(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気結合した一対の第１および第２コイルを有する電磁石装置と、
第１コイルに直列接続され、導通状態のとき第１コイルが励磁され、遮断状態のとき第１コイルが消磁される第１スイッチング手段と、
第２コイルに直列接続され、導通状態のとき第２コイルが励磁され、遮断状態のとき第２コイルが消磁される第２スイッチング手段と、
第１スイッチング手段を導通／遮断する第１制御信号と、第２スイッチング手段を導通／遮断する第２制御信号とを発生し、第１および第２制御信号は、第１スイッチング手段が導通状態で第２スイッチング手段が遮断状態である第１期間、および第１スイッチング手段が遮断状態で第２スイッチング手段が導通状態である第２期間を有するように、第１および第２スイッチング手段をデューティ制御する信号発生手段とを含む故障判定対象物の断線故障を判定する故障判定装置であって、
第１コイルと第１スイッチング手段との接続点における電気信号の信号レベルが、予め定める弁別レベル未満のとき予め定める一方レベルを保ち、前記弁別レベル以上のとき予め定める他方レベルを保つ比較信号を生成する比較手段と、
比較手段からの出力に応答し、第１コイルおよび第１スイッチング手段を含む電力供給経路の断線故障を判定する故障判定手段とを含み、
前記故障判定手段は、
前記第１制御信号の信号レベルの変化タイミングから、比較信号が一方レベルまたは他方レベルを保つ継続時間を計時する計時手段と、
計時手段で計時される継続時間が、第１制御信号によって第１スイッチング手段が導通状態または遮断状態に保たれる保持時間と一致するとき、断線故障がないと判定し、継続時間が保持時間と一致しないとき、断線故障があると判定する判定手段とを含むことを特徴とする故障判定装置。
【請求項２】
前記判定手段は、前記継続時間が保持時間と一致しない場合であって継続時間が予め定める時間未満のとき、前記接続点よりも第１コイル側の経路に断線故障があると判定し、前記継続時間が保持時間と一致しない場合であって継続時間が前記予め定める時間以上のとき、前記接続点よりも第１スイッチング手段側の経路に断線故障があると判定し、
前記予め定める時間は、前記接続点よりも第１スイッチング手段側の経路に断線故障があるときの継続時間未満であって前記接続点よりも第１コイル側の経路に断線故障があるときの継続時間以上になるように設定されることを特徴とする請求項１記載の故障判定装置。
【請求項３】
磁気結合した一対の第１および第２コイルを有する電磁石装置と、
第１コイルに直列接続され、導通状態のとき第１コイルが励磁され、遮断状態のとき第１コイルが消磁される第１スイッチング手段と、
第２コイルに直列接続され、導通状態のとき第２コイルが励磁され、遮断状態のとき第２コイルが消磁される第２スイッチング手段と、
第１スイッチング手段を導通／遮断する第１制御信号と、第２スイッチング手段を導通／遮断する第２制御信号とを発生し、第１および第２制御信号は、第１スイッチング手段が導通状態で第２スイッチング手段が遮断状態である第１期間、および第１スイッチング手段が遮断状態で第２スイッチング手段が導通状態である第２期間を有するように、第１および第２スイッチング手段をデューティ制御する信号発生手段とを含む故障判定対象物の断線故障を判定する故障判定装置であって、
第１コイルと第１スイッチング手段との接続点における電気信号の信号レベルが、予め定める弁別レベル未満のとき予め定める一方レベルを保ち、前記弁別レベル以上のとき予め定める他方レベルを保つ比較信号を生成する比較手段と、
比較手段からの出力に応答し、第１コイルおよび第１スイッチング手段を含む電力供給経路の断線故障を判定する故障判定手段とを含み、
前記故障判定手段は、
前記第１制御信号によって第１スイッチング手段が導通状態および遮断状態のいずれか一方状態からいずれか他方状態に切換えられるタイミングから第１制御信号のデューティ比に対応して定められる遡航時間だけ遡る時点から計時される予め定める判定期間内の比較信号のレベル変化の有無を検出する検出手段と、
検出手段の出力に応答し、レベル変化があるとき断線故障がないと判定し、レベル変化がないとき断線故障があると判定する判定手段とを含み、
前記遡航時間は、前記判定期間の開始タイミングが、前記接続点よりも第１スイッチング手段側の経路に断線故障があるときの比較信号のレベル変化のタイミングよりも時間軸上で遅くなるように設定されることを特徴とする故障判定装置。
【請求項４】
磁気結合した一対の第１および第２コイルを有する電磁石装置と、
第１コイルに直列接続され、導通状態のとき第１コイルが励磁され、遮断状態のとき第１コイルが消磁される第１スイッチング手段と、
第２コイルに直列接続され、導通状態のとき第２コイルが励磁され、遮断状態のとき第２コイルが消磁される第２スイッチング手段と、
第１スイッチング手段を導通／遮断する第１制御信号と、第２スイッチング手段を導通／遮断する第２制御信号とを発生し、第１および第２制御信号は、第１スイッチング手段が導通状態で第２スイッチング手段が遮断状態である第１期間、および第１スイッチング手段が遮断状態で第２スイッチング手段が導通状態である第２期間を有するように、第１および第２スイッチング手段をデューティ制御する信号発生手段とを含む故障判定対象物の断線故障を判定する故障判定装置であって、
第１コイルと第１スイッチング手段との接続点における電気信号の信号レベルが、予め定める弁別レベル未満のとき予め定める一方レベルを保ち、前記弁別レベル以上のとき予め定める他方レベルを保つ比較信号を生成する比較手段と、
比較手段からの出力に応答し、第１コイルおよび第１スイッチング手段を含む電力供給経路の断線故障を判定する故障判定手段とを含み、
前記故障判定手段は、
予め定める検査期間、前記第１スイッチング手段を導通状態に保つ強制手段と、
検査期間内の比較信号のレベル変化の有無を検出する検出手段と、
検出手段の出力に応答し、レベル変化がないとき、前記接続点よりも第１スイッチング手段側の経路に断線故障がないと判定し、レベル変化があるとき、前記接続点よりも第１スイッチング手段側の経路に断線故障があると判定する判定手段とを含むことを特徴とする故障判定装置。
【請求項５】
磁気結合した一対の第１および第２コイルを有する電磁石装置と、
第１コイルに直列接続され、導通状態のとき第１コイルが励磁され、遮断状態のとき第１コイルが消磁される第１スイッチング手段と、
第２コイルに直列接続され、導通状態のとき第２コイルが励磁され、遮断状態のとき第２コイルが消磁される第２スイッチング手段と、
第１スイッチング手段を導通／遮断する第１制御信号と、第２スイッチング手段を導通／遮断する第２制御信号とを発生し、第１および第２制御信号は、第１スイッチング手段が導通状態で第２スイッチング手段が遮断状態である第１期間、および第１スイッチング手段が遮断状態で第２スイッチング手段が導通状態である第２期間を有するように、第１および第２スイッチング手段をデューティ制御する信号発生手段とを含む故障判定対象物の断線故障を判定する故障判定装置であって、
第１コイルおよび第１スイッチング手段を含む電力供給経路の断線故障を判定する故障判定手段を含み、
前記故障判定手段は、
予め定める検査期間、前記第１スイッチング手段を導通状態に保つ強制手段と、
検査期間内に、第１コイルと第１スイッチング手段との接続点における電気信号の信号レベルが予め定める弁別レベル以上を常に保つとき、電力供給経路に断線故障がないと判定し、検査期間内に前記電気信号の信号レベルが前記弁別レベル未満になる期間が存在するとき、電力供給経路に断線故障があると判定する判定手段とを含むことを特徴とする故障判定装置。
【請求項６】
前記故障判定手段は、前記検査期間内に前記接続点の電気信号の信号レベルが前記弁別レベル以下の予め定めるもう１つの弁別レベル未満を常に保つとき、前記接続点よりも第１コイル側の経路に断線故障があると判定し、前記検査期間内に前記もう１つの弁別レベル以上になる期間が存在するとき、前記接続点よりも第１コイル側の経路に断線故障がないと判定する断線判定手段をさらに含むことを特徴とする請求項４または５記載の故障判定装置。
【請求項７】
予め定める流体が通過する流体経路に介在される弁体を有する弁手段と、
弁手段の弁開度を表す指示信号を出力する開度決定手段と、
磁気結合した一対の第１および第２コイルであって、第１コイルは弁開度が増加する方向に弁体を変位させ、第２コイルは弁開度が減少する方向に弁体を変位させる電磁石装置と、
第１コイルに直列接続され、導通状態のとき第１コイルが励磁され、遮断状態のとき第１コイルが消磁される第１スイッチング手段と、
第２コイルに直列接続され、導通状態のとき第２コイルが励磁され、遮断状態のとき第２コイルが消磁される第２スイッチング手段と、
開度決定手段からの指示信号に応答し、弁開度に対応するデューティ比が相互に定められる第１および第２制御信号であって、第１スイッチング手段を導通／遮断する第１制御信号と、第２スイッチング手段を導通／遮断する第２制御信号とを発生し、第１および第２制御信号は、第１スイッチング手段が導通状態で第２スイッチング手段が遮断状態である第１期間、および第１スイッチング手段が遮断状態で第２スイッチング手段が導通状態である第２期間を有するように、第１および第２スイッチング手段をデューティ制御する信号発生手段と、
第１コイルと第１スイッチング手段との第１接続点における第１電気信号の信号レベルが、予め定める弁別レベル未満のとき予め定める一方レベルを保ち、前記弁別レベル以上のとき予め定める他方レベルを保つ第１比較信号を生成する第１比較手段と、
第１比較手段からの出力に応答し、第１コイルおよび第１スイッチング手段を含む第１電力供給経路の断線故障を判定する第１故障判定手段と、
第２コイルと第２スイッチング手段との第２接続点における第２電気信号の信号レベルが、予め定める弁別レベル未満のとき予め定める一方レベルを保ち、前記弁別レベル以上のとき予め定める他方レベルを保つ第２比較信号を生成する第２比較手段と、
第２比較手段からの出力に応答し、第２コイルおよび第２スイッチング手段を含む第２電力供給経路の断線故障を判定する第２故障判定手段とを含み、
前記第１故障判定手段は、
前記第１制御信号の信号レベルの変化タイミングから、第１比較信号が一方レベルまたは他方レベルを保つ継続時間を計時する計時手段と、
計時手段で計時される継続時間が、第１制御信号によって第１スイッチング手段が導通状態または遮断状態に保たれる保持時間と一致するとき、断線故障がないと判定し、継続時間が保持時間と一致しないとき、断線故障があると判定する判定手段とを含み、
前記第２故障判定手段は、
前記第２制御信号の信号レベルの変化タイミングから、第２比較信号が一方レベルまたは他方レベルを保つ継続時間を計時する計時手段と、
計時手段で計時される継続時間が、第２制御信号によって第２スイッチング手段が導通状態または遮断状態に保たれる保持時間と一致するとき、断線故障がないと判定し、継続時間が保持時間と一致しないとき、断線故障があると判定する判定手段とを含むことを特徴とする流量制御装置。
【請求項８】
予め定める流体が通過する流体経路に介在される弁体を有する弁手段と、
弁手段の弁開度を表す指示信号を出力する開度決定手段と、
磁気結合した一対の第１および第２コイルであって、第１コイルは弁開度が増加する方向に弁体を変位させ、第２コイルは弁開度が減少する方向に弁体を変位させる電磁石装置と、
第１コイルに直列接続され、導通状態のとき第１コイルが励磁され、遮断状態のとき第１コイルが消磁される第１スイッチング手段と、
第２コイルに直列接続され、導通状態のとき第２コイルが励磁され、遮断状態のとき第２コイルが消磁される第２スイッチング手段と、
開度決定手段からの指示信号に応答し、弁開度に対応するデューティ比が相互に定められる第１および第２制御信号であって、第１スイッチング手段を導通／遮断する第１制御信号と、第２スイッチング手段を導通／遮断する第２制御信号とを発生し、第１および第２制御信号は、第１スイッチング手段が導通状態で第２スイッチング手段が遮断状態である第１期間、および第１スイッチング手段が遮断状態で第２スイッチング手段が導通状態である第２期間を有するように、第１および第２スイッチング手段をデューティ制御する信号発生手段と、
第１コイルと第１スイッチング手段との第１接続点における第１電気信号の信号レベルが、予め定める弁別レベル未満のとき予め定める一方レベルを保ち、前記弁別レベル以上のとき予め定める他方レベルを保つ第１比較信号を生成する第１比較手段と、
第１比較手段からの出力に応答し、第１コイルおよび第１スイッチング手段を含む第１電力供給経路の断線故障を判定する第１故障判定手段と、
第２コイルと第２スイッチング手段との第２接続点における第２電気信号の信号レベルが、予め定める弁別レベル未満のとき予め定める一方レベルを保ち、前記弁別レベル以上のとき予め定める他方レベルを保つ第２比較信号を生成する第２比較手段と、
第２比較手段からの出力に応答し、第２コイルおよび第２スイッチング手段を含む第２電力供給経路の断線故障を判定する第２故障判定手段とを含み、
前記第１故障判定手段は、
前記第１制御信号によって第１スイッチング手段が導通状態および遮断状態のいずれか一方状態からいずれか他方状態に切換えられるタイミングから第１制御信号のデューティ比に対応して定められる遡航時間だけ遡る時点から計時される予め定める判定期間内の第１比較信号のレベル変化の有無を検出する検出手段と、
検出手段の出力に応答し、レベル変化があるとき断線故障がないと判定し、レベル変化がないとき断線故障があると判定する判定手段とを含み、
前記遡航時間は、前記判定期間の開始タイミングが、前記第１接続点よりも第１スイッチング手段側の経路に断線故障があるときの第１比較信号のレベル変化のタイミングよりも時間軸上で遅くなるように設定され、
前記第２故障判定手段は、
前記第２制御信号によって第２スイッチング手段が導通状態および遮断状態のいずれか一方状態からいずれか他方状態に切換えられるタイミングから第２制御信号のデューティ比に対応して定められる遡航時間だけ遡る時点から計時される予め定める判定期間内の第２比較信号のレベル変化の有無を検出する検出手段と、
検出手段の出力に応答し、レベル変化があるとき断線故障がないと判定し、レベル変化がないとき断線故障があると判定する判定手段とを含み、
前記遡航時間は、前記判定期間の開始タイミングが、前記第２接続点よりも第２スイッチング手段側の経路に断線故障があるときの第２比較信号のレベル変化のタイミングよりも時間軸上で遅くなるように設定されることを特徴とする流量制御装置。
【請求項９】
予め定める流体が通過する流体経路に介在される弁体を有する弁手段と、
弁手段の弁開度を表す指示信号を出力する開度決定手段と、
磁気結合した一対の第１および第２コイルであって、第１コイルは弁開度が増加する方向に弁体を変位させ、第２コイルは弁開度が減少する方向に弁体を変位させる電磁石装置と、
第１コイルに直列接続され、導通状態のとき第１コイルが励磁され、遮断状態のとき第１コイルが消磁される第１スイッチング手段と、
第２コイルに直列接続され、導通状態のとき第２コイルが励磁され、遮断状態のとき第２コイルが消磁される第２スイッチング手段と、
開度決定手段からの指示信号に応答し、弁開度に対応するデューティ比が相互に定められる第１および第２制御信号であって、第１スイッチング手段を導通／遮断する第１制御信号と、第２スイッチング手段を導通／遮断する第２制御信号とを発生し、第１および第２制御信号は、第１スイッチング手段が導通状態で第２スイッチング手段が遮断状態である第１期間、および第１スイッチング手段が遮断状態で第２スイッチング手段が導通状態である第２期間を有するように、第１および第２スイッチング手段をデューティ制御する信号発生手段と、
第１コイルと第１スイッチング手段との第１接続点における第１電気信号の信号レベルが、予め定める弁別レベル未満のとき予め定める一方レベルを保ち、前記弁別レベル以上のとき予め定める他方レベルを保つ第１比較信号を生成する第１比較手段と、
第１比較手段からの出力に応答し、第１コイルおよび第１スイッチング手段を含む第１電力供給経路の断線故障を判定する第１故障判定手段と、
第２コイルと第２スイッチング手段との第２接続点における第２電気信号の信号レベルが、予め定める弁別レベル未満のとき予め定める一方レベルを保ち、前記弁別レベル以上のとき予め定める他方レベルを保つ第２比較信号を生成する第２比較手段と、
第２比較手段からの出力に応答し、第２コイルおよび第２スイッチング手段を含む第２電力供給経路の断線故障を判定する第２故障判定手段とを含み、
前記第１故障判定手段は、
予め定める検査期間、前記第１スイッチング手段を導通状態に保つ強制手段と、
検査期間内の第１比較信号のレベル変化の有無を検出する検出手段と、
検出手段の出力に応答し、レベル変化がないとき、前記第１接続点よりも第１スイッチング手段側の経路に断線故障がないと判定し、レベル変化があるとき、前記第１接続点よりも第１スイッチング手段側の経路に断線故障があると判定する判定手段とを含み、
前記第２故障判定手段は、
予め定める検査期間、前記第２スイッチング手段を導通状態に保つ強制手段と、
検査期間内の第２比較信号のレベル変化の有無を検出する検出手段と、
検出手段の出力に応答し、レベル変化がないとき、前記第２接続点よりも第２スイッチング手段側の経路に断線故障がないと判定し、レベル変化があるとき、前記第２接続点よりも第２スイッチング手段側の経路に断線故障があると判定する判定手段とを含むことを特徴とする流量制御装置。
【請求項１０】
予め定める流体が通過する流体経路に介在される弁体を有する弁手段と、
弁手段の弁開度を表す指示信号を出力する開度決定手段と、
磁気結合した一対の第１および第２コイルであって、第１コイルは弁開度が増加する方向に弁体を変位させ、第２コイルは弁開度が減少する方向に弁体を変位させる電磁石装置と、
第１コイルに直列接続され、導通状態のとき第１コイルが励磁され、遮断状態のとき第１コイルが消磁される第１スイッチング手段と、
第２コイルに直列接続され、導通状態のとき第２コイルが励磁され、遮断状態のとき第２コイルが消磁される第２スイッチング手段と、
開度決定手段からの指示信号に応答し、弁開度に対応するデューティ比が相互に定められる第１および第２制御信号であって、第１スイッチング手段を導通／遮断する第１制御信号と、第２スイッチング手段を導通／遮断する第２制御信号とを発生し、第１および第２制御信号は、第１スイッチング手段が導通状態で第２スイッチング手段が遮断状態である第１期間、および第１スイッチング手段が遮断状態で第２スイッチング手段が導通状態である第２期間を有するように、第１および第２スイッチング手段をデューティ制御する信号発生手段と、
第１コイルおよび第１スイッチング手段を含む第１電力供給経路の断線故障を判定する第１故障判定手段と、
第２コイルおよび第２スイッチング手段を含む第２電力供給経路の断線故障を判定する第２故障判定手段とを含み、
前記第１故障判定手段は、
予め定める検査期間、前記第１スイッチング手段を導通状態に保つ強制手段と、
検査期間内に、第１コイルと第１スイッチング手段との第１接続点における第１電気信号の信号レベルが予め定める弁別レベル以上を常に保つとき、第１電力供給経路に断線故障がないと判定し、検査期間内に前記第１電気信号の信号レベルが前記弁別レベル未満になる期間が存在するとき、第１電力供給経路に断線故障があると判定する判定手段とを含み、
前記第２故障判定手段は、
予め定める検査期間、前記第２スイッチング手段を導通状態に保つ強制手段と、
検査期間内に、第２コイルと第２スイッチング手段との第２接続点における第２電気信号の信号レベルが予め定める弁別レベル以上を常に保つとき、第２電力供給経路に断線故障がないと判定し、検査期間内に前記第２電気信号の信号レベルが前記弁別レベル未満になる期間が存在するとき、第２電力供給経路に断線故障があると判定する判定手段とを含むことを特徴とする流量制御装置。
【請求項１１】
前記流体は、内燃機関に供給される吸入空気であり、
前記流体経路は、内燃機関に空気を供給するための吸入管路に付随し、吸入管路のうちスロットル弁の取付位置を迂回する迂回管路であることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１つに記載の流量制御装置。
【請求項１２】
前記第１および第２電力供給経路の少なくとも一方に断線故障があることを表示する表示手段と、
前記第１および第２故障判定手段の少なくとも一方で断線故障ありと判定されるとき、表示手段によって断線故障があることを表示し、さらに前記第２故障判定手段によって断線故障ありと判定されるとき、内燃機関のトルクを減少させる内燃機関制御手段とをさらに有することを特徴とする請求項１１記載の流量制御装置。
【請求項１３】
内燃機関に燃料を供給するために弁体が変位する燃料噴射弁と、
燃料噴射弁からの燃料流量を表す指示信号を導出する燃料噴射量決定手段と、
磁気結合した一対の第１および第２コイルであって、第１コイルは弁開度が増加する方向に弁体を変位させ、第２コイルは弁開度が減少する方向に弁体を変位させる電磁石装置と、
第１コイルに直列接続され、導通状態のとき第１コイルが励磁され、遮断状態のとき第１コイルが消磁される第１スイッチング手段と、
第２コイルに直列接続され、導通状態のとき第２コイルが励磁され、遮断状態のとき第２コイルが消磁される第２スイッチング手段と、
燃料噴射量決定手段からの指示信号に応答し、燃料流量に対応する弁開度に対応するデューティ比が相互に定められる第１および第２制御信号であって、第１スイッチング手段を導通／遮断する第１制御信号と、第２スイッチング手段を導通／遮断する第２制御信号とを発生し、第１および第２制御信号は、第１スイッチング手段が導通状態で第２スイッチング手段が遮断状態である第１期間、および第１スイッチング手段が遮断状態で第２スイッチング手段が導通状態である第２期間を有するように、第１および第２スイッチング手段をデューティ制御する信号発生手段と、
第１コイルと第１スイッチング手段との第１接続点における第１電気信号の信号レベルが、予め定める弁別レベル未満のとき予め定める一方レベルを保ち、前記弁別レベル以上のとき予め定める他方レベルを保つ第１比較信号を生成する第１比較手段と、
第１比較手段からの出力に応答し、第１コイルおよび第１スイッチング手段を含む第１電力供給経路の断線故障を判定する第１故障判定手段と、
第２コイルと第２スイッチング手段との第２接続点における第２電気信号の信号レベルが、予め定める弁別レベル未満のとき予め定める一方レベルを保ち、前記弁別レベル以上のとき予め定める他方レベルを保つ第２比較信号を生成する第２比較手段と、
第２比較手段からの出力に応答し、第２コイルおよび第２スイッチング手段を含む第２電力供給経路の断線故障を判定する第２故障判定手段とを含み、
前記第１故障判定手段は、
前記第１制御信号の信号レベルの変化タイミングから、第１比較信号が一方レベルまたは他方レベルを保つ継続時間を計時する計時手段と、
計時手段で計時される継続時間が、第１制御信号によって第１スイッチング手段が導通状態または遮断状態に保たれる保持時間と一致するとき、断線故障がないと判定し、継続時間が保持時間と一致しないとき、断線故障があると判定する判定手段とを含み、
前記第２故障判定手段は、
前記第２制御信号の信号レベルの変化タイミングから、第２比較信号が一方レベルまたは他方レベルを保つ継続時間を計時する計時手段と、
計時手段で計時される継続時間が、第２制御信号によって第２スイッチング手段が導通状態または遮断状態に保たれる保持時間と一致するとき、断線故障がないと判定し、継続時間が保持時間と一致しないとき、断線故障があると判定する判定手段とを含むことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項１４】
内燃機関に燃料を供給するために弁体が変位する燃料噴射弁と、
燃料噴射弁からの燃料流量を表す指示信号を導出する燃料噴射量決定手段と、
磁気結合した一対の第１および第２コイルであって、第１コイルは弁開度が増加する方向に弁体を変位させ、第２コイルは弁開度が減少する方向に弁体を変位させる電磁石装置と、
第１コイルに直列接続され、導通状態のとき第１コイルが励磁され、遮断状態のとき第１コイルが消磁される第１スイッチング手段と、
第２コイルに直列接続され、導通状態のとき第２コイルが励磁され、遮断状態のとき第２コイルが消磁される第２スイッチング手段と、
燃料噴射量決定手段からの指示信号に応答し、燃料流量に対応する弁開度に対応するデューティ比が相互に定められる第１および第２制御信号であって、第１スイッチング手段を導通／遮断する第１制御信号と、第２スイッチング手段を導通／遮断する第２制御信号とを発生し、第１および第２制御信号は、第１スイッチング手段が導通状態で第２スイッチング手段が遮断状態である第１期間、および第１スイッチング手段が遮断状態で第２スイッチング手段が導通状態である第２期間を有するように、第１および第２スイッチング手段をデューティ制御する信号発生手段と、
第１コイルと第１スイッチング手段との第１接続点における第１電気信号の信号レベルが、予め定める弁別レベル未満のとき予め定める一方レベルを保ち、前記弁別レベル以上のとき予め定める他方レベルを保つ第１比較信号を生成する第１比較手段と、
第１比較手段からの出力に応答し、第１コイルおよび第１スイッチング手段を含む第１電力供給経路の断線故障を判定する第１故障判定手段と、
第２コイルと第２スイッチング手段との第２接続点における第２電気信号の信号レベルが、予め定める弁別レベル未満のとき予め定める一方レベルを保ち、前記弁別レベル以上のとき予め定める他方レベルを保つ第２比較信号を生成する第２比較手段と、
第２比較手段からの出力に応答し、第２コイルおよび第２スイッチング手段を含む第２電力供給経路の断線故障を判定する第２故障判定手段とを含み、
前記第１故障判定手段は、
前記第１制御信号によって第１スイッチング手段が導通状態および遮断状態のいずれか一方状態からいずれか他方状態に切換えられるタイミングから第１制御信号のデューティ比に対応して定められる遡航時間だけ遡る時点から計時される予め定める判定期間内の第１比較信号のレベル変化の有無を検出する検出手段と、
検出手段の出力に応答し、レベル変化があるとき断線故障がないと判定し、レベル変化がないとき断線故障があると判定する判定手段とを含み、
前記遡航時間は、前記判定期間の開始タイミングが、前記第１接続点よりも第１スイッチング手段側の経路に断線故障があるときの第１比較信号のレベル変化のタイミングよりも時間軸上で遅くなるように設定され、
前記第２故障判定手段は、
前記第２制御信号によって第２スイッチング手段が導通状態および遮断状態のいずれか一方状態からいずれか他方状態に切換えられるタイミングから第２制御信号のデューティ比に対応して定められる遡航時間だけ遡る時点から計時される予め定める判定期間内の第２比較信号のレベル変化の有無を検出する検出手段と、
検出手段の出力に応答し、レベル変化があるとき断線故障がないと判定し、レベル変化がないとき断線故障があると判定する判定手段とを含み、
前記遡航時間は、前記判定期間の開始タイミングが、前記第２接続点よりも第２スイッチング手段側の経路に断線故障があるときの第２比較信号のレベル変化のタイミングよりも時間軸上で遅くなるように設定されることを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項１５】
内燃機関に燃料を供給するために弁体が変位する燃料噴射弁と、
燃料噴射弁からの燃料流量を表す指示信号を導出する燃料噴射量決定手段と、
磁気結合した一対の第１および第２コイルであって、第１コイルは弁開度が増加する方向に弁体を変位させ、第２コイルは弁開度が減少する方向に弁体を変位させる電磁石装置と、
第１コイルに直列接続され、導通状態のとき第１コイルが励磁され、遮断状態のとき第１コイルが消磁される第１スイッチング手段と、
第２コイルに直列接続され、導通状態のとき第２コイルが励磁され、遮断状態のとき第２コイルが消磁される第２スイッチング手段と、
燃料噴射量決定手段からの指示信号に応答し、燃料流量に対応する弁開度に対応するデューティ比が相互に定められる第１および第２制御信号であって、第１スイッチング手段を導通／遮断する第１制御信号と、第２スイッチング手段を導通／遮断する第２制御信号とを発生し、第１および第２制御信号は、第１スイッチング手段が導通状態で第２スイッチング手段が遮断状態である第１期間、および第１スイッチング手段が遮断状態で第２スイッチング手段が導通状態である第２期間を有するように、第１および第２スイッチング手段をデューティ制御する信号発生手段と、
第１コイルと第１スイッチング手段との第１接続点における第１電気信号の信号レベルが、予め定める弁別レベル未満のとき予め定める一方レベルを保ち、前記弁別レベル以上のとき予め定める他方レベルを保つ第１比較信号を生成する第１比較手段と、
第１比較手段からの出力に応答し、第１コイルおよび第１スイッチング手段を含む第１電力供給経路の断線故障を判定する第１故障判定手段と、
第２コイルと第２スイッチング手段との第２接続点における第２電気信号の信号レベルが、予め定める弁別レベル未満のとき予め定める一方レベルを保ち、前記弁別レベル以上のとき予め定める他方レベルを保つ第２比較信号を生成する第２比較手段と、
第２比較手段からの出力に応答し、第２コイルおよび第２スイッチング手段を含む第２電力供給経路の断線故障を判定する第２故障判定手段とを含み、
前記第１故障判定手段は、
予め定める検査期間、前記第１スイッチング手段を導通状態に保つ強制手段と、
検査期間内の第１比較信号のレベル変化の有無を検出する検出手段と、
検出手段の出力に応答し、レベル変化がないとき、前記第１接続点よりも第１スイッチング手段側の経路に断線故障がないと判定し、レベル変化があるとき、前記第１接続点よりも第１スイッチング手段側の経路に断線故障があると判定する判定手段とを含み、
前記第２故障判定手段は、
予め定める検査期間、前記第２スイッチング手段を導通状態に保つ強制手段と、
検査期間内の第２比較信号のレベル変化の有無を検出する検出手段と、
検出手段の出力に応答し、レベル変化がないとき、前記第２接続点よりも第２スイッチング手段側の経路に断線故障がないと判定し、レベル変化があるとき、前記第２接続点よりも第２スイッチング手段側の経路に断線故障があると判定する判定手段とを含むことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項１６】
内燃機関に燃料を供給するために弁体が変位する燃料噴射弁と、
燃料噴射弁からの燃料流量を表す指示信号を導出する燃料噴射量決定手段と、
磁気結合した一対の第１および第２コイルであって、第１コイルは弁開度が増加する方向に弁体を変位させ、第２コイルは弁開度が減少する方向に弁体を変位させる電磁石装置と、
第１コイルに直列接続され、導通状態のとき第１コイルが励磁され、遮断状態のとき第１コイルが消磁される第１スイッチング手段と、
第２コイルに直列接続され、導通状態のとき第２コイルが励磁され、遮断状態のとき第２コイルが消磁される第２スイッチング手段と、
燃料噴射量決定手段からの指示信号に応答し、燃料流量に対応する弁開度に対応するデューティ比が相互に定められる第１および第２制御信号であって、第１スイッチング手段を導通／遮断する第１制御信号と、第２スイッチング手段を導通／遮断する第２制御信号とを発生し、第１および第２制御信号は、第１スイッチング手段が導通状態で第２スイッチング手段が遮断状態である第１期間、および第１スイッチング手段が遮断状態で第２スイッチング手段が導通状態である第２期間を有するように、第１および第２スイッチング手段をデューティ制御する信号発生手段と、
第１コイルおよび第１スイッチング手段を含む第１電力供給経路の断線故障を判定する第１故障判定手段と、
第２コイルおよび第２スイッチング手段を含む第２電力供給経路の断線故障を判定する第２故障判定手段とを含み、
前記第１故障判定手段は、
予め定める検査期間、前記第１スイッチング手段を導通状態に保つ強制手段と、
検査期間内に、第１コイルと第１スイッチング手段との第１接続点における第１電気信号の信号レベルが予め定める弁別レベル以上を常に保つとき、第１電力供給経路に断線故障がないと判定し、検査期間内に前記第１電気信号の信号レベルが前記弁別レベル未満になる期間が存在するとき、第１電力供給経路に断線故障があると判定する判定手段とを含み、
前記第２故障判定手段は、
予め定める検査期間、前記第２スイッチング手段を導通状態に保つ強制手段と、
検査期間内に、第２コイルと第２スイッチング手段との第２接続点における第２電気信号の信号レベルが予め定める弁別レベル以上を常に保つとき、第２電力供給経路に断線故障がないと判定し、検査期間内に前記第２電気信号の信号レベルが前記弁別レベル未満になる期間が存在するとき、第２電力供給経路に断線故障があると判定する判定手段とを含むことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、複数のコイルを有する電磁石装置を含む故障判定対象物の故障を判定する故障判定装置、ならびにこの電磁石装置を有する流量制御装置および内燃機関の燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から車両の内燃機関には、アイドル状態のときの回転数を制御するために、スロットル弁とは別に流量制御弁が設けられる。流量制御弁は、内燃機関に吸入空気を導入する吸入管路において、スロットル弁を迂回するように設けられる迂回管路内に取付けられ、迂回管路の空気流量を増減させることによって、内燃機関に供給される吸入空気量を調整する。このアイドル制御のための流量制御弁には、たとえばロータリアイドルスピードコントロール（以後、「Ｒ−ＩＳＣ」と略称する）と称される弁がある。
【０００３】
Ｒ−ＩＳＣ弁は、弁体として側面に切欠きを有する円柱を用い、この弁体を側面に平行な中心軸線回りに角変位させることで、弁体の設置場所での補助管路の断面積、すなわち弁開度を変更する。この弁体を角変位させるための駆動装置として、一対のコイルを有する電磁石装置が用いられる。駆動装置は、この一対のコイルを後述する手法で相互に励磁させることで、所望の弁開度を維持する。
【０００４】
現在、内燃機関のアイドル回転数制御手法において、上述の流量制御弁を介在する迂回管路の空気流量の増大化が求められている。たとえば現在の流量制御弁の単位時間当たりの流量は約２０００ｃｃであるが、この単位時間当たりの流量を約３０００ｃｃ〜５０００ｃｃに増大させることが求められる。迂回管路の空気流量が増加するほど、迂回管路の弁開度の変動が内燃機関の吸入空気量に及ぼす影響が大きくなる。たとえば上述の駆動装置に異常が生じるとき、流量制御弁の弁開度の調整ができなくなる。この場合に迂回管路の空気流量が大きいと、全吸入空気量内の迂回管路からの吸入空気の割合が大きいので、吸入空気量が所望量以上に増加、または所望量未満に減少することが考えられる。これによって、内燃機関の回転数がアイドル回転数以上に増加すること、または回転数がアイドル回転数未満に低下して内燃機関が停止するような不都合が生じる。したがって、流量制御弁の流量増加に伴い、駆動回路に、上述の不都合を防止するためのフェールセーフ機能を付加させることが求められる。
【０００５】
図１１は、第１の従来技術である上述の流量制御弁およびの駆動装置を含む流量制御装置１の電気的構成を説明するための回路図である。図１２は、図１１の流量制御装置１における故障検出手法を説明するための波形図である。図１１と図１２とを併せて説明する。
【０００６】
コイルＬ１，Ｌ２は、その一方端子が電源ラインと接続され、他方端子が制御用のトランジスタＴ１，Ｔ２をそれぞれ介して接地ラインと接続される。コイルＬ１，Ｌ２は駆動装置の電磁石装置を構成する部品であり、各コイルＬ１，Ｌ２が個別に励磁するとき、流量制御弁の弁体３を、流量制御弁の弁開度を増加および減少する方向にそれぞれ角変位させる。
【０００７】
トランジスタＴ１，Ｔ２のゲート端子には、処理回路５から、図１２（１），（２）に表す第１および第２制御信号がそれぞれ与えられる。第１および第２制御信号は、デューティ比が等しく、位相が相互に逆転した矩形パルス信号である。トランジスタＴ１，Ｔ２は、各制御信号の信号レベルがハイレベルのとき電流が通過可能なオン状態となり、ローレベルのとき電流を遮断するオフ状態となる。第１および第２制御信号は矩形パルス信号であるので、信号レベルはデューティ比に応じてハイレベルとローレベルとを交互に保つ。
【０００８】
このとき処理回路５は、コイルＬ１，Ｌ２の励磁／消磁動作の制御に関する回路、図１１ではコイルＴ１，Ｔ２およびコイルＬ１，Ｌ２をそれぞれ含む２つの電力供給経路に対してそれぞれ故障検出動作を行う。各電力供給経路の故障検出手法は同一であるので、電源ラインからコイルＬ１、トランジスタＴ１を経て接地ラインに至る電力供給経路を例として説明する。処理回路５は、まず、コイルＬ１とトランジスタＴ１との間の接続点Ｐ１に現れる電気信号の信号レベル変化を検出する。次いで、第１制御信号の１信号周期間に、接続点Ｐ１の電気信号の信号レベルが予め定める基準レベル以上のレベルから基準レベル未満のレベルに変化したか否かを検出する。この基準レベルは、たとえばコイルＬ１励磁時の電気信号の信号レベルが１３Ｖであるとき、２．５Ｖに設定される。
【０００９】
電力供給経路に断線および短絡であるような故障がないとき、トランジスタＴ１のオンおよびオフ状態に応じて、電力供給経路に電力が供給および遮断される。このときの接続点Ｐ１の電気信号の信号レベルは、図１２（３）に表すように、第１制御信号と同期して、ハイレベルとローレベルとに交互に切換わる。トランジスタＴ１が故障してオフ状態を保つとき、電力供給経路の電力が供給されないので、上述の信号レベルは常に基準レベル未満のローレベルを保つ。
【００１０】
これらのことから、処理回路５は、第１制御信号の或る信号周期Ｗ１内で、この電気信号の信号レベルが基準レベルを横切って変化したか否かを検出し、変化がないときに故障があると判定する。たとえば電気信号の信号レベルは、電力供給経路に故障がないときだけ、第１制御信号の矩形パルスの立下がり時刻ｔ１に上述のレベル切換えが生じるので、処理回路５は、この切換えを検出して、故障の有無を判定する。
【００１１】
上述の流量制御装置１では、駆動装置を小型化するために、コイルＬ１，Ｌ２の鉄芯を共通の鉄棒で構成することがある。このとき、コイルＬ１，Ｌ２間の相互インダクタンスが極めて高い。この構造の流量制御装置１では、トランジスタＴ１がオフ状態を保つように故障する場合であってコイルＬ２が正常作動するとき、コイルＬ１，Ｌ２間の相互誘導によってコイルＬ１に誘導電流が生じるので、接続点Ｐ１の電気信号にレベル変化が生じる。このレベル変化は、図１２（４）に表すように、第２制御信号のパルスの立下がりおよび立上がり、すなわち第１制御信号のパルスの立上がりおよび立下がりに同期して急激にレベルが増大および減少し、その後緩やかにレベルが減少または増大する。このとき、コイルＬ１，Ｌ２の相互インダクタンスが大きいために、その信号レベルが前述の基準レベルを下回ることがある。このレベルの切換えは、たとえばコイルＬ２への第２制御信号に同期して、第２制御信号の矩形パルスの立上がり時刻、すなわち第１制御信号のパルスの立下がり時刻ｔ１に発生する。このように、コイルＬ１，Ｌ２間の相互インダクタンスが大きい場合、異常動作中の接続点Ｐ１の電気信号が、正常動作中の接続点Ｐ１の電気信号と類似の挙動を示す。
【００１２】
ゆえに、上述の故障判定手法で故障の有無の判定を行うとき、処理回路５は時刻ｔ１のレベル切換えを検出して、故障無しと判定する。このように、コイルＬ１，Ｌ２の相互誘導が極めて大きいとき、この流量制御装置のトランジスタＴ１，Ｔ２の故障を上述の故障判定手法で判定することは困難である。
【００１３】
本件出願人は、複数のコイルを含む電磁石装置の故障判定のための第２の従来技術として、特開平３−１１８４８６号公開公報に開示される故障検出装置を提案している。この装置では、電源ラインと接地ラインとの間に並列接続される複数のコイルを含むソレノイド負荷の断線および短絡を検出する。このために装置は、ソレノイド負荷への電力供給開始タイミングから、全コイルの接地ライン側の端子に現れる電気信号の信号レベルが所定の電圧に至るタイミングまでの時間を計時する。このソレノイド負荷では、前記電気信号のレベルは経時変化して緩やかに増加し、正常動作時と異常動作時とに計時される時間が異なるので、計時された時間と正常動作時の計時時間である基準時間とを比較して、コイルの断線および短絡の有無を検出する。
【００１４】
上述の相互インダクタンスの大きい流量制御装置１では、装置１に故障が生じるときでも、第１および第２制御信号のレベル切換えタイミングで電気信号のレベルが瞬時に変化するので、電気信号のレベルが所定の電圧に至るまでの時間は、正常動作時と異常動作時とで一致する。したがって、本公報の装置で上述の流量制御装置１の故障の有無を検出することは困難である。
【００１５】
また、上述の問題を解決するための第３従来技術として、特開平６−１４６９７８号公開公報に開示されるアイドル制御弁異常検出装置が挙げられる。この装置では、上述の流量制御装置１と同一構造のアイドル制御弁の異常動作を検出する。このため、該装置は、一対のコイルの接地ライン側の各端子に現れる電気信号を微分して、電気信号のパルスの立上がりおよび立下がりだけを検出し、これら立上がりおよび立下がりの有無をフリップフロップ回路を用いて検出する。
【００１６】
前述したように、一対のコイルを有する装置において、一対のコイルの相互インダクタンスが大きい場合に前記端子よりも電力供給経路の下流側で断線が生じるときには、前述の図１２（４）に示すように電気信号が周期的に急激なレベル変化をする。この装置はコイル間の相互誘導を考慮していないので、このときの電気信号のレベルの変化点をパルスの立上がりおよび立下がりとして検出する。したがって、本公報の装置で上述の流量制御弁の駆動装置の故障の有無を検出することは困難である。
【００１７】
【発明が解決するべき課題】
本発明の目的は、相互インダクタンスが大きい一対のコイルを有する電磁石装置を含む故障判定対象物の故障の有無および故障箇所を判定することができる故障判定装置、ならびに、このような電磁石装置を含む燃料噴射装置および流量制御装置を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、磁気結合した一対の第１および第２コイルを有する電磁石装置と、
第１コイルに直列接続され、導通状態のとき第１コイルが励磁され、遮断状態のとき第１コイルが消磁される第１スイッチング手段と、
第２コイルに直列接続され、導通状態のとき第２コイルが励磁され、遮断状態のとき第２コイルが消磁される第２スイッチング手段と、
第１スイッチング手段を導通／遮断する第１制御信号と、第２スイッチング手段を導通／遮断する第２制御信号とを発生し、第１および第２制御信号は、第１スイッチング手段が導通状態で第２スイッチング手段が遮断状態である第１期間、および第１スイッチング手段が遮断状態で第２スイッチング手段が導通状態である第２期間を有するように、第１および第２スイッチング手段をデューティ制御する信号発生手段とを含む故障判定対象物の断線故障を判定する故障判定装置であって、
第１コイルと第１スイッチング手段との接続点における電気信号の信号レベルが、予め定める弁別レベル未満のとき予め定める一方レベルを保ち、前記弁別レベル以上のとき予め定める他方レベルを保つ比較信号を生成する比較手段と、
比較手段からの出力に応答し、第１コイルおよび第１スイッチング手段を含む電力供給経路の断線故障を判定する故障判定手段とを含み、
前記故障判定手段は、
前記第１制御信号の信号レベルの変化タイミングから、比較信号が一方レベルまたは他方レベルを保つ継続時間を計時する計時手段と、
計時手段で計時される継続時間が、第１制御信号によって第１スイッチング手段が導通状態または遮断状態に保たれる保持時間と一致するとき、断線故障がないと判定し、継続時間が保持時間と一致しないとき、断線故障があると判定する判定手段とを含むことを特徴とする故障判定装置である。
本発明に従えば、電磁石装置が有する一対のコイルは、信号発生手段からの第１および第２制御信号を用いたデューティ制御によって個別的に励磁または消磁される。各コイルは、各コイルと個別的に直列接続されるスイッチング手段を各制御信号の信号レベルに対応して導通または遮断させることで、各コイルへの電力供給の有無が切換えられて、励磁と消磁とを経時的に交互に繰返す。これによって、各コイルの或る期間の磁場の強さの平均値を、各制御信号のデューティ比に対応して任意に変更することができる。
【００１９】
故障判定手段は、上述の比較手段からの比較信号の継続時間と第１スイッチング手段の保持時間とを比較して、故障の有無を判定する。比較信号の一方および他方レベルは、図４の波形図ではハイレベルおよびローレベルにそれぞれ対応する。この比較信号の一方または他方レベルの継続時間は、電気信号の信号レベルが弁別レベル未満および以上のレベルである期間を示し、比較信号のレベル変化タイミングは、電気信号の信号レベルが弁別レベル以上から弁別レベル未満に、またはその逆に変化する変化タイミングを示す。
電力供給経路に断線故障（以下、「断線故障」を単に「故障」という場合がある）がないとき、電気信号は第１スイッチング手段の状態変化に１対１で対応して、第１および第２レベルのいずれかを保つ。ゆえに、比較信号は、第１制御信号の変化タイミングと同期して、第１および他方レベルのいずれかに切換わり、次の変化タイミングまでそのレベルを保つ。これによって、継続時間と保持時間とが一致する。
前記接続点よりも第１コイル側の経路に故障があるとき、電気信号は第１および第２レベルのいずれかを常に保つので、比較信号も一方および他方レベルのいずれかを保ち、継続時間は０か無限大のいずれかになる。この時間の観測期間が第１制御信号の信号周期の１周期分の時間よりも長いとき、第１スイッチング手段の導通および遮断状態は交互に切換えられるので、保持時間は０より大きく観測期間よりも短い有限の時間である。したがって、継続時間と保持時間とは一致しない。
前記接続点よりも第１スイッチング手段側の経路に故障がある場合、相互インダクタンスが小さいときには、信号レベルの変化量が小さいので、常に弁別レベル未満または以上のレベルを保つ。このときの比較信号は、第１コイル側の経路に故障があるときの比較信号と同一である。前記場合で相互インダクタンスが大きいとき、信号レベルの変化量が大きく電気信号の信号レベルは弁別レベル以上または未満に変動するので、比較信号が第１および第２タイミングで一方および他方レベルに切換わる。このときの継続時間は、これら第１および第２タイミング間の時間である。この継続時間は、少なくとも第２タイミングが第１制御信号のレベル変化タイミングと一致しないので、第１および第２スイッチング手段の保持時間とは無関係になる。したがって、継続時間と保持時間とは一致しない。
これらのことから、継続時間と保持時間とを比較することによって、故障の有無を判定することができることがわかる。
【００２０】
また本発明は、前記判定手段は、前記継続時間が保持時間と一致しない場合であって継続時間が予め定める時間未満のとき、前記接続点よりも第１コイル側の経路に断線故障があると判定し、前記継続時間が保持時間と一致しない場合であって継続時間が前記予め定める時間以上のとき、前記接続点よりも第１スイッチング手段側の経路に断線故障があると判定し、
前記予め定める時間は、前記接続点よりも第１スイッチング手段側の経路に断線故障があるときの継続時間未満であって前記接続点よりも第１コイル側の経路に断線故障があるときの継続時間以上になるように設定されることを特徴とする。
本発明に従えば、前記判定手段は、故障があると判定されるとき、継続時間の絶対的長さに応じて、電力供給経路の故障箇所を判定する。特に第１コイル側の経路に故障があるとき、継続時間は０か観察期間と一致するかのいずれかになり、第１スイッチング手段側の経路に故障があるときの継続時間よりも充分に短いまたは長い。ゆえに、第１コイル側の経路の故障時の継続時間だけを検出するように予め定める閾の時間を定め、この時間を基準に継続時間の長さを判定することによって、電力供給経路の故障箇所を判定することができる。
【００２１】
また本発明は、磁気結合した一対の第１および第２コイルを有する電磁石装置と、
第１コイルに直列接続され、導通状態のとき第１コイルが励磁され、遮断状態のとき第１コイルが消磁される第１スイッチング手段と、
第２コイルに直列接続され、導通状態のとき第２コイルが励磁され、遮断状態のとき第２コイルが消磁される第２スイッチング手段と、
第１スイッチング手段を導通／遮断する第１制御信号と、第２スイッチング手段を導通／遮断する第２制御信号とを発生し、第１および第２制御信号は、第１スイッチング手段が導通状態で第２スイッチング手段が遮断状態である第１期間、および第１スイッチング手段が遮断状態で第２スイッチング手段が導通状態である第２期間を有するように、第１および第２スイッチング手段をデューティ制御する信号発生手段とを含む故障判定対象物の断線故障を判定する故障判定装置であって、
第１コイルと第１スイッチング手段との接続点における電気信号の信号レベルが、予め定める弁別レベル未満のとき予め定める一方レベルを保ち、前記弁別レベル以上のとき予め定める他方レベルを保つ比較信号を生成する比較手段と、
比較手段からの出力に応答し、第１コイルおよび第１スイッチング手段を含む電力供給経路の断線故障を判定する故障判定手段とを含み、
前記故障判定手段は、
前記第１制御信号によって第１スイッチング手段が導通状態および遮断状態のいずれか一方状態からいずれか他方状態に切換えられるタイミングから第１制御信号のデューティ比に対応して定められる遡航時間だけ遡る時点から計時される予め定める判定期間内の比較信号のレベル変化の有無を検出する検出手段と、
検出手段の出力に応答し、レベル変化があるとき断線故障がないと判定し、レベル変化がないとき断線故障があると判定する判定手段とを含み、
前記遡航時間は、前記判定期間の開始タイミングが、前記接続点よりも第１スイッチング手段側の経路に断線故障があるときの比較信号のレベル変化のタイミングよりも時間軸上で遅くなるように設定されることを特徴とする故障判定装置である。
本発明に従えば、前記故障判定手段は、矩形パルス信号である第１制御信号のレベル変化タイミングを含む判定期間内に、上述の比較手段からの比較信号のレベル変化の有無を検出することによって、電力供給経路の故障の有無を判定する。
電力供給経路に故障がないとき、比較信号の信号レベルは、第１制御信号の変化タイミングと同期して切換わり、次の変化タイミングまでそのレベルを保つ。これによって、第１制御信号のレベル変化と同期して第１スイッチング手段が導通状態および遮断状態のいずれか一方状態からいずれか他方状態に切換わるとき、同時に比較信号の信号レベルが一方レベルから他方レベルに切換わる。
第１コイル側の経路に故障があるとき、比較信号は一方および他方レベルのいずれかを保ち、レベルの切換えはない。第１スイッチング手段側の経路に故障がある場合、相互インダクタンスが小さいときには、比較信号は、第１コイル側の経路に故障があるときの比較信号と同一であるので、レベルの切換えはない。前記場合で相互インダクタンスが大きいときには、たとえば比較信号が第１タイミングで他方レベルから一方レベルに切換わり、第２タイミングで一方レベルから他方レベルに切換わる。この第２タイミングは、第１スイッチング手段の状態が切換わるタイミングとは一致しない。
このことから、第１制御信号の上述のタイミングを含み、比較信号の上述の第２タイミング以後の時点を上述の遡る時点として計時されるような判定期間内には、電力供給経路に故障がないときだけ、比較信号のレベル変化が生じることがわかる。これによって、前記判定期間内の比較信号のレベル変化の有無を検出することによって、電力供給経路の故障の有無を判定することができる。
【００２２】
また本発明は、磁気結合した一対の第１および第２コイルを有する電磁石装置と、
第１コイルに直列接続され、導通状態のとき第１コイルが励磁され、遮断状態のとき第１コイルが消磁される第１スイッチング手段と、
第２コイルに直列接続され、導通状態のとき第２コイルが励磁され、遮断状態のとき第２コイルが消磁される第２スイッチング手段と、
第１スイッチング手段を導通／遮断する第１制御信号と、第２スイッチング手段を導通／遮断する第２制御信号とを発生し、第１および第２制御信号は、第１スイッチング手段が導通状態で第２スイッチング手段が遮断状態である第１期間、および第１スイッチング手段が遮断状態で第２スイッチング手段が導通状態である第２期間を有するように、第１および第２スイッチング手段をデューティ制御する信号発生手段とを含む故障判定対象物の断線故障を判定する故障判定装置であって、
第１コイルと第１スイッチング手段との接続点における電気信号の信号レベルが、予め定める弁別レベル未満のとき予め定める一方レベルを保ち、前記弁別レベル以上のとき予め定める他方レベルを保つ比較信号を生成する比較手段と、
比較手段からの出力に応答し、第１コイルおよび第１スイッチング手段を含む電力供給経路の断線故障を判定する故障判定手段とを含み、
前記故障判定手段は、
予め定める検査期間、前記第１スイッチング手段を導通状態に保つ強制手段と、
検査期間内の比較信号のレベル変化の有無を検出する検出手段と、
検出手段の出力に応答し、レベル変化がないとき、前記接続点よりも第１スイッチング手段側の経路に断線故障がないと判定し、レベル変化があるとき、前記接続点よりも第１スイッチング手段側の経路に断線故障があると判定する判定手段とを含むことを特徴とする故障判定装置である。
本発明に従えば、前記故障判定手段は、検査期間の間だけ第１スイッチング手段を強制的に導通状態に保ち、その間の比較信号の挙動を請求項３と同一手法で判定することで、第１スイッチング手段側の経路の故障の有無を判定する。この故障判定手法は、第１コイルに故障がないことを前提条件とする。またこの検査期間は、図９の波形図では検査期間Ｗ３０に相当する。
検査期間内で第１スイッチング手段を導通状態に保つと仮定するときで第１スイッチング手段側の経路に故障がないとき、比較信号は、第１スイッチング手段の挙動と同期するので、一方レベルを保ち、レベル変化はない。このときの比較信号の波形図を図９（４）に示す。第１スイッチング手段側の経路に故障がある場合で相互インダクタンスがあるとき、電気信号は相互誘導の誘導電流によって変動する。この場合で相互インダクタンスが充分に大きいときには、比較信号にはレベル変化が生じる。この比較信号の波形図を図９（６）に示す。
このように、検査期間内の比較信号のレベル変化の有無は、第１スイッチング手段側の経路に故障があるときとないときとで異なる。これによって、上述の手法で第１スイッチング手段側の経路の故障を検出することができる。
【００２３】
また本発明は、磁気結合した一対の第１および第２コイルを有する電磁石装置と、
第１コイルに直列接続され、導通状態のとき第１コイルが励磁され、遮断状態のとき第１コイルが消磁される第１スイッチング手段と、
第２コイルに直列接続され、導通状態のとき第２コイルが励磁され、遮断状態のとき第２コイルが消磁される第２スイッチング手段と、
第１スイッチング手段を導通／遮断する第１制御信号と、第２スイッチング手段を導通／遮断する第２制御信号とを発生し、第１および第２制御信号は、第１スイッチング手段が導通状態で第２スイッチング手段が遮断状態である第１期間、および第１スイッチング手段が遮断状態で第２スイッチング手段が導通状態である第２期間を有するように、第１および第２スイッチング手段をデューティ制御する信号発生手段とを含む故障判定対象物の断線故障を判定する故障判定装置であって、
第１コイルおよび第１スイッチング手段を含む電力供給経路の断線故障を判定する故障判定手段を含み、
前記故障判定手段は、
予め定める検査期間、前記第１スイッチング手段を導通状態に保つ強制手段と、
検査期間内に、第１コイルと第１スイッチング手段との接続点における電気信号の信号レベルが予め定める弁別レベル以上を常に保つとき、電力供給経路に断線故障がないと判定し、検査期間内に前記電気信号の信号レベルが前記弁別レベル未満になる期間が存在するとき、電力供給経路に断線故障があると判定する判定手段とを含むことを特徴とする故障判定装置である。
本発明に従えば、前記故障判定手段は、検査期間の間だけ第１スイッチング手段を強制的に導通状態に保ち、その間の電気信号の挙動を判定することで、電力供給経路の故障の有無を判定する。検査期間は、図９の波形図では検査期間Ｗ３０に相当する。
たとえば、検査期間内で第１スイッチング手段を導通状態に保つと仮定する場合、電力供給経路に故障がないとき、電気信号のレベル変化は第１スイッチング手段の挙動と同期するので、導通状態に対応する第１レベルを常に保つ。このときの電気信号の波形図を図９（３）に示す。電力供給経路に故障があるとき、電気信号の信号レベルが弁別レベル未満になる期間が存在する。この電気信号の波形図を図９（５）に示す。
このように、検査期間内の電気信号の挙動は、電力供給経路に故障があるときとないときとで異なる。これによって、上述の手法で電力供給経路の故障を検出することができる。またこの手法では、比較信号を生成する必要がなく、そのための手段を削除することもできるので、装置の構造が容易になる。
【００２４】
また本発明は、前記故障判定手段は、前記検査期間内に前記接続点の電気信号の信号レベルが前記弁別レベル以下の予め定めるもう１つの弁別レベル未満を常に保つとき、前記接続点よりも第１コイル側の経路に断線故障があると判定し、前記検査期間内に前記もう１つの弁別レベル以上になる期間が存在するとき、前記接続点よりも第１コイル側の経路に断線故障がないと判定する断線判定手段をさらに含むことを特徴とする。
本発明に従えば、故障判定手段は、上述の検査期間の間に、断線判定手段を用いて、第１コイル側の経路の故障をさらに判定する。第１コイル側の経路に故障があるときは、第１スイッチング手段の遮断状態時に対応する第２レベルを常に保つ。この第２レベルは、弁別レベル以下のレベルである。第１スイッチング手段側の経路に故障がある場合で相互インダクタンスが小さいときには、電気信号は第１コイル側の経路の故障時とほぼ同一の挙動を示す。この点に考慮して、上述のもう１つの弁別レベルを第２レベルよりも大きく弁別レベル以下のレベルに設定することによって、第１コイル側の経路の故障の有無を正確に判定する事ができる。
【００２５】
また本発明は、予め定める流体が通過する流体経路に介在される弁体を有する弁手段と、
弁手段の弁開度を表す指示信号を出力する開度決定手段と、
磁気結合した一対の第１および第２コイルであって、第１コイルは弁開度が増加する方向に弁体を変位させ、第２コイルは弁開度が減少する方向に弁体を変位させる電磁石装置と、
第１コイルに直列接続され、導通状態のとき第１コイルが励磁され、遮断状態のとき第１コイルが消磁される第１スイッチング手段と、
第２コイルに直列接続され、導通状態のとき第２コイルが励磁され、遮断状態のとき第２コイルが消磁される第２スイッチング手段と、
開度決定手段からの指示信号に応答し、弁開度に対応するデューティ比が相互に定められる第１および第２制御信号であって、第１スイッチング手段を導通／遮断する第１制御信号と、第２スイッチング手段を導通／遮断する第２制御信号とを発生し、第１および第２制御信号は、第１スイッチング手段が導通状態で第２スイッチング手段が遮断状態である第１期間、および第１スイッチング手段が遮断状態で第２スイッチング手段が導通状態である第２期間を有するように、第１および第２スイッチング手段をデューティ制御する信号発生手段と、
第１コイルと第１スイッチング手段との第１接続点における第１電気信号の信号レベルが、予め定める弁別レベル未満のとき予め定める一方レベルを保ち、前記弁別レベル以上のとき予め定める他方レベルを保つ第１比較信号を生成する第１比較手段と、
第１比較手段からの出力に応答し、第１コイルおよび第１スイッチング手段を含む第１電力供給経路の断線故障を判定する第１故障判定手段と、
第２コイルと第２スイッチング手段との第２接続点における第２電気信号の信号レベルが、予め定める弁別レベル未満のとき予め定める一方レベルを保ち、前記弁別レベル以上のとき予め定める他方レベルを保つ第２比較信号を生成する第２比較手段と、
第２比較手段からの出力に応答し、第２コイルおよび第２スイッチング手段を含む第２電力供給経路の断線故障を判定する第２故障判定手段とを含み、
前記第１故障判定手段は、
前記第１制御信号の信号レベルの変化タイミングから、第１比較信号が一方レベルまたは他方レベルを保つ継続時間を計時する計時手段と、
計時手段で計時される継続時間が、第１制御信号によって第１スイッチング手段が導通状態または遮断状態に保たれる保持時間と一致するとき、断線故障がないと判定し、継続時間が保持時間と一致しないとき、断線故障があると判定する判定手段とを含み、
前記第２故障判定手段は、
前記第２制御信号の信号レベルの変化タイミングから、第２比較信号が一方レベルまたは他方レベルを保つ継続時間を計時する計時手段と、
計時手段で計時される継続時間が、第２制御信号によって第２スイッチング手段が導通状態または遮断状態に保たれる保持時間と一致するとき、断線故障がないと判定し、継続時間が保持時間と一致しないとき、断線故障があると判定する判定手段とを含むことを特徴とする流量制御装置である。
本発明に従えば、予め定める流体の流量を制御するための弁手段を含む流量制御装置では、磁気結合した一対のコイルを含む電磁石装置を用いて弁体を変位させる。この弁手段の弁開度は、各コイルのスイッチング手段を開度決定手段からの指示信号が表す弁開度に対応するデューティ比の制御信号でデューティ制御することによって、所望の弁開度に調整することができる。
この電磁石装置の第１および第２コイル、ならびに第１および第２スイッチング手段を含み、各コイルの励磁と消磁とを切換えるための第１電力供給経路および第２電力供給経路には、第１および第２比較手段ならびに第１および第２故障判定手段がそれぞれ取付けられる。これによって、たとえば第１および第２コイル間の相互インダクタンスが大きいときでも、請求項１で説明したような動作で、第１電力供給経路および第２電力供給経路の故障の有無を判定することができる。
また本発明は、予め定める流体が通過する流体経路に介在される弁体を有する弁手段と、
弁手段の弁開度を表す指示信号を出力する開度決定手段と、
磁気結合した一対の第１および第２コイルであって、第１コイルは弁開度が増加する方向に弁体を変位させ、第２コイルは弁開度が減少する方向に弁体を変位させる電磁石装置と、
第１コイルに直列接続され、導通状態のとき第１コイルが励磁され、遮断状態のとき第１コイルが消磁される第１スイッチング手段と、
第２コイルに直列接続され、導通状態のとき第２コイルが励磁され、遮断状態のとき第２コイルが消磁される第２スイッチング手段と、
開度決定手段からの指示信号に応答し、弁開度に対応するデューティ比が相互に定められる第１および第２制御信号であって、第１スイッチング手段を導通／遮断する第１制御信号と、第２スイッチング手段を導通／遮断する第２制御信号とを発生し、第１および第２制御信号は、第１スイッチング手段が導通状態で第２スイッチング手段が遮断状態である第１期間、および第１スイッチング手段が遮断状態で第２スイッチング手段が導通状態である第２期間を有するように、第１および第２スイッチング手段をデューティ制御する信号発生手段と、
第１コイルと第１スイッチング手段との第１接続点における第１電気信号の信号レベルが、予め定める弁別レベル未満のとき予め定める一方レベルを保ち、前記弁別レベル以上のとき予め定める他方レベルを保つ第１比較信号を生成する第１比較手段と、
第１比較手段からの出力に応答し、第１コイルおよび第１スイッチング手段を含む第１電力供給経路の断線故障を判定する第１故障判定手段と、
第２コイルと第２スイッチング手段との第２接続点における第２電気信号の信号レベルが、予め定める弁別レベル未満のとき予め定める一方レベルを保ち、前記弁別レベル以上のとき予め定める他方レベルを保つ第２比較信号を生成する第２比較手段と、
第２比較手段からの出力に応答し、第２コイルおよび第２スイッチング手段を含む第２電力供給経路の断線故障を判定する第２故障判定手段とを含み、
前記第１故障判定手段は、
前記第１制御信号によって第１スイッチング手段が導通状態および遮断状態のいずれか一方状態からいずれか他方状態に切換えられるタイミングから第１制御信号のデューティ比に対応して定められる遡航時間だけ遡る時点から計時される予め定める判定期間内の第１比較信号のレベル変化の有無を検出する検出手段と、
検出手段の出力に応答し、レベル変化があるとき断線故障がないと判定し、レベル変化がないとき断線故障があると判定する判定手段とを含み、
前記遡航時間は、前記判定期間の開始タイミングが、前記第１接続点よりも第１スイッチング手段側の経路に断線故障があるときの第１比較信号のレベル変化のタイミングよりも時間軸上で遅くなるように設定され、
前記第２故障判定手段は、
前記第２制御信号によって第２スイッチング手段が導通状態および遮断状態のいずれか一方状態からいずれか他方状態に切換えられるタイミングから第２制御信号のデューティ比に対応して定められる遡航時間だけ遡る時点から計時される予め定める判定期間内の第２比較信号のレベル変化の有無を検出する検出手段と、
検出手段の出力に応答し、レベル変化があるとき断線故障がないと判定し、レベル変化がないとき断線故障があると判定する判定手段とを含み、
前記遡航時間は、前記判定期間の開始タイミングが、前記第２接続点よりも第２スイッチング手段側の経路に断線故障があるときの第２比較信号のレベル変化のタイミングよりも時間軸上で遅くなるように設定されることを特徴とする流量制御装置である。
本発明に従えば、電磁石装置の第１および第２コイル、ならびに第１および第２スイッチング手段を含み、各コイルの励磁と消磁とを切換えるための第１電力供給経路および第２電力供給経路には、第１および第２比較手段ならびに第１および第２故障判定手段がそれぞれ取付けられる。これによって、たとえば第１および第２コイル間の相互インダクタンスが大きいときでも、請求項３で説明したような動作で、第１電力供給経路および第２電力供給経路の故障の有無を判定することができる。
また本発明は、予め定める流体が通過する流体経路に介在される弁体を有する弁手段と、
弁手段の弁開度を表す指示信号を出力する開度決定手段と、
磁気結合した一対の第１および第２コイルであって、第１コイルは弁開度が増加する方向に弁体を変位させ、第２コイルは弁開度が減少する方向に弁体を変位させる電磁石装置と、
第１コイルに直列接続され、導通状態のとき第１コイルが励磁され、遮断状態のとき第１コイルが消磁される第１スイッチング手段と、
第２コイルに直列接続され、導通状態のとき第２コイルが励磁され、遮断状態のとき第２コイルが消磁される第２スイッチング手段と、
開度決定手段からの指示信号に応答し、弁開度に対応するデューティ比が相互に定められる第１および第２制御信号であって、第１スイッチング手段を導通／遮断する第１制御信号と、第２スイッチング手段を導通／遮断する第２制御信号とを発生し、第１および第２制御信号は、第１スイッチング手段が導通状態で第２スイッチング手段が遮断状態である第１期間、および第１スイッチング手段が遮断状態で第２スイッチング手段が導通状態である第２期間を有するように、第１および第２スイッチング手段をデューティ制御する信号発生手段と、
第１コイルと第１スイッチング手段との第１接続点における第１電気信号の信号レベルが、予め定める弁別レベル未満のとき予め定める一方レベルを保ち、前記弁別レベル以上のとき予め定める他方レベルを保つ第１比較信号を生成する第１比較手段と、
第１比較手段からの出力に応答し、第１コイルおよび第１スイッチング手段を含む第１電力供給経路の断線故障を判定する第１故障判定手段と、
第２コイルと第２スイッチング手段との第２接続点における第２電気信号の信号レベルが、予め定める弁別レベル未満のとき予め定める一方レベルを保ち、前記弁別レベル以上のとき予め定める他方レベルを保つ第２比較信号を生成する第２比較手段と、
第２比較手段からの出力に応答し、第２コイルおよび第２スイッチング手段を含む第２電力供給経路の断線故障を判定する第２故障判定手段とを含み、
前記第１故障判定手段は、
予め定める検査期間、前記第１スイッチング手段を導通状態に保つ強制手段と、
検査期間内の第１比較信号のレベル変化の有無を検出する検出手段と、
検出手段の出力に応答し、レベル変化がないとき、前記第１接続点よりも第１スイッチング手段側の経路に断線故障がないと判定し、レベル変化があるとき、前記第１接続点よりも第１スイッチング手段側の経路に断線故障があると判定する判定手段とを含み、
前記第２故障判定手段は、
予め定める検査期間、前記第２スイッチング手段を導通状態に保つ強制手段と、
検査期間内の第２比較信号のレベル変化の有無を検出する検出手段と、
検出手段の出力に応答し、レベル変化がないとき、前記第２接続点よりも第２スイッチング手段側の経路に断線故障がないと判定し、レベル変化があるとき、前記第２接続点よりも第２スイッチング手段側の経路に断線故障があると判定する判定手段とを含むことを特徴とする流量制御装置である。
本発明に従えば、電磁石装置の第１および第２コイル、ならびに第１および第２スイッチング手段を含み、各コイルの励磁と消磁とを切換えるための第１電力供給経路および第２電力供給経路には、第１および第２比較手段ならびに第１および第２故障判定手段がそれぞれ取付けられる。これによって、たとえば第１および第２コイル間の相互インダクタンスが大きいときでも、請求項４で説明したような動作で、第１電力供給経路の第１スイッチング手段側の経路の故障の有無および第２電力供給経路の第２スイッチング手段側の経路の故障の有無を判定することができる。
また本発明は、予め定める流体が通過する流体経路に介在される弁体を有する弁手段と、
弁手段の弁開度を表す指示信号を出力する開度決定手段と、
磁気結合した一対の第１および第２コイルであって、第１コイルは弁開度が増加する方向に弁体を変位させ、第２コイルは弁開度が減少する方向に弁体を変位させる電磁石装置と、
第１コイルに直列接続され、導通状態のとき第１コイルが励磁され、遮断状態のとき第１コイルが消磁される第１スイッチング手段と、
第２コイルに直列接続され、導通状態のとき第２コイルが励磁され、遮断状態のとき第２コイルが消磁される第２スイッチング手段と、
開度決定手段からの指示信号に応答し、弁開度に対応するデューティ比が相互に定められる第１および第２制御信号であって、第１スイッチング手段を導通／遮断する第１制御信号と、第２スイッチング手段を導通／遮断する第２制御信号とを発生し、第１および第２制御信号は、第１スイッチング手段が導通状態で第２スイッチング手段が遮断状態である第１期間、および第１スイッチング手段が遮断状態で第２スイッチング手段が導通状態である第２期間を有するように、第１および第２スイッチング手段をデューティ制御する信号発生手段と、
第１コイルおよび第１スイッチング手段を含む第１電力供給経路の断線故障を判定する第１故障判定手段と、
第２コイルおよび第２スイッチング手段を含む第２電力供給経路の断線故障を判定する第２故障判定手段とを含み、
前記第１故障判定手段は、
予め定める検査期間、前記第１スイッチング手段を導通状態に保つ強制手段と、
検査期間内に、第１コイルと第１スイッチング手段との第１接続点における第１電気信号の信号レベルが予め定める弁別レベル以上を常に保つとき、第１電力供給経路に断線故障がないと判定し、検査期間内に前記第１電気信号の信号レベルが前記弁別レベル未満になる期間が存在するとき、第１電力供給経路に断線故障があると判定する判定手段とを含み、
前記第２故障判定手段は、
予め定める検査期間、前記第２スイッチング手段を導通状態に保つ強制手段と、
検査期間内に、第２コイルと第２スイッチング手段との第２接続点における第２電気信号の信号レベルが予め定める弁別レベル以上を常に保つとき、第２電力供給経路に断線故障がないと判定し、検査期間内に前記第２電気信号の信号レベルが前記弁別レベル未満になる期間が存在するとき、第２電力供給経路に断線故障があると判定する判定手段とを含むことを特徴とする流量制御装置である。
本発明に従えば、電磁石装置の第１および第２コイル、ならびに第１および第２スイッチング手段を含み、各コイルの励磁と消磁とを切換えるための第１電力供給経路および第２電力供給経路には、第１および第２故障判定手段がそれぞれ取付けられる。これによって、たとえば第１および第２コイル間の相互インダクタンスが大きいときでも、請求項５で説明したような動作で、第１電力供給経路の故障の有無および第２電力供給経路の故障の有無を判定することができる。
【００２６】
また本発明は、前記流体は、内燃機関に供給される吸入空気であり、
前記流体経路は、内燃機関に空気を供給するための吸入管路に付随し、吸入管路のうちスロットル弁の取付位置を迂回する迂回管路であることを特徴とする。
本発明に従えば、上述の流量制御装置は、たとえば内燃機関の上述の迂回管路に取り付けられ、いわゆるアイドル状態での内燃機関の回転数制御のための吸入空気の流量制御弁として用いられる。この流量制御装置が車両に搭載されるとき、流量制御装置の設置場所が狭いために、電磁石装置の小型化が求められ、そのために第１および第２コイルを巻回する芯材を連続した一本の棒材で実現することが多い。このために、第１および第２コイル間の相互インダクタンスが大きくなりやすい。このために、上述の流量制御装置では、一方のコイルを含む回路だけに上述の故障が生じ、他方のコイルを含む回路が正常作動するときには、上述の相互誘導に起因する起電力によって、一方の接続点の電気信号が変動する可能性が大きい。従来技術の装置では、この電気信号のレベルが比較手段の比較レベルを横切るか否かだけを判定していたので、相互インダクタンスが大きいときに故障を検出することが困難であったが、本発明の装置では、相互インダクタンスが大きいときでも、故障を判定することができる。
【００２７】
また本発明は、前記第１および第２電力供給経路の少なくとも一方に断線故障があることを表示する表示手段と、
前記第１および第２故障判定手段の少なくとも一方で断線故障ありと判定されるとき、表示手段によって断線故障があることを表示し、さらに前記第２故障判定手段によって断線故障ありと判定されるとき、内燃機関のトルクを減少させる内燃機関制御手段とをさらに有することを特徴とする。
本発明に従えば、上述の流量制御装置では、電磁石装置の第１および第２コイル、ならびに第１および第２スイッチング手段に関して、上述の故障があるときには、いわゆるフェールセーフ動作を行う。
具体的には、第２コイルおよび第２スイッチング手段を含む第２電力供給経路に上述の故障があるとき、第１コイルだけが弁体を変位させるので、流量制御弁の弁開度は開度決定手段で決定される所望弁開度よりも大きくなる。この流量制御装置が、たとえば車両用内燃機関のアイドル状態の制御のための流量制御弁の制御装置であるとき、上述の状態が継続されると、内燃機関の回転数がアイドル回転数以上に増大して内燃機関に吹上がりであるような不都合が生じる。このため、内燃機関制御手段は、たとえば内燃機関の混合気への点火時期を遅角方向にずらして、内燃機関のトルクを減少させるとともに、故障があることを表示手段を用いて運転者に提示する。
また、第１コイルおよび第１スイッチング手段を含む第１電力供給経路に上述の故障があるとき、第２コイルだけが弁体を変位させるので、流量制御弁の弁開度は開度決定手段で決定される所望弁開度よりも小さくなる。このために、内燃機関の作動状態はトルクが減少する方向に自然に変化するので、内燃機関制御手段は、故障があることだけを表示手段によって運転者に提示する。
これによって、上述の流量制御装置が車両用内燃機関の流量制御弁に用いられるとき、電磁石装置を含む第１および第２電力供給経路の故障によって、内燃機関の吹上がりであるような不都合が生じることを防止することができる。
【００２８】
また本発明は、内燃機関に燃料を供給するために弁体が変位する燃料噴射弁と、
燃料噴射弁からの燃料流量を表す指示信号を導出する燃料噴射量決定手段と、
磁気結合した一対の第１および第２コイルであって、第１コイルは弁開度が増加する方向に弁体を変位させ、第２コイルは弁開度が減少する方向に弁体を変位させる電磁石装置と、
第１コイルに直列接続され、導通状態のとき第１コイルが励磁され、遮断状態のとき第１コイルが消磁される第１スイッチング手段と、
第２コイルに直列接続され、導通状態のとき第２コイルが励磁され、遮断状態のとき第２コイルが消磁される第２スイッチング手段と、
燃料噴射量決定手段からの指示信号に応答し、燃料流量に対応する弁開度に対応するデューティ比が相互に定められる第１および第２制御信号であって、第１スイッチング手段を導通／遮断する第１制御信号と、第２スイッチング手段を導通／遮断する第２制御信号とを発生し、第１および第２制御信号は、第１スイッチング手段が導通状態で第２スイッチング手段が遮断状態である第１期間、および第１スイッチング手段が遮断状態で第２スイッチング手段が導通状態である第２期間を有するように、第１および第２スイッチング手段をデューティ制御する信号発生手段と、
第１コイルと第１スイッチング手段との第１接続点における第１電気信号の信号レベルが、予め定める弁別レベル未満のとき予め定める一方レベルを保ち、前記弁別レベル以上のとき予め定める他方レベルを保つ第１比較信号を生成する第１比較手段と、
第１比較手段からの出力に応答し、第１コイルおよび第１スイッチング手段を含む第１電力供給経路の断線故障を判定する第１故障判定手段と、
第２コイルと第２スイッチング手段との第２接続点における第２電気信号の信号レベルが、予め定める弁別レベル未満のとき予め定める一方レベルを保ち、前記弁別レベル以上のとき予め定める他方レベルを保つ第２比較信号を生成する第２比較手段と、
第２比較手段からの出力に応答し、第２コイルおよび第２スイッチング手段を含む第２電力供給経路の断線故障を判定する第２故障判定手段とを含み、
前記第１故障判定手段は、
前記第１制御信号の信号レベルの変化タイミングから、第１比較信号が一方レベルまたは他方レベルを保つ継続時間を計時する計時手段と、
計時手段で計時される継続時間が、第１制御信号によって第１スイッチング手段が導通状態または遮断状態に保たれる保持時間と一致するとき、断線故障がないと判定し、継続時間が保持時間と一致しないとき、断線故障があると判定する判定手段とを含み、
前記第２故障判定手段は、
前記第２制御信号の信号レベルの変化タイミングから、第２比較信号が一方レベルまたは他方レベルを保つ継続時間を計時する計時手段と、
計時手段で計時される継続時間が、第２制御信号によって第２スイッチング手段が導通状態または遮断状態に保たれる保持時間と一致するとき、断線故障がないと判定し、継続時間が保持時間と一致しないとき、断線故障があると判定する判定手段とを含むことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置である。
本発明に従えば、内燃機関の燃料噴射弁を含む燃料噴射装置では、磁気結合した一対のコイルを含む電磁石装置を用いて弁体を変位させる。この燃料噴射弁の弁開度は、各コイルのスイッチング手段を内燃機関に供給すべき燃料噴射量に応じたデューティ比の制御信号でデューティ制御することによって、内燃機関の作動状態に対応する所望弁開度に調整することができる。この電磁石装置の第１および第２コイル、ならびに第１および第２スイッチング手段を含み、各コイルの励磁と消磁とを切換えるための第１電力供給経路および第２電力供給経路には、第１および第２比較手段ならびに第１および第２故障判定手段がそれぞれ取付けられる。これによって、請求項１で説明したような動作で、第１電力供給経路および第２電力供給経路の故障の有無を判定することができる。
この燃料噴射装置を含む内燃機関が車両に搭載されるときには、燃料噴射装置の設置場所が狭いために、電磁石装置の小型化が求められ、そのために第１および第２コイルを巻回する芯材を連続した一本の棒材で実現することが多い。このために、第１および第２コイル間の相互インダクタンスが大きくなる。したがって、一方のコイルを含む電力供給経路だけに上述の故障が生じ、他方のコイルを含む電力供給経路が正常作動するときには、上述の相互誘導に起因する起電力によって、一方の接続点の電気信号が変動する。従来技術の装置では、この電気信号のレベルが比較手段の比較レベルを横切るか否かだけを判定していたので、相互インダクタンスが大きいときに故障を検出することが困難であったが、本発明の装置では、請求項１で説明したように、相互インダクタンスが大きいときでも、故障を判定することができる。
また本発明は、内燃機関に燃料を供給するために弁体が変位する燃料噴射弁と、
燃料噴射弁からの燃料流量を表す指示信号を導出する燃料噴射量決定手段と、
磁気結合した一対の第１および第２コイルであって、第１コイルは弁開度が増加する方向に弁体を変位させ、第２コイルは弁開度が減少する方向に弁体を変位させる電磁石装置と、
第１コイルに直列接続され、導通状態のとき第１コイルが励磁され、遮断状態のとき第１コイルが消磁される第１スイッチング手段と、
第２コイルに直列接続され、導通状態のとき第２コイルが励磁され、遮断状態のとき第２コイルが消磁される第２スイッチング手段と、
燃料噴射量決定手段からの指示信号に応答し、燃料流量に対応する弁開度に対応するデューティ比が相互に定められる第１および第２制御信号であって、第１スイッチング手段を導通／遮断する第１制御信号と、第２スイッチング手段を導通／遮断する第２制御信号とを発生し、第１および第２制御信号は、第１スイッチング手段が導通状態で第２スイッチング手段が遮断状態である第１期間、および第１スイッチング手段が遮断状態で第２スイッチング手段が導通状態である第２期間を有するように、第１および第２スイッチング手段をデューティ制御する信号発生手段と、
第１コイルと第１スイッチング手段との第１接続点における第１電気信号の信号レベルが、予め定める弁別レベル未満のとき予め定める一方レベルを保ち、前記弁別レベル以上のとき予め定める他方レベルを保つ第１比較信号を生成する第１比較手段と、
第１比較手段からの出力に応答し、第１コイルおよび第１スイッチング手段を含む第１電力供給経路の断線故障を判定する第１故障判定手段と、
第２コイルと第２スイッチング手段との第２接続点における第２電気信号の信号レベルが、予め定める弁別レベル未満のとき予め定める一方レベルを保ち、前記弁別レベル以上のとき予め定める他方レベルを保つ第２比較信号を生成する第２比較手段と、
第２比較手段からの出力に応答し、第２コイルおよび第２スイッチング手段を含む第２電力供給経路の断線故障を判定する第２故障判定手段とを含み、
前記第１故障判定手段は、
前記第１制御信号によって第１スイッチング手段が導通状態および遮断状態のいずれか一方状態からいずれか他方状態に切換えられるタイミングから第１制御信号のデューティ比に対応して定められる遡航時間だけ遡る時点から計時される予め定める判定期間内の第１比較信号のレベル変化の有無を検出する検出手段と、
検出手段の出力に応答し、レベル変化があるとき断線故障がないと判定し、レベル変化がないとき断線故障があると判定する判定手段とを含み、
前記遡航時間は、前記判定期間の開始タイミングが、前記第１接続点よりも第１スイッチング手段側の経路に断線故障があるときの第１比較信号のレベル変化のタイミングよりも時間軸上で遅くなるように設定され、
前記第２故障判定手段は、
前記第２制御信号によって第２スイッチング手段が導通状態および遮断状態のいずれか一方状態からいずれか他方状態に切換えられるタイミングから第２制御信号のデューティ比に対応して定められる遡航時間だけ遡る時点から計時される予め定める判定期間内の第２比較信号のレベル変化の有無を検出する検出手段と、
検出手段の出力に応答し、レベル変化があるとき断線故障がないと判定し、レベル変化がないとき断線故障があると判定する判定手段とを含み、
前記遡航時間は、前記判定期間の開始タイミングが、前記第２接続点よりも第２スイッチング手段側の経路に断線故障があるときの第２比較信号のレベル変化のタイミングよりも時間軸上で遅くなるように設定されることを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置である。
本発明に従えば、電磁石装置の第１および第２コイル、ならびに第１および第２スイッチング手段を含み、各コイルの励磁と消磁とを切換えるための第１電力供給経路および第２電力供給経路には、第１および第２比較手段ならびに第１および第２故障判定手段がそれぞれ取付けられる。これによって、たとえば第１および第２コイル間の相互インダクタンスが大きいときでも、請求項３で説明したような動作で、第１電力供給経路および第２電力供給経路の故障の有無を判定することができる。
また本発明は、内燃機関に燃料を供給するために弁体が変位する燃料噴射弁と、
燃料噴射弁からの燃料流量を表す指示信号を導出する燃料噴射量決定手段と、
磁気結合した一対の第１および第２コイルであって、第１コイルは弁開度が増加する方向に弁体を変位させ、第２コイルは弁開度が減少する方向に弁体を変位させる電磁石装置と、
第１コイルに直列接続され、導通状態のとき第１コイルが励磁され、遮断状態のとき第１コイルが消磁される第１スイッチング手段と、
第２コイルに直列接続され、導通状態のとき第２コイルが励磁され、遮断状態のとき第２コイルが消磁される第２スイッチング手段と、
燃料噴射量決定手段からの指示信号に応答し、燃料流量に対応する弁開度に対応するデューティ比が相互に定められる第１および第２制御信号であって、第１スイッチング手段を導通／遮断する第１制御信号と、第２スイッチング手段を導通／遮断する第２制御信号とを発生し、第１および第２制御信号は、第１スイッチング手段が導通状態で第２スイッチング手段が遮断状態である第１期間、および第１スイッチング手段が遮断状態で第２スイッチング手段が導通状態である第２期間を有するように、第１および第２スイッチング手段をデューティ制御する信号発生手段と、
第１コイルと第１スイッチング手段との第１接続点における第１電気信号の信号レベルが、予め定める弁別レベル未満のとき予め定める一方レベルを保ち、前記弁別レベル以上のとき予め定める他方レベルを保つ第１比較信号を生成する第１比較手段と、
第１比較手段からの出力に応答し、第１コイルおよび第１スイッチング手段を含む第１電力供給経路の断線故障を判定する第１故障判定手段と、
第２コイルと第２スイッチング手段との第２接続点における第２電気信号の信号レベルが、予め定める弁別レベル未満のとき予め定める一方レベルを保ち、前記弁別レベル以上のとき予め定める他方レベルを保つ第２比較信号を生成する第２比較手段と、
第２比較手段からの出力に応答し、第２コイルおよび第２スイッチング手段を含む第２電力供給経路の断線故障を判定する第２故障判定手段とを含み、
前記第１故障判定手段は、
予め定める検査期間、前記第１スイッチング手段を導通状態に保つ強制手段と、
検査期間内の第１比較信号のレベル変化の有無を検出する検出手段と、
検出手段の出力に応答し、レベル変化がないとき、前記第１接続点よりも第１スイッチング手段側の経路に断線故障がないと判定し、レベル変化があるとき、前記第１接続点よりも第１スイッチング手段側の経路に断線故障があると判定する判定手段とを含み、
前記第２故障判定手段は、
予め定める検査期間、前記第２スイッチング手段を導通状態に保つ強制手段と、
検査期間内の第２比較信号のレベル変化の有無を検出する検出手段と、
検出手段の出力に応答し、レベル変化がないとき、前記第２接続点よりも第２スイッチング手段側の経路に断線故障がないと判定し、レベル変化があるとき、前記第２接続点よりも第２スイッチング手段側の経路に断線故障があると判定する判定手段とを含むことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置である。
本発明に従えば、電磁石装置の第１および第２コイル、ならびに第１および第２スイッチング手段を含み、各コイルの励磁と消磁とを切換えるための第１電力供給経路および第２電力供給経路には、第１および第２比較手段ならびに第１および第２故障判定手段がそれぞれ取付けられる。これによって、たとえば第１および第２コイル間の相互インダクタンスが大きいときでも、請求項４で説明したような動作で、第１電力供給経路の第１スイッチング手段側の経路の故障の有無および第２電力供給経路の第２スイッチング手段側の経路の故障の有無を判定することができる。
また本発明は、内燃機関に燃料を供給するために弁体が変位する燃料噴射弁と、
燃料噴射弁からの燃料流量を表す指示信号を導出する燃料噴射量決定手段と、
磁気結合した一対の第１および第２コイルであって、第１コイルは弁開度が増加する方向に弁体を変位させ、第２コイルは弁開度が減少する方向に弁体を変位させる電磁石装置と、
第１コイルに直列接続され、導通状態のとき第１コイルが励磁され、遮断状態のとき第１コイルが消磁される第１スイッチング手段と、
第２コイルに直列接続され、導通状態のとき第２コイルが励磁され、遮断状態のとき第２コイルが消磁される第２スイッチング手段と、
燃料噴射量決定手段からの指示信号に応答し、燃料流量に対応する弁開度に対応するデューティ比が相互に定められる第１および第２制御信号であって、第１スイッチング手段を導通／遮断する第１制御信号と、第２スイッチング手段を導通／遮断する第２制御信号とを発生し、第１および第２制御信号は、第１スイッチング手段が導通状態で第２スイッチング手段が遮断状態である第１期間、および第１スイッチング手段が遮断状態で第２スイッチング手段が導通状態である第２期間を有するように、第１および第２スイッチング手段をデューティ制御する信号発生手段と、
第１コイルおよび第１スイッチング手段を含む第１電力供給経路の断線故障を判定する第１故障判定手段と、
第２コイルおよび第２スイッチング手段を含む第２電力供給経路の断線故障を判定する第２故障判定手段とを含み、
前記第１故障判定手段は、
予め定める検査期間、前記第１スイッチング手段を導通状態に保つ強制手段と、
検査期間内に、第１コイルと第１スイッチング手段との第１接続点における第１電気信号の信号レベルが予め定める弁別レベル以上を常に保つとき、第１電力供給経路に断線故障がないと判定し、検査期間内に前記第１電気信号の信号レベルが前記弁別レベル未満になる期間が存在するとき、第１電力供給経路に断線故障があると判定する判定手段とを含み、
前記第２故障判定手段は、
予め定める検査期間、前記第２スイッチング手段を導通状態に保つ強制手段と、
検査期間内に、第２コイルと第２スイッチング手段との第２接続点における第２電気信号の信号レベルが予め定める弁別レベル以上を常に保つとき、第２電力供給経路に断線故障がないと判定し、検査期間内に前記第２電気信号の信号レベルが前記弁別レベル未満になる期間が存在するとき、第２電力供給経路に断線故障があると判定する判定手段とを含むことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置である。
本発明に従えば、電磁石装置の第１および第２コイル、ならびに第１および第２スイッチング手段を含み、各コイルの励磁と消磁とを切換えるための第１電力供給経路および第２電力供給経路には、第１および第２故障判定手段がそれぞれ取付けられる。これによって、たとえば第１および第２コイル間の相互インダクタンスが大きいときでも、請求項５で説明したような動作で、第１電力供給経路の故障の有無および第２電力供給経路の故障の有無を判定することができる。
【００２９】
【発明の詳細な説明】
図１は、本発明の第１実施形態である故障判定装置を含む流量制御装置１１の電気的構成を示すブロック図である。流量制御装置１１は、内燃機関２４のアイドル状態を維持するときに、内燃機関２４への吸入空気量を調整するための装置である。この内燃機関２４は、たとえば車両に搭載される。流量制御装置１１は、流量制御弁１３、電磁石装置１７、切換回路１９，２０、信号生成回路２２、ＮＯＴ回路２６、比較回路２７，２９、および故障判定回路２８，３０を含んで構成される。
【００３０】
流量制御弁１３は、内燃機関２４に吸入空気を供給するための吸入管路１０１に付随する迂回管路１４に介在される。この迂回管路１４は吸入管路１０１内のスロットル弁１０２の空気流れ上流側と下流側との部分をバイパスするように、吸入管路１０１に取付けられる。図１では、空気流れの方向を矢符１０５で示す。流量制御弁１３の弁体１５は、この迂回管路１４内部に設置される。吸入管路１０１内で、スロットル弁１０２の空気流れ下流側の迂回管路１４の取付位置１４ａと内燃機関２４のシリンダの吸入弁との間の部分には、燃料噴射弁１０３が取付けられる。内燃機関２４は、吸入管路１０１および迂回管路１４を通過した吸入空気と燃料噴射弁１０３から噴射される燃料とが吸入管路１０１の燃料噴射弁１０３の取付位置近傍で混合されて生成される混合気体を、そのシリンダの燃焼室内部に導入し、燃焼させる。
【００３１】
流量制御弁１３は、内燃機関２４にアイドル状態を保たせるために吸入管路１０１のスロットル弁１０２が全閉と称されるような最小弁開度を保つとき、内燃機関２４の作動状態の微小な変化に応じて、迂回管路１５を通過する吸入空気の流量を変化させる。また、内燃機関２４が車両が走行する状態であるような有負荷の駆動状態を保つとき、流量制御弁１３は完全に閉鎖され、内燃機関２４への吸入空気量はアクセルペダル１０７に連動して動作するスロットル弁１０２だけによって制御される。スロットル弁１０２の弁開度は、たとえばアクセルペダル１０７の踏込み量に対応する。流量制御弁１３の具体的構造および動作は後述する。
【００３２】
電磁石装置１７は、コイルＬ１１，Ｌ１２をそれぞれ含む一対の電磁ソレノイドを少なくとも１つ有する。コイルＬ１１，Ｌ１２は、単一の鉄芯に巻回されて磁気結合しており、コイルＬ１１，Ｌ１２間の相互インダクタンスが大きい。コイルＬ１１を含む電磁ソレノイドは、流量制御弁１３の弁開度が増大する方向に、弁体１５を変位させる。コイルＬ１２を含む電磁ソレノイドは、流量制御弁１３の弁開度が減少する方向に、弁体１５を変位させる。電磁石装置１７の詳細な構造および動作は後述する。
【００３３】
コイルＬ１１，Ｌ１２の一方端子は、電圧＋Ｂの電力が供給される電源ライン１８に個別的に接続される。コイルＬ１１，Ｌ１２の他方端子は、それぞれ切換回路１９，２０を介して、接地される。コイルＬ１１と切換回路１９とは、後述の第１回路を形成し、コイルＬ１２と切換回路２０とは、後述の第２回路を形成する。切換回路１９，２０は、制御回路２１内の信号生成回路２２によって、それぞれ後述するように制御される。制御回路２１は、以後説明する複数の回路を含み、たとえばマイクロコンピュータで実現される。制御回路２１内部の複数の回路は、マイクロコンピュータでの演算処理によってそれぞれ実現される仮想的な回路である。また制御回路２１は、複数の実在回路を個別的に含む電気回路で実現されてもよい。
【００３４】
信号生成回路２２には、流量制御弁１３の所望弁開度を表す指示信号が、内燃機関制御回路２５から与えられる。内燃機関制御回路２５は、複数の開度決定手段と、内燃機関制御手段とを兼ね備える。流量制御弁１３の所望弁開度は、内燃機関制御回路２５において、内燃機関２４の作動状態に対応して定められる。具体的には、内燃機関制御回路２５は、たとえば複数のセンサを用いて内燃機関２４の現在の作動状態、たとえば回転数を計測し、計測された回転数と予め定めるアイドル状態での回転数との差を減少させるように、所望弁開度を定める。図面では、内燃機関２４を「Ｅ／Ｇ」、内燃機関制御回路２５を「Ｅ／Ｇ制御」と表す。
【００３５】
信号生成回路２２は、流量制御弁１３の所望弁開度に対応するデューティ比の矩形パルス信号であるような、後述の第１制御信号を生成する。第１制御信号は、切換スイッチＳＷ１を介して切換回路１９に与えられる。またＮＯＴ回路２６は、切換スイッチＳＷ１よりも信号流れ上流側の信号伝達経路から第１制御信号を導入し、第１制御信号の位相を反転させて、第２制御信号を生成する。第２制御信号は、切換スイッチＳＷ２を介して、切換回路２０に与えられる。切換スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、後述の第３故障判定動作を実施する場合を除いて、常に導通状態に保たれる。
【００３６】
比較回路２７は、コイルＬ１１と切換回路１９との間の第１接続点Ｐ１１から後述の第１電気信号を導入し、第１電気信号の信号レベルと予め定める弁別レベルＶｒｅｆとをレベル弁別して、弁別結果を表す第１比較信号を生成する。制御回路２１内の故障判定回路２８は、第１制御信号および第１比較信号を導入して、後述の故障判定手法によって、第１回路の故障の有無、および故障の発生箇所を判定する。また比較回路２９は、コイルＬ１２と切換回路２０との間の第２接続点Ｐ１２から第２電気信号を導入し、第２電気信号の信号レベルと、前述の弁別レベルＶｒｅｆとをレベル弁別して、弁別結果を表す第２比較信号を生成する。制御回路２１内の故障判定回路３０は、第２制御信号および第２比較信号を導入して、後述の故障判定手法によって、第２回路の故障の有無、および故障の発生箇所を判定する。故障判定回路２８，３０にそれぞれ導入される第１および第２制御信号は、それぞれ切換スイッチＳＷ１，ＳＷ２よりも信号流れ上流側の信号伝達経路から分岐した経路を介して導入される。故障判定回路２８，２９の判定結果は、内燃機関制御回路２５に与えられる。
【００３７】
内燃機関制御回路２５は、故障判定回路２８，３０の少なくとも一方で故障が判定されるとき、内燃機関２４に対して後述のフェールセーフ動作を実施する。このフェールセーフ動作では、たとえば、内燃機関２４のトルクを減少させる。
【００３８】
コイルＬ１２、切換回路２０、比較回路２９、および故障判定回路３０の詳細な構造および挙動は、コイルＬ１１、切換回路１９、比較回路２７、および故障判定回路２８の詳細な構造および挙動とそれぞれ同一である。ゆえに以後、コイルＬ１１および回路１９，２７，２８を例として説明し、コイルＬ１２，回路２０，２９，３０の詳細な説明は省略する。
【００３９】
以下に、コイルＬ１１に関する各回路１９，２７，２８の詳細な電気的構造を説明する。
【００４０】
切換回路１９は、抵抗Ｒ１〜Ｒ３、トランジスタＴ１１、およびダイオードＤ１を含んで構成される。トランジスタＴ１１は、ＭＯＳ形ＦＥＴで実現される。コイルＬ１１の他方端子は、抵抗Ｒ１を介して、トランジスタＴ１１のソース端子と直列接続される。第１接続点Ｐ１１は、コイルＬ１１と抵抗Ｒ１との間の接続点である。トランジスタＴ１１のドレイン端子は接地される。トランジスタＴ１１のゲート端子は、抵抗Ｒ２を介して、制御回路２１内の切換スイッチＳＷ１と直列接続される。抵抗Ｒ３は、抵抗Ｒ２の切換スイッチＳＷ１側の端子と、電圧ＶＣＣの電力が供給される電源ライン４１との間に介在される。ダイオードＤ１は、その順方向電流入力側の一方端子がトランジスタＴ１１のソース端子と接続され、順方向電流出力側の他方端子が電圧＋Ｂの電源ライン１８に接続される。
【００４１】
トランジスタＴ１１は、ゲート端子に与えられる後述の第１制御信号の信号レベルがローレベルのときに電流が通過可能なオン状態になり、ハイレベルのときに電流を遮断するオフ状態になる。また，電源ライン１８，４１にそれぞれ供給される電力の電圧＋Ｂ，ＶＣＣは、トランジスタＴ１１のソース端子の電圧レベルが、トランジスタＴ１１がオフ状態のときよりもオン状態のときの方が大きくなるように設定される。
【００４２】
比較回路２７は、導線４３，抵抗Ｒ４〜Ｒ６、および比較器４４を含んで構成される。導線４３は、一方端が第１接続点Ｐ１１と接続され、他方端が抵抗Ｒ４を介して接地される。抵抗Ｒ５，Ｒ６は直列接続されて、電圧ＶＲの電力が供給される電源ライン４５と接地ラインとの間に介在される。比較器４４はたとえばオペアンプで実現される。比較器４４の反転入力端子は、導線４３と抵抗Ｒ４との間の接続点Ｐ１３に接続される。比較器４４の非反転入力端子は、抵抗Ｒ５，Ｒ６間の接続点Ｐ１４と接続される。電源ライン４５の電圧ＶＲ、および抵抗Ｒ５，Ｒ６の各抵抗値は、接続点Ｐ１４の電圧レベルが予め定める弁別レベルＶｒｅｆとなるように、電源ライン４５と接地ラインとの間の電圧を分圧するような値にそれぞれ設定される。
【００４３】
比較器４４は第１電気信号の信号レベルと弁別レベルＶｒｅｆとを比較して、比較結果を表す後述の第１比較信号を出力する。第１比較信号は、たとえば矩形パルス信号であり、第１電気信号の信号レベルが弁別レベルＶｒｅｆ以上であるときにローレベルを保ち、信号レベルが弁別レベルＶｒｅｆ未満であるときにハイレベルを保つ。
【００４４】
故障判定回路２９は制御回路２１の内部回路であり、タイマ４６、ラッチ検出回路４７、断線判定回路４８、および判定回路４９を含む。これら回路４６〜４９は、実在の回路で実現されてもよく、マイクロコンピュータの演算処理で実現される仮想的な回路であってもよい。
【００４５】
タイマ４６には、比較回路２７の比較器４４から第１比較信号が与えられる。タイマ４６は、第１比較信号の信号レベルがハイレベルを保つ継続時間、またはローレベルを保つ継続時間の少なくとも一方の時間を計時して、計時した継続時間を表す継続時間信号を導出する。
【００４６】
ラッチ検出回路４７は、たとえばＲＳフリップフロップ回路で実現され、Ｒ端子に比較回路２７の比較器４４から第１比較信号が与えられる。また、ラッチ検出回路４７のＳ端子には、判定回路４９から後述のリセット信号が与えられる。ラッチ検出回路４７は、第１比較信号のパルスの立下がりを検出して、Ｑ端子からパルスの立下がりの有無を表す後述のラッチ検出信号を導出する。
【００４７】
断線判定回路４８には、比較回路２７の比較器４４から第１比較信号が与えられ、第１比較信号が後述の検査期間Ｗ３０の間常にローレベルを保つか否かを判定して、判定結果を表す断線検出信号を導出する。また断線判定回路４８は、第１接続点Ｐ１１から直接第１比較信号を導入し、後述の検査期間Ｗ３０内の第１電気信号の信号レベルをレベル弁別して、弁別結果を表す断線検出信号を導出する構造であってもよい。
【００４８】
判定回路４９には、タイマ４６からの継続時間信号、ラッチ検出回路４７のＱ端子からのラッチ検出信号、および断線判定回路４８からの断線検出信号がそれぞれ与えられる。さらに判定回路４９には、信号生成回路２２から、第１制御信号が与えられる。判定回路４９は、これら複数の信号に基づいて、後述の故障判定動作を行い、その判定結果を内燃機関制御回路２５に導出する。
【００４９】
図２は、流量制御弁１３を含む迂回管路１５の部分外観図である。迂回管路１５は、第１管路５１の一方端部が第２管路５２の側面に接続されて開口したＴ字状の管路であり、管路の交点に流量制御弁１３が形成される。第１管路５１の他方端部５３は、内燃機関の吸入管路のうち、スロットル弁の取付位置よりも空気流れ上流側に開口するように、吸入管路に取付けられる。第２管路５２の一方端部５４は、内燃機関の吸入管路のうち、スロットル弁の取付位置よりも空気流れ下流側に開口するように、吸入管路に取付けられる。
【００５０】
流量制御弁１３の弁体１５は、第１管路５１の一方端部の内径とほぼ同一の外径の略円筒状の部材であり、その側面には、円筒の中心軸線に平行に形成されてかつ一部が連結するような２つの切欠きを有する。弁体１５は、その円筒の中心軸線が第１管路の一方端部の開口部の中心軸線と一致するように取付けられ、円筒の中心軸線を回転中心として角変位可能である。第１管路５１の内部空間は、弁体１５の一方の切欠きと第１管路５１の一方端部の内壁との間の空間によって、第２管路の弁体１５よりも一方端部５４側の部分５６の内部空間と導通する。また、第２管路の弁体１５よりも他方端部５５側の部分５７の内部空間は、弁体１５の他方の切欠きと第１管路５１の一方端部の内壁との間の空間によって、第２管路の部分５６の内部空間と導通する。
【００５１】
この弁体１５が、第１管路５１内で角変位することによって、弁体１５の２つの切欠きの向きが変位するので、切欠きと第１管路５１の一方端部との間の空間の中心軸線に垂直な断面積が変化する。これによって、第１管路５１から部分５６に流入する吸入空気の流量、および部分５６から部分５７に流入する吸入空気の流量が、断面積の増減に対応して増減する。これによって、第２管路５２の一方および他方端部５４，５５から導出する吸入空気の流量が変化する。
【００５２】
図３は、電磁石装置１７の詳細な構造を表す図である。電磁石装置１７は、コイルＬ１１，Ｌ１２の他に、変位部材６１、ばね部材６２，６３、固定部材６４，６５、芯部材６６、棒状部材６７およびクランク装置を含む。棒状の変位部材６１はその長手方向両端部にばね部材６２，６３が取付けられ、電磁石装置１７の筺体であるような固定部材６４，６５間にばね部材６２，６３を介して設置される。一対のコイルＬ１１，Ｌ１２は１組または複数組準備され、各一対のコイルＬ１１，Ｌ１２毎に芯部材６６に巻回される。各一対のコイルＬ１１，Ｌ１２は、各コイルＬ１１，Ｌ１２が変位部材６１の一方および他方端部近傍であって、変位部材６１の中心軸線を中心とする同心円上にそれぞれ配置され、かつ各芯部材６６が変位部材６１の長手方向と平行になるように設置される。変位部材６１の長手方向中心部の側面には、棒状部材６７が角変位可能に取付けられる。この棒状部材は、クランク装置に接続される。このクランク装置が、流量制御弁１３の弁体１５を角変位させる。
【００５３】
コイルＬ１１，Ｌ１２が個別的に励磁されるとき、変位部材６１は矢符６９，７０で示すように、変位部材６１の長手方向に沿う方向で固定部材６４，６５に近付く向きにそれぞれ変位される。これらコイルＬ１１，Ｌ１２を第１および第２制御信号を用いる後述の手法でデューティ制御すると、第１および第２制御信号のデューティ比に対応して、固定部材６４，６５間の変位部材６１の長手方向に沿う軸線上での変位部材６１の位置が定められる。この変位部材６１の平行運動は、棒状部材６７を介してクランク装置に伝達され、クランク装置内で回転運動に変換されて、弁体１５に伝達される。これによって、変位部材６１の平行移動量に対応した角変位量、すなわちデューティ比に対応した角変位量だけ、弁体１５が角変位される。
【００５４】
以下に、流量制御装置１１の正常作動時の各回路の動作、および異常作動時の各回路の動作をそれぞれ説明する。
【００５５】
前述のように、第２回路、比較回路２９，および故障判定回路３０の挙動は、第１回路、比較回路２７，および故障判定回路２８の挙動と類似し、第１および第２制御信号にそれぞれ対応する動作に代わって、第２および第１制御信号にそれぞれ対応して動作する点だけが異なり、他の点は同一である。ゆえに、以下の説明では、第２回路が正常作動する場合の第１回路の挙動だけを表し、第１回路が正常作動する場合の第２回路の挙動の説明は省略する。
【００５６】
図４は、流量制御装置１１において、制御回路２１、第１回路および比較回路２７から導出される各信号を表す波形図である。
【００５７】
図４（１）は、信号生成装置２２から導出される第１制御信号を表す波形図である。第１制御信号は、信号周期Ｗ１１の矩形パルス信号であり、図４（１）に示す波形を周期的に繰返す。単一の信号周期Ｗ１１内では、第１制御信号の信号レベルは、時刻ｔ１１でローレベルからハイレベルに切換わり、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までハイレベルを保ち、時刻ｔ１２でハイレベルからローレベルに切換わり、時刻ｔ１２から時刻ｔ１３までローレベルを保つ。或る信号周期Ｗ１１の最終の時刻ｔ１３と次の信号周期Ｗ１１の最初の時刻ｔ１１とは一致する。単一信号周期Ｗ１１内で、信号レベルがハイレベルを保つ保持時間Ｗ１２と信号レベルがローレベルを保つ保持時間Ｗ１３との比率、すなわちデューティ比は、内燃機関２４の作動状態によって定められ、たとえば単一の信号周期Ｗ１１毎に変更される。
【００５８】
図４（２）は、ＮＯＴ回路２６から導出される第２制御信号を表す波形図である。第２制御信号は流量制御装置１１の同一作動時に導出される第１制御信号と比較して、信号周期およびレベル変化タイミングが等しく、位相だけが逆転する。ゆえに、第２制御信号の単一信号周期Ｗ１１内で、信号レベルがローレベルを保つ保持時間Ｗ１４と信号レベルがハイレベルを保つ保持時間Ｗ１５とは、第１制御信号の保持時間Ｗ１２，Ｗ１３とそれぞれ一致する。
【００５９】
コイルＬ１１および切換回路１９を含む前述の第１回路の挙動は、第１回路内の故障の有無、および故障があるときの故障箇所に対応して異なる。まず、第１回路に故障がないとき、すなわち正常作動時の挙動を以下に説明する。
【００６０】
正常作動時では、上述の第１制御信号は、切換回路１９内で、抵抗Ｒ２，Ｒ３を含む回路を介してトランジスタＴ１１のゲート端子に与えられる。トランジスタＴ１１は、前述したように、第１制御信号がハイレベルのときにオフ状態になり、ローレベルのときにオン状態になる。流量制御装置１１に故障がない場合、トランジスタＴ１１がオン状態のときコイルＬ１１が励磁し、オフ状態のときコイルＬ１１が消磁される。
【００６１】
具体的には、トランジスタＴ１１がオン状態のとき、電源ライン１８からコイルＬ１１、抵抗Ｒ１、およびトランジスタＴ１１を介して接地ラインに至る電力供給経路に、電圧レベル＋Ｂの電力が供給され、コイルＬ１１が励磁する。このとき、接続点Ｐ１１の電圧レベルは、コイルＬ１１のインダクタンスと抵抗Ｒ１の抵抗値とで規定されるレベルＶＬを保つ。逆に、トランジスタＴ１１がオフ状態のとき、上述の電力供給経路がトランジスタＴ１１の部分で遮断される。これによって、電源ライン＋Ｂから電力供給経路への電力供給が遮断されて該経路に電流が流れないので、コイルＬ１１は消磁される。このとき接続点Ｐ１１の電圧レベルは、予め定めるレベルＶＨに規定される。レベルＶＨは、電源ライン１８の印加電圧＋ＢとダイオードＤ１の順方向電圧とでトランジスタＴ１１のソース端子に規定される電圧レベルを、抵抗Ｒ１，Ｒ４で分圧したレベルである。抵抗Ｒ１，Ｒ４の抵抗値は、たとえば、レベルＶＬが０Ｖ、レベルＶＨが１３Ｖとなるように、予め定められる。前述の第１電気信号は、このようなトランジスタＴ１１の状態の切換えに対応して変化する第１接続点Ｐ１１の電圧レベルの経時変化を表す信号である。
【００６２】
図４（３）は、第１および第２回路の正常作動時であって図４（１）の第１制御信号が切換回路１９に与えられるときに、第１接続点Ｐ１１に現れる第１電気信号を表す波形図である。正常作動時の第１電気信号は、第１制御信号と同期した信号であって、第１制御信号と比較すると、信号周期および信号レベルの切換タイミングが一致し、位相およびレベルの値が異なる。第１電気信号の信号レベルは、単一の信号周期間Ｗ１１内で、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までレベルＶＬを保ち、時刻ｔ１２で信号レベルが切換わり、時刻ｔ１２から時刻ｔ１３までレベルＶＨを保つ。レベルＶＬ，ＶＨがそれぞれ継続される継続時間は、第１制御信号の保持時間Ｗ１２，Ｗ１３とそれぞれ等しい。このような第１電気信号が、第１接続点Ｐ１１から比較回路２７の比較器４４に与えられる。
【００６３】
比較器４４では、上述の第１電気信号の信号レベルを、接続点Ｐ１４の弁別レベルＶｒｅｆでレベル弁別して、レベル弁別結果を表す第１比較信号を生成して導出する。弁別レベルＶｒｅｆは、第１電気信号の２値のレベルＶＨ，ＶＬの間のレベルであって、レベルＶＨ，ＶＬ間の中点よりもレベルＶＬに近いレベルに設定され、たとえば２．５Ｖである。第１比較信号は２値の矩形パルス信号であり、第１電気信号の信号レベルが弁別レベルＶｒｅｆ未満のとき、ハイレベルを保ち、信号レベルが弁別レベルＶｒｅｆ以上のときローレベルを保つ。
【００６４】
図４（４）は、第１および第２回路の正常作動時に上述の図４（３）の第１電気信号が与えられるときの比較回路２７からの第１比較信号を表す波形図である。正常作動時の第１比較信号は、第１制御信号と同期した信号であって、信号周期、信号レベルの切換タイミング、および位相が全て第１制御信号と一致する。ゆえに、第１比較信号でハイレベルおよびローレベルをそれぞれ保つ継続時間Ｗ１８，Ｗ１９は、第１制御信号の保持時間Ｗ１２，Ｗ１３とそれぞれ同一である。この第１比較信号は、比較器４４から故障判定回路３８のタイマ４６、ラッチ検出回路４７、および断線検出回路４８にそれぞれ与えられ、後述の故障判定手法に用いられる。
【００６５】
次いで、第１回路に故障がありかつ第２回路が正常作動するとき、すなわち第１回路の異常作動時における第１回路の挙動を説明する。
【００６６】
本実施の形態では、第１回路の故障は、第１回路の断線故障（以下、「断線故障」を単に「故障」という場合がある）を意味する。第１回路の故障には、大別して、第１接続点よりもコイルＰ１１側の経路の故障と、第１接続点よりも切換回路１９側の経路の故障とがある。
【００６７】
まず、切換回路１９側の経路の故障時の第１回路および比較回路２７の詳細な挙動を以下に説明する。
【００６９】
切換回路１９側の経路の故障は、具体的には、トランジスタＴ１１のソース端子およびドレイン端子、ならびに抵抗Ｒ１の断線である。以下、切換回路１９側の経路の故障を、切換回路１９の断線故障という。このような故障があるとき、トランジスタＴ１１の状態が第１制御信号の信号レベルに対応して作動しても、断線の生じた点で電力が遮断されるので、第１回路全体では、トランジスタＴ１１をオフ状態に固定した場合と等価になる。この状態でコイルＬ１２を含む第２回路が作動停止するとき、第１電気信号は常にレベルＶＬを保つ筈である。
【００７０】
前記状態でコイルＬ１２を含む第２回路が正常作動するとき、コイルＬ１１には、コイルＬ１２の励磁および消磁動作の切換えに応答して、コイルＬ１２からの磁場を打消す磁場を発生させるような誘導電流、すなわち相互誘導に起因する誘導電流が発生し、第１回路内を誘導電流が流れる。第１接続点Ｐ１１とコイルＬ１１との間の経路には断線が生じていないので、第１接続点Ｐ１１の電圧レベルは相互誘導に起因する起電力によって変動する。これによって、第１電気信号にレベル変化が生じる。このレベル変化の変化量は、コイルＬ１１，Ｌ１２の相互インダクタンスが大きいほど大きい。本実施例では、コイルＬ１１，Ｌ１２の相互インダクタンスに起因する第１電気信号の信号レベルの変化量は、最大でレベルＶＨであり、最小でレベルＶＬであるとする。
【００７１】
図４（５）は、上述の切換回路１９に上述の断線故障が生じる場合であって、図４（２）の第２制御信号が切換回路２０に与えられて第２回路が正常作動するときに、第１接続点Ｐ１１に現れる第１電気信号を表す波形図である。
【００７２】
このときの第１電気信号は、信号周期だけが第１および第２制御信号と等しい。第１電気信号の信号レベルは、時刻ｔ１でレベルＶＬに瞬時に低下し、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの間にレベルＶＬから時間経過に比例して徐々に増加し、レベルＶｃ１に至る。さらに、時刻ｔ１２でレベルＶｃ１からレベルＶＨに瞬時に増加し、時刻ｔ１２から時刻ｔ１３までの間にレベルＶＨから時間経過に比例して徐々に減少し、時刻ｔ１３でレベルＶｃ２に至る。レベルＶｃ１，Ｖｃ２は、レベルＶＬ，ＶＨ間のレベルであって、弁別レベルＶｒｅｆよりもそれぞれ大きい。
【００７３】
このように、切換回路１９の断線故障時には、第１電気信号は、第２制御信号のレベル切換タイミング、すなわち第１制御信号のレベル切換タイミングｔ１１〜ｔ１３に急激にレベル変化し、第１および第２制御信号がそれぞれハイレベルまたはローレベルをそれぞれ保持する保持時間Ｗ１２，Ｗ１３；Ｗ１４，Ｗ１５間にも、緩やかにレベル変化する。このため、第１電気信号の信号レベルは、時刻ｔ１１で弁別レベルＶｒｅｆ以上のレベルから弁別レベルＶｒｅｆ未満のレベルに低下し、保持期間Ｗ１２，Ｗ１４内であって時刻ｔ１２以前の時刻ｔ１４で、弁別レベルＶｒｅｆ未満のレベルから弁別レベルＶｒｅｆ以上のレベルに増加する。以後、或る信号レベルが弁別レベルＶｒｅｆ未満のレベルから弁別レベルＶｒｅｆ以上のレベルに増加すること、または或る信号レベルがで弁別レベルＶｒｅｆ以上のレベルから弁別レベルＶｒｅｆ未満のレベルに低下することを、「信号レベルが弁別レベルを横切る」と称する。
【００７４】
図４（６）は、切換回路１９の断線故障時であって、図４（５）の第１電気信号が与えられたときに、比較回路１９から導出される第１比較信号を表す波形図である。上述したように、第１電気信号の信号レベルは、時刻ｔ１１，１４で弁別レベルを横切る。このため、第１比較信号の信号レベルは、時刻ｔ１１でローレベルからハイレベルに切換わり、時刻ｔ１１から時刻ｔ１４までハイレベルを保ち、時刻ｔ１４でハイレベルからローレベルに切換わり、時刻ｔ１４から時刻ｔ１２を経て時刻ｔ１３までローレベルを保つ。ゆえに、切換回路１９の断線故障時の第１比較信号のハイレベルの継続時間Ｗ２３は、正常作動時のハイレベルの継続時間Ｗ１８よりも短い。また、切換回路１９の断線故障時の第１比較信号のローレベルの継続時間Ｗ２４は、正常作動時のローレベルの継続時間Ｗ１９よりも長い。
【００７５】
続いて、コイルＬ１１側の経路の故障時の第１回路および比較回路２７の詳細な挙動を以下に説明する。
【００７６】
コイルＬ１１側の経路故障は、具体的には、コイルＬ１１内部の導線、コイルＬ１１と電源ライン１８との間の接続用導線、およびコイルＬ１１と切換回路１９の抵抗Ｒ１との間の接続用導線のうちのいずれかの断線である。以下、コイルＬ１１側の経路の故障を、コイルＬ１１の断線故障という。このような故障があるときには、図４（１）の第１制御信号に応じて切換回路１９内のトランジスタＴ１１が正常に作動しても、第１回路には電力が供給されない。また、コイルＬ１１，Ｌ１２間の相互誘導があるときでも、上述の導線が断線するので、第１接続点Ｐ１１には誘導電流が流れない。
【００７７】
このとき、第１接続点Ｐ１１の電圧レベルは、トランジスタＴ１１のソース端子の電圧レベルと抵抗Ｒ１，Ｒ４とによって規定される。したがって、コイルＬ１１の断線故障時の第１接続点Ｐ１１の第１電気信号は、図４（７）に示すように、単一の信号周期Ｗ１１間常にレベルＶＬを保つ。ゆえに、コイルＬ１１の断線故障時であって図４（７）の第１電位信号が与えられるとき、比較回路１９から導出される第１比較信号は、図４（８）に示すように、単一の信号周期Ｗ１１間常にハイレベルを保つ。
【００８３】
以上のように、第１比較信号の信号レベルは、第１回路に故障がないときには第１制御信号と同期して変動し、故障があるときには同期しないことがわかる。また、第１回路の故障時には、比較回路２７に相互誘導に起因する図４（５）の第１電気信号が与えられるときと、第１制御信号と同期しない図４（７）の第１電気信号が与えられるときとの２パターンがあることがわかる。
【００８４】
流量制御装置１１における第１回路および第２回路の故障判定動作を以下に詳細に説明する。
【００８５】
上述の流量制御装置１１の故障判定回路２８，３０は、上述の比較信号と制御信号との挙動の差異に基づいて、第１および第２回路の故障の有無ならびに故障箇所を個別的に判定する。具体的には、比較信号と制御信号とを比較して、両信号の信号レベルの変化パターンが一致するときには故障がないと判定し、一致しないときには故障があると判定する。また、第１回路および第２回路に故障があるとき、比較信号の挙動から、上述の故障箇所を判定する。この故障判定手法には、変化パターンを比較するパラメータおよび制御信号の挙動に応じて、以下の３種類の手法がある。また、第２回路に対する故障判定回路３０の故障判定手法は、第１回路に対する故障判定回路２８の故障判定手法とは類似の手法であり、第１比較信号と第１制御信号とを比較する代わりに、第２比較信号と第２制御信号とを比較する点が異なる。
【００８６】
まず、タイマ４６を用いる第１故障判定手法を以下に説明する。
【００８７】
第１故障判定手法では、故障判定回路２８，３０は、制御信号と比較信号との信号レベルの変化パターンを比較するためのパラメータとして、第１および第２比較信号のハイレベルの継続時間Ｗａ，Ｗｂと第１および第２制御信号のハイレベルの保持時間Ｗ１２，Ｗ１５と用いる。また、第１および第２比較信号のローレベルの継続時間と第１および第２制御信号のローレベルの保持時間Ｗ１３，Ｗ１４とを用いるようにしてもよい。
【００８８】
継続時間Ｗａ，Ｗｂは、タイマ４６，６２によってそれぞれ計時される。タイマ４６，６２は、具体的には、たとえば第１および第２比較信号のパルスの立上がりおよび立下がりを検出する検出手段を有し、検出手段がパルスの立上がりを検出すると継続時間Ｗａ、Ｗｂの計時動作を開始し、検出手段がパルスの立下がりを検出すると計時動作を停止する。このようにタイマ４６，６２は、第１および第２比較信号が少なくとも１つのパルスをそれぞれ有するときに、そのパルスのパルス幅である継続時間Ｗａ，Ｗｂを計時する。
【００８９】
コイルＬ１１と切換回路１９とを含む第１回路を例とすると、第１回路および第２回路の正常作動時には、上述の図４（１），（４）から、継続時間Ｗａは継続時間Ｗ１８であって、継続時間Ｗａと第１制御信号の保持時間Ｗ１２とは一致することが解る。また、第２回路の正常作動時であって切換回路１９の断線故障時には、図４（１），（６）から、継続時間Ｗａは継続時間Ｗ２３であって、継続時間Ｗａと保持時間Ｗ１２とは一致しないことが解る。さらにまた、コイルＬ１１の断線故障時には、図４（１），（８）から、第１比較信号にパルスが存在しないことが解る。この場合、タイマ４６の検出手段がパルスの立上がりおよび立下がりを検出しないので、タイマ４６は時間を計時しない。このとき、継続時間Ｗａは、タイマ４６の初期値である０秒である。
【００９０】
図５は、制御回路２１の信号生成回路２２および故障判定回路２８で実施される第１回路の第１故障判定手法を説明するためのフローチャートである。
【００９１】
内燃機関２４のアイドル状態の保持動作が開始されると、ステップａ１からステップａ２に進む。ステップａ２では、信号生成回路２２は、内燃機関制御回路２５から与えられる流量制御弁１３の所望弁開度を参照して、所望弁開度に対応するデューティ比を演算して求める。
【００９２】
次いでステップａ３では、信号生成回路２２は、求めたデューティ比で信号レベルが変化するような第１制御信号を生成して、切換回路１９およびＮＯＴ回路２６に与える。ＮＯＴ回路２６は、第１制御信号が与えられると、その位相を反転させて第２制御信号を生成し、切換回路２０に与える。この第１および第２制御信号は、前述の図４（１），（２）に示すデューティ比の信号であるとする。これによって、上述のコイルＬ１１，Ｌ１２は、一方のコイルが励磁するときに他方のコイルが消磁されるような挙動を、励磁するコイルを交互に切換えて繰返す。このとき第１回路は、故障の有無に対応して図４（３），（５），（７）のいずれかの第１電気信号をそれぞれ比較回路２７に導出する。比較回路２７は、図４（４），（６），（８）のいずれかの第１比較信号を故障判定回路２８のタイマ４６に導出する。
【００９３】
次いで、ステップａ４では、故障判定回路２８のタイマ４６が、上述の手法で第１比較信号のハイレベルの継続時間Ｗａを計時する。この継続時間Ｗａは、継続時間信号として、判定回路４９に与えられる。続いて、ステップａ５では、判定回路４９において、第１比較信号のハイレベルの継続時間Ｗａが、第１制御信号のハイレベルの保持時間Ｗ１２と一致するか否かが判定される。第１制御信号の保持時間Ｗ１２は、第１制御信号から直接求められる。また、第１制御信号の保持時間Ｗ１２は、ステップａ２で信号生成回路２２において演算される第１制御信号のデューティ比から求めてもよい。
【００９４】
ステップａ５では、継続時間Ｗａが保持時間Ｗ１２と一致するときだけ、ステップａ５からステップａ６に進み、上述の第１回路に故障がなく、正常作動中であると判定する。また継続時間Ｗａが保持時間Ｗ１２と一致しないとき、ステップａ５からステップａ７に進み、第１回路に故障があり、異常作動中であると判定する。ステップａ６，ａ７では、判定回路４９は、第１回路の故障の有無の判定結果を表す判定信号をそれぞれ生成して、内燃機関制御回路２５に導出する。またステップａ７では、判定回路４９はいわゆるダイアグノーシス動作のための後述の故障箇所判定動作を実施してもよい。判定信号導出後、正常作動中であるときはステップａ６からステップａ２に戻り、故障判定動作を続行する。また異常作動中であるときには、ステップａ７からステップａ８に進み、で当該フローチャートの処理動作を終了する。
【００９５】
上述の第１回路の故障箇所判定動作の手法を以下に説明する。この故障箇所判定手法は、前述の継続時間Ｗａを用い、第１回路に対して個別的に実施される。前述したように、第１回路内の故障箇所が異なるとき、比較回路２７からの第１比較信号の信号レベル変化の挙動が異なるので、ハイレベルの継続時間Ｗａの値が異なる。具体的には、切換回路１９の断線故障時には継続時間Ｗａは時間Ｗ２３であり、コイルＬ１１の断線故障時には継続時間Ｗａは時間０秒である。したがって、この継続時間Ｗａの長さを判定することによって、継続時間Ｗａから第１回路の故障箇所を判別することができる。
【００９６】
図６は、上述の故障箇所判定手法を説明するためのフローチャートである。図５のフローチャートでステップａ５からステップａ７に至ると、ステップｃ１からステップｃ２に進む。
【００９７】
ステップｃ２では、継続時間Ｗａが切換回路１９の断線故障時の継続時間Ｗ２３未満であってコイルＬ１１の断線故障時の継続時間以上の予め定める時間以上であるか否かが判定される。本実施形態では、具体的には、継続時間Ｗａが時間０秒と一致するか否かが判定される。一致するときには、ステップｃ２からステップｃ３に進み、第１回路の故障がコイルＬ１１の断線故障であると判定する。一致しないときはステップｃ２からステップｃ４に進み、第１回路の故障が切換回路１９の断線故障であると判定する。ステップｃ３，ｃ４では、判定した故障箇所を、たとえば判定回路４９内に設けられるメモリにストアする。上述の判定動作が終了すると、ステップｃ３，ｃ４からステップｃ５にそれぞれ進み、当該フローチャートの処理動作を終了する。
【００９８】
これによって、第１回路に故障があるとき、その故障箇所をタイマ４６からの比較信号の継続時間Ｗａから判定することができる。またこれら故障箇所をメモリにストアしておくと、故障後に流量制御装置１１を修理するとき、メモリのストア内容を読出すだけで故障箇所を知ることができる。ゆえに、修理時に再度流量制御装置１１を作動させて故障箇所を判定する動作を省略することができるので、修理時の故障判定の手間がなくなる。
【００９９】
第２回路の第１故障判定手法は、第１回路の第１故障判定手法と比較して、継続時間Ｗａと保持時間Ｗ１２とが継続時間Ｗｂと保持時間Ｗ１５とに置換えられる点だけが異なり、他の挙動は同一であるので、説明は省略する。また第２制御信号の保持時間Ｗ１５は、判定回路６３に導入される第２制御信号から直接求めても良く、また第１制御信号のローレベルの保持時間Ｗ１３と同一であるので上述の第１制御信号のデューティ比から求めてもよい。さらに、第２回路の故障箇所判定手法もまた、第１回路の故障箇所判定手法とに比較して、継続時間Ｗａと保持時間Ｗ１２とが継続時間Ｗｂと保持時間Ｗ１５とに置換えられる点だけが異なり、他の挙動は同一であるので、説明は省略する。
【０１００】
このような手法の第１回路および第２回路の第１故障判定動作が、制御回路２１でたとえば並列して実施される。これによって、タイマ４６，６２を用いて、流量制御装置１１の第１回路および第２回路の故障の有無を個別的に判定することができる。
【０１０１】
内燃機関制御回路２５は、各判定回路４９，６３からの判定信号に応答して、流量制御装置１１全体の故障の有無を判定する。両判定回路４９，６３からの判定信号が共に故障がないことを表すときだけ、上述の第１回路および第２回路の両方に故障がないので、内燃機関制御回路２５は流量制御装置１１が正常作動中であると判定する。流量制御装置１１が正常作動するとき、流量制御弁１３の弁開度は内燃機関制御回路２５からの所望弁開度となるように制御される。このとき内燃機関制御回路２５は、そのまま内燃機関２４のアイドル状態の維持動作を続行する。
【０１０２】
逆に、各判定回路４９，６３からの判定信号のうち、少なくとも一方の判定信号が故障があることを示すときには、上述の第１回路および第２回路の少なくとも一方に故障があるので、内燃機関制御装置２５は流量制御装置１１が異常作動する可能性があると判定する。流量制御装置１１が異常作動するとき、流量制御弁１３の弁開度は、内燃機関制御回路２５からの所望弁開度よりも増大または減少するので、内燃機関２４がアイドル状態を維持することが困難になる。このときには、内燃機関制御回路２５はフェールセーフ動作を実施して、内燃機関２４のトルクが減少させる。
【０１０３】
流量制御装置１１の異常作動時のフェールセーフ動作を以下に説明する。
【０１０４】
上述の内燃機関２４は、流量制御装置１１が故障するとき、第１および第２回路のいずれが故障するかによって、故障後の挙動が異なる。たとえば、流量制御弁１３の弁体を弁開度を増加させる方向に変位させるコイルＬ１１を含む第１回路回路が正常作動して、弁開度を減少させる方向に弁体１５を変位させるコイルＬ１２を含む第２回路だけが故障するとき、電磁石装置１７は流量制御弁１３の弁開度が増加する方向だけに弁体１５を変位させる。ゆえに内燃機関２４および流量制御装置１１をそのまま作動させ続けると、流量制御弁１３の弁開度が所望弁開度よりも増加し、たとえば流量制御弁１３の予め定める最大弁開度になる。このとき、内燃機関２４にオーバランと称される吹上がりが生じ、内燃機関２４がアイドル状態を保つことができなくなることがある。また逆に、第１回路だけが故障して第２回路が正常作動するときは、電磁石装置１７は流量制御弁１３の弁開度が減少する方向だけに弁体１５を変位させるので、そのまま作動させ続けると、流量制御弁１３の弁開度が所望弁開度よりも減少し、たとえば流量制御弁の予め定める最小弁開度になる。このとき内燃機関２４の回転数が順次減少し、停止することがある。これらのことから、内燃機関制御回路２５は、流量制御装置１１内の故障する回路に対応して、フェールセーフ動作を実施する。
【０１０５】
図７は、上述のフェールセーフ動作を説明するためのフローチャートである。内燃機関制御装置２５における上述の流量制御装置１１の故障判定動作内で、第１回路および第２回路のいずれかに故障があると判定されると、ステップｂ１からステップｂ２に進む。
【０１０６】
ステップｂ２では、第１回路および第２回路のうち、流量制御弁１３の弁開度を減少させる方向に弁体１５を変位させるコイルを含む回路、本実施形態では第２回路が故障しているか否かを判定する。この判定動作は、具体的には、上述の判定回路４９，６３からの判定信号に応答して、判定回路４９，６３のいずれからの判定信号が故障があることを表しているかを判定することで実施される。第２回路だけが故障するとき、および第１回路および第２回路の両方が故障するときにはステップｂ２からステップｂ３に進み、第１回路だけが故障するときにはステップｂ２からステップｂ４に進む。
【０１０７】
ステップｂ３では、内燃機関制御回路２５は、内燃機関２４のトルクが小さくなるように、内燃機関２４の作動状態を制御する。具体的には、内燃機関制御回路２５は、内燃機関２４の現在の作動状態に拘わらず、内燃機関２４内の混合気への点火時期をアイドル状態に対応する基本の点火時期から予め定める最大遅角値だけ遅角させる。これによって、内燃機関の２４の回転数がアイドル状態に対応するアイドル回転数よりも低下し、トルクが減少する。したがって、内燃機関２４は最終的に停止する。また内燃機関制御回路２５は、たとえば車両のインストルメントパネルに設置されるような警告灯を点灯させて、流量制御装置１１に故障があることを車両の乗車者に提示する。
【０１０８】
また、ステップｂ４では、内燃機関制御回路２５は、上述の警告灯を点灯させて、流量制御装置１１に故障があることを車両の乗車者に提示する。ステップｂ３，ｂ４での処理動作が終了すると、ステップｂ３，ｂ４からそれぞれステップｂ５に進み、当該フローチャートの処理動作を終了する。
【０１０９】
これによって、流量制御装置１１の第２回路の故障時に、内燃機関２４がアイドル状態を越えて作動することを防止することができる。したがって、内燃機関２４の吹上がり、および車両の急発進であるような不都合が発生することを防止することができる。また、第１回路および第２回路のいずれの故障時にも、流量制御装置１１に故障があることを乗車者に提示することができる。
【０１１０】
続いて、第２故障判定手法を以下に詳細に説明する。
【０１１１】
第２故障判定手法では、故障判定回路２８，３０は、制御信号と比較信号との信号レベルの変化パターンを比較するためのパラメータとして、単一信号周期Ｗ１１内の第１および第２比較信号のパルスの立下がりおよび立上がりタイミングを用いる。
【０１１２】
コイルＬ１１と切換回路１９とを含む第１回路を例とすると、第１および第２回路の正常作動時には、図４（１），（４）に示すように、第１比較信号のパルスの立下がりタイミングは、第１制御信号のパルスの立下がりタイミングである時刻ｔ１２と一致する。また、第２回路が正常作動する場合であって切換回路１９の断線故障時には、図４（１），（６）に示すように、第１比較信号のパルスの立下がりタイミングである時刻ｔ１４は、前述の時刻ｔ１２よりも早い。さらにまた、コイルＬ１１の断線故障時には、図４（１），（８）に示すように、第１比較信号は常にハイレベルを保つので、パルスの立下がりが存在しない。このように、正常作動時と故障時とは、第１比較信号の信号レベルの変化タイミングが異なる。第２故障判定手法では、この変化タイミングの差異を、時刻ｔ１２近傍の判定期間Ｗ２６内でのパルスの立下がりの有無から検出する。
【０１１３】
判定期間Ｗ２６は、第１制御信号のパルス立下がりタイミングから遡航時間Ｗ２７だけ遡ったタイミングである時刻ｔ１５から、信号周期Ｗ１１の終了タイミングである時刻ｔ１３までの期間である。この遡航時間Ｗ２７は、判定期間Ｗ２６の開始タイミングである時刻ｔ１５が、切換回路２７の断線故障時の第１比較信号のパルスの立下がりタイミングである時刻ｔ１４よりも時間軸上で遅くなるように設定される。
【０１１４】
この遡航時間Ｗ２７は、たとえば第１制御信号のデューティ比に対応して、デューティ比を変更するたびに定められる。また遡航時間Ｗ２７は、上述の条件を満たすように実験的に定められた固定の時間であってもよい。固定の遡航時間Ｗ２７は、たとえば第１制御信号のデューティ比が最小のときに、上述の条件を満たすように決定される。このように固定の遡航時間Ｗ２７を決定すると、デューティ比が最小のデューティ比よりも増加するときでも、時刻ｔ１５が時刻ｔ１４よりも時間軸上で遅いタイミングになる。以下の説明では、遡航時間Ｗ２７は固定の時間であるとする。
【０１１５】
上述の第１比較信号のパルスの立下がりタイミングは、ラッチ検出回路４７によって検出される。ラッチ検出回路４７は前述したようにフリップフロップ回路で実現される。ラッチ検出回路４７のＱ端子からのラッチ検出信号は値０，１のいずれかを取る２値信号であり、初期状態では値０である。初期状態のラッチ検出回路４７は、Ｒ端子に与えられる第１制御信号にパルスの立下がりがあると、回路４７がセット状態になり、ラッチ検出信号の値は値１になる。ラッチ検出回路４７の初期状態からセット状態への切換えは、後述の故障判定動作とは独立に、回路４７の機械的動作として実施される。
【０１１６】
図８は、上述の第１回路の第２故障判定手法を説明するためのフローチャートである。
【０１１７】
内燃機関のアイドル状態の保持動作が開始されると、ラッチ検出回路４７を初期状態に戻した後、ステップｄ１からステップｄ２に進む。ステップｄ２では、信号生成回路２２は、第１制御信号のデューティ比を演算して求める。ステップｄ２の動作は、図５のフローチャートのステップａ２での動作と同一である。次いで、ステップｄ３〜ｄ７で、第１および第２制御信号の生成動作と、パルスの立下がりの検出動作とを疑似的に並列して実施する。第１および第２制御信号の生成動作は、図５のフローチャートのステップａ３の動作と同一である。また、前述のラッチ検出回路４７の初期状態からセット状態への切換動作は、ステップｄ３〜ｄ７の処理動作の実施中に、該処理動作とは独立して実施される。
【０１１８】
具体的には、まず、時刻ｔ１１においてステップｄ３に進み、第１制御信号の生成動作として、信号生成回路２２は導出中の第１制御信号の信号レベルをローレベルからハイレベルに切換える。これによって、ＮＯＴ回路２６からの第２制御信号の信号レベルが、ハイレベルからローレベルに切換えられる。以後図面では、第１制御信号を「Ｓ１」、第２制御信号を「Ｓ２」と表す。
【０１１９】
続いて、ステップｄ４で、立下がりの検出動作として、判定回路４９内に備えられるタイマが、時刻ｔ１１から計時時間Ｗ２８の計時を開始する。計時時間Ｗ２８は、時刻ｔ１１から前述の判定期間Ｗ２６の開始タイミングである時刻ｔ１５までの時間であり、第１制御信号のハイレベルの保持時間Ｗ１２から前述の遡航時間Ｗ２７を減算して得られる。時刻ｔ１５は、時刻ｔ１２から遡航時間Ｗ２７だけ遡った時刻であるが、実際の第２故障判定動作時には、時刻ｔ１１から上述の計時時間Ｗ２８を計時して求める。計時時間Ｗ２８は、たとえば判定回路４９において、第１制御信号のデューティ比から保持時間Ｗ１２を求め、さらに保持時間Ｗ１２から遡航時間Ｗ２７を減算することによって求められる。計時時間Ｗ２８の計時が終了し、時刻ｔ１５に至るとステップｄ５に進む。
【０１２０】
ステップｄ５では、判定回路４９は、ラッチ検出回路４７のＳ端子に、値１の２値信号であるようなリセット信号を与えて、ラッチ検出回路４７を初期状態に戻す。たとえば第１回路の切換回路１９の断線故障時には、既にラッチ検出回路４７はセット状態であるが、時刻ｔ１５で初期状態に戻される。また、第１回路および第２回路の正常作動時ならびにコイルＬ１１の断線故障時には、時刻ｔ１５でラッチ検出回路２７は初期状態を保つので、そのまま初期状態を保たせる。時刻ｔ１５以後、第１回路および第２回路の正常作動時には、ラッチ検出回路４７はたとえば時刻ｔ１２でセット状態に切換わる。
【０１２１】
続いて、時刻ｔ１２においてステップｄ６に進み、第１制御信号の導出動作として、信号生成回路２２は導出中の第１制御信号の信号レベルをハイレベルからローレベルに切換える。これによって、ＮＯＴ回路２６からの第２制御信号の信号レベルがローレベルからハイレベルに切換えられる。さらに時刻ｔ１３においてステップｄ７に進み、信号生成回路２２は導出中の第１制御信号の信号レベルをローレベルからハイレベルに切換える。これによってＮＯＴ回路２６からの第２制御信号の信号レベルがハイレベルからローレベルに切換えられる。これによって、ステップｄ３で開始された信号周期Ｗ１１内の第１および第２制御信号の導出が終了し、次の信号周期Ｗ１１の第１および第２制御信号の導出に移る。時刻ｔ１３以後、ステップｄ８に進む。
【０１２２】
ステップｄ８では、判定回路４９において、ラッチ検出回路４７が前述のセット状態であるか否かを判定する。この判定動作は、具体的に、ラッチ検出回路４７のＱ端子からのラッチ検出信号の値が値１であるか否かを判定することで実施される。時刻ｔ１５でラッチ検出回路４７が一旦初期状態に戻されているので、時刻ｔ１３以後のステップｄ８の判定の時点では、判定期間Ｗ２６内に第１制御信号にパルスの立下がりがあるときだけ、すなわち正常作動時だけ、ラッチ検出回路４７がセットされる。
【０１２３】
判定回路４９は、ラッチ検出回路４７がセット状態であるときだけ、ステップｄ８からステップｄ９に進み、上述の第１回路に故障がなく正常作動中であるとと判定する。また、回路４７がリセット状態であるときには、ステップｄ８からステップｄ１０に進み、第１回路に故障があり、異常作動中であると判定する。ステップｄ９，ｄ１０では、判定回路４９は、第１回路の故障の有無の判定結果を表す判定信号をそれぞれ生成して、内燃機関制御回路２５に導出する。ステップｄ９，ｄ１０の各動作は、図５のフローチャートのステップａ６，ａ７の動作と同一である。判定信号導出後、正常作動中であるときは、ラッチ検出回路４８を初期状態に戻してステップｄ９からステップｄ２に戻り、故障判定動作を続行する。また異常作動中であるときには、ステップｄ１０からステップｄ１１に進み、で当該フローチャートの処理動作を終了する。この一連の判定動作によって、第１比較信号のパルスの立下がりタイミングから、第１回路の故障の有無を判定することができる。
【０１２４】
第２回路の第２故障判定手法は、第１回路の第２故障判定手法と類似する手法であり、ラッチ検出回路６４が単一信号周期Ｗ１１内で第２比較信号のパルスの立上がりを検出する点が異なり、他の挙動は等しいので、説明は省略する。
【０１２５】
このような手法の第２故障判定動作が、第１回路および第２回路それぞれに対して並列して個別的に実施される。内燃機関制御回路２５には、故障判定回路２８，３０の各判定回路から判定信号が与えられる。内燃機関制御回路２５は、各判定回路４９，６３からの判定信号に応答して、流量制御装置１１の故障の有無を判定し、故障が第１回路および第２回路のいずれにあるか対応して、フェールセーフ動作を実施する。内燃機関制御回路２５の流量制御装置１１の故障判定動作およびフェールセーフ動作は、第１および第２回路に故障判定動作に上述の第１故障判定手法を用いたときの回路２５の故障判定動作およびフェールセーフ動作と同一であるので、説明は省略する。
【０１２６】
このような動作によって、ラッチ検出回路４７，６４を用いて、流量制御装置の第１回路および第２回路の故障の有無を判定することができる。
【０１２７】
続いて、第３故障判定手法を以下に詳細に説明する。
【０１２８】
第３故障判定手法では、第１および第２制御信号のいずれか一方の導出を一時的に停止させて、そのときの第１および第２比較信号のいずれか一方の信号レベルの変化パターンと第１および第２制御信号のいずれか一方の信号レベルの変化パターンとを比較して、故障の有無を判定する。変化パターンを比較するためのパラメータには、第１および第２比較信号のパルスの立下がりタイミングを用いる。
【０１２９】
図９は、第３故障判定手法における流量制御装置の各回路の挙動を説明するための波形図である、図９の波形図の単一信号周期Ｗ１１内の各信号の挙動は、図４の波形図に表す各信号の挙動と等しく、同一の点には同一の符号を付し、説明は省略する。また図９では複数の信号周期Ｗ１１にわたって信号波形が表されるが、図９で表される複数周期間の第１および第２制御信号のデューティ比は、特に指定しない限り最初の周期と等しいものと仮定する。第３故障判定手法は、図９の波形図で４番目の信号周期Ｗ１１間に実施される。
【０１３０】
第１回路に対して第３故障判定手法を用いる故障判定動作を実施するとき、第１制御信号は図９（２）に示すように、検査期間Ｗ３０内で常にローレベルを保つ。検査期間Ｗ３０は、本実施形態では信号周期Ｗ１１と等しい。このとき、第２制御信号の信号レベルは、図９（１）に示すように、信号生成回路２２で決定されるデューティ比の矩形パルス信号となるようにレベル変化する。
【０１３１】
第１回路が正常作動するとき、第１電気信号の信号レベルは第１制御信号の信号レベルに対応して変化するので、図９（３）に示すように、検査期間Ｗ３０内で常にハイレベルを保つ。したがって、第１比較信号の信号レベルは、図９（４）に示すように、検査期間Ｗ３０内で常にローレベルを保つ。また、切換回路１９の断線故障時には、第１電気信号の信号レベルはコイルＬ１１，Ｌ１２の相互誘導に起因する誘導電流によって変動するので、第２制御信号の信号レベルに対応して、図９（５）の実線７１に示すように、検査期間Ｗ３０内で変動する。この検査期間Ｗ３０内の第１電気信号の挙動は、図４（５）に示す切換回路１９の断線故障時の第１電気信号の挙動と等しい。したがって、第１比較信号は、図９（６）の実線７２に示すように、検査期間Ｗ３０内に矩形パルスが発生するような信号である。さらに、コイルＬ１１の断線故障時には、図９（５）の２点鎖線７３に示すように、第１電気信号の信号レベルは常にローレベルを保つ。したがって、第１比較信号の信号レベルは、図９（６）の２点鎖線７４に示すように、検査期間Ｗ３０内で常にハイレベルを保つ。
【０１３２】
このように、検査期間Ｗ３０内の第１比較信号の信号レベルの挙動は、正常作動時と故障時とで異なる。第３故障判定手法では、このレベル変化の挙動の差異を、検査期間Ｗ３０内でのパルスの立下がりの有無と、検査期間Ｗ３０内での第１比較信号の信号レベルから検出する。
【０１３３】
図１０は、上述の第１回路の第３故障判定手法を説明するためのフローチャートである。図１０のフローチャートは図８のフローチャートに類似のものであり、同一の動作を行うステップの詳細な説明は省略する。
【０１３４】
内燃機関２４のアイドル状態の維持動作が開始されると、ステップｅ１からステップｅ２に進む。ステップｅ２では、信号生成回路２２は、第１制御信号のデューティ比を演算して求める。ステップｅ２の詳細な動作は、図８のフローチャートのステップｄ２の動作と同一である。次いで、ステップｅ３では、ラッチ検出回路４７に前述のリセット信号を与えて、ラッチ検出回路４７を初期状態に戻す。ラッチ検出回路４７の詳細な挙動は第２故障判定手法で説明した挙動と等しい。またステップｅ３の動作は、図８のステップｄ５の動作と等しい。
【０１３５】
ステップｅ４〜ｅ６では、第１および第２制御信号の導出動作を行う。これらステップでは、信号生成回路２２は第１制御信号を導出し続けるが、判定回路４９は切換スイッチＳＷ１を遮断状態に切換えるので、切換回路１９には第１制御信号が与えられない。ゆえに、切換回路１９のトランジスタＴ１１は、常にオフ状態を保つ。また、第１制御信号はＮＯＴ回路２６に与えられるので、第２制御信号が生成される。このとき判定回路６３は切換スイッチＳＷ２を導通状態に保つので、第２制御信号は切換回路２０に与えられる。また上述の信号生成回路２２およびＮＯＴ回路２６の組合わせに代わって、第１および第２制御信号を個別に生成するレジスタであるような一対の信号発生回路を準備し、切換スイッチＳＷ１，ＳＷ２の状態を切換えるかわりに、各信号発生回路からの信号生成動作を個別的に停止させるようにしてもよい。切換スイッチＳＷ１と抵抗Ｒ２，Ｒ３と電源ライン４１とは第１回路の強制手段を構成する。
【０１３６】
具体的には、まず、時刻ｔ１１においてステップｅ４に進み、信号生成回路２２は導出中の第１制御信号の信号レベルをローレベルからハイレベルに切換える。同時に判定回路４９は切換スイッチＳＷ１を遮断状態とし、判定回路６３は切換スイッチＳＷ２を導通状態のまま保つ。これによって、切換回路２０に与えられる第２制御信号の信号レベルは、ハイレベルからローレベルに切換られる。また切換スイッチＳＷ１よりも信号流れ下流側の切換回路１９に与えられる第１制御信号の信号レベルは、信号生成回路２２からの第１制御信号の信号レベルに拘わらず、ローレベルに保たれる。
【０１３７】
続いて、時刻ｔ１２においてステップｅ５に進み、信号生成回路２２は導出中の第１制御信号の信号レベルをハイレベルからローレベルに切換える。このとき、切換スイッチＳＷ１，ＳＷ２は遮断状態および導通状態のままそれぞれ保たれるので、切換回路１９に与えられる第１制御信号はローレベルを保ち、切換回路２０に与えられる第２制御信号の信号レベルだけがローレベルからハイレベルに切換られる。
【０１３８】
続いて、時刻ｔ１３においてステップｅ６に進み、信号生成回路２２は導出中の第１制御信号の信号レベルをローレベルからハイレベルに切換える。切換スイッチＳＷ２は導通状体のまま保たれるので、ＮＯＴ回路２６からの第２制御信号がそのまま切換回路２０に与えられる。また、ステップｅ６では、切換スイッチＳＷ１が導通状態に切換えられるので、以後信号生成回路２２からの第１制御信号が切換回路１９に与えられる。これら一連の動作によって、図９（２），（１）に示すような検査期間Ｗ３０内の第１および第２制御信号が導出される。
【０１３９】
次いで、ステップｅ７では、判定回路４９において、ラッチ検出回路４７が前述のセット状態であるか否かを判定する。この判定動作は、図８のフローチャートのステップｄ８の動作と同一である。第３故障判定手法では、ラッチ検出回路４７が検査期間Ｗ３０の開始前に一旦初期状態に戻されているので、ステップｄ８の判定の時点では、検査期間Ｗ３０内に第１比較信号にパルスの立下がりがあるときだけ、すなわち切換回路１９の断線故障時だけ、ラッチ検出回路４７がセットされる。判定回路４９は、ラッチ検出回路４７がリセット状態であるときだけ、ステップｅ７からステップｅ８に進む。
【０１４０】
ステップｅ８では、判定回路４９は、断線判定回路４８において判定される第１比較信号の信号レベルのレベル弁別結果から、第１比較信号が検査期間Ｗ３０内で常にローレベルを保つか否か、すなわち第１電気信号の信号レベルＶが検査期間Ｗ３０内で常に基準レベルＶｒｅｆ未満であるか否かを判定する。
【０１４１】
断線判定回路４８における上述の判定動作は、直接第１電気信号を導入して基準レベル以下の新たな弁別レベルに対して新たにレベル弁別する動作で実現されてもよく、比較回路２７からの第１比較信号の信号レベルが、常にハイレベルを保つか否かを判定するようにしてもよい。前述したように、第１電気信号の信号レベルが最小レベルＶＬを常に保つとき、第１回路にはコイルＬ１１の断線故障が生じている。ステップｅ８では、このコイルＬ１１の断線故障を検出するために行われる。
【０１４２】
ステップｅ７でラッチ検出回路４７がリセット状態であるときでかつステップｅ８で第１電気信号の信号レベルＶが弁別レベルＶｒｅｆ以上であるとき、ステップｅ９に進み、上述の第１回路に故障がなく正常作動中であるとと判定する。また、回路４７がセット状態であるとき、または第１電気信号の信号レベルが弁別レベル未満であるときには、ステップｅ７，ｅ８からそれぞれステップｅ１０に進み、第１回路に故障があり、異常作動中であると判定する。ステップｅ９，ｅ１０では、判定回路４９は、各回路の故障の有無の判定を表す判定信号を内燃機関制御回路２５に導出する。ステップｅ９，ｅ１０の詳細な動作はステップｅｄ９，ｄ１０と同一である。
【０１４３】
判定信号導出後、正常作動中であるときは、ステップｅ９からステップｅ２に戻り、故障判定動作を続行する。また異常作動中であるときには、ステップｅ１０からステップｅ１１に進み、当該フローチャートの処理動作を終了する。この一連の判定動作によって、第１回路の故障の有無を判定することができる。
【０１４４】
第２回路の第２故障判定手法は、第１回路の第２故障判定手法と類似する手法であり、ステップｅ４〜ｅ６の信号の導出動作で切換スイッチＳＷ１，ＳＷ２が導通状態および遮断状態にそれぞれ保たれる点と、ラッチ検出回路６４が単一信号周期Ｗ１１内で第２比較信号のパルスの立上がりを検出する点が異なり、他の挙動は等しいので、説明は省略する。
【０１４５】
このような故障判定動作が、第１回路および第２回路のそれぞれに対して交互に実施される。第１回路の第３故障判定動作と第２回路の第３故障判定動作とは、予め定める時間間隔を空けて交互に実施される。この時間間隔は、第１および第２制御信号の制御回路２１からの導出をそれぞれ停止させることによって、流量制御弁１３自体の動作に影響が及ばない程度の時間間隔に設定される。この時間間隔は、たとえば、連続する２回の第１回路の第３故障判定動作間の時間間隔が、連続する第１および第２回路の各第３故障判定動作間の時間間隔の２倍となるように設定される。具体的には、或る回の第１回路の第３故障判定動作から次回の第１回路の第３故障判定動作までの時間間隔は、約２０秒であり、或る回の第１回路の第３故障判定動作から続く回の第２回路の第３故障判定動作までの時間間隔は、約１０秒である。
【０１４６】
内燃機関制御回路２５には、各回の第３故障判定動作毎に、故障判定回路２８，３０のいずれか一方の各判定回路から判定信号が与えられる。内燃機関制御回路２５は、各判定回路４９，６３からの判定信号に応答して、たとえば連続して与えられる両判定回路４９，６３からの判定信号が共に故障がないことを表すときだけ、流量制御装置１１が正常作動中であると判定する。このとき、内燃機関制御回路２５は、そのままアイドル状態の維持動作を続行する。
【０１４７】
また、判定回路４９，６３のいずれか一方から、故障があることを表す判定信号が与えられるとき、流量制御装置１１が異常作動中であると判定する。このとき、内燃機関制御回路２５は図７のフローチャートで示す動作と同一のフェールセーフ動作を実施する。これら動作を行うと、流量制御装置１１の故障判定動作の処理動作を終了する。このような動作によって、ラッチ検出回路４７，６４を用いて、流量制御装置の第１回路および第２回路の故障の有無を判定することができる。
【０１４８】
また、この第３故障判定手法において、ステップｅ７のラッチ検出回路４７を用いるパルスの立上がりの有無の検出に変わって、第１電気信号のレベル弁別手段を設け、検出期間Ｗ３０内で第１比較信号の信号レベルが少なくとも１回弁別レベルＶｒｅｆ以上になるか否かを判定することで行ってもよい。このとき、判定回路４６は、少なくとも１回だけ第１電気信号の信号レベルが弁別レベルＶｒｅｆ以上になるとき、ステップｅ１０に進み、故障があり異常作動中であると判定する。この手法を用いると、切換回路１９の断線故障とコイルＬ１１の断線故障とを同時に検出することができる。
【０１４９】
本実施形態の流量制御装置１１は、上述した第１〜第３故障判定手法のうちの少なくとも１つの手法を用いて、第１回路および第２回路の故障の有無を検出する。このため、故障判定回路２８，３０は、実施する故障判定手法に関連する回路だけを含み、実施しない故障判定手法の回路を削除してもよい。
【０１５０】
また、流量制御装置１１は、それぞれ第１回路および第２回路のいずれか一方だけの故障の有無を判定するための構造を有していてもよい。そのとき、比較回路２７，２９と故障判定回路２８，３０とは、それぞれ故障を検出すべき回路に応じて、いずれか一方だけが準備される。たとえば、第１回路だけの故障の有無を判定する構造の流量制御装置では、比較回路２７と故障判定回路２８とが準備され、比較回路２９と故障判定回路３０とは削除される。また逆に、第２回路だけの故障の有無を判定する構造の流量制御装置では、比較回路２９と故障判定回路３０とが準備され、比較回路２７と故障判定回路２９とは削除されてもよい。
【０１５１】
さらにまた、本発明の電磁石装置１７、ならびに、切換回路１９，２０、比較回路２７，２９および制御回路２１を含む故障判定装置は、流量制御弁１３以外の他の弁装置に取付けられてもよい。たとえば、前述した内燃機関２４に燃料を供給するための燃料噴射弁１０３を含む燃料噴射装置に取付けられてもよい。
【０１５２】
燃料噴射装置の燃料噴射弁１０３は、たとえば図１で示すように内燃機関２４への吸入管路１０１のうち、スロットル弁１０２よりも空気流れ下流側の部分に設けられる。この燃料噴射弁１０３の構造は、上述の流量制御弁１３の構造と類似し、弁体が燃料槽と吸入管路１０１とを接続する燃料供給管路１０８内に設置される点が異なり、他の構造は等しい。また燃料噴射弁１０３は、内燃機関２４のシリンダ内に直接燃料を供給する構造であってもよい。この弁体は上述の電磁石装置１７によって、流量制御弁１３の弁体１５と同様に変位される。電磁石装置のコイルＬ１１，Ｌ１２を制御するための第１および第２制御信号のデューティ比は、内燃機関２４に吸入される混合気体の空燃比が理想空燃比となるように、内燃機関２４の現在の作動状態と理想の作動状態とによって決定される。コイルＬ１１を含む第１回路とコイルＬ１２を含む第２回路の故障判定動作は、上述の第１〜第３故障判定手法で実施される。
【０１５３】
この故障判定手法を用いることで、電磁石装置１７の故障を容易に判定することができる。また、電磁石装置１７の第１回路の故障によって、燃料が無制限に噴射されて空燃比が理想空燃比よりも大きくなることで、排気ガス内の一酸化炭素、窒素化合物、および炭化水素の含有量が増大して、排出管路内の触媒で除去しきれなくなることを未然に防止することができる。
【０１５５】
【発明の効果】
本発明によれば、故障判定手段は、電気信号のレベル弁別結果を表す比較信号のレベルの継続時間と、第１制御信号のレベル変化から算出可能な第１スイッチング手段の保持時間とを比較して、故障の有無を判定する。これによって、相互インタクダンスが大きい装置で、第１スイッチング手段側の経路に故障があるために、相互誘導の起電力によって電気信号のレベルが弁別レベル以上から未満に、またはその逆に変動するときでも、故障があると判定することができる。またこの故障判定手段は、比較信号の継続時間の計時手段と、第１制御信号からの保持時間の算出手段と、継続時間と保持時間との比較手段とを含むだけなので、回路構成が簡単であって実現が容易である。
【０１５６】
さらにまた本発明によれば、上述の故障判定手段は、継続時間の長さによって、装置の故障箇所が接続点よりも第１コイル側であるか第１スイッチング手段側であるかを判別することができる。これによって、継続時間を２種類の基準の時間とそれぞれ比較するだけで、故障の有無の判定と故障箇所の判別とを行うことができる。またこの故障箇所判別手法は、継続時間と基準の時間との比較だけで実施することができるので、上述の故障判定手段に付加して実現することが容易である。
【０１５７】
また本発明によれば、上述の故障判定手段は、電気信号の信号レベルの弁別結果を表す比較信号の所定のレベル変化が所定の判定期間内に生じたか否かを検出して、故障の有無を判定する。この判定期間の計時動作の開始時点は、第１スイッチング手段側の経路に故障が生じる場合で一対のコイル間の相互インダクタンスが大きいときに、比較信号に生じる所定のレベル変化が生じた時点以後に設定される。これによって、前述のときに、たとえば相互誘導の起電力によって電気信号のレベルが弁別レベル以上から未満に、またはその逆に変動するときでも、故障があると判定することができる。またこの故障判定手段は、判定期間の計時手段と、比較信号の所望のレベル変化の検出手段とだけで実現することができるので、回路構造が簡単であって実現が容易である。
【０１５８】
さらにまた本発明によれば、上述の故障判定手段は、所定の検査期間中に、第１スイッチング手段を導通状態に強制的に固定し、このときの上述の比較信号がレベル変化したか否かを検出することによって、故障の有無を判定する。この判定手法では、第１スイッチング手段側の経路に故障が生じるときだけ、比較信号の信号レベルが変化するので、このレベル変化から、故障があることを判定することができる。またこの故障判定手法は、制御信号の導出の停止手段と、判定期間の計時手段と、比較信号のレベル変化の有無の検出手段とだけで実現することができるので、回路構造が簡単であって実現が容易である。
【０１５９】
また本発明によれば、上述の故障判定手段は、所定の検査期間中に、第１スイッチング手段を導通状態に強制的に固定し、このときの上述の電気信号がレベル変化したか否かを検出することによって、故障の有無を判定する。この判定手法では、第１スイッチング手段側の経路に故障が生じるときだけ、電気信号の信号レベルが変化するので、このレベル変化から、故障があることを判定することができる。またこの故障判定手段は、制御信号の導出の停止手段と、判定期間の計時手段と、電気信号のレベル弁別手段とだけで実現することができるので、実現が容易である。さらに、この故障判定手法は、電気信号のレベルを直接判定するので、上述の故障判定装置から比較信号の生成回路を削除して、回路構造をさらに簡略化することができる。
【０１６０】
さらにまた本発明によれば、上述の故障判定手段は、検査期間中の上述の故障判定手法に加えて、第１コイル側の経路の故障判定動作を行う。これによって、上述した２カ所の故障を全て検出する事ができる。また、第１コイル側の経路の故障判定手段は、比較信号のレベルをレベル弁別してもよく、また電気信号のレベルを直接判定してもよい。第１コイル側の経路の故障判定動作で電気信号のレベルを直接判定するときであって上述の電気信号を用いる第１スイッチング手段側の経路の故障判定動作と併用するとき、上述の故障判定装置から比較信号の生成回路を削除して、回路構造を簡略化することができる。
【０１６１】
また本発明によれば、一対のコイルを有する電磁石装置で弁体を変位させる構造の弁を含む流量制御装置および内燃機関の燃料噴射装置では、上述の故障判定装置を用いて、両コイルを含む回路の故障を個別的に検出する。これによって、特に車両用の内燃機関に付随するような流量制御弁および燃料噴射弁を含み、小型化のために両コイルの鉄芯を単一の棒材で実現する装置において、一方のコイルだけが故障して他方のコイルが正常作動するときに、確実に各コイルの故障を判定する事ができる。また、コイルの判定手法は上述の複数の手法のいずれかで実現され、、実現のために付加する回路数が少なく、また各回路の構造も簡単なので、装置全体の構造が簡略化される。
【０１６２】
さらにまた本発明によれば、上述の流量制御装置を車両の吸入空気量の制御に用いる場合、流量制御弁の弁開度を減少させる方向に弁体を変位させるコイルが故障するとき、トルクが減少するように内燃機関を制御する。これによって、上述のコイルが故障するときに、内燃機関の吹上がりであるような不都合が生じることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の一形態である故障判定装置を含む流量制御装置１１の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】流量制御弁１３の外観を示す斜視図である。
【図３】電磁石装置１７の具体的構造を示す模式図である。
【図４】流量制御装置１１の制御回路２１から出力される第１および第２制御信号、ならびに流量制御装置１１の第１回路の正常動作時および故障時に、各回路から出力される第１電気信号および第１比較信号を表す波形図である。
【図５】流量制御装置の第１回路の第１故障判定手法を説明するためのフローチャートである。
【図６】流量制御装置の第１回路の故障箇所判定手法を説明するためのフローチャートである。
【図７】内燃機関制御装置２４のフェールセーフ動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】流量制御装置の第１回路の第２故障判定手法を説明するためのフローチャートである。
【図９】流量制御装置の第１回路の第３故障判定動作において、流量制御装置１１の制御回路２１から出力される第２および第１制御信号、ならびに流量制御装置１１の第１回路の正常動作時および故障時に、各回路から出力される第１電気信号および第１比較信号を表す波形図である。
【図１０】流量制御装置の第１回路の第３故障判定手法を説明するためのフローチャートである。
【図１１】第１の従来技術の電磁石装置の故障判定装置１の電気的構成を示すブロック図である。
【図１２】故障判定装置１から出力される第１および第２制御信号を表す波形図、ならびに故障判定装置１の故障判定装置１から正常動作時および故障時に出力される第１電気信号を表す波形図である。
【符号の説明】
１１  流量制御装置
１３  流量制御弁
１４  迂回管路
１５  弁体
１７  電磁石装置
１９，２０  切換回路
２２  信号生成回路
２６  ＮＯＴ回路
２７，２９  比較回路
２８，３０  故障判定回路
４６，６２  タイマ
４７，６４  ラッチ検出回路
４８，６５  断線判定回路
４９，６３  判定回路
２４  内燃機関
２５  内燃機関制御回路
Ｐ１１  第１接続点
Ｐ１２  第２接続点
Ｌ１１，Ｌ１２  コイル
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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