(57)【要約】【課題】  インジェクタを駆動する駆動回路の故障箇所の特定精度を高めた電子制御装置を提供する。【解決手段】  インジェクタ３０を駆動する駆動回路２６の異常を判定するＥＦＩ−ＥＣＵ２０であって、インジェクタ３０を駆動するための駆動電流が流れる電流経路Ｉを導通、遮断するＦＥＴ２６２の遮断時に、ＦＥＴ２６２に印加されるサージ電圧の値をモニタする第１モニタ回路２７及び第２モニタ回路２８と、第１モニタ回路２７及び第２モニタ回路２８の出力に基づいて、異常が発生している駆動回路２６の部位を判定するＣＰＵ２２とを有する構成を採用している。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インジェクタを駆動する駆動回路の異常を判定する電子制御装置であって、
前記インジェクタを駆動するための駆動電流が流れる電流経路を導通、遮断するスイッチング素子遮断の際に、前記スイッチング素子に印加されるサージ電圧の値をモニタするモニタ手段と、
前記モニタ手段の出力に基づいて、異常が発生している前記駆動回路の部位を判定する判定手段と、
を有することを特徴とする電子制御装置。
【請求項２】
前記モニタ手段は、前記サージ電圧の値をモニタし、該サージ電圧が第１しきい値よりも大きい場合に、前記駆動回路の異常を通知する信号を出力する第１モニタ回路と、
前記サージ電圧の値をモニタし、該サージ電圧が第２しきい値よりも大きい場合に、前記駆動回路の正常を通知する信号を出力する第２モニタ回路と、を有することを特徴とする請求項１記載の電子制御装置。
【請求項３】
前記判定手段は、前記第１モニタ回路から異常を通知する信号を入力した場合に、前記スイッチング素子に印加される前記サージ電圧を前記スイッチング素子の耐圧よりも小さな電圧に制限する素子の異常と判定することを特徴とする請求項２記載の電子制御装置。
【請求項４】
前記判定手段は、前記第２モニタ回路から正常を通知する信号が途絶した場合に、前記スイッチング素子の異常又は前記電流経路の断線と判定することを特徴とする請求項２記載の電子制御装置。
【請求項５】
インジェクタを駆動する駆動回路の異常を判定する異常箇所判定方法であって、
前記インジェクタを駆動するための駆動電流が流れる電流経路を導通、遮断するスイッチング素子遮断の際に、前記スイッチング素子に印加されるサージ電圧の値をモニタするステップと、
モニタしたサージ電圧の値に基づいて、異常が発生している駆動回路の部位を判定するステップと、
を有することを特徴とする異常箇所判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インジェクタを駆動する駆動回路の故障個所を特定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子制御式による燃料噴射方式では、エンジンの各気筒に設けられたインジェクタ（電磁弁）を駆動する駆動回路を設けて、燃料の噴射を制御している。
駆動回路の構成を図１に示す。駆動回路には、インジェクタを駆動する駆動電流が流れる電流経路Ｉに、スイッチング素子として例えば電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）という）を設けている。このＦＥＴを、目標噴射量に応じたパルス幅を有する噴射信号にてオン／オフ制御することで電流経路Ｉを導通／遮断し、インジェクタに燃料噴射を行わせている。
【０００３】
インジェクタ等の電磁弁は、大きなインダクタンスを有しているため、通電期間の終了時にＦＥＴが電流経路Ｉを遮断すると大きな逆起電力が生じ、その結果、ＦＥＴにサージ電圧が印加され、ＦＥＴを破壊してしまう恐れがあった。
そこで、サージ電圧を吸収し、電流経路Ｉに流れる駆動電流を速やかに０に収束させるために、ＦＥＴのドレイン・ゲート間に、ツェナーダイオードと、ダイオードとを直列接続してなるクランプ回路を設けている。
【０００４】
しかしながら、クランプ回路は、サージ電圧の発生自体を抑制するものではないので、駆動回路の異常を判定するときに駆動回路の出力をＣＰＵ又はＩＣ等で直接モニタすることはできなかった。
そこで、特許文献１では、駆動回路からインジェクタへ供給される駆動電流の通電停止時に生じるサージ電圧に基づいて、インジェクタ駆動検出手段でインジェクタ駆動確認信号を生成し、このインジェクタ駆動確認信号に基づいてインジェクタの駆動異常を判定している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３２５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１には、インジェクタの駆動異常を判定するとだけ記載されており、具体的に駆動回路の故障箇所を特定することはできない。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、インジェクタを駆動する駆動回路の故障箇所の特定精度を高めた電子制御装置及び異常箇所判定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するために本発明の電子制御装置は、インジェクタを駆動する駆動回路の異常を判定する電子制御装置であって、前記インジェクタを駆動するための駆動電流が流れる電流経路を導通、遮断するスイッチング素子遮断の際に、前記スイッチング素子に印加されるサージ電圧の値をモニタするモニタ手段と、前記モニタ手段の出力に基づいて、異常が発生している前記駆動回路の部位を判定する判定手段とを有する構成を採用している。
本発明によれば、サージ電圧の値をモニタして、モニタした値により駆動回路の故障箇所を特定しているので、駆動回路の故障個所の特定精度を高めることができる。
【０００９】
上記電子制御装置において、前記モニタ手段は、前記サージ電圧の値をモニタし、該サージ電圧が第１しきい値よりも大きい場合に、前記駆動回路の異常を通知する信号を出力する第１モニタ回路と、前記サージ電圧の値をモニタし、該サージ電圧が第２しきい値よりも大きい場合に、前記駆動回路の正常を通知する信号を出力する第２モニタ回路とを有する構成を採用できる。
従って、サージ電圧の値を複数モニタすることができる。このため、駆動回路の異常箇所の特定精度を高めることができる。
【００１０】
上記電子制御装置において、前記判定手段は、前記第１モニタ回路から異常を通知する信号を入力した場合に、前記スイッチング素子に印加される前記サージ電圧を前記スイッチング素子の耐圧よりも小さな電圧に制限する素子の異常と判定する構成を採用できる。
【００１１】
上記電子制御装置において、前記判定手段は、前記第２モニタ回路から正常を通知する信号が途絶した場合に、前記スイッチング素子の異常又は前記電流経路の断線と判定する構成を採用できる。
【００１２】
本発明の異常箇所判定方法は、インジェクタを駆動する駆動回路の異常を判定する異常箇所判定方法であって、前記インジェクタを駆動するための駆動電流が流れる電流経路を導通、遮断するスイッチング素子遮断の際に、前記スイッチング素子に印加されるサージ電圧の値をモニタするステップと、モニタしたサージ電圧の値に基づいて、異常が発生している駆動回路の部位を判定するステップとを有している。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、駆動回路の故障箇所の特定精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
添付図面を参照しながら本発明の最良の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１５】
まず、図２を参照しながら本実施例の構成を説明する。図２には、エンジンの運転を制御するＥＦＩ−ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｆｕｅｌ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ−Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）２０の構成を示す。
【００１６】
ＥＦＩ−ＥＣＵ２０には、エンジンの運転状態を示す種々のセンサが接続されている。
図２には、各種センサとして、エアフロメータ１１と、スロットル開度センサ１２と、アクセル開度センサ１３と、車速センサ１４と、クランク角センサ１５とを示す。また図示のセンサ以外にも複数のセンサによって測定されたセンサ信号がＥＦＩ−ＥＣＵ２０には入力されているものとする。
【００１７】
エアフロメータ１１は、エンジンの吸気通路（不図示）を流れる吸入空気量を検出するセンサである。エアフロメータ１１は、検出した吸入空気量を表すセンサ信号をＥＦＩ−ＥＣＵ２０に出力する。
スロットル開度センサ１２は、吸気管に設けられた電子制御スロットル３２の開度に応じたセンサ信号をＥＦＩ−ＥＣＵ２０に出力する。
アクセル開度センサ１３は、ドライバによるアクセルペダルの操作量を検出する。アクセル開度センサ１３は、検出したアクセル開度を表すセンサ信号をＥＦＩ−ＥＣＵ２０に出力する。
車速センサ１４は、例えば、ドライブシャフトの回転数に基づいて車両の走行速度である車速を検出する。車速センサ１４は、検出した車速を表すセンサ信号をＥＦＩ−ＥＣＵ２０に出力する。
クランク角センサ１５は、クランクシャフトの回転速度（エンジン回転数）およびクランクシャフトの回転角度を検出する。クランク角センサ１５は、検出したクランクシャフトの回転速度や回転角度を表すセンサ信号をＥＦＩ−ＥＣＵ２０に出力する。
【００１８】
ＥＦＩ−ＥＣＵ２０は、入力インターフェース回路２１、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）２２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）２３、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２４、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  ａｎｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＲＯＭ）２５、駆動回路２６、第１モニタ回路２７、第２モニタ回路２８、出力インターフェース回路２９等を有している。
【００１９】
ＣＰＵ２２は、ＲＯＭ２３に記録されたプログラムを読み込んで、このプログラムに従った演算を行う。ＣＰＵ２２の処理手順については、フローチャートを参照しながら後述する。ＲＡＭ２４には、演算結果のデータが書き込まれ、ＥＥＰＲＯＭ２５には、ＲＡＭ２４に書き込まれていたデータで、電源オフ時に保存の必要なデータが書き込まれる。
【００２０】
ＣＰＵ２２は、センサ信号に基づいてエンジンの点火タイミングや、燃料噴射量を決定する。決定した情報に基づいて、点火プラグ３１やインジェクタ３０を駆動する駆動信号を出力する。また、ＣＰＵ２２は、アクセル開度センサ１３によって測定されたアクセルペダルの操作量に応じて、電子制御スロットル（スロットルバルブの開度）３２を制御する。
ＣＰＵ２２で生成された駆動信号は、出力インターフェース回路２９を介して、インジェクタ３０、点火プラグ３１、電子制御スロットル３２等に出力される。
【００２１】
駆動回路２６は、ＣＰＵ２２から出力される駆動信号に従って、インジェクタ３０の駆動と、停止とを行う。また、第１モニタ回路２７及び第２モニタ回路２８は、インジェクタ３０の停止時に駆動回路２６で発生するサージ電圧をモニタする。
【００２２】
図３に、駆動回路２６と、第１モニタ回路２７と、第２モニタ回路２８との詳細な構成を示す。
駆動回路２６は、コネクタによってインジェクタ３０と接続している。駆動回路２６には、トランジスタ２６１と、電解効果トランジスタ（以下、ＦＥＴという）２６２と、ダイオード２６３と、ツェナーダイオード２６４とが設けられている。
トランジスタ２６１は、エミッタ端子をＶｃｃの５［Ｖ］電源に接続し、ベース端子をＣＰＵ２２の出力端子に接続し、コレクタ端子は、抵抗Ｒ１を介して接地している。
また、ＦＥＴ２６２は、ドレイン端子をインジェクタ３０の駆動電流が流れる電流経路Ｉに接続している。ゲート端子は抵抗Ｒ２を介してトランジスタ２６１のコレクタ端子に接続している。また、ソース端子は接地している。
また、ＦＥＴ２６２のドレイン・ゲート間には、ダイオード２６３とツェナーダイオード２６４とを直列に接続したクランプ回路を設けている。ダイオード２６３とツェナーダイオード２６４とは、それぞれのカソード端子同士を接続している。また、ダイオード２６３のアノード端子は、電流流路Ｉに接続し、ツェナーダイオード２６４のアノード端子は、トンラジスタ２６１のコレクタ端子と、ＦＥＴ２６２のゲート端子とをつなぐ接続線２６５に接続している。
【００２３】
第１モニタ回路２７は、インジェクタ３０の駆動電流が流れる電流経路Ｉに、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４とを直列に接続した分圧回路２７２を接続している。電流経路ＩがＦＥＴ２６２によって遮断されると、インジェクタ３０のインダクタンス成分によって大きな逆起電力が生じる。分圧回路２７２は、抵抗Ｒ３とＲ４との抵抗値で決まる分圧比で、電流経路Ｉに生じる電圧を分圧する。分圧回路２７２で分圧した電圧は、オペアンプ２７１の反転入力端子に入力される。オペアンプ２７１は、分圧回路２７２で分圧した電圧と、非反転入力端子に入力する基準電圧α［Ｖ］と比較する。分圧した電圧が基準電圧α［Ｖ］よりも高くなると、オペアンプ２７１は、ＣＰＵ２２に異常を検出する異常検出信号を出力する。
【００２４】
第２モニタ回路２８は、インジェクタ３０の駆動電流が流れる電流経路Ｉに、抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ７とを直列に接続した分圧回路２８２を接続している。分圧回路２８２も、抵抗Ｒ６とＲ７との抵抗値で決まる分圧比で、電流経路Ｉに生じる電圧を分圧する。分圧回路２８２で分圧した電圧は、オペアンプ２８１の反転入力端子に入力される。オペアンプ２８１は、分圧回路２８２で分圧した電圧と、非反転入力端子に入力する基準電圧β［Ｖ］と比較する。分圧された電圧が基準電圧β［Ｖ］よりも高ければ、オペアンプ２８１は、ＣＰＵ２２に正常を表す正常検出信号を出力する。
【００２５】
本実施例は、ＦＥＴ２６２による電流経路Ｉの遮断時に、電流経路Ｉに生じる逆起電力（サージ電圧）の大きさをモニタする第１モニタ回路２７、第２モニタ回路２８を設けている。第１モニタ回路２７、第２モニタ回路２８のモニタ結果により、ＣＰＵ２２は駆動回路２６の故障個所を特定する。
例えば、ダイオード２６３とツェナーダイオード２６４とからなるクランプ回路によってサージ電圧の値を５５Ｖ以下に抑制している場合において、サージ電圧の値が６０Ｖよりも大きければ、ツェナーダイオード２６４が機能していないことになる。この場合、ツェナーダイオード２６４の異常であると判定できる。
また、サージ電圧の値が５０Ｖ以下になると、ＦＥＴ２６２がオフできないオフ故障の発生又は電流経路Ｉのいずれかで断線が発生していると判定することができる。
【００２６】
図４（Ａ）に、ＣＰＵ２２からトランジスタ２６１に出力される駆動信号の出力タイミングを示す。図４（Ｂ）に、第１モニタ回路２７で、分圧回路２７２の出力電圧と基準電圧α［Ｖ］とを比較している様子を示す。図４（Ｃ）に、第２モニタ回路２８で、分圧回路２８２の出力電圧と基準電圧β［Ｖ］とを比較している様子を示す。第１モニタ回路２７は、分圧回路２７２の出力電圧が基準電圧α［Ｖ］よりも高くなると、ＣＰＵ２２に異常検出信号を出力する。同様に、第２モニタ回路２８は、分圧回路２８２の出力電圧が基準電圧β［Ｖ］よりも高くなると、ＣＰＵ２２に正常検出信号を出力する。
第１モニタ回路２７は、例えば、抵抗Ｒ３の値を１００［ｋΩ］、抵抗Ｒ４の値を４．３［ｋΩ］、基準電圧αを２．５［Ｖ］に設定している。サージ電圧の値が６０［Ｖ］以上となると、分圧回路２７２の出力電圧は、２．５［Ｖ］よりも大きくなるので、オペアンプ２７１からＣＰＵ２２に異常検出信号が出力される。
また、第２モニタ回路２８は、例えば、抵抗Ｒ６の値を１００［ｋΩ］、抵抗Ｒ７の値を５．１［ｋΩ］、基準電圧βを２．５［Ｖ］に設定している。サージ電圧の値が５０［Ｖ］よりも小さくなると、分圧回路２８２の出力電圧は、２．５［Ｖ］よりも小さくなるので、オペアンプ２８１からＣＰＵ２２に正常検出信号が出力されなくなる。
【００２７】
図５に示すフローチャートを参照しながらＣＰＵ２２の異常判定手順を説明する。
ＣＰＵ２２は、燃料の噴射タイミングとなると（ステップＳ１）、インジェクタ３０を駆動する駆動信号信号をトランジスタ２６１に出力する（ステップＳ２）。この駆動信号は、目標噴射量に応じたパルス幅を有している。所定のパルス幅の駆動信号がＣＰＵ２２からトランジスタ２６１のベース端子に出力されることで、トランジスタ２６１と、ＦＥＴ２６２とが所定時間導通し、インジェクタ３０が駆動される。
次にＣＰＵ２２は、第１モニタ回路２７から異常検出信号を入力したか否かを判定する（ステップＳ３）。所定パルス幅の駆動信号がオフされることにより、ＦＥＴ２６２が電流経路Ｉを遮断し、電流経路Ｉに逆起電力が生じる。第１モニタ回路２７と第２モニタ回路２８とは、この逆起電力をモニタしている。
【００２８】
ＣＰＵ２２は、第１モニタ回路２７から異常検出信号を入力した場合には（ステップＳ３／ＹＥＳ）、次に、第１モニタ回路２７から異常検出信号を所定回連続して入力したか否かを判定する（ステップＳ４）。第１モニタ回路２７から異常検出信号を所定回連続して入力した場合には（ステップＳ４／ＹＥＳ）、ＣＰＵ２２はツェナーダイオード２６４に異常が発生していると判定する（ステップＳ５）。また、第１モニタ回路２７からの異常検出信号の入力回数が所定回数に満たない場合には（ステップＳ４／ＮＯ）、ＣＰＵ２２は、異常検出信号の入力回数をカウントするカウンタを１インクリメントして、この処理を終了する。なお、このカウンタは、第１モニタ回路２７から異常検出信号が連続して入力されないときや、異常検出信号の入力回数が所定回数に達したときにクリアされる。
【００２９】
また、ステップＳ３において、第１モニタ回路２７からの異常検出信号の入力がなかった場合には（ステップＳ３／ＮＯ）、ＣＰＵ２２は、次に、第２モニタ回路２８から正常検出信号を入力したか否かを判定する（ステップＳ６）。ＣＰＵ２２は、第２モニタ回路２８から正常検出信号を入力しなかった場合には（ステップＳ６／ＮＯ）、第２モニタ回路２８から正常検出信号を所定回連続して入力しなかったか否かを判定する（ステップＳ７）。第２モニタ回路２８から正常検出信号を所定回連続して入力しなかった場合には（ステップＳ７／ＹＥＳ）、ＣＰＵ２２はＦＥＴ２６２の異常、又は電流経路Ｉに断線が発生していると判定する（ステップＳ８）。
また、第２モニタ回路２８からの正常検出信号の不入力回数が所定回数に満たない場合には（ステップＳ７／ＮＯ）、ＣＰＵ２２は、正常検出信号の不入力回数をカウントするカウンタを１インクリメントして、この処理を終了する。なお、このカウンタも、第２モニタ回路２８から正常検出信号が連続して入力されるときや、正常検出信号の不入力回数が所定回数に達したときにクリアされる。
また、ＣＰＵ２２は、第２モニタ回路２８から正常検出信号を入力した場合には（ステップＳ６／ＹＥＳ）、駆動回路２６は正常に動作していると判定する（ステップＳ９）。
【００３０】
このように本実施例は、ＦＥＴ２６２のオフ時に生じるサージ電圧の値により、ツェナーダイオード２６４の異常、ＦＥＴのオフ故障や断線の発生を判定することができる。
【００３１】
上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】従来の駆動回路の構成を示す図である。
【図２】ＥＦＩ−ＥＣＵの構成を示す図である。
【図３】駆動回路と、第１モニタ回路と、第２モニタ回路との詳細な構成を示す図である。
【図４】（Ａ）は、ＣＰＵから出力される噴射信号の出力タイミングを示し、（Ｂ）は、第１モニタ回路で、分圧回路の出力電圧と基準電圧αとを比較している様子を示し、（Ｃ）は、第２モニタ回路で、分圧回路の出力電圧と基準電圧βとを比較している様子を示す図である。
【図５】ＣＰＵの異常判定手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３３】
１１  エアフロメータ
１２  スロットル開度センサ
１３  アクセル開度センサ
１４  車速センサ
１５  クランク角センサ
２０  ＥＦＩ−ＥＣＵ
２１  入力インターフェース回路
２２  ＣＰＵ
２３  ＲＯＭ
２４  ＲＡＭ
２５  ＥＥＰＲＯＭ
２６  駆動回路
２７  第１モニタ回路
２８  第２モニタ回路
２９  出力インターフェース回路
３０  インジェクタ回路
３１  点火プラグ
３２  電子制御スロットル
【図１】
2009273289.tif 000003
【図２】
2009273289.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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