(57)【要約】簡易な構成によって、負荷駆動回路の特性を劣化させることなく、制御装置と負荷駆動回路との間の応答性を監視する。本発明に係る負荷駆動回路は、負荷を駆動するスイッチ素子の駆動指令と、前記スイッチ素子の出力端の信号とに基づいて、前記スイッチ素子の応答性の異常を診断する。
2020008816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷（燃料噴射弁）を駆動するスイッチ素子を備える負荷駆動回路において、
前記スイッチ素子の駆動指令と、前記スイッチ素子の出力端の信号に基づいて前記スイッチ素子の応答性の異常を診断する診断部を備える
ことを特徴とする負荷駆動回路。
【請求項２】
前記負荷駆動回路はさらに、
前記駆動指令を送信する制御装置から前記駆動指令を受け取る端子、
前記制御装置との間でデータを送受信する通信インターフェース、
を備え、
前記診断部は、前記通信インターフェースを介して前記診断の結果を前記制御装置に対して送信する
ことを特徴とする請求項１記載の負荷駆動回路。
【請求項３】
前記負荷駆動回路はさらに、前記スイッチ素子の出力端の電圧と所定電圧閾値とを比較することにより、前記スイッチ素子が通電状態であるか遮断状態であるかを判別するとともに、その判別結果を表す通電識別信号を出力する、通電識別信号生成部を備え、
前記診断部は、前記通電識別信号を用いて、前記駆動指令と前記通電識別信号との間の遅延時間、前記スイッチ素子の通電時間、または前記スイッチ素子の通電回数のうち少なくともいずれかを診断する
ことを特徴とする請求項１記載の負荷駆動回路。
【請求項４】
前記負荷駆動回路はさらに、
前記駆動指令を送信する制御装置から前記駆動指令を受け取る端子、
前記制御装置との間でデータを送受信する通信インターフェース、
を備え、
前記診断部は、前記通電識別信号を用いた前記診断の結果を、前記通信インターフェースを介して前記制御装置に対して送信する
ことを特徴とする請求項３記載の負荷駆動回路。
【請求項５】
前記負荷駆動回路はさらに、前記スイッチ素子の出力端の電圧と所定電圧閾値とを比較することにより、前記スイッチ素子が通電状態であるか遮断状態であるかを判別するとともに、その判別結果を表す通電識別信号を出力する、通電識別信号生成部を備え、
前記診断部は、前記通電識別信号を用いて前記スイッチ素子を診断するとともに、前記通電識別信号を用いて、前記負荷の地絡故障が生じたか否かを判定する
ことを特徴とする請求項１記載の負荷駆動回路。
【請求項６】
前記診断部は、前記駆動指令が前記スイッチ素子を遮断状態にするよう指示している遮断期間において、前記通電識別信号を用いて、前記負荷の地絡故障が生じたか否かを判定し、
前記診断部は、前記遮断期間において前記負荷の地絡故障が生じたと判定した場合は、前記スイッチ素子が異常通電したと判定する
ことを特徴とする請求項５記載の負荷駆動回路。
【請求項７】
前記負荷駆動回路はさらに、前記スイッチ素子の出力端の電圧と所定電圧閾値とを比較することにより、前記スイッチ素子が通電状態であるか遮断状態であるかを判別するとともに、その判別結果を表す通電識別信号を出力する、通電識別信号生成部を備え、
前記診断部は、前記通電識別信号を用いて前記スイッチ素子を診断するとともに、前記通電識別信号を用いて、前記負荷駆動回路と前記負荷を接続する配線が断線したか否かを判定する
ことを特徴とする請求項１記載の負荷駆動回路。
【請求項８】
前記診断部は、前記駆動指令が前記スイッチ素子を通電状態にするよう指示している通電期間において、前記通電識別信号を用いて、前記配線が断線したか否かを判定し、
前記診断部は、前記通電期間において前記配線が断線したと判定した場合は、前記通電期間のうち前記配線が断線していない期間において前記スイッチ素子が異常通電したと判定する
ことを特徴とする請求項７記載の負荷駆動回路。
【請求項９】
前記診断部は、前記駆動指令が前記スイッチ素子を通電状態にするよう指示してから、前記スイッチ素子が通電状態になるまでの遅延時間が、所定のタイムウインドウのなかに収まっているか否かを判定し、
前記診断部は、前記遅延時間が前記タイムウインドウのなかに収まっていない場合はその旨を表す異常フラグを出力する
ことを特徴とする請求項１記載の負荷駆動回路。
【請求項１０】
前記診断部は、前記スイッチ素子が通電状態になった期間を判定し、
前記診断部は、前記駆動指令が前記スイッチ素子を通電状態にするよう指示した時間と前記スイッチ素子が通電状態になった時間との間の差分、または比率を計算し、
前記診断部は、前記差分または前記比率が所定の判定閾値以内に収まっていない場合はその旨を表す異常フラグを出力する
ことを特徴とする請求項１記載の負荷駆動回路。
【請求項１１】
前記診断部は、前記スイッチ素子が通電状態になった回数を判定し、
前記診断部は、前記駆動指令が前記スイッチ素子を通電状態にするよう指示した回数と前記スイッチ素子が通電状態になった回数との間の差分を計算し、
前記診断部は、前記差分が所定の判定閾値以内に収まっていない場合はその旨を表す異常フラグを出力する
ことを特徴とする請求項１記載の負荷駆動回路。
【請求項１２】
前記負荷は、内燃機関に対して燃料を噴射する燃料噴射弁を開閉する電気負荷として構成されており、
前記駆動指令は、燃料を噴射するよう前記負荷に対して指示する指令であり、
前記駆動指令は、前記内燃機関の１回の燃焼サイクルにおいて燃料の噴射タイミングと噴射時間を１回以上指示する指令であり、
前記負荷駆動回路は、前記駆動指令にしたがって、前記燃料噴射弁を開閉するように前記負荷を通電する
ことを特徴とする請求項１記載の負荷駆動回路。
【請求項１３】
前記負荷駆動回路は、前記診断部による前記診断の結果を記憶する記憶装置を備え、
前記診断部は、前記駆動指令が前記噴射タイミングと前記噴射時間を指示するごとに、前記診断の結果を前記記憶装置に対して格納する
ことを特徴とする請求項１２記載の負荷駆動回路。
【請求項１４】
請求項１記載の負荷駆動回路、
前記負荷駆動回路に対して前記駆動指令を送信する制御装置、
を有することを特徴とする負荷駆動システム。
【請求項１５】
前記制御装置は、
前記負荷駆動回路に対して前記駆動指令を送信する端子、
前記診断部による前記診断の結果を前記負荷駆動回路から受け取る通信インターフェース、
を備える
ことを特徴とする請求項１４記載の負荷駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気負荷を駆動する負荷駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃料噴射制御装置において、駆動装置（負荷駆動回路）は燃料噴射弁への通電を制御するスイッチを備え、マイコンが演算した燃料噴射指令に従ってスイッチを制御することにより、燃料噴射弁への通電を制御する。燃料噴射弁に通電することにより燃料噴射弁は開弁し、燃料が噴射される。【０００３】
近年、内燃機関の排気性能向上策として、１燃焼サイクル中の燃料噴射を複数回に分割する多段噴射制御が適用されている。多段噴射制御においては、１燃焼サイクル中に燃料噴射弁の開弁が複数回実施される。この場合、従来の燃料噴射と比較し、噴射タイミングや噴射量の精度が求められる。したがって燃料噴射制御装置は、個々の燃料噴射指令に対して、駆動装置が正しく応答しているか否かを監視する必要がある。【０００４】
下記特許文献１は、燃料噴射量を演算する制御装置と燃料噴射弁を駆動する駆動装置が別体として構成された燃料噴射制御装置を記載している。同文献において、制御装置が算出した燃料噴射指令に基づく噴射制御信号に応じて、駆動装置は燃料噴射弁へ通電する。燃料噴射制御装置は、駆動装置が燃料噴射弁へ通電するための駆動電流を検出し、この検出信号を制御装置側に出力する。制御装置は、燃料噴射指令あるいはそれに基づく噴射制御信号と検出信号とを比較し、その比較結果に基づいて、燃料噴射指令に対応して駆動回路が燃料噴射弁へ駆動信号を正しく出力しているか否かを判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−０３６３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１記載の発明は、駆動回路の燃料噴射弁を駆動する出力電流が正常かどうかを確認するものであり、燃料噴射弁自体の動作や開弁時間を監視するものではない。また、駆動装置の出力電流を検知するために、駆動装置の出力段に電流検出抵抗をシリアルに挿入している。したがって検出抵抗がない場合と比較し、出力インピーダンスが高く、エネルギーロスも大きくなる。出力電流の検出信号は駆動する燃料噴射弁毎に必要なので、制御装置と駆動装置各々において、燃料噴射弁と同数の入出力端子が必要である。したがって入出力端子を新たに設けるための追加コストが必要となる。【０００７】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成によって、負荷駆動回路の特性を劣化させることなく、制御装置と負荷駆動回路との間の応答性を監視することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る負荷駆動回路は、負荷を駆動するスイッチ素子の駆動指令と、前記スイッチ素子の出力端の信号とに基づいて、前記スイッチ素子の応答性の異常を診断する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る負荷駆動回路によれば、簡易な構成により、制御装置が算出した燃料噴射指令に対する負荷駆動回路の出力応答性を診断することができる。したがって、従来よりも高い精度が求められる多段噴射制御においても、燃料噴射タイミングや燃料噴射時間の異常に繋がる燃料噴射制御装置の動作を適切に監視することができる。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なる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態１に係る負荷駆動システム１の構成図である。
【図２】スイッチ素子７０をＯＮ／ＯＦＦ制御した場合の駆動装置２０の出力７２の波形を示す。
【図３】信号測定・比較判定回路９０による判定結果を表す信号値の経時変化を説明するタイムチャートである。
【図４】地絡故障と通電識別との間の関係を説明するタイムチャートである。
【図５】実施形態２に係る負荷駆動システム１の構成図である。
【図６】スイッチ素子７０をＯＮ／ＯＦＦ制御した場合の駆動装置２０の出力７２の波形を示す。
【図７】断線故障と通電識別との間の関係を説明するタイムチャートである。
【図８】信号測定・比較判定回路９０による判定結果を表す信号値の経時変化を説明するタイムチャートの別例である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施形態１に係る負荷駆動システム１の構成図である。負荷駆動システム１は、内燃機関に対して燃料を噴射する燃料噴射弁１００を駆動制御するシステムである。負荷駆動システム１は、制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ：ＥＣＵ）１０と駆動装置（負荷駆動回路）２０を備える。
【００１２】
駆動装置２０は、電気負荷（ここでは燃料噴射弁１００）に対して駆動電流を供給することにより、その電気負荷を駆動制御する装置である。駆動装置２０の出力７２は燃料噴射弁１００に接続されており、燃料噴射弁１００は出力７２の電流にしたがって開閉制御される。
【００１３】
制御装置１０は、メモリ上に燃料噴射制御プログラムを保持している（図示せず）。ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）３０は、そのプログラムを実行することにより、内燃機関の運転状態や状況から燃焼噴射量とそのタイミングを演算する。ＣＰＵ３０は、燃料噴射弁１００毎に噴射指令３１を生成し、ＩＯポート４０より駆動装置２０に対して出力する。噴射指令３１は、制御装置１０と駆動装置２０との間で設定やステータス情報を取り交す通信インターフェース５０を通じて駆動装置２０へ出力してもよい。
【００１４】
入力信号判定回路６０は、制御装置１０から噴射指令３１を受け取り、例えば噴射時はＨｉｇｈレベル、遮断時はＬｏｗレベルとなる噴射制御信号６１に符号化する。ゲート制御回路６５は、噴射制御信号６１がＨｉｇｈの場合はスイッチ素子７０（例えばＭＯＳＦＥＴ：Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）がＯＮとなり、Ｌｏｗの場合はＯＦＦとなるようにスイッチ素子７０のゲート入力７１を制御することにより、燃料噴射弁１００への通電・遮断を制御する。
【００１５】
コンパレータ８０は、出力７２の電圧レベルを所定の通電判定閾値電圧８６と比較し、通電判定閾値電圧８６より低い場合はスイッチ素子７０がＯＮ（通電）、それ以外である場合はＯＦＦ（遮断）と判定することにより、駆動装置２０の動作状態を識別する。出力７２の電圧レベルと電流レベルそれぞれの波形例については後述する。コンパレータ８０は判定結果を通電識別信号８１として出力する。通電識別信号８１は、例えばＯＮ（通電）判定時はＨｉｇｈレベル、ＯＦＦ（遮断）判定時はＬｏｗレベルを示す信号となる。図中では省略しているが、誤判定防止のため、通電識別信号８１に対してグリッジノイズ等を除去するフィルタ処理を施してもよい。
【００１６】
通電判定閾値電圧８６は、駆動装置２０が容易に生成することができ、且つスイッチ素子７０がＯＦＦ時の出力７２の電圧レベル下限値からＯＮ時の電圧レベル上限値までの間で、誤判定しないように余裕をもった電圧レベルに設定するとよい。
【００１７】
通電識別信号８１は、噴射制御信号６１とともに、信号測定・比較判定回路９０に対して入力される。信号測定・比較判定回路９０は、入力された信号に基づき、スイッチ素子７０が正常に動作しているか否か（すなわち異常通電が生じていないか）を判定し、通信インターフェース５０を介してその結果を制御装置１０に対して出力する。
【００１８】
図２は、スイッチ素子７０をＯＮ／ＯＦＦ制御した場合の駆動装置２０の出力７２の波形を示す。スイッチ素子７０がＯＦＦの場合、燃料噴射弁１００への出力７２は、燃料噴射弁１００の上部電極側に接続される直流電源２００（バッテリー等、あるいはその昇圧電圧）近傍の電圧レベルになる。スイッチ素子７０がＯＮに制御されると、出力７２はＧＮＤ近傍の電圧レベルとなり、燃料噴射弁１００への通電が開始される。燃料噴射弁１００は誘導性負荷であるので、出力７２を流れる電流は徐々に増加し、スイッチ素子７０のＯＮ抵抗により出力７２の電圧レベルも上昇する。スイッチ素子７０のＯＮ抵抗は通常０．５オーム以下であるので、燃料噴射弁１００の開弁に必要な例えば１Ａレベルの電流が流れていても、出力７２の電圧レベル上昇は数百ｍＶ以下の範囲に収まる。
【００１９】
スイッチ素子７０がＯＮ状態からＯＦＦに制御されると、燃料噴射弁１００の誘導性負荷に起因する逆起電力により大きなサージ電圧が発生する。サージ電圧は、スイッチ素子７０のゲート入力７１と出力７２との間のアクティブクランプ回路７５により、スイッチ素子７０のデバイス耐圧を超えない程度の電圧にクランプされ、そのクランプ電圧がゲート入力７１の電圧を上昇させる。これにより、暫くの間スイッチ素子７０はＯＮ状態となるので、出力７２はアクティブクランプ回路７５によってクランプされたレベルから直流電源２００の電圧近傍レベルまで低下する。
【００２０】
図３は、信号測定・比較判定回路９０による判定結果を表す信号値の経時変化を説明するタイムチャートである。信号測定・比較判定回路９０は、（ａ）噴射制御信号と通電識別信号８１との間の応答遅延時間、（ｂ）噴射制御時間と通電時間との間の差分（または比率）、（ｃ）噴射制御回数と通電回数との間の差分、を判定する。以下図３にしたがって信号測定・比較判定回路９０の動作を説明する。
【００２１】
制御装置１０は測定開始指示として、通信インターフェース５０を通じて、測定開始トリガ５６を駆動装置２０に対して送信する。これをトリガとして、制御装置１０と駆動装置２０は測定機能を初期化し、測定を開始する。駆動装置２０が受け取る噴射制御信号５１と通電識別信号８１は、通信インターフェース５０の通信フレームと必ずしも同期されているわけではない。そこで測定開始トリガ５６入力後の最初の噴射制御信号６１の立ち上がり（ＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに遷移）に同期して、測定機能を初期化し、測定を開始する。測定開始トリガ５６の入力は必須ではなく、例えば駆動装置２０が起動した後、噴射制御信号６１が最初に立ち上がった時点から測定を開始し、通信インターフェース５０により測定結果を制御装置１０へ転送する毎に、自動的に初期化および測定開始してもよい。測定開始トリガ５６は測定項目毎に個別に設定してもよい。
【００２２】
後述する応答遅延時間などのような時間を測定する際には、駆動装置２０内で使用している動作クロックの周期を基準とすることができる。例えば必要とされる時間精度を定数倍したものを最少分解能としたタイマ回路を使用することができる。各測定項目の最大測定時間としては、通常使用時に可能性のある範囲を確保した上で、異常判定が可能な値（例えば異常判定閾値）を測定することができればよい。
【００２３】
応答遅延時間は、噴射制御信号６１の立ち上がりから、その噴射制御信号６１の応答である通電識別信号８１の立ち上がりまでの時間である。信号測定・比較判定回路９０は、測定した応答遅延時間を、許容遅延閾値（タイムウインドウ）と比較する。許容遅延閾値は例えば、噴射制御信号６１から通電識別信号８１に至るまでの駆動装置２０内外の伝搬遅延のバラツキワースト値を基に設定することができる。応答遅延時間が許容遅延閾値以上であれば応答遅延異常と判定する。応答遅延異常を検知した場合はその識別フラグをレジスタに格納する。レジスタは、通信インターフェース５０を通じて制御装置１０に対してその情報を転送するまで、識別フラグを保持する。
【００２４】
噴射制御時間は、噴射制御信号６１の立ち上がりから立ち下がり（ＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに遷移）までの時間である。通電時間は、通電識別信号８１の立ち上がりから立ち下がりまでの時間である。噴射制御信号５１と通電識別信号８１が各々ＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに遷移し、再びＬｏｗレベルに遷移するまでを１パルスとすると、信号測定・比較判定回路９０は、この１パルス毎に測定を実施することになる。噴射制御信号６１の１パルスに対して、その応答である通電識別信号８１の１パルスは応答遅延を有しているので、噴射制御信号５１の噴射制御時間の測定結果は、その応答である通電識別信号８１の通電時間の測定が完了するまでレジスタ上に保持しておく。信号測定・比較判定回路９０は、通電時間の測定結果が得られた時点で、噴射制御時間と通電時間を比較・判定する。
【００２５】
駆動装置２０の異常により、通電識別信号８１の立ち上がりの応答遅延許容遅延閾値を超えても現れない場合は、通電がなかったとみなして、噴射制御時間の測定が完了した時点で通電時間“０”とすればよい。駆動装置２０の出力７２がＧＮＤレベルに固着するなどにより、通電識別信号８１の立ち下がりが現れない場合は、最大測定時間に達した時点で通電識別信号８１当該パルスの通電時間測定を終了し、通電時間を最大測定時間とすればよい。
【００２６】
信号測定・比較判定回路９０は、噴射制御時間と通電時間との間の誤差の許容判定基準に基づいて、絶対値誤差や比精度誤差などを算出する。信号測定・比較判定回路９０は、誤差許容量を閾値として噴射制御信号１パルス毎に通電時間の異常を判定する。誤差許容量を超えた誤差を検知した場合は、その旨を示すフラグをレジスタに格納する。レジスタは、通信インターフェース５０を通じて制御装置１０にその情報が転送されるまで、フラグを保持する。
【００２７】
噴射制御回数は、噴射制御信号６１の立ち上がりの回数である。通電回数は、通電識別信号８１の立ち上がりの回数である。通常、噴射制御回数と通電回数は一致するが、噴射制御信号６１の立ち上がりに対し、その応答である通電識別信号８１の立ち上がりは応答遅延を有しているので、信号測定・比較判定回路９０は、通電識別信号８１の立ち上がりを待って噴射制御回数と通電回数を比較する。誤差許容量を超えた誤差を検知した場合は、その旨を示すフラグをレジスタに格納する。レジスタは、通信インターフェース５０を通じて制御装置１０にその情報が転送されるまで、フラグを保持する。
【００２８】
駆動装置の異常により通電識別信号８１の立ち上がりが、応答遅延時間の許容遅延閾値を超えても現れない場合は、許容遅延閾値に達した時点で比較判定を実施すればよい。比較判定結果は、噴射制御回数と通電回数との間の誤差の有無に限られるものではなく、例えば噴射制御回数と通電回数との間の差分値によって比較判定結果を示してもよい。噴射制御回数の最大カウント値は、通信インターフェース５０を介した測定結果へのアクセス頻度（周期）や、アクセス間で想定される噴射回数などから決定するとよい。
【００２９】
信号測定・比較判定回路９０は、図３で説明した応答遅延時間、噴射制御時間・通電時間、噴射制御回数・通電回数を、比較判定結果９１として通信インターフェース５０を通じて制御装置１０に転送する。制御装置１０は、比較判定結果９１を用いて、燃料噴射量や噴射タイミングの不具合に繋がる駆動装置２０の異常を診断することができる。制御装置１０は、異常の有無や内容にしたがって、例えばエンジン警告を発行するなどの処理を実施する。
【００３０】
図４は、地絡故障と通電識別との間の関係を説明するタイムチャートである。燃料噴射弁１００が地絡故障を起こすと、出力７２の電圧レベルが低下するので、その電圧レベルを閾値と比較することにより、地絡故障の発生を検出することができる。この地絡検出閾値は、スイッチ素子７０の通電判定閾値と共通であってもよい。したがって信号測定・比較判定回路９０は、通電識別信号８１と通電判定閾値を比較することにより、スイッチ素子７０の通電状態を判定するとともに地絡故障発生を検出することができる。ただし信号測定・比較判定回路９０は、噴射制御信号６１がスイッチ素子７０を遮断するよう指示している間の期間において、地絡故障発生を判定する。したがって信号測定・比較判定回路９０は、スイッチ素子７０の通電状態判定と地絡故障判定を、互いに区別して実施することができる。
【００３１】
噴射制御信号６１がスイッチ素子７０を遮断するよう指示している期間において、地絡故障が発生したと判定した場合、意図しない通電が発生することになる。信号測定・比較判定回路９０は、そのような通電を異常通電として判定する。図４の例においては、３回目と４回目の通電は異常通電とみなされることになる。信号測定・比較判定回路９０は、３回目と４回目の通電時間を、異常通電時間として計測する。図４の例においては、１回目の通電が完了した後も地絡故障によって通電判定が継続している。したがって信号測定・比較判定回路９０は、１回目の通電期間すべてを異常通電とみなす。
【００３２】
＜実施の形態１：まとめ＞
本実施形態１に係る負荷駆動システム１において、駆動装置２０はスイッチ素子７０の出力電圧を用いてスイッチ素子７０の通電状態を判定し、その判定結果を制御装置１０に対して送信する。スイッチ素子７０の出力電圧を用いて判定することにより、出力電流を検出するための検出抵抗などを燃料噴射弁１００ごとに設ける必要がなくなるので、駆動装置２０と制御装置１０ともに新たな入力端子を設ける必要はない。したがって簡易な構成により、燃料噴射タイミングや燃料噴射時間を適切に監視することができる。
【００３３】
本実施形態１に係る負荷駆動システム１において、スイッチ素子７０の通電状態を判定するのは駆動装置２０であるので、例えば通電識別信号８１をリアルタイムで制御装置１０に対して送信する必要はない。したがって制御装置１０と駆動装置２０との間で高速な通信チャネルを設ける必要はないので、既存の通信インターフェース５０を流用することができる。したがって簡易な構成により、燃料噴射タイミングや燃料噴射時間を適切に監視することができる。
【００３４】
本実施形態１に係る負荷駆動システム１において、コンパレータ８０が出力する通電識別信号８１は、地絡故障検出と通電識別の両方のために共用することができる。したがって例えば駆動装置２０があらかじめ地絡故障検出のための回路構成を備えている場合、その回路構成を流用してスイッチ素子７０の通電状態を識別することができる。すなわち駆動装置２０の設計を大きく変更することなく、本発明の目的を達成することができる利点がある。
【００３５】
＜実施の形態２＞
図５は、本発明の実施形態２に係る負荷駆動システム１の構成図である。本実施形態２に係る負荷駆動システム１は、実施形態１で説明した構成に加えて、コンパレータ８５を備える。コンパレータ８５は、出力７２の電圧レベルと、後述する第２閾値電圧８８とを比較する。通電識別信号８１は、コンパレータ８０の出力と、コンパレータ８５の出力の否定とを論理積演算することにより算出される。信号測定・比較判定回路９０による判定基準については後述する。
【００３６】
図６は、スイッチ素子７０をＯＮ／ＯＦＦ制御した場合の駆動装置２０の出力７２の波形を示す。コンパレータ８０は、スイッチ素子７０がＯＮに制御されると、出力７２はＧＮＤ近傍の電圧レベルに遷移した後、出力７２を流れる電流により、徐々に上昇する。この上昇する電圧レベルを検知することにより、スイッチ素子７０のＯＮ（通電）／ＯＦＦ（遮断）を識別する。
【００３７】
コンパレータ８０は、出力７２の電圧レベルを第１閾値電圧８７と比較することによりスイッチ素子７０のＯＮ／ＯＦＦを判定する。コンパレータ８５は、出力７２の電圧レベルを第２閾値電圧８８と比較することにより、スイッチ素子７０に電流が流れているか否かを判定する。信号測定・比較判定回路９０は、出力７２の電圧レベルが第１閾値電圧８７より低く、且つ第２閾値電圧８８より高い場合は、スイッチ素子７０がＯＮ（通電）と判定し、それ以外はＯＦＦ（遮断）と判定する。第１閾値電圧８７は図１の通電判定閾値電圧８６と同じ電圧レベルでよい。第２閾値電圧８８は図６で示したように、スイッチ素子７０がＯＮ時の電圧レベル上限値とＧＮＤレベルとの間で、判定バラツキが少なく、誤判定しないように余裕をもった電圧レベルに設定する。
【００３８】
図６に示す通電識別方法によれば、スイッチ素子７０がＯＮ（通電）に制御されると、出力７２は第１閾値電圧８７から第２閾値電圧８８に至る値範囲を通過する。すなわち、ＯＦＦ（遮断）判定からＯＮ（通電）判定に遷移する間において、一度ＯＮ（通電）判定される期間が発生する（図６の点線丸で囲んだ部分）。グリッジ除去フィルタなどによりこの瞬時的な通電識別信号８１を除去してもよいし、信号測定・比較判定回路９０が瞬時的なＯＮ判定を無視するなどによって同様の処理を実施してもよい。フィルタは例えば信号測定・比較判定回路９０が備えればよい。
【００３９】
図７は、断線故障と通電識別との間の関係を説明するタイムチャートである。燃料噴射弁１００と駆動装置２０との間の配線が断線すると、出力７２の電圧レベルが低下するので、その電圧レベルを閾値と比較することにより、断線発生を検出することができる。この断線検出閾値は、スイッチ素子７０の通電判定閾値と共通であってもよい。すなわち信号測定・比較判定回路９０は、出力７２の電圧レベルが第１閾値電圧８７より低く第２閾値電圧８８より高い場合は断線が発生していると判定する。ただし信号測定・比較判定回路９０は、噴射制御信号６１がスイッチ素子７０を通電するよう指示している間の期間において、断線発生を判定する。したがって信号測定・比較判定回路９０は、スイッチ素子７０の通電状態判定と断線判定を、互いに区別して実施することができる。
【００４０】
噴射制御信号６１がスイッチ素子７０を通電するよう指示している期間において、断線が発生したと判定した場合、通電識別信号８１はその通電期間において噴射制御期間よりも早くＯＦＦ状態に遷移する。信号測定・比較判定回路９０は、通電識別信号８１がそのように遷移した場合、そのような通電を異常通電として判定する。図７の例においては、２回目〜４回目の通電は異常通電とみなされることになる。信号測定・比較判定回路９０は、２回目〜４回目の通電時間を、異常通電時間として計測する。図７の例においてさらに、１回目の噴射制御期間全体にわたって断線が発生しているので、通電時間は０となっている。したがって信号測定・比較判定回路９０は、１回目の噴射制御期間すべてを異常通電とみなす。
【００４１】
＜実施の形態２：まとめ＞
本実施形態２に係る負荷駆動システム１において、信号測定・比較判定回路９０は、出力７２の電圧レベルが第１閾値電圧８７より低く第２閾値電圧８８より高い場合は、スイッチ素子７０が通電状態であると判定する。第２閾値電圧８８を併用することにより、スイッチ素子７０が通電状態であることに加えて、実際に燃料噴射弁１００に電流が流れているか否かを推定することができる。これにより、負荷駆動システム１としての異常検出精度を向上させることができる。
【００４２】
本実施形態２に係る負荷駆動システム１において、コンパレータ８０の出力とコンパレータ８５の出力によって構成される通電識別信号８１は、断線検出と通電識別の両方のために共用することができる。したがって例えば駆動装置２０があらかじめ断線検出のための回路構成を備えている場合、その回路構成を流用してスイッチ素子７０の通電状態を識別することができる。すなわち駆動装置２０の設計を大きく変更することなく、本発明の目的を達成することができる利点がある。
【００４３】
＜実施の形態３＞
図８は、信号測定・比較判定回路９０による判定結果を表す信号値の経時変化を説明するタイムチャートの別例である。図３で説明したタイムチャートにおいて、信号測定・比較判定回路９０は測定結果に対する比較判定を実施しているが、比較判定を制御装置１０が実施してもよい。この場合、各被測定入力信号の測定方法は図３と同様であるが、各被測定入力信号の１パルス毎の測定結果をレジスタにストアしておく必要がある。よって比較判定を実施するための演算回路や判定結果を格納するレジスタは不要となる代わりに、応答遅延時間／噴射制御時間／通電時間などの測定結果を格納するレジスタが追加で必要となる。
【００４４】
応答遅延時間に関しては、噴射制御信号６１の立ち上がりから通電識別信号８１の立ち上がりまでの時間を測定する毎に、番号付けされたレジスタに測定結果を格納していく。駆動装置２０の異常などにより、噴射制御信号６１に対する通電識別信号８１の立ち上がりが応答遅延時間の許容遅延閾値を超える場合は、超えた時点あるいは最大応答遅延測定時間（タイムアウト）に達した時点の測定時間をレジスタに格納する。
【００４５】
噴射制御信号６１の１パルス毎の噴射制御時間と、通電識別信号８１の１パルス毎の通電時間も、測定する毎に番号付けされたレジスタに格納していく。駆動装置２０の異常により通電識別信号８１の立ち上がりが応答遅延時間の許容遅延閾値を超え、噴射制御信号６１の１パルスに対応する噴射制御時間が終了しても現れない場合は、通電がなかったとみなし、噴射制御時間の測定が完了した時点で通電時間“０”としてレジスタに格納すればよい。駆動装置２０の出力７２がＧＮＤレベルに固着するなどにより、通電識別信号８１の立ち下がりが現れない場合は、最大測定時間に達した時点で当該パルスの通電時間測定を終了し、通電時間を最大測定時間としてレジスタに格納すればよい。
【００４６】
制御装置１０は、同じ番号のレジスタデータ間で噴射制御時間と通電時間を比較する。したがって、噴射制御信号６１とこれに対応する通電識別信号８１は、同じ番号のレジスタにその測定結果を格納する必要がある。具体的には、噴射制御信号６１が立ち上がってから許容遅延閾値以内に通電識別信号８１が立ち上がった場合は、両者をペアにして同じ番号のレジスタに格納すればよい。さらには、通信インターフェース５０の転送タイミングによって、噴射制御回数と通電回数のミスマッチや噴射制御時間と通電時間のミスマッチが発生しないように、比較対象のデータがともに更新済みになったデータのみ転送し、あるいはそれを表示するフラグを付加して、誤判定が発生しないようにすることが望ましい。
【００４７】
＜本発明の変形例について＞
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に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、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００４８】
制御装置１０と駆動装置２０は、測定項目毎に比較判定を分担して実施してもよい。例えば駆動装置２０は、応答遅延時間については比較判定を実施し、噴射制御時間・通電時間・噴射制御回数・通電回数については測定のみ実施してその結果を制御装置１０へ送信するなどが考えられる。
【００４９】
上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード等の記録媒体に置くことができる。また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１０：制御装置２０：駆動装置３０：ＣＰＵ３１：噴射指令４０：ＩＯポート５０：通信インターフェース５６：測定開始トリガ６０：入力信号判定回路６１：噴射制御信号６５：ゲート制御回路７０：スイッチ素子７１：ゲート入力７２：出力８０、８５：コンパレータ８１：通電識別信号８６：通電判定閾値電圧８７：第１閾値電圧８８：第２閾値電圧９０：信号測定・比較判定回路９１：比較判定結果１００：燃料噴射弁２００：直流電源
【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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【国際調査報告】
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