detects the opening of the throttle valve 6 is attached to the throttle body 7, and its output is also input to the control unit 15.
  • the crank angle sensor 16 is rotationally driven by a cam shaft (not shown) of the engine 1 and detects the rotational position of the crank shaft with an accuracy of at least about 1 to 10 °. This signal is also input to the control unit 1.
  • the A / F sensor 20 provided in the exhaust pipe 28 detects and outputs the actual operating air-fuel ratio from the exhaust gas component, and this signal is also input to the control unit 15.
  • the fuel injection timing, the injection flow rate (fuel injection valve pulse width control), the ignition timing, and the like are controlled by the signals described above.
  • the control unit 15 includes a CPU 26.
  • the CPU 26 turns on / off the engine check lamp 32 based on each signal.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of the fuel injection device 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • the fuel injection device 100 includes a holding power supply circuit 35, a control unit 15, a fuel injection valve 13, and the like.
  • the holding power supply circuit 35 includes fuses 43a and 43b, a relay 31, and the like.
  • the fuel injection valve 13 incorporates a coil 13a for driving an electromagnetic valve in the fuel injection valve.
  • the battery power is led from the battery 30 to the fuel injection valve 13 through the fuses 43 a and 43 b, the relay 31, and the control unit 15.
  • the control unit 15 applies a high voltage Vboost (for example, 65V) higher than the battery voltage Vbat generated by the high voltage generation circuit 15a to the first coil of the fuel injection valve drive. 13a is supplied, a desired high current is passed, and the high voltage supply time is controlled.
  • Vboost for example, 65V
  • the control unit 15 stops the high voltage supply and supplies the battery voltage Vbat to the coil 13a. Thereby, the electric current which can hold
  • the voltage and current supplied to the fuel injection valve 13 are controlled by ON / OFF control of the injector drive circuit (Hi) 15b and the injector drive circuit (Lo) 15c.
  • the drive IC 15d fuel injection valve drive custom IC detects the current I flowing through the fuel injection valve coil 13a based on the voltage Vsr across the shunt resistor SR, and controls ON / OFF based on the detected current I. I do.
  • the block 26a shown in FIG. 2 performs self-diagnosis determination of the fuel injection system.
  • the current I current value
  • the high voltage Vboost high voltage value
  • the block 26a performs self-diagnosis determination based on the input current I and high voltage Vboost. Details of the self-diagnosis determination will be described later with reference to FIGS.
  • the block 26b notifies the drive IC 15d of an injector drive waveform command based on the result of the self-diagnosis determination by the block 26.
  • the block 26 c calculates a pulse width TI for driving the fuel injection valve 13 based on the result of the self-diagnosis determination by the block 26. For example, at the time of failure, the block 26C calculates to make the pulse width TI longer than that at the normal time, and supplies the calculated pulse width TI to the drive IC 15d.
  • the drive current and the pulse width of the fuel injection valve 13 are appropriately changed.
  • the driving IC and the CPU 26 function as a control unit.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of a circuit for controlling the driving of the fuel injection valve 13 shown in FIG.
  • the high voltage generation circuit 15a (for example, a DC-DC converter) generates a voltage Vboost higher than the battery voltage Vbat.
  • the generated high voltage Vboost is supplied to the coil 13a in the fuel injection valve via the diode D1 and the transistor TR_HiVboost provided upstream of the fuel injection valve 13. Thereby, the electric current I is supplied to the coil 13a in a fuel injection valve.
  • the transistor TR_HiVboost provided upstream of the fuel injection valve 13 is turned on, and the transistor TR_Low provided downstream of the fuel injection valve 13 is turned on to allow current to flow. At this time, the transistor TR_HiVb is OFF.
  • the current I flowing through the coil 13a in the fuel injection valve 13 is detected by the shunt resistor SR shown in FIG. 3, and when the desired current is reached, the supply of the high voltage Vboost is stopped.
  • the next drive step is the drive control by the battery voltage Vbat.
  • a current I is supplied to the coil 13a in the fuel injection valve via TR_HiVb.
  • the transistor TR_HiVb provided on the upstream side of the fuel injection valve 13 is turned on, and the transistor TR_Low provided on the downstream side of the fuel injection valve is turned on in the same manner as the high voltage supply to allow current to flow. At this time, the transistor TR_HiVboost is OFF.
  • the current I flowing through the coil 13a in the fuel injection valve 13 by the battery voltage Vbat is controlled based on the current I detected using the shunt resistor SR shown in FIG.
  • the drive control of each transistor for causing a current to flow through the fuel injection valve 13 is executed by the drive IC 15d shown in FIG.
  • the high voltage generation circuit 15a, the diode D1, the transistor TR_HiVboost, and the transistor TR_Low function as a high voltage supply unit that supplies the boosted voltage Vboost higher than the battery voltage Vbat to the coil 13a of the fuel injection valve 13.
  • the holding power supply circuit 35, the diode D2, the transistor TR_HiVb, and the transistor TR_Low function as a low voltage supply unit that supplies the battery voltage Vbat.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the drive current of the fuel injection valve 13 used in the fuel injection device 100 according to the first embodiment of the present invention at the normal time.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the drive current of the fuel injection valve 13 used in the fuel injection device 100 according to the first embodiment of the present invention at the time of failure.
  • the injector (fuel injection valve) drive pulse signal shown in FIG. 4B is a signal supplied from the CPU 26 to the drive IC 15d.
  • this pulse signal section time TI during which the drive pulse signal is on
  • the fuel injection valve opens and fuel injection is performed.
  • time TI during which the drive pulse signal is on
  • FIG. 4F there is actually a time lag between the injector drive pulse signal and the valve opening.
  • the injector (fuel injection valve) drive current switching signal shown in FIG. 4 (D) is a signal used for switching the current value supplied to the fuel injection valve 13 described below. This signal is also a signal supplied from the CPU 26 to the drive IC 15d in the same manner as the injector drive pulse signal.
  • the injector (fuel injection valve) current waveform shown in FIG. 4 (E) is an example of the current flowing through the fuel injection valve generated by the drive circuit and the drive method shown in FIGS.
  • the fuel injection valve 13 is driven by this current.
  • FIG. 4A shows the operation of the high voltage value corresponding to the injector current waveform shown in FIG.
  • the power supply to the fuel injector 13 is switched from the high voltage Vboost to the battery voltage Vbat, and during the period Told1 during which the injector drive current switching signal is supplied, the current flowing through the fuel injector 13 is at the desired value Ih1. Be controlled.
  • the current is controlled to a desired current value Ih2 lower than the current value Ih1.
  • the valve operation in the injector (fuel injection valve) shown in FIG. 4 (F) is opened by the current value shown in FIG. 4 (E), the opened state is maintained, and the supply of the injector drive pulse signal is completed. It shows the behavior that becomes the operation of closing the valve after the time point.
  • the opening of the fuel injection valve 13 is stably controlled, and the fuel injection amount supplied to the internal combustion engine is controlled.
  • the fuel injection valve 13 is driven by current control of the normal current values Ih1 and Ih2, and a predetermined amount of fuel injection control is performed even in a state in which the high voltage supply unit is out of order. It is possible to ensure the operating state.
  • the control unit (26) is low so as to supply the battery voltage Vbat to the coil 13a of the fuel injection valve 13 to open the valve.
  • the voltage supply unit (35, D2, TR_HiVb, TR_Low) is controlled.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the fuel injection flow rate characteristic when the fuel injection valve drive by the fuel injection device 100 according to the first embodiment of the present invention is normal and at the time of failure.
  • the solid line shown in FIG. 6 is the injection amount characteristic of the fuel injection valve 13 at the normal time (normal fuel injection valve supply current waveform driving explained in FIG. 4).
  • the dotted line shown in FIG. 6 is the flow rate characteristic of the fuel injection valve without high voltage supply (Ih1, Ih2 current waveform drive by only the battery voltage without supplying the high voltage power source described in FIG. 5).
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the relationship between the high voltage supply time by the fuel injection device 100 according to the first embodiment of the present invention and the drive current flowing through the fuel injection valve coil 13a.
  • Two solid lines 701 (normal: upper limit characteristic) and 702 (normal: lower limit characteristic) and one-dot chain line 703 (normal: center characteristic) shown in the upper part of FIG. 7 are a high voltage supply unit (high voltage generation circuit 15a, drive). This is the behavior of the current flowing through the coil 13a in the fuel injection valve with respect to the time after the drive pulse is turned on when the fuel injection valve 13 is driven with the transistor TR_HiVboost and the driving IC 15d) in a normal state.
  • the current flowing through the fuel injector inner coil 13a mainly depends on the resistance and inductance of the fuel injector inner coil 13a, the high voltage value generated by the high voltage supply unit, and the time during which the fuel injector inner coil is energized. It is determined.
  • the upper limit characteristic (solid line 701) and the lower limit characteristic (solid line 702) shown in FIG. 7 change due to variations in the resistance and inductance of the coil 13a in the fuel injection valve and the value of the high voltage. For example, the current increases as the resistance of the coil 13a in the fuel injection valve decreases, and the current value decreases as the resistance of the coil 13a in the fuel injection valve increases.
  • two dotted lines 704 abnormality: upper limit characteristic
  • 705 abnormality: lower limit characteristic
  • two-dot chain line 706 abnormality: center characteristic
  • the current I flowing to the coil 13a in the fuel injection valve is mainly based on the resistance and inductance of the coil 13a in the fuel injection valve, the voltage value Vbat supplied by the battery 30, and the time during which the coil 13a is energized. It is determined.
  • the upper limit characteristic (dotted line 704) and the lower limit characteristic (dotted line 705) indicated by dotted lines in FIG. 7 are described in the normal state.
  • the current I flowing in the coil 13a in the fuel injection valve at normal time and abnormal time is the same time (predetermined timing on the horizontal axis shown in FIG. 7) when the high voltage is 65V, for example. ) There is no overlap. Therefore, by detecting the current value flowing through the coil 13a in the fuel injection valve at a predetermined timing (Time: A shown in FIG. 7) after the fuel injection valve driving pulse signal is turned ON, normality and abnormality are detected. It becomes possible to distinguish.
  • the control unit (26) drives the fuel injection valve 13 based on the current value (measured value) of the coil 13a of the fuel injection valve 13 during the period in which the boosted voltage Vboost or the battery voltage Vbat is supplied to open the valve. Detect faults that cannot be done.
  • the storage unit (memory or the like) stores a predetermined timing and a predetermined current value range in association with a period during which the boosted voltage Vboost or the battery voltage Vbat is supplied in order to open the valve.
  • the upper limit of the range of the predetermined current value is the same as the upper limit of the error range of the boosted voltage Vboost supplied by the high voltage supply unit.
  • the lower limit of the range of the predetermined current value is within an error range of the battery voltage Vbat supplied by the low voltage supply unit.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of failure determination of the fuel injection valve drive circuit used in the fuel injection device 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 shows the determination method.
  • the horizontal axis in FIG. 8 is the time after the drive pulse is turned on for the fuel injection valve.
  • the normal range shown in the middle stage of FIG. 8 is a portion where the fuel injection valve 13 and the drive circuit are normal.
  • the reason why the normal range is within the predetermined range is that drive variations occur within the normal range.
  • the abnormal range shown in the upper and lower stages of FIG. 8 is a range when the fuel injection valve 13a or the drive circuit is out of order.
  • the upper abnormal range is, for example, a case where the coil characteristic (resistance) in the fuel injector is abnormal (low).
  • the lower abnormal range is, for example, a case where the coil characteristic in the fuel injection valve is abnormal (high) or the high voltage value of the high voltage supply unit of the drive circuit is low.
  • a failure it is possible to determine a failure before reaching the peak current necessary for valve opening. For example, a failure can be determined even when short drive pulse width control is performed such that the fuel injection pulse is turned off before reaching the peak current.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of failure determination of the fuel injection valve drive circuit used in the fuel injection device 100 according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 shows an example of a method for determining a failure by detecting an abnormality by measuring a time required to reach a predetermined current (for example, drive current Ip or 3A smaller than that).
  • the horizontal axis in FIG. 9 is the time required to reach a predetermined current value (for example, 3A).
  • the predetermined current value is a current value that flows to the fuel injection valve 13 after the drive pulse is turned on to the fuel injection valve 13 as shown in FIG. Is the value set in
  • a normal range 901 shown in the center of FIG. 9 is a portion where the fuel injection valve 13 and the drive circuit are normal.
  • the reason why the normal range 901 is provided within the predetermined range is that drive variation occurs within the normal range.
  • an abnormal range 902 on the left side and an abnormal range 903 on the right side in FIG. 9 are ranges when the fuel injection valve 13 or the drive circuit is out of order.
  • An abnormal range 902 in FIG. 9 is a case where the coil characteristic (resistance) in the fuel injection valve is abnormal (low), for example, and an abnormal range 903 in FIG. 9 is an abnormal (high) coil characteristic in the fuel injection valve, for example. ) Or when the abnormality occurs when the high voltage value of the high voltage supply unit of the drive circuit is low.
  • the failure may be determined by defining the abnormality in the range shown on the left in FIG.
  • the storage unit stores a predetermined current value smaller than the peak current in association with a predetermined time range.
  • the measurement unit measures the time until the current value of the current flowing through the coil 13a of the fuel injection valve 13 reaches a predetermined current value.
  • the peak current is the current required to open (full lift) within a desired period.
  • the present embodiment it is possible to determine a failure before reaching the peak current necessary for valve opening.
  • the valve opening drive of the fuel injection valve is not controlled with the peak current value (for example, when the valve opening current is supplied for control), a failure can be determined.
  • the low voltage supply unit opens the valve. Therefore, in the failure before reaching the peak current, the valve opening current may be large or small. For this reason, if the valve opening current is simply compared with one threshold value, it is determined that a failure has occurred even when the valve is opened at the low voltage supply unit, and the vehicle may be stopped. According to this embodiment, even when the valve is opened by the low voltage supply unit, a failure can be determined appropriately.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of the drive voltage of the fuel injection valve 13 used in the fuel injection device 100 according to the third embodiment of the present invention.
  • the injector drive high voltage indicated by the solid line 1001 in FIG. 10A, the injector drive pulse signal indicated by the solid line 1002 in FIG. 10B, and the injector drive current waveform indicated by the solid line 1003 in FIG. are the same as those described above, and show the normal operation.
  • 10A is an example of a case where the fuel injection valve 13 is normal but the fuel injection valve drive circuit is abnormal.
  • the operation of the alternate long and short dash line 1011 is a phenomenon that occurs when, for example, the FET of the transistor TR_Hivboost shown in FIG. When such an abnormality occurs, a high voltage cannot be supplied to the fuel injection valve 13, so that proper fuel injection amount control cannot be performed.
  • a dotted line 1012 in FIG. 10A causes an abnormality in the high voltage generation circuit 15a that cannot supply a desired high voltage (for example, supply a battery voltage (12V instead of a high voltage (65V)).
  • a desired high voltage for example, supply a battery voltage (12V instead of a high voltage (65V)
  • the high voltage value changes after the fuel injection valve pulse is turned on in the same way as in the normal state, but the high voltage value itself is low (for example, 65 V at normal time). 40V).
  • a desired drive current does not flow through the fuel injection valve, so that proper fuel injection amount control cannot be performed.
  • the high voltage generation circuit 15a becomes abnormal and cannot supply a desired high voltage (for example, at a high voltage (65V))
  • the battery voltage (12V) is supplied without any change).
  • a double abnormality occurs.
  • the high voltage value itself is in a low state in addition to the fact that it does not change even when the fuel injection valve pulse is applied. Even in this case, since a high voltage cannot be supplied to the fuel injection valve 13, proper fuel injection amount control cannot be performed.
  • the failure determination can be performed by detecting the high voltage value supplied to the fuel injection valve and its change.
  • the change in the high voltage is the value of the black circle BC detected at the timing before the fuel injection drive pulse supply shown in FIG. 10 and the predetermined time Time: B elapsed after the fuel injection valve drive pulse is turned ON. What is necessary is just to determine by comparing the value of the white circle WC in the figure which detected the high voltage of the timing which carried out.
  • the timing of the black circle BC is a state before the power of the high voltage generation circuit 15a is consumed by the fuel injection valve 13 and the timing of the white circle WC is the power of the high voltage generation circuit 15a by the fuel injection valve 13. Is the timing before the high voltage generating circuit 15a returns to the desired high voltage.
  • the determination may be made based on the difference between the high voltages detected at the timing of the black circle BC and the white circle WC.
  • the high voltage value supplied to the fuel injection valve 13 may be determined by a value detected at the timing of either or both of the timing of the black circle BC and the timing of the white circle WC.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of failure determination of the fuel injection valve drive circuit used in the fuel injection device 100 according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 represents the value of the high voltage supplied to the fuel injection valve.
  • the left side of FIG. 11 is a determination based on the timing difference between the black circle BC and the white circle WC shown in FIG. 10. In the case of, it is determined that the fuel injection valve 13 is not normally consuming electric power and is abnormal.
  • the right side of FIG. 11 shows a case where a determination is made based on the high voltage value detected at the timing of one or both of the black circle BC and the white circle WC shown in FIG. Is determined to be normal, and if it is less than or equal to a predetermined value, it is determined that the high voltage generation circuit 15a is not functioning normally and is abnormal.
  • the storage unit (memory or the like) associates a predetermined timing within a period during which the boosted voltage Vboost or the battery voltage Vabat is supplied to open the valve with a predetermined voltage value smaller than the voltage value corresponding to the peak current.
  • the storage unit stores a predetermined period within a period during which the boosted voltage Vboost or the battery voltage Vabat is supplied for opening the valve and a difference between the predetermined voltage values in association with each other.
  • the measuring unit (SR, 26) measures the voltage value of the coil 13a of the fuel injection valve 13 at a predetermined timing. Further, the measurement unit measures a difference in voltage value of the coil 13a of the fuel injection valve 13 during a predetermined period.
  • the present embodiment it is possible to determine a failure before reaching the peak current necessary for valve opening.
  • the valve opening drive of the fuel injection valve is not controlled with the peak current value (for example, when the valve opening current is supplied for control), a failure can be determined.
  • FIG. 12 is a flowchart showing failure determination by the fuel injection device 100 shown in FIGS.
  • the control device for the internal combustion engine calculates and outputs the fuel injection drive pulse width calculated based on the operating state of the internal combustion engine (step 1201).
  • the CPU 26 inputs the value of the current flowing through the fuel injection valve 13 based on the fuel injection driving pulse width calculated and output in step S1201 (step 1202).
  • the CPU 26 determines whether or not the fuel injection device 100 is normal based on the value (detected value) of the current flowing through the fuel injection valve 13 input in step 1202 (step 1203).
  • the determination method of whether the fuel injection apparatus 100 is normal it is normal according to the value of the input drive current of the fuel injection valve 13 at a predetermined elapsed time after the fuel injection drive pulse ON shown in FIG. It is determined whether or not. Alternatively, a predetermined current arrival time after turning on the fuel injection drive pulse shown in FIG. 9 is obtained to determine whether it is normal.
  • the drive pulse width of the fuel injection valve 13 described in FIG. 8 is equal to or longer than a predetermined time, it can be determined with higher accuracy by determining whether or not it is normal.
  • the CPU 26 performs control at the time of failure (step 1204).
  • the injection amount control is performed by performing the fuel injection pulse width correction control based on the flow rate characteristic of the fuel injection valve 13 shown in FIG.
  • FIG. 13 is a flowchart showing failure determination by the fuel injection device 100 shown in FIGS. 10 to 11.
  • the internal combustion engine control device calculates and outputs the fuel injection drive pulse width calculated based on the operating state of the internal combustion engine as in FIG. 12 (step 1201).
  • the CPU 26 inputs the value of the high voltage supplied when the fuel injection driving generated by the high voltage generating circuit 15d is performed (block 1302).
  • the CPU 26 determines whether or not the fuel injection control device is normal based on the high voltage input in step 1302 (block 1303).
  • the high voltage value when the fuel injection drive pulse shown in FIG. 11 is not ON and the high voltage after a predetermined time has elapsed since the drive pulse was turned ON is determined based on the high voltage value or the high voltage difference.
  • step 1303 If it is determined that there is a failure (step 1303; YES), the CPU 26 performs the failure control in the same manner as shown in FIG. 12 (step 1204).
  • this invention is not limited to the above-mentioned Example, Various modifications are included.
  • the above-described embodiments are illustrative of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of a certain embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of a certain embodiment. Moreover, it is also possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.

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Abstract

　開弁に必要なピーク電流に到達する前に故障を判定することができる燃料噴射装置を提供する。　燃料噴射装置は、燃料噴射弁（13）、低電圧供給部(35,D2,TR_HiVb,TR_Low)、高電圧供給部(15a,D1,TR_Hiboost,TR_Low)、制御部（26）を備える。制御部は、開弁するため第２の電圧（Vboost）をコイル（13a）へ供給するように高電圧供給部を制御し、開弁状態を保持するため第１の電圧（Vbat）をコイル（13a）へ供給するように低電圧供給部を制御する。制御部は、高電圧供給部が故障している場合、開弁するため第１の電圧（Vbat）をコイル（13a）へ供給するように低電圧供給部を制御する。制御部は、開弁するため第１又は第２の電圧を供給する期間内におけるコイル（13a）の電気的な測定値に基づいて、燃料噴射弁（13）を駆動できない故障を検出する。

Description

燃料噴射装置
　本発明は、燃料噴射装置に関する。
　燃料供給装置に過電流が流れる状態で該装置が故障に至った場合であっても、燃料供給装置を保護することが出来る技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
　特許文献１には、「エンジンの運転状態を検出する手段、検出した前記運転状態に基づき、開弁信号と保持信号の２つの信号から構成される燃料噴射パルスの幅を算出する手段、前記燃料噴射パルスの幅に基づき、燃料噴射装置に備えられているソレノイドに開弁電流を供給する手段及び、前記開弁電流が所定電流値に至った後、開弁状態を保持する保持電流をソレノイドに供給する手段とを備えた燃料供給装置において、前記開弁信号と前記保持信号の論理積が成立した場合に、前記ソレノイドへの電流の供給を行い、前記燃料噴射パルスの開始時から前記開弁電流が所定電流値に到達するまでの時間が、タイマで計測された所定時間より短い場合、燃料噴射装置の異常判定を行うことを特徴とする燃料供給装置。」が記載されている。
　開弁コイルと保持コイルとの二つの励磁コイルを備えた燃料噴射弁のコイル駆動手段の故障が診断できると共に、該故障と診断された場合にも故障状態に応じた燃料噴射制御を行うことができる内燃機関の燃料噴射装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
　特許文献２には、「開弁コイルと保持コイルとを有する燃料噴射弁と、制御装置と、を備えた内燃機関の燃料噴射装置において、前記制御装置が前記開弁コイルに流れるピーク電流値を検出する手段と、該ピーク電流値又は該ピーク電流値に基づく値が予め設定した故障判定しきい値以上の状態、又は、他の設定した故障判定しきい値以下の状態であることを判定して故障を診断する手段とを備え、前記故障診断手段は、前記ピーク電流値が、前記状態を所定の故障判定期間以上継続した場合に、故障と診断してなる。」と記載されている。
特許第０３８９４０８８号公報 特開２００２－２２１０６６号公報
　特許文献１又は２に記載されるような技術では、開弁に必要なピーク電流に到達してから故障の判定が行われる。そのため、ピーク電流に到達する前に故障を判定することができないという問題があった。
　本発明の目的は、開弁に必要なピーク電流に到達する前に故障を判定することができる燃料噴射装置を提供することにある。
　上記目的を達成するために、本発明は、電磁弁、前記電磁弁を駆動するコイルを有する燃料噴射弁と、第１の電圧を供給する低電圧供給部と、前記第１の電圧より大きい第２の電圧を供給する高電圧供給部と、開弁するため前記第２の電圧を前記コイルへ供給するように前記高電圧供給部を制御し、開弁状態を保持するため前記第１の電圧を前記コイルへ供給するように前記低電圧供給部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記高電圧供給部が故障している場合、開弁するため前記第１の電圧を前記コイルへ供給するように前記低電圧供給部を制御し、開弁するため前記第１又は第２の電圧を供給する期間内における前記コイルの電気的な測定値に基づいて、前記燃料噴射弁を駆動できない故障を検出するようにしたものである。
　本発明によれば、開弁に必要なピーク電流に到達する前に故障を判定することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本発明の第１の実施形態である燃料噴射装置に係る筒内噴射エンジンの制御システムの構成図である。 本発明の第１の実施形態である燃料噴射装置の構成図である。 図２に示す燃料噴射弁の駆動を制御する回路の構成図である。 通常時における本発明の第１の実施形態である燃料噴射装置に用いる燃料噴射弁の駆動電流の一例を示した図である。 故障時における本発明の第１の実施形態である燃料噴射装置に用いる燃料噴射弁の駆動電流の一例を示した図である。 本発明の第１の実施形態である燃料噴射装置による燃料噴射弁駆動の正常時と故障時における燃料噴射流量特性の一例を示した図である。 本発明の第１の実施形態である燃料噴射装置による高電圧供給時間と燃料噴射弁内コイルに流れる駆動電流の関係の一例を示した図である。 本発明の第１の実施形態である燃料噴射装置に用いる燃料噴射弁駆動回路の故障判定の一例を示した図である。 本発明の第２の実施形態である燃料噴射装置に用いる燃料噴射弁駆動回路の故障判定の一例を示した図である。 本発明の第３の実施形態である燃料噴射装置に用いる燃料噴射弁の駆動電圧の一例を示した図である。 本発明の第３の実施形態である燃料噴射装置に用いる燃料噴射弁駆動回路の故障判定の一例を示した図である。 図７から図９で示した燃料噴射装置による故障判定を示すフローチャートである。 図１０から図１１で示した燃料噴射装置による故障判定を示すフローチャートである。
　以下、図面を用いて、本発明の第１～第３の実施形態である燃料噴射装置の構成及び動作を説明する。なお、各図において、同一部分には同一符号を付すものとする。
　（第１の実施形態）
　最初に、図１を用いて、筒内噴射エンジンの制御システムの構成を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態である燃料噴射装置に係る筒内噴射エンジンの制御システムの構成図である。
　図１において、エンジン１に吸入される空気は、エアクリーナ３の入力部４から取り入れられ、吸入空気計５を通り、吸入流量を制御する絞弁６を設置した絞弁ボディ７を通り、コレクタ８に入る。ここで、絞弁６は、これを駆動するモータ１０と連結しており、モータ１０を駆動することにより絞弁６を操作して、吸入空気量を制御できるようになっている。
　コレクタ８に至った吸入空気は、エンジン１の各シリンダ２に接続された吸気管１９に分配され、シリンダ２内の燃焼室に導かれる。
　一方、ガソリン等の燃料は、燃料タンク１１から燃料ポンプ１２により吸引、加圧されて燃料噴射弁１３と、燃圧を所定の範囲内に制御する可変燃圧レギュレータ１４が配管されている燃料系に供給される。燃圧は、燃圧センサ３４により測定されている。
　燃料は、各シリンダ２の燃焼室に燃料噴射口を開口している燃料噴射弁１３から燃焼室内に噴射される。燃焼室内に流入した空気と噴射燃料とは混合され、点火コイル１７から供給される圧電により点火プラグが点火されて燃焼される。エンジン１の燃焼室で燃焼した排気ガスは、排気管２８に導かれ、触媒を介してエンジン１の外に放出される。
　空気量計５からは、吸気流量を示す信号が出力され、コントロールユニット１５に入力されるようになっている。絞弁ボディ７には、絞弁６の開度を検出するスロットルセンサ１８が取り付けられており、その出力もコントロールユニット１５に入力されるようになっている。
　クランク角センサ１６は、エンジン１のカム軸（不図示）によって回転駆動され、クランク軸の回転位置を少なくても１～１０°程度の精度で検出する。この信号もコントロールユニット１に入力されるようになっている。排気管２８に設けられたＡ／Ｆセンサ２０は、排気ガスの成分から実運転空燃比を検出して出力し、この信号もコントロールユニット１５に入力されるようになっている。
　上記で説明した各信号により燃料の噴射タイミング、噴射流量（燃料噴射弁のパルス幅制御）、点火のタイミング等が制御される。コントロールユニット１５は、ＣＰＵ２６を備える。なお、ＣＰＵ２６は、各信号に基づいて、エンジンチェックランプ３２をオン／オフさせる。
　次に、図２を用いて、燃料噴射装置の構成を説明する。図２は、本発明の第１の実施形態である燃料噴射装置１００の構成図である。
　燃料噴射装置１００は、保持電源供給回路３５、コントロールユニット１５、燃料噴射弁１３などから構成される。保持電源供給回路３５は、フューズ４３ａ及び４３ｂ、リレー３１などから構成される。
　燃料噴射弁１３には、燃料噴射弁内の電磁弁を駆動するためのコイル１３ａが内蔵される。バッテリ３０からフューズ４３ａ及び４３ｂ、リレー３１、コントロールユニット１５を介して、バッテリ電源が燃料噴射弁１３に導かれる。
　コントロールユニット１５は、高燃圧下でも燃料噴射弁１３を駆動する為に、高電圧生成回路１５ａにより生成されたバッテリ電圧Vbatよりも高い高電圧Vboost（例えば６５Ｖ）を燃料噴射弁駆動の最初にコイル１３ａへ供給し、所望の高い電流を流し、高電圧供給時間をコントロールする。
　次に、コントロールユニット１５は、燃料噴射弁１３が開弁するのに充分な電流がコイル１３ａへ供給された時点で、高電圧供給を止めて、バッテリ電圧Vbatをコイル１３ａへ供給する。これにより、燃料噴射弁１３の開弁状態を保持可能な電流をコイル１３ａへ供給する。
　インジェクタ駆動回路（Ｈｉ）１５ｂとインジェクタ駆動回路（Ｌｏ）１５ｃをＯＮ/ＯＦＦ制御する事で、燃料噴射弁１３に供給する電圧及び電流が制御される。例えば、駆動ＩＣ１５ｄ（燃料噴射弁駆動カスタムＩＣ）は、シャント抵抗ＳＲの両端電圧Vsrに基づいて燃料噴射弁内コイル１３ａに流れる電流Iを検出し、検出した電流Ｉに基づいてそのＯＮ/ＯＦＦ制御を行う。
　なお、シャント抵抗の抵抗値に基づいて電圧Vsrを電流Ｉに変換する変換部を設ける必要があるが、説明を簡単にするため、図２には図示していない。燃料噴射弁１３を駆動する電流生成の詳細は、図３及び図４を用いて後述する。
　次に、コントロールユニット１５内にあるＣＰＵ２６では、図２に示すブロック２６ａが、燃料噴射システムの自己診断判定を行う。ここで、ブロック２６ａには、燃料噴射弁内コイル１３ａに流れる電流Ｉ（電流値）または、高電圧生成回路１５ａにより生成された高電圧Vboost（高電圧値）が入力される。
　ブロック２６ａは、入力された電流Ｉ及び高電圧Vboostに基づいて自己診断判定を行う。なお、自己診断判定の詳細は、図７～図１０を用いて後述する。ブロック２６ｂは、ブロック２６による自己診断判定の結果に基づいて、インジェクタ駆動波形指令を駆動ＩＣ１５ｄに通知する。
　次に、ブロック２６ｃは、ブロック２６による自己診断判定の結果に基づいて、燃料噴射弁１３を駆動するパルス幅ＴＩを算出する。例えば、故障時には、ブロック２６Ｃは、正常時に対してパルス幅ＴＩを長くするように演算し、演算されたパルス幅ＴＩを駆動ＩＣ１５ｄへ供給する。
　このように、燃料噴射装置１００に故障が発生した場合、燃料噴射弁１３の駆動電流及びパルス幅が適宜変更される。なお、駆動ＩＣ及びＣＰＵ２６は、制御部として機能する。
　次に、図３を用いて、燃料噴射弁１３の駆動を制御する回路について説明する。図３は、図２に示す燃料噴射弁１３の駆動を制御する回路の構成図である。
　図３に示すように、高電圧生成回路１５ａ（例えば、ＤＣ-ＤＣコンバータ）は、バッテリ電圧Vbatよりも高い電圧Vboostを生成する。生成された高電圧Vboostは、ダイオードD1、燃料噴射弁１３の上流に設けたトランジスタＴＲ＿ＨｉＶｂｏｏｓｔを介して、燃料噴射弁内コイル１３ａに供給される。これにより、燃料噴射弁内コイル１３ａに電流Ｉが供給される。
　詳細には、燃料噴射弁１３の上流に設けたトランジスタＴＲ＿ＨｉＶｂｏｏｓｔをＯＮとし、燃料噴射弁１３の下流に設けたトランジスタＴＲ＿ＬｏｗをＯＮとすることで電流を流す。なお、このときトランジスタＴＲ＿ＨｉＶｂはＯＦＦとなっている。
　高電圧Vboostを供給する制御では、図３に示すシャント抵抗SRにより燃料噴射弁１３内のコイル１３ａに流れる電流Ｉを検出し、所望の電流に到達した時点で高電圧Vboostの供給を停止し、次の駆動ステップであるバッテリ電圧Vbatによる駆動制御に移行する。
　燃料噴射弁１３の駆動の次のステップとしては、図３に示す保持電源供給回路３５により供給された電圧Vbat（保持電源＝バッテリ電圧）により、ダイオードD2、燃料噴射弁１３の上流に設けたトランジスタＴＲ＿ＨｉＶｂを介して、燃料噴射弁内コイル１３ａに電流Ｉが供給される。
　詳細には、燃料噴射弁１３の上流に設けたトランジスタＴＲ＿ＨｉＶｂをＯＮとし、高電圧供給同様に燃料噴射弁の下流に設けたトランジスタＴＲ＿ＬｏｗをＯＮとすることで電流を流す。なお、このときトランジスタＴＲ＿ＨｉＶｂｏｏｓｔはＯＦＦとなっている。
　バッテリ電圧Vbatにより燃料噴射弁１３内のコイル１３ａに流れる電流Ｉは、図３に示すシャント抵抗SRを用いて検出された電流Ｉに基づいて制御される。燃料噴射弁１３に電流を流す為の各トランジスタの駆動制御は、図２に示す駆動ＩＣ１５ｄにより実行される。
　ここで、高電圧生成回路１５ａ、ダイオードＤ１、トランジスタＴＲ＿ＨｉＶｂｏｏｓｔ、及びトランジスタＴＲ＿Ｌｏｗは、バッテリ電圧Vbatよりも大きい昇圧電圧Vboostを燃料噴射弁１３のコイル１３ａに供給する高電圧供給部として機能する。また、保持電源供給回路３５、ダイオードＤ２、トランジスタＴＲ＿ＨｉＶｂ、及びトランジスタＴＲ＿Ｌｏｗは、バッテリ電圧Vbatを供給する低電圧供給部として機能する。
　次に、図４及び図５を用いて、燃料噴射弁１３に流す電流の実施形態の一例を説明する。図４は、通常時における本発明の第１の実施形態である燃料噴射装置１００に用いる燃料噴射弁１３の駆動電流の一例を示した図である。図５は、故障時における本発明の第１の実施形態である燃料噴射装置１００に用いる燃料噴射弁１３の駆動電流の一例を示した図である。
　図４（Ｂ）に示すインジェクタ（燃料噴射弁）駆動パルス信号は、ＣＰＵ２６から駆動ＩＣ１５ｄへ供給される信号である。このパルス信号区間（駆動パルス信号がオンとなっている時間ＴＩ）で燃料噴射弁内の弁が開弁し、燃料噴射が行われる。なお、図４（Ｆ）を用いて後述するように、実際には、インジェクタ駆動パルス信号と開弁との間にはタイムラグがある。
　図４（Ｄ）に示すインジェクタ（燃料噴射弁）駆動電流切替信号は、以下に述べる燃料噴射弁１３に供給する電流値を切替えるタイミングに用いる信号である。この信号も、インジェクタ駆動パルス信号と同様にＣＰＵ２６から駆動ＩＣ１５ｄへ供給される信号である。
　図４（Ｅ）に示すインジェクタ（燃料噴射弁）電流波形は、図２及び図３で示した駆動回路及び駆動方法により生成された燃料噴射弁に流れる電流の一例である。この電流により、燃料噴射弁１３が駆動される。
　図４（Ｅ）に示す所望電流値Ｉｐ（ピーク電流）に到達するまで、または、図４（Ｃ）に示すＴｐｅａｋ時間経過するまで、図３で説明した高電圧を供給し、Ｉｐ（電流値）またはＴｐｅａｋ（インジェクタ駆動パルス信号の供給を開始してからの時間）に到達した時点で、高電圧供給を終了する。
　図４（Ｅ）に示すインジェクタ電流波形に対応する高電圧値の動作を図４（Ａ）に示す。燃料噴射弁１３へ高電圧を供給している期間は、図３で説明した高電圧生成回路１５ａから電力を消費する事になり当該高電圧値は低下した後、高電圧生成回路１５ａにより再度所望の電圧になるまでチャージされる。
　燃料噴射弁１３への供給電源は、高電圧Vboostからバッテリ電圧Vbatに切替えられた後、インジェクタ駆動電流切替信号が供給されている期間Ｔｈｏｌｄ１は、燃料噴射弁１３に流れる電流は所望値Ｉｈ１に電流制御される。
　その後、インジェクタ駆動パルス信号が供給されている期間ＴＩで、インジェクタ駆動電流切替信号の供給が終了している期間は、電流値Ｉｈ１よりも低い所望の電流値Ｉｈ２に電流制御される。
　図４（Ｆ）に示すインジェクタ（燃料噴射弁）内バルブ動作は、図４（Ｅ）に示す電流値により、開弁され、開弁された状態が保持され、インジェクタ駆動パルス信号の供給が終了した時点以降に閉弁する動作となる挙動を示したものである。
　以上により、燃料圧力が高い状態でも、その燃料圧力に打ち勝って燃料噴射弁１３の開弁を安定的に制御し、内燃機関に供給する燃料噴射量を制御するものである。
　次に、図５を用いて、本実施形態の電圧機能が故障した場合においての燃料噴射駆動電流波形の一例を説明する。
　図５（Ｂ）に示すインジェクタ駆動パルス信号及び図５（Ｄ）に示すインジェクタ駆動電流切替信号により、燃料噴射弁１３に電流が供給される。しかし、高電圧機能が故障すると、燃料噴射弁１３の開弁に必要な電流を供給する事が出来ない状態になり、燃料噴射弁１３の開弁駆動力が低下する。その結果、図５（Ｆ）に示すようにインジェクタ内バルブ動作は、図４（Ｆ）で示した動作に対し大きく遅延して開弁する事になる。つまり、同じインジェクタ駆動パルス信号において大きく燃料噴射特性が低下する事になる。
　このように高電圧供給部が故障して、燃料噴射弁１３の開弁に必要な電流Ｉｐが供給できない場合には、所望の燃料噴射量制御が行えず、安定した内燃機関の運転状態を維持することができなくなる。
　その場合には、正常である電流値Ｉｈ１及びＩｈ２の電流制御で燃料噴射弁１３を駆動し、高電圧供給部が故障した状態であっても、所定量の燃料噴射制御を行い、内燃機関の運転状態を確保する事が可能となる。
　すなわち、制御部（２６）は、高電圧供給部（１５ａ、Ｄ１、ＴＲ＿Ｈｉｂｏｏｓｔ、ＴＲ＿Ｌｏｗ）が故障している場合、開弁するためバッテリ電圧Vbatを燃料噴射弁１３のコイル１３ａへ供給するように低電圧供給部（３５、Ｄ２、ＴＲ＿ＨｉＶｂ、ＴＲ＿Ｌｏｗ）を制御する。
　次に、図６を用いて、図４及び図５で説明した燃料噴射弁１３の駆動電流波形での燃料噴射弁１３の流量特性について説明する。図６は、本発明の第１の実施形態である燃料噴射装置１００による燃料噴射弁駆動の正常時と故障時における燃料噴射流量特性の一例を示した図である。
　図６に示す実線は、通常時（図４で説明した通常時の燃料噴射弁供給電流波形駆動）の燃料噴射弁１３の噴射量特性である。
　一方、図６に示す点線は、高電圧供給無し（図５で説明した高電圧電源を供給せずに、バッテリ電圧のみによるＩｈ１、Ｉｈ２電流波形駆動）での燃料噴射弁の流量特性である。
　このように、正常時（実線）に対し、高電圧供給無し（点線）では、燃料噴射弁の開弁力が低下する事により、開弁するまでの時間を必要とし、同一燃料噴射量に対し、燃料噴射可能パルス幅（図中の横軸）を長く供給する必要がある。
　しかしながら、燃料噴射弁１３が開弁するまで充分にパルス幅を制御すれば、所望の燃料噴射量を内燃機関に供給する事が可能となる。
　このように燃料噴射装置１００の故障が発生した場合には、その故障を正確に自己診断として行い、所望の燃料噴射弁駆動方法及び駆動パルス幅制御を行う必要がある。
　次に、図７を用いて、高電圧供給時間と燃料噴射弁内コイルに流れる駆動電流の関係を説明する。図７は、本発明の第１の実施形態である燃料噴射装置１００による高電圧供給時間と燃料噴射弁内コイル１３ａに流れる駆動電流の関係の一例を示した図である。
　図７の上段に示した２本の実線７０１（正常：上限特性）、７０２（正常：下限特性）と一点鎖線７０３（正常：中央特性）は、高電圧供給部（高電圧生成回路１５ａ、駆動トランジスタＴＲ＿ＨｉＶｂｏｏｓｔ、駆動ＩＣ１５ｄ）が正常な状態で燃料噴射弁１３を駆動した場合においての駆動パルスＯＮしてからの時間に対する、燃料噴射弁内コイル１３ａに流れる電流の挙動である。
　燃料噴射弁内コイル１３ａへ流れる電流は、主に燃料噴射弁内コイル１３ａの抵抗とインダクタンス及び、高電圧供給部により生成された高電圧の値と燃料噴射弁内コイルに通電している時間により決定される。
　図７に示す上限特性（実線７０１）と下限特性（実線７０２）は、燃料噴射弁内コイル１３ａの抵抗やインダクタンス及び、高電圧の値のばらつきにより変化するものである。例えば、燃料噴射弁内コイル１３ａの抵抗が小さい程、電流は高くなり、燃料噴射弁内コイル１３ａの抵抗が大きい程、電流値は小さくなる。
　一方、図７の下段に示した２本の点線７０４（異常：上限特性）、７０５（異常：下限特性）と二点鎖線７０６（異常：中央特性）は、図５で説明した高電圧供給部が異常な状態で、燃料噴射弁１３を駆動した場合においての駆動パルスＯＮしてからの時間に対する、燃料噴射弁内コイル１３ａに流れる電流Ｉの挙動である。
　燃料噴射弁内コイル１３ａへ流れる電流Ｉは、主に燃料噴射弁内コイル１３ａの抵抗とインダクタンス及び、バッテリ３０により供給された電圧の値Vbatと燃料噴射弁内コイル１３ａに通電している時間により決定される。図７の点線で示した上限特性（点線７０４）と下限特性（点線７０５）は、正常状態で説明したものである。
　図７で示したように、正常時と異常時の燃料噴射弁内コイル１３ａに流れる電流Ｉは、例えば高電圧が６５Ｖとした場合において、同一時間（図７に示す横軸上の所定のタイミング）において重なる事がない。そこで、燃料噴射弁駆動パルス信号がＯＮしてからの所定タイミング（図７に示すＴｉｍｅ：Ａ）にて、燃料噴射弁内コイル１３ａに流れている電流値を検出する事で、正常と異常を区別する事が可能となる。
　なお、制御部（２６）は、開弁するため昇圧電圧Vboost又はバッテリ電圧Vbatを供給する期間内において燃料噴射弁１３のコイル１３ａの電流値（測定値）に基づいて、燃料噴射弁１３を駆動できない故障を検出する。記憶部（メモリ等）は、開弁するため昇圧電圧Vboost又はバッテリ電圧Vbatを供給する期間内の所定のタイミングと所定の電流値の範囲とを対応付けて記憶する。所定の電流値の範囲の上限は、高電圧供給部が供給する昇圧電圧Vboostの誤差範囲の上限と同じである。所定の電流値の範囲の下限は、低電圧供給部が供給するバッテリ電圧Vbatの誤差範囲内である。
　次に、図８を用いて、燃料噴射弁駆動回路の故障判定の一例を説明する。図８は、本発明の第１の実施形態である燃料噴射装置１００に用いる燃料噴射弁駆動回路の故障判定の一例を示した図である。
　燃料噴射弁１３を開弁駆動させる高電圧供給部が故障した場合には、燃料噴射弁内コイル１３ａに流れる電流Ｉと通電時間の関係から、正常時と区別する事が可能である。図８は、その判定方法に示したものである。
　図８の横軸は、燃料噴射弁に駆動パルスをＯＮしてからの時間である。図８の中段に示している正常範囲は、燃料噴射弁１３及び駆動回路が正常である部分である。ここで、当該正常範囲が所定範囲内を設けている事は、正常範囲内で駆動ばらつきが生じるからである。
　一方、図８の上段及び下段に示している異常範囲は、燃料噴射弁１３ａまたは駆動回路が故障している場合の範囲である。上段の異常範囲は、例えば燃料噴射弁内のコイル特性（抵抗）が異常（低い）故障の場合である。下段の異常範囲は、例えば燃料噴射弁内のコイル特性が異常（高い）または、駆動回路の高電圧供給部の高電圧値が低い異常が発生した場合である。
　このように燃料噴射弁１３の駆動パルス供給時間に基づいて、燃料噴射弁に流れる電流値により、正常か異常かを判定する事ができる。ここで、より正確に正常と異常を判定する為には、燃料噴射弁駆動パルスＯＮしてからの時間が長い程、容易に検出する事が可能となる。
　これは、燃料噴射弁１３に流れる電流の成長が前述した通り、燃料噴射弁内コイル１３ａの抵抗とインダクタンスの値により決定される事から、緩やかになるものであり、燃料駆動パルス幅が所定時間以上に制御される状態で判定すれば良い。
　以上説明したように、本実施形態によれば、開弁に必要なピーク電流に到達する前に故障を判定することができる。例えば、ピーク電流に到達する前に燃料噴射パルスがＯＦＦしてしまうような短い駆動パルス幅制御を行っている場合でも故障を判定できる。
　（第２の実施形態）
　次に、図９を用いて、燃料噴射弁駆動回路の故障判定を説明する。図９は、本発明の第２の実施形態である燃料噴射装置１００に用いる燃料噴射弁駆動回路の故障判定の一例を示した図である。
　図７では、燃料噴射弁駆動パルスがONになってから所定時間（駆動パルスON時間よりも短い、例えばＴｉｍｅＡ＝１００μｓ）での燃料噴射弁に流れている電流値による故障判定である事に対し、図９では、所定電流（例えば　駆動電流Ｉｐ、またはそれよりも小さい３Ａ）に到達するまでの時間を計測する事により異常を検出して、故障判定する方法の１例である。
　図９の横軸は、所定の電流値（例えば３Ａ）に到達するまでの時間である。所定の電流値は、図７で示したように燃料噴射弁１３に駆動パルスＯＮしてから燃料噴射弁１３に流れる電流値であり、異常を判定する為の正常時に最低限流れる電流値の範囲内で設定した値である。
　図９の中央に示している正常範囲９０１は、燃料噴射弁１３及び駆動回路が正常である部分である。ここで、正常範囲９０１が所定範囲内を設けている事は、正常範囲内で駆動ばらつきが生じるからである。
　一方、図９の左側の異常範囲９０２及び右側の異常範囲９０３は、燃料噴射弁１３または駆動回路が故障している場合の範囲である。図９の異常範囲９０２は、例えば燃料噴射弁内のコイル特性（抵抗）が異常（低い）故障の場合であり、図９の異常範囲９０３は、例えば燃料噴射弁内のコイル特性が異常（高い）または、駆動回路の高電圧供給部の高電圧値が低い異常が発生した場合である。
　このように燃料噴射駆動パルスをＯＮしてからの所定電流到達時間に基づいて、燃料噴射弁に流れる電流値により、正常か異常を判定する事ができる。加えて、所定電流値に到達する事無く、当該到達時間が計測されない場合においても図９の左に示した範囲の異常として定義して故障判定すれば良い。
　なお、記憶部（メモリ等）は、ピーク電流より小さい所定の電流値と所定の時間の範囲とを対応付けて記憶する。測定部（タイマー）は、燃料噴射弁１３のコイル１３ａに流れる電流の電流値が所定の電流値になるまでの時間を測定する。ピーク電流は、所望の期間内に開弁（フルリフト）するのに必要な電流である。
　以上説明したように、本実施形態によれば、開弁に必要なピーク電流に到達する前に故障を判定することができる。これにより、燃料噴射弁の開弁駆動をピークとなる電流値にて制御しない場合（例えば、開弁電流供給する時間で制御する場合）でも、故障を判定できる。
　本実施形態では、高電圧供給部が故障している場合に、低電圧供給部で開弁を行うため、ピーク電流に達する前の故障において、開弁電流が大きい場合と小さい場合がある。そのため、開弁電流を単に１つの閾値と比較するだけでは、低電圧供給部で開弁を行う場合も故障と判定され、車両を停止させてしまう可能性もある。本実施形態によれば、低電圧供給部で開弁を行う場合も、適切に故障を判定できる。
　（第３の実施形態）
　次に、図１０を用いて、燃料噴射弁駆動回路の故障判定を説明する。図１０は、本発明の第３の実施形態である燃料噴射装置１００に用いる燃料噴射弁１３の駆動電圧の一例を示した図である。
　図１０（Ａ）の実線１００１で示すインジェクタ駆動高電圧、図１０（Ｂ）の実線１００２で示すインジェクタ駆動パルス信号及び図１０（Ｃ）の実線１００３で示すインジェクタ駆動電流波形は、図４で説明したものと同じであり、それぞれ正常時の動作を示したものである。
　図１０（Ａ）の一点鎖線１０１１は、燃料噴射弁１３は正常であるが、燃料噴射弁駆動回路が異常である場合の一例である。一点鎖線１０１１の動作は、燃料噴射弁パルスを印加しても変化しない事から、例えば、図３で示したトランジスタＴＲ＿ＨｉｖｂｏｏｓｔのＦＥＴがＯＦＦ故障（ＯＮにならない）した場合に発生する現象である。このような異常が発生した場合には、燃料噴射弁１３に高電圧が供給される事ができない為、適正な燃料噴射量制御を行う事ができない。
　次に、図１０（Ａ）の点線１０１２は、高電圧生成回路１５ａが異常となり所望の高電圧を供給できない（例えば、高電圧（６５Ｖ）ではなくバッテリ電圧（１２Ｖ）を供給）の異常が発生した場合である。この場合には燃料噴射弁パルスを印加した場合には、正常状態と同様に燃料噴射弁パルスＯＮした後、当該高電圧値は変化するものの、高電圧値そのものが低い状態（例えば、正常時６５Ｖに対し４０Ｖ）となる。このような異常が発生した場合には、燃料噴射弁に所望の駆動電流が流れない為、適正な燃料噴射量制御を行う事ができない。
　次に、図１０（Ａ）の二点鎖線１０１３は、一点鎖線１００１での異常状態に加えて、高電圧生成回路１５ａが異常となり所望の高電圧を供給できない（例えば、高電圧（６５Ｖ）ではなくバッテリ電圧（１２Ｖ）を供給）２重の異常が発生した場合である。この場合には前記同様に燃料噴射弁パルスを印加しても変化しない事に加えて、高電圧値そのものが低い状態となる。この場合においても燃料噴射弁１３に高電圧が供給される事ができない為、適正な燃料噴射量制御を行う事ができない。
　以上、図１０で説明したように、燃料噴射弁に供給する高電圧値及びその変化を検知する事で、故障判定を行う事ができる。ここで、高電圧の変化は、図１０中で示した燃料噴射駆動パルス供給前のタイミングで検出した図中黒丸ＢＣの値と、燃料噴射弁駆動パルスＯＮしてから所定の時間Ｔｉｍｅ：Ｂ経過したタイミングの高電圧を検出した図中の白丸ＷＣの値を比較する事で判定すれば良い。
　ここで、前記黒丸ＢＣのタイミングは、燃料噴射弁１３により高電圧生成回路１５ａの電力が消費される前の状態であり、白丸ＷＣのタイミングは、燃料噴射弁１３により高電圧生成回路１５ａの電力が消費されて低下し、高電圧生成回路１５ａにより所望の高電圧に復帰する前のタイミングである。このように黒丸ＢＣと白丸ＷＣのタイミングで検出した高電圧の差により判定すれば良い。
　燃料噴射弁１３に供給する高電圧値は、黒丸ＢＣのタイミングと白丸ＷＣのタイミングの何れかまたは両方のタイミングで検出した値で判定すれば良い。
　次に、図１１を用いて、燃料噴射弁駆動回路の故障判定を説明する。図１１は、本発明の第３の実施形態である燃料噴射装置１００に用いる燃料噴射弁駆動回路の故障判定の一例を示した図である。
　図１１の横軸は、前記燃料噴射弁に供給する高電圧の値である。図１１の左側は、図１０で示した黒丸ＢＣと白丸ＷＣのタイミングの差による判定で、所定値（図中左点線）以上の差が検出された場合には正常と判定し、所定値以下の場合には、燃料噴射弁１３が正常に電力を消費しきれていないとして異常と判定する。
　一方、図１１の右側は、図１０で示した黒丸ＢＣまたは白丸ＷＣの何れか一方もしくは両方のタイミングで検出した高電圧値による判定で、所定値（図中右点線）以上と検出された場合には正常と判定し、所定値以下の場合には、高電圧生成回路１５ａが正常に機能していないとして異常と判定する。
　なお、記憶部（メモリ等）は、開弁するため昇圧電圧Vboost又はバッテリ電圧Vabatを供給する期間内の所定のタイミングと、ピーク電流に対応する電圧値より小さい所定の電圧値とを対応付けて記憶する。また、記憶部は、開弁するため昇圧電圧Vboost又はバッテリ電圧Vabatを供給する期間内の所定の期間と、所定の電圧値の差分とを対応付けて記憶する。
　測定部（ＳＲ、２６）は、所定のタイミングにおいて燃料噴射弁１３のコイル１３ａの電圧値を測定する。また、測定部は、所定の期間の燃料噴射弁１３のコイル１３ａの電圧値の差分を測定する。
　以上説明したように、本実施形態によれば、開弁に必要なピーク電流に到達する前に故障を判定することができる。これにより、燃料噴射弁の開弁駆動をピークとなる電流値にて制御しない場合（例えば、開弁電流供給する時間で制御する場合）でも、故障を判定できる。
　（第１～第２の実施形態の動作）
　次に、図１２を用いて、燃料噴射装置１００に係る燃料噴射弁１３に与える電圧による故障判定方法について説明する。図１２は、図７から図９で示した燃料噴射装置１００による故障判定を示すフローチャートである。
　内燃機関の制御装置（図１に示すＣＰＵ２６）は、内燃機関の運転状態に基づいて算出された燃料噴射駆動パルス幅を演算して出力する（ステップ１２０１）。
　ＣＰＵ２６は、ステップＳ１２０１によって演算及び出力された燃料噴射駆動パルス幅に基づいて燃料噴射弁１３に流れる電流の値を入力処理する（ステップ１２０２）。
　ＣＰＵ２６は、ステップ１２０２にて入力された燃料噴射弁１３に流れた電流の値（検出値）に基づいて、燃料噴射装置１００が正常か否かを判定する（ステップ１２０３）。
　燃料噴射装置１００が正常か否かの判定方法については、図８で示した燃料噴射駆動パルスＯＮしてからの所定経過時間での前記入力した燃料噴射弁１３の駆動電流の値に応じて正常か否かを判定する。もしくは図９で示した燃料噴射駆動パルスＯＮしてからの所定電流到達時間を求めて、正常か否かを判定する。ここで、図８で記載した燃料噴射弁１３の駆動パルス幅が所定時間以上である場合に、正常か否かを判定すれば、より精度良い判定が可能となる。
　故障と判定された場合（ステップ１２０３；ＹＥＳ）、ＣＰＵ２６は、故障時制御を行う（ステップ１２０４）。例えば、図６で示した燃料噴射弁１３の流量特性に基づいた燃料噴射パルス幅補正制御を行って、噴射量制御を行う。
　（第３の実施形態の動作）
　次に、図１３を用いて、燃料噴射装置１００に係る燃料噴射弁１３に与える電圧による故障判定方法について説明する。図１３は、図１０から図１１で示した燃料噴射装置１００による故障判定を示すフローチャートである。
　内燃機関の制御装置（図１記載のＣＰＵ２６）は、図１２と同じく内燃機関の運転状態に基づいて算出された燃料噴射駆動パルス幅を演算して出力する（ステップ１２０１）。
　ＣＰＵ２６は、高電圧生成回路１５ｄにて生成された燃料噴射駆動する際に供給される高電圧の値を入力処理する（ブロック１３０２）。
　ＣＰＵ２６は、ステップ１３０２にて入力された高電圧に基づいて、燃料噴射制御装置が正常か否かを判定する（ブロック１３０３）。
　燃料噴射装置１００が正常か否かの判定方法については、図１１で示した燃料噴射駆動パルスＯＮしていない際の高電圧値と駆動パルスＯＮしてからの所定時間経過した後の高電圧の値に応じて、高電圧の値または、高電圧の差に基づいて、正常か否かを判定する。
　故障と判定された場合（ステップ１３０３；ＹＥＳ）、ＣＰＵ２６は、図１２で示したと同様に故障時制御を行う（ステップ１２０４）。
　以上説明した第１～第３の実施形態によれば、如何なる燃料噴射弁の駆動制御パルス幅制御及び駆動方法（開弁駆動をピーク電流値ではなく時間で制御）を採った場合においても、燃料噴射弁の高電圧駆動故障が発生した場合に、確実に故障を判定する事ができる。
　なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記した実施例は本発明を分かりやすく説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
１…エンジン
２…シリンダ
３…エアクリーナ
４…入力部
５…空気量計
６…絞弁
７…絞弁ボディ
８…コレクタ
１０…モータ
１１…燃料タンク
１２…燃料ポンプ
１３…燃料噴射弁
１３ａ…燃料噴射弁内コイル
１４…可変燃圧レギュレータ
１５…コントロールユニット
１５ａ…高電圧生成回路
１５ｂ…インジェクタ駆動回路（Ｈｉ）
１５ｃ…インジェクタ駆動回路（Ｌｏ）
１５ｄ…駆動ＩＣ（燃料噴射弁駆動カスタムＩＣ）
１６…クランク角センサ
１７…点火コイル
１８…スロットルセンサ
１９…吸気管
２０…Ａ／Ｆセンサ
２６…ＣＰＵ
２６ａ…ブロック（自己診断判定制御部）
２６ｂ…ブロック（燃料噴射弁駆動波形指令部）
２６ｃ…ブロック（インジェクタパルス幅演算部）
２８…排気管
３０…バッテリ
３１…リレー
３２…エンジンチェックランプ
３５…保持電源供給回路
４３ａ…フューズ
４３ｂ…フューズ
１００…燃料噴射装置

Claims (7)

  1. 　電磁弁、前記電磁弁を駆動するコイルを有する燃料噴射弁を制御し、
    　第１の電圧を供給する低電圧供給部と、
    　前記第１の電圧より大きい第２の電圧を供給する高電圧供給部と、
    　開弁するため前記第２の電圧を前記コイルへ供給するように前記高電圧供給部を制御し、開弁状態を保持するため前記第１の電圧を前記コイルへ供給するように前記低電圧供給部を制御する制御部と、を備え、
    　前記制御部は、
    　前記高電圧供給部が故障している場合、開弁するため前記第１の電圧を前記コイルへ供給するように前記低電圧供給部を制御し、
    　開弁するため前記第１又は第２の電圧を供給する期間内における前記コイルの電気的な測定値に基づいて、前記燃料噴射弁を駆動できない故障を検出する
    　ことを特徴とする燃料噴射装置。
  2. 　請求項１に記載の燃料噴射装置であって、
    　開弁するため前記第１又は第２の電圧を供給する期間内の所定のタイミングと、所定の電流値の範囲とを対応付けて記憶する記憶部と、
    　前記所定のタイミングにおいて前記コイルに流れる電流の電流値を測定する測定部と、をさらに備え、
    　前記制御部は、
    　測定された電流値が前記所定の電流値の範囲内でない場合、前記燃料噴射弁を駆動できない故障が発生したと判定する
    　ことを特徴とする燃料噴射装置。
  3. 　請求項２に記載の燃料噴射装置であって、
    　前記所定の電流値の範囲の上限は、
    　前記高電圧供給部が供給する前記第２の電圧の誤差範囲の上限と同じである
    　ことを特徴とする燃料噴射装置。
  4. 　請求項３に記載の燃料噴射装置であって、
    　前記所定の電流値の範囲の下限は、
    　前記低電圧供給部が供給する前記第１の電圧の誤差範囲内である
    　ことを特徴とする燃料噴射装置。
  5. 　請求項１に記載の燃料噴射装置であって、
    　ピーク電流より小さい所定の電流値と、所定の時間の範囲とを対応付けて記憶する記憶部と、
    　前記コイルに流れる電流の電流値が前記所定の電流値になるまでの時間を測定する測定部と、をさらに備え、
    　前記制御部は、
    　測定された時間が前記所定の時間の範囲内でない場合、前記燃料噴射弁を駆動できない故障が発生したと判定する
    　ことを特徴とする燃料噴射装置。
  6. 　請求項１に記載の燃料噴射装置であって、
    　開弁するため前記第１又は第２の電圧を供給する期間内の所定のタイミングと、ピーク電流に対応する電圧値より小さい所定の電圧値とを対応付けて記憶する記憶部と、
    　前記所定のタイミングにおいて前記コイルの電圧値を測定する測定部と、をさらに備え、
    　前記制御部は、
    　測定された電圧値が前記所定の電圧値以下の場合、前記燃料噴射弁を駆動できない故障が発生したと判定する
    　ことを特徴とする燃料噴射装置。
  7. 　請求項１に記載の燃料噴射装置であって、
    　開弁するため前記第１又は第２の電圧を供給する期間内の所定の期間と、所定の電圧値の差分とを対応付けて記憶する記憶部と、
    　前記所定の期間の前記コイルの電圧値の差分を測定する測定部と、をさらに備え、
    　前記制御部は、
    　測定された電圧値の差分が前記所定の電圧値の差分以下の場合、前記燃料噴射弁を駆動できない故障が発生したと判定する
    　ことを特徴とする燃料噴射装置。
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