(57)【要約】【課題】内燃機関の燃料噴射装置を駆動するエンジンコントロールユニットにおいて、ドライバ駆動電圧が低下した場合での噴射によるドライバ故障を防止する。【解決手段】内燃機関の燃料噴射装置において、バッテリ電圧より高い昇圧電圧による電流値を制御するハイサイドドライバと、バッテリ電圧による電流値を制御するハイサイドドライバ及びこれらの下流にあるローサイドドライバと、燃料噴射弁を開閉駆動し、コイルへの通電を制御する制御手段と、バッテリ電圧もしくはドライバ駆動電圧をモニタするモニタ手段を有し、前記制御手段は、前記モニタ手段によりモニタされた値によりコイルへの通電を停止するようにすればよい。これにより、ドライバが故障する恐れのある、ドライバ駆動電圧が低下した場合において駆動を停止することにより保護することが可能である。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃料噴射装置において、
バッテリ電圧より高い昇圧電圧による電流値を制御するハイサイドドライバと、
バッテリ電圧による電流値を制御するハイサイドドライバ及びこれらの下流にあるローサイドドライバと、
燃料噴射弁を開閉駆動し、コイルへの通電を制御する制御手段と、
バッテリ電圧もしくはドライバ駆動電圧をモニタするモニタ手段を有し、
前記制御手段は、前記モニタ手段によりモニタされた値によりコイルへの通電を停止するエンジンコントロールユニット。
【請求項２】
請求項１に記載したエンジンコントロールユニットにおいて、
バッテリ電圧もしくはドライバ駆動電圧のモニタを、ドライバ内部もしくは外部に設置した電圧監視回路を用いて行うエンジンコントロールユニット。
【請求項３】
請求項１に記載したエンジンコントロールユニットにおいて、
前記モニタ手段によるバッテリ電圧もしくはドライバ駆動電圧のモニタを、Ａ／Ｄコンバータを用いて行うエンジンコントロールユニット。
【請求項４】
請求項１に記載したエンジンコントロールユニットにおいて、
前記モニタ手段によるバッテリ電圧もしくはドライバ駆動電圧のモニタを、マイコンの入出力ポートによるハイ／ロー判定を用いて行うエンジンコントロールユニット。
【請求項５】
燃料噴射弁を開閉駆動し、コイルへの通電を制御する駆動回路を有する内燃機関の燃料噴射装置において、
バッテリ電圧もしくはドライバ駆動電圧をモニタする機能を有し、そのモニタ値により、コイルへの通電を停止し、ドライバの破損を防止することを可能とするエンジンコントロールユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射装置を駆動するエンジンコントロールユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００３−８４１５号公報には、燃料噴射装置を駆動させるためのシステムとして、エンジンコントロールユニットは昇圧電圧、バッテリ電圧の駆動を切り替えるハイサイドドライバ、及び電流をモニタするローサイドドライバが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−８４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ローサイドドライバのゲート電圧はドライバＩＣに供給されるバッテリ電圧により生成されるが、この電圧は変動がある。保証外のバッテリ電圧低下により、ローサイドドライバのゲート電圧が低下した場合、ローサイドドライバは抵抗値が上昇する特性を持っている。上記特許文献１の構成において、低下したゲート電圧に対し大きな電流が流れると、ローサイドドライバの発熱が大きくなり、破壊を招く恐れがある。よってこれを防止する必要があり、そのために保証外の低いバッテリ電圧が入力された場合に燃料噴射装置の駆動を停止することが必要になる。
【０００５】
そこで、本発明は、バッテリ電圧もしくはドライバ駆動電圧をモニタし、電圧が低い場合に噴射を停止し、ローサイドドライバの故障を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、燃料噴射弁を開閉駆動し、コイルへの通電を制御する駆動回路を有する内燃機関の燃料噴射装置において、バッテリ電圧もしくはドライバ駆動電圧をモニタする機能を有し、そのモニタ値により、コイルへの通電を停止するように制御する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ドライバ駆動電圧が低下した場合においてもドライバの破損を防止することができ、信頼性の高いエンジンコントロールユニットを実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に関わる燃料噴射装置の概要。
【図２】コントロールユニットブロック図。
【図３】コイル負荷の駆動波形。
【図４】本発明の実施例となるコントロールユニットブロック図。
【図５】本発明の実施例１（フローチャート）。
【図６】本発明の実施例２（フローチャート）。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明にかかる一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
最初に、図１を用いて、本実施形態による燃料噴射制御装置を搭載する内燃機関システムの構成について説明する。エンジン１には、ピストン２，吸気弁３，排気弁４が備えられる。吸気は、空気流量計（ＡＦＭ）２０を通過してスロットル弁１９に入り、分岐部であるコレクタ１５より吸気管１０，吸気弁３を介してエンジン１の燃焼室２１に供給される。燃料は、燃料タンク２３から低圧燃料ポンプ２４によって内燃機関へと供給され、さらに高圧燃料ポンプ２５によって燃料噴射に必要な圧力に高められる。高圧燃料ポンプ２５によって昇圧された燃料は、燃料噴射弁５から、エンジン１の燃焼室２１に噴射供給され、点火コイル７，点火プラグ６で点火される。燃料の圧力は、燃料圧力センサ２６によって計測される。
【００１１】
燃焼後の排気ガスは、排気弁４を介して排気管１１に排出される。排気管１１には、排気ガス浄化のための三元触媒１２が備えられている。ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）９には、燃料噴射制御装置２７が内蔵され、エンジン１のクランク角センサ１６の信号、ＡＦＭ２０の空気量信号、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ１３の信号、アクセル開度センサ２２のアクセル開度、燃料圧力センサ２６等の信号が入力される。ＥＣＵ９は、アクセル開度センサ２２の信号からエンジンへの要求トルクを算出するとともに、アイドル状態の判定等を行う。ＥＣＵ９には、クランク角センサ１６の信号からエンジン回転数を演算する回転数検出手段が備えられている。
【００１２】
また、ＥＣＵ９は、エンジン１に必要な吸入空気量を算出し、それに見合った開度信号をスロットル弁１９に出力する。また、ＥＣＵ９の燃料噴射制御装置２７は吸入空気量に応じた燃料量を算出して、燃料噴射弁５が燃料噴射を行うための電流を出力し、点火プラグ６に点火信号を出力する。
【００１３】
排気管１１とコレクタ１５との間は、ＥＧＲ通路１８により接続されている。ＥＧＲ通路１８の途中には、ＥＧＲ弁１４が備えられている。ＥＧＲ弁１４の開度は、ＥＣＵ９によって制御され、必要に応じて、排気管１１の中の排気ガスが、吸気管１０に還流される。
【００１４】
図２は、燃料噴射装置駆動回路の回路ブロック図を示している。燃料噴射装置は、一般に図１に示したＥＣＵ９に内蔵されている。バッテリ４１の電圧はＥＣＵ９に供給され、この電圧は電源ＩＣ４３，ドライバＩＣ４７，燃料噴射装置駆動用昇圧回路５１，ハイサイドドライバ５２等に供給される。また、電源ＩＣ４３により、マイコン４４，ドライバＩＣ４７等に電圧が供給される。
【００１５】
ドライバＩＣ４７は、マイコン４４との通信部４９，昇圧回路駆動部５０，ドライバ駆動部４８を有する。昇圧回路駆動部５０から昇圧回路５１にスイッチング信号を送り、昇圧回路により昇圧された電圧をハイサイドドライバ５２に供給する。また、昇圧回路５１で昇圧された電圧は、昇圧回路駆動部５０にフィードバックし、再びスイッチング信号を送るか否かをドライバＩＣ４７が判断する。
【００１６】
また、昇圧回路５１で昇圧された電圧は、マイコン４４のＡ／Ｄコンバータ４５にフィードバックすることも可能で、Ａ／Ｄ値を基にして、マイコン４４の中にある通信部４６より、ドライバＩＣ４７に対して信号を送ることができる。また、マイコン４４が有するＡ／Ｄコンバータは、昇圧電圧の他に燃圧センサや温度センサ等からの信号を入力，モニタすることが可能である。マイコン４４は他にも、外部負荷を駆動したり、外部からの信号をモニタしたりする入出力ポート４２を有している。ハイサイドドライバ５２は昇圧回路５１とバッテリ４１系の電源を得ることができ、昇圧電圧により駆動するドライバ５２ａとバッテリ電圧により駆動するドライバ５２ｂを有する。ドライバ駆動部４８の駆動信号（Ａ，Ｂ）により、コイルを有するコイル負荷５４へ電流を流す役割を持っている。
【００１７】
ローサイドドライバ５３は、ドライバ駆動部４８からの駆動信号（Ｃ）により、コイルを有するコイル負荷５４からの電流をグランド電位に流す役割を持っている。また、ハイサイドドライバ５２とローサイドドライバ５３のどちらか、もしくは両方にシャント抵抗等を用いた電流検出機能及び端子電圧の検出機能を有しており、ドライバ及びコイル負荷５４に流れる電流値を検出し、その電流値をフィードバックすることにより、ドライバ駆動を行っている。また、これらの機能により、ドライバへの過電流や端子の天絡，地絡の検出も行うことが可能である。
【００１８】
ここで、昇圧回路５１，ハイサイドドライバ５２，ローサイドドライバ５３はドライバＩＣ４７の内部，外部どちらに有していてもよく、ドライバＩＣ４７をドライバもしくはプリドライバどちらの役割で使用してもよい。
【００１９】
図３はドライバ駆動部４８から出力される駆動波形と、コイル負荷５４へ流れる電流との関係を表す図である。マイコン４４より、開弁時間を決定するＰｉパルスと噴射時間を決定するＴｉパルスを出力する。この時間Ｐｉ及びＴｉはコイル負荷の特性に応じて設定されており、通常は一定値となっている。
【００２０】
このＰｉパルス，Ｔｉパルスを入力されたドライバＩＣ４７は、この波形に応じて、各ドライバへＡ，Ｂ，Ｃの信号を送信し、ドライバの駆動を行う。Ｐｉパルス，Ｔｉパルスの信号を受けた直後、信号Ａ，Ｂ，Ｃをオンとし、駆動を開始する（状態６１）。ここで、バッテリ電圧より昇圧電圧の方が高いため、信号Ｂは駆動させてもさせなくてもよい。設定したピーク電流値Ｉpeak（開弁電流１）に達するまでこの状態を続けることにより電流を増加させ（状態６２）、Ｉpeakに到達直後、信号Ａをオフ、信号Ｂをデューティー駆動とする（状態６３）。
【００２１】
その後、設定したＩhold１（開弁電流２）を保持するよう信号Ｂを駆動する（状態６４）。このとき、信号Ｂの代わりに信号Ａによるデューティー駆動を行ってもよい。この状態のまま、時間がＰｉに達するまで保持し、時間Ｐｉに到達した直後、設定したＩhold２（保持電流）を保持するよう信号Ｂのデューティー比を変更する（状態６５）。ここでも信号Ｂの代わりに信号Ａによるデューティー駆動を行ってもよい。
【００２２】
この状態のまま、時間がＴｉに達するまで保持し（状態６６）、時間がＴｉまで到達した直後、オンしていた信号をオフし、駆動を終了する（状態６７）。同図に、昇圧電圧（Ｖboost）及びバッテリ電圧（ＶＢ）の電圧波形を示す。信号Ａをオンし、昇圧電圧を使用している時は、昇圧電圧が低下する（状態６２）。昇圧電圧は、昇圧回路駆動部５０でのモニタが可能であるため、電流がＩpeakに到達した後（状態６３）、信号Ａをオフとしたときは、昇圧電圧が設定値に戻るまで上昇し、達した後は設定値を保持する。
【００２３】
もしＩhold１，Ｉhold２での駆動を昇圧電圧において行った場合は、この状態においても昇圧電圧を使用するため、低下する。バッテリ電圧に関しては、バッテリの電流容量が大きいため、電圧の低下が小さく、低下後の復帰時間も無視できるほど短いため、図中では一定としている。
【００２４】
ここで、図２，図３における信号Ｃは、バッテリ電圧より供給されることが多く、そのため、信号Ｃの電圧レベルはバッテリ電圧により変動する。ローサイドドライバ５３は電界効果トランジスタを用いる場合が多く、信号Ｃの電圧レベルが低下するとドライバ自身の抵抗値が大きくなる特性を持っている。保証外となるような低いバッテリ電圧が入力され、かつ図３の状態６２のような大きな電流が流れた場合、ローサイドドライバ５３の発熱が大きくなり、ドライバを破壊する恐れがある。そこで、図４を一例とするモニタ回路が必要となる。
【００２５】
図４は、本発明の実施例である、ドライバ駆動電圧のモニタ回路を追加した回路である。１つ目の例は、ローサイドドライバ５３駆動電圧モニタ回路５５の追加である。この例では、バッテリ電圧をモニタしており、コンパレータ等の回路を用いて形成する。駆動電圧モニタ回路５５はドライバＩＣ４７の内部もしくは外部に設置する。
【００２６】
２つ目の例はドライバ駆動電圧のモニタをマイコン４４のＡ／Ｄコンバータ４５で行う方式であり、モニタした電圧により低電圧判定のしきい値以下か判定する燃料噴射装置駆動判断部５６を有する。また、２つ目の例の派生として、ドライバ駆動電圧のモニタをＡ／Ｄコンバータ４５の代わりに入出力ポート４２によるハイ／ロー判定により行ってもよい。
【００２７】
図５は図４の１つ目の例（駆動電圧モニタ回路５５）による、本発明の実施例をフローチャートに示した図である。駆動電圧モニタ回路５５にドライバ駆動電圧（図４の例ではバッテリ電圧）を入力し、この電圧Ｖｃを測定する（６１）。駆動電圧モニタ回路５５が認識した電圧値Ｖｃがしきい値Ｖ０以上の場合は通常動作とする（６３）が、しきい値Ｖ０以下の場合、ローサイドドライバ駆動信号Ｃへの信号を停止する（６４）。このとき、信号ＡおよびＢを停止してもよい。
【００２８】
図６は図４の２つ目の例（マイコン内部の燃料噴射装置駆動判断部５６）による、本発明の実施例をフローチャートに示した図である。マイコン４４のＡ／Ｄコンバータに４５にドライバ駆動電圧（図４の例ではバッテリ電圧）を入力し、この電圧Ｖｃを測定する（７１）。モニタした電圧値Ｖｃを、マイコン内部の燃料噴射装置駆動判断部５６がしきい値Ｖ０以上か以下かを判定する（７２）。判定結果がしきい値Ｖ０以上の場合は通常動作とする（７４）が、しきい値Ｖ０以下の場合、マイコン内部の通信部４６からドライバＩＣ４７に停止信号を出力し（７５）、これによりローサイドドライバ駆動信号Ｃへの信号を停止する（７６）。このとき、同様の方法で信号ＡおよびＢを停止してもよい。
【００２９】
また、図４の説明でも示したとおり、ドライバ駆動電圧のモニタをＡ／Ｄコンバータ４５の代わりに入出力ポート４２によるハイ／ロー判定により、同様の判定を行ってもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１  エンジン
２  ピストン
３  吸気弁
４  排気弁
５  燃料噴射弁
６  点火プラグ
７  点火コイル
８  水温センサ
９  ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）
１０  吸気管
１１  排気管
１２  三元触媒
１３  酸素センサ
１４  ＥＧＲ弁
１５  コレクタ
１６  クランク角センサ
１８  ＥＧＲ通路
１９  スロットル弁
２０  ＡＦＭ
２１  燃焼室
２２  アクセル開度センサ
２３  燃料タンク
２４  低圧燃料ポンプ
２５  高圧燃料ポンプ
２６  燃料圧力センサ
２７  燃料噴射制御装置
４１  バッテリ
４２  マイコンの入出力ポート
４３  電源ＩＣ
４４  マイコン
４５  Ａ／Ｄコンバータ
４６  マイコン内部の通信部
４７  ドライバＩＣ（もしくはプリドライバ）
４８  ドライバ駆動部
４９  ドライバＩＣ内部の通信部
５０  昇圧回路駆動部
５１  昇圧回路
５２  ハイサイドドライバ
５３  ローサイドドライバ
５４  コイル負荷（燃料噴射装置）
５５  駆動電圧モニタ回路
５６  燃料噴射装置駆動判断部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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