燃料噴射制御装置
【課題】制御装置と駆動装置との間のインターフェースを変更することなく既存の信号により流量調整弁の駆動電流の切り替えを行う。
【解決手段】ＥＤＵ７のデコーダ１５は、何れか１つの気筒の噴射信号ＩＪＴｎが噴射指令状態となったときにインジェクタ駆動回路１６に対し駆動信号Ｄｎを出力する。さらに、エンジンが無噴射減速状態にある期間において、全ての気筒の噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４が同時に１（噴射指令状態）となったとき、電流切替信号ＳＣを１にして電流検出抵抗回路３９の電流検出抵抗値を低下させる。駆動制御回路４５は、電圧検出回路４６の検出電圧が所定のしきい値に達するまでの期間、駆動信号Ｓ２を１にしてトランジスタ３２をオン駆動するので、電磁コイルＰＣの立ち上がり時の駆動電流が増加する。
【解決手段】ＥＤＵ７のデコーダ１５は、何れか１つの気筒の噴射信号ＩＪＴｎが噴射指令状態となったときにインジェクタ駆動回路１６に対し駆動信号Ｄｎを出力する。さらに、エンジンが無噴射減速状態にある期間において、全ての気筒の噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４が同時に１（噴射指令状態）となったとき、電流切替信号ＳＣを１にして電流検出抵抗回路３９の電流検出抵抗値を低下させる。駆動制御回路４５は、電圧検出回路４６の検出電圧が所定のしきい値に達するまでの期間、駆動信号Ｓ２を１にしてトランジスタ３２をオン駆動するので、電磁コイルＰＣの立ち上がり時の駆動電流が増加する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置から駆動装置に伝送される信号に従って、コモンレールに高圧燃料を圧送する燃料供給ポンプの燃料吐出量を調整する流量調整弁と、高圧燃料を内燃機関の各気筒内に噴射する燃料噴射弁とを駆動する燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの燃料噴射装置としてコモンレール式燃料噴射装置が用いられている。この燃料噴射装置では、フィードポンプから供給された低圧燃料を燃料供給ポンプで加圧してコモンレールに圧送し、コモンレール内に高圧燃料を蓄圧する。そして、蓄圧した高圧燃料をエンジンの各気筒ごとに設けられたインジェクタにより各気筒の燃焼室に噴射する。
【０００３】
コモンレール内の燃料圧力を目標圧力に維持するため、コモンレール内の燃料圧力をセンサにより検出し、目標圧力と検出圧力との差（圧力偏差）に基づいて燃料供給ポンプの燃料吐出量を制御している。この制御を行うため、燃料供給ポンプは吸入調量弁（ＳＣＶ）または吐出量制御弁（ＰＣＶ）を備えている。前者は、弁体の変位量に応じて燃料吸入通路の開口面積を変え、燃料供給ポンプへの燃料吸入量を調整することにより燃料供給ポンプの燃料吐出量を制御する。後者は、カムリフトに伴う燃料吸入・圧送行程における閉弁タイミング（プレストローク）を変えることにより燃料供給ポンプの燃料吐出量を制御する。
【０００４】
こうした燃料供給ポンプの流量調整弁（ＳＣＶ、ＰＣＶ）に弁体の摺動不良や固着などの異常が発生すると、弁体の全開異常ではコモンレール内の燃料圧力が過度に上昇し、弁体の全閉異常ではコモンレール内の燃料圧力が過度に低下することになる。吸入調量弁は、ＰＷＭのデューティ比を変更することにより電磁コイルに流れる電流を制御しているので、弁体の固着等を検出した場合にはデューティ比を１００％（フル通電）にすることで復帰させている。一方、吐出量制御弁は、固着等が比較的生じにくいこともあり、これまでのところ対策は施されていない。
【０００５】
その他、特許文献１には、ＰＷＭ駆動信号のデューティ比により吸入調量弁の開度を制御し、吸入調量弁の弁体の摺動性が低下していると判定した場合には、摺動性が低下していないと判定した場合に比べて低い駆動周波数を用いることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−８０４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
燃料噴射制御装置は、制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）と駆動装置であるＥＤＵ（Electronic Driving Unit）とを備えている。ＥＣＵはＥＤＵに対し各気筒ごとの噴射信号と吐出量制御弁の開閉制御信号を伝送し、ＥＤＵはこれらの信号に従ってインジェクタの駆動と吐出量制御弁の駆動を行う。この場合の吐出量制御弁の開閉制御信号は、上述した閉弁タイミングとその後の開弁タイミングを指令する信号である。
【０００８】
吐出量制御弁の場合も、弁体の固着や摺動部の不良から復帰するには電磁コイルの通電電流を増やすことが有効である。この場合、弁体の異常検出はＥＣＵが実行し、実際の駆動はＥＤＵが実行するようになっている。このため、異常検出に応じて通電電流を変更するには、ＥＣＵからＥＤＵに対し新たな電流切替信号を伝送する必要が生じ、現在用いられているＥＣＵとＥＤＵとの間のインターフェースの構成を変更する必要が生じる。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、制御装置と駆動装置との間のインターフェースを変更することなく既存の信号により流量調整弁の駆動電流の切り替えを実現し、異常が生じた流量調整弁を正常な状態に復帰させることができる燃料噴射制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載した燃料噴射制御装置は、制御装置から駆動装置に伝送される信号に従って、コモンレールに高圧燃料を圧送する燃料供給ポンプの燃料吐出量を調整する流量調整弁と、コモンレールに蓄えられた高圧燃料を内燃機関の各気筒内に噴射する燃料噴射弁とを駆動する。そのため、制御装置から駆動装置に各気筒ごとの噴射信号と流量調整弁の開閉制御信号が伝送される。
【００１１】
駆動装置は、噴射弁駆動手段、電流切替制御手段および調整弁駆動手段を備えている。噴射弁駆動手段は、制御装置から伝送された各気筒の噴射信号に従って各気筒の燃料噴射弁を駆動する。電流切替制御手段は、制御装置から伝送された各気筒の噴射信号を組み合わせた状態が予め定められた信号状態と一致するか否かを判定し、一致する場合には当該信号状態に対応した所定の電流値による駆動を指示する電流切替信号を出力する。調整弁駆動手段は、制御装置から伝送された流量調整弁の開閉制御信号に従って、上記電流切替信号に応じた電流値で流量調整弁を駆動する。
【００１２】
本手段によれば、噴射信号を用いた燃料噴射弁の開閉動作に支障がない限りにおいて、各気筒の噴射信号を組み合わせた状態を予め定められた特定の信号状態と一致させることにより、噴射信号を利用して流量調整弁の駆動電流の切り替えを行うことが可能となる。その結果、制御装置と駆動装置との間の従前からのインターフェースを変更することなく、これまでと同じ噴射信号と流量調整弁の開閉制御信号を用いて流量調整弁の駆動電流の切り替えを実現できる。この電流切り替え手段を用いれば流量調整弁の駆動電流を増やすことができるので、弁体の固着などの異常が生じた流量調整弁を正常な状態に復帰させることができる。
【００１３】
請求項２に記載した燃料噴射制御装置は、コモンレール内の燃料圧力を検出する圧力検出手段を備えている。制御装置は、コモンレールの目標圧力と検出圧力との偏差に基づいて流量調整弁の異常の有無を判定する。そして、異常と判定した場合には、内燃機関が無噴射減速状態である時に、異常状態から復帰させるのに必要な電流値に対応した信号状態に一致する各気筒の噴射信号を駆動装置に伝送する。本手段によれば、内燃機関が無噴射減速状態である時に噴射信号を流量調整弁の駆動電流の切り替え指令に利用するので、燃料噴射弁の開閉制御と干渉し合うことがない。
【００１４】
請求項３に記載した手段によれば、電流切替制御手段は、入力した全ての気筒の噴射信号が同時に噴射指令状態となったときに、流量調整弁の駆動電流が増大するように電流切替信号を出力する。内燃機関の燃料噴射制御では、全ての気筒の噴射信号が同時に噴射指令状態となることはない。このような使用されることのない噴射信号の組み合わせを流量調整弁の駆動電流の切り替え指令に利用するので、噴射信号に従った燃料噴射弁の開閉制御と干渉し合うことがない。
【００１５】
請求項４に記載した手段によれば、電流切替制御手段は、何れか１つの気筒の噴射信号が噴射指令状態となったときに、噴射弁駆動手段に当該１つの気筒の燃料噴射弁を開閉駆動させる。本手段によれば、電流切替制御手段は、噴射信号に基づく噴射弁の駆動制御と流量調整弁の駆動電流の切り替え制御とを統合的に行うので、構成の簡単化および誤動作の防止を図ることができる。
【００１６】
請求項５に記載した手段によれば、電流切替制御手段は、入力した全ての気筒の噴射信号が同時に噴射指令状態となったときを除き、複数の気筒の噴射信号が同時に噴射指令状態となったときに異常と判定する。本手段によれば、電流切替制御手段が噴射信号の異常判定まで統合的に行うので、構成の簡単化および誤動作の防止を図ることができる。
【００１７】
請求項６に記載した手段によれば、電流切替制御手段は、各気筒の噴射信号を入力し、電流切替信号を出力するデコーダから構成されている。デコーダを用いることにより、噴射信号の組み合わせ状態と流量調整弁の駆動電流の切り替えとの対応制御が容易になる。また、噴射信号に対する燃料噴射弁の駆動指令、禁止されている噴射信号の組み合わせの検出などを容易に行うこともできる。
【００１８】
請求項７に記載した手段によれば、流量調整弁は、電磁コイルに流れる電流に応じて燃料供給ポンプの燃料吐出量を調整する吐出量制御弁から構成される。調整弁駆動手段は、第１電源線と電磁コイルの一端子との間に接続された第１スイッチと、第１電源線よりも高い電圧を持つ第２電源線と電磁コイルの一端子との間に接続された第２スイッチと、電磁コイルと直列に接続された電流検出抵抗と、電流切替信号に従って電流検出抵抗の抵抗値を変更する検出抵抗切替回路と、電磁コイルに流れる電流を反映した電流検出抵抗の電圧を検出する電圧検出手段とを備えている。
【００１９】
調整弁駆動手段は、流量調整弁の駆動を指令する開閉制御信号が入力された時点から、駆動電流の増加に伴い検出電圧が所定のしきい値に達するまでの期間（立ち上がり期間）において少なくとも第２スイッチをオンする。これにより、第２電源線のより高い電圧が電磁コイルに印加され、駆動電流の立ち上がりを速めることができる。その後、開閉制御信号が駆動停止を指令するまでの期間は、例えば駆動電流に相当する検出電圧が規定値に等しくなるように第１スイッチをオンオフ制御すればよい。
【００２０】
電流切替制御手段は、各気筒の噴射信号を組み合わせた状態が予め定められた信号状態と一致すると判定したとき、電流切替信号を出力して電流検出抵抗を当該信号状態に対応した抵抗値に変更する。電流検出抵抗の抵抗値を変更すると、その検出電圧と電磁コイルに流れる実電流との対応関係が変更されるので、調整弁駆動手段が一定のしきい値を用いていると駆動電流が実質的に変更される。
【００２１】
請求項８に記載した手段によれば、検出抵抗切替回路は、電流切替信号に従って電流検出抵抗の抵抗値を複数段階に変更可能に構成されている。これにより、噴射信号を利用して流量調整弁の駆動電流を複数段階に切り替えることが可能となる。その結果、固着などの弁体異常の程度に応じて復帰に必要な流量調整弁の駆動電流を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態を示すＥＤＵの構成図
【図２】コモンレール式燃料噴射装置の概略構成図
【図３】デコーダの真理値表を示す図
【図４】電流切替信号ＳＣが通常電流指令のときの波形図
【図５】電流切替信号ＳＣが電流増加指令のときの波形図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図２は、コモンレール式燃料噴射装置の概略構成を示している。コモンレール式燃料噴射装置１は、高圧燃料を蓄圧するコモンレール２、コモンレール２に蓄圧した高圧燃料を内燃機関例えばディーゼルエンジンの各気筒の燃焼室内に所定のタイミングで噴射する複数のインジェクタ３（燃料噴射弁）、高圧配管４を通してコモンレール２に燃料を圧送する燃料供給ポンプ５、およびインジェクタ３と燃料供給ポンプ５を駆動制御するＥＣＵ６（制御装置）とＥＤＵ７（駆動装置）を備えている。ＥＣＵ６とＥＤＵ７により燃料噴射制御装置８が構成されている。
【００２４】
コモンレール２は、コモンレール２内の燃料圧（コモンレール圧）を検出する圧力センサ９（圧力検出手段）と、コモンレール圧が規定値よりも上昇した時にＥＣＵ６により駆動されて圧力を逃がす減圧弁１０を備えている。減圧弁１０から逃がされた燃料、インジェクタ３からリークした燃料および燃料供給ポンプ５からリークした燃料は、図示しない燃料帰還路を通して燃料タンク１３に戻されるようになっている。
【００２５】
コモンレール２の高圧燃料は、各気筒ごとに高圧配管１１を通してインジェクタ３に供給される。ＥＣＵ６は、燃料の噴射時期および噴射期間を制御するための噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４をＥＤＵ７に送り、ＥＤＵ７は入力した噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４に基づいてインジェクタ３の弁開閉用アクチュエータ例えばピエゾアクチュエータＰ１〜Ｐ４（図１参照）を駆動する。
【００２６】
フィードポンプ１２は、燃料タンク１３から燃料を吸入し、その吸入した燃料をフィルタを介して燃料供給ポンプ５に供給する。燃料供給ポンプ５は、フィードポンプ１２から供給された低圧燃料を高圧に加圧してコモンレール２に圧送する高圧供給ポンプである。燃料供給ポンプ５のシリンダ上部には、高圧配管４への燃料の吐出量を可変するために、流量調整弁としての吐出量制御弁１４（ＰＣＶ）を備えている。この吐出量制御弁１４はノーマリオープン型である。
【００２７】
エンジンの回転中は、その動力により燃料供給ポンプ５のカムが回転してプランジャーが往復動する。燃料供給ポンプ５が燃料吸入行程を経て燃料圧送行程に移行した後、ＥＤＵ７がＥＣＵ６から送られた開閉制御信号ＤＰＣＶに基づき吐出量制御弁１４の電磁コイルＰＣに通電して閉弁させると、その閉弁タイミングに応じた量の燃料が燃料供給ポンプ５からコモンレール２に圧送され燃料吐出量を調整できる。
【００２８】
ＥＣＵ６は、ＣＰＵ、揮発性メモリ（ＲＡＭ）、不揮発性メモリ（ＲＯＭ、フラッシュメモリ）、Ａ／Ｄ変換器、入出力インターフェースなどを備えた周知のマイクロコンピュータにより構成されている。ＥＣＵ６は、回転速度センサ、アクセル開度センサ、上記圧力センサ９などの各種センサから検出信号を入力し、それらに基づいて最適な噴射時期および燃料期間（噴射量）を決定してＥＤＵ７に対し噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４を出力する。また、ＥＣＵ６は、エンジンの運転状態に基づいて目標コモンレール圧を算出し、検出したコモンレール圧が目標コモンレール圧と一致するようにＥＤＵ７に対し吐出量制御弁１４の開閉制御信号ＤＰＣＶを出力する。
【００２９】
図１は、ＥＤＵ７の構成を示している。ＥＤＵ７の出力端子７ｐ１〜７ｐ４と出力端子７ｍ１〜７ｍ４との間にはそれぞれ各気筒のインジェクタ３を構成するピエゾアクチュエータＰ１〜Ｐ４が接続されており、出力端子７ｐ５と７ｍ５との間には吐出量制御弁１４の電磁コイルＰＣが接続されている。ＥＤＵ７は、デコーダ１５（電流切替制御手段）、インジェクタ駆動回路１６（噴射弁駆動手段）およびＰＣＶ駆動回路１７（調整弁駆動手段）を備えている。ＥＤＵ７の電源端子７ｄ１、７ｄ２にはバッテリ電圧ＶＢが供給されており、そのバッテリ電圧ＶＢを昇圧する昇圧回路１８を備えている。
【００３０】
４入力１６出力のデコーダ１５は、入力端子ａ〜ｄに各気筒の噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４を入力し、出力端子Ａ、Ｈ、Ｌ、Ｎ、Ｏからそれぞれ電流切替信号ＳＣ、駆動信号Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４を出力する。図３は、デコーダ１５の真理値表を示している。論理０は信号のＬレベル、論理１は信号のＨレベルに対応している。噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４のうち何れか１つの噴射信号ＩＪＴｎが１（噴射指令状態）である時には、その１つの駆動信号Ｄｎだけを１（駆動指令状態）にする。
【００３１】
噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４の全てが１である時には、電流切替信号ＳＣを１にして電磁コイルＰＣの駆動電流を増大させる。噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４の全てが１である場合を除き、噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４のうち複数の噴射信号が同時に１となったときには異常と判定し、ＥＣＵ６に対しフェイル信号を送信する。
【００３２】
インジェクタ駆動回路１６は、駆動信号Ｄｎが１の期間に当該インジェクタ３が開弁するようにピエゾアクチュエータＰｎを充電し、駆動信号Ｄｎが０の期間に当該インジェクタ３が閉弁するようにピエゾアクチュエータＰｎを放電する。ハイサイド側には、充電スイッチとして動作するＭＯＳトランジスタ１９、放電スイッチとして動作するＭＯＳトランジスタ２０およびコイル２１を共通に備えている。ローサイド側には、気筒選択スイッチとして動作するＭＯＳトランジスタ２２を気筒ごとに備えている。
【００３３】
駆動制御回路２３は、駆動信号Ｄ１〜Ｄ４を入力としてＭＯＳトランジスタ１９、２０、２２を駆動する。駆動信号Ｄｎが０から１になると、対応するＭＯＳトランジスタ２２をオンさせ、ＭＯＳトランジスタ２０をオフさせた状態でＭＯＳトランジスタ１９をオンオフ駆動する。これによりピエゾアクチュエータＰｎが充電されて伸長しインジェクタ３（燃料噴射弁）が開弁する。駆動信号Ｄｎが１から０になると、ＭＯＳトランジスタ２２をオンに維持し、ＭＯＳトランジスタ１９をオフさせた状態でＭＯＳトランジスタ２０をオンオフ駆動する。これによりピエゾアクチュエータＰｎが放電されて収縮しインジェクタ３が閉弁する。
【００３４】
ＰＣＶ駆動回路１７は、開閉制御信号ＤＰＣＶが１にある期間に吐出量制御弁１４の電磁コイルＰＣに通電する。ハイサイド側には、２系統のスイッチを備えている。バッテリ電圧ＶＢを有する第１電源線２４と出力端子７ｐ５との間には、ＭＯＳトランジスタ２５（第１スイッチ）と逆流防止用のダイオード２６が直列に接続されている。トランジスタ２７と抵抗２８〜３０はＭＯＳトランジスタ２５のドライブ回路を構成している。一方、昇圧電圧ＶCP2を有する第２電源線３１と出力端子７ｐ５との間には、ＭＯＳトランジスタ３２（第２スイッチ）が接続されている。トランジスタ３３と抵抗３４〜３６はＭＯＳトランジスタ３２のドライブ回路を構成している。出力端子７ｐ５とグランドとの間には還流ダイオード３７が接続されている。
【００３５】
ローサイド側の出力端子７ｍ５とグランドとの間には、ＭＯＳトランジスタ３８と電流検出抵抗回路３９（電流検出抵抗）が直列に接続されている。電流検出抵抗回路３９は、検出抵抗切替回路４２により、抵抗４０だけの回路構成と抵抗４０、４１の並列回路構成の何れかに変更できる。検出抵抗切替回路４２は、電流切替信号ＳＣと後述する駆動信号Ｓ２の論理積を出力するＡＮＤゲート４３と、抵抗４１に直列接続されたトランジスタ４４とから構成されている。
【００３６】
駆動制御回路４５は、開閉制御信号ＤＰＣＶを入力として駆動信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３によりトランジスタ２７、３３、３８を駆動する。駆動制御回路４５は、電流検出抵抗回路３９の電圧を検出する電圧検出回路４６（電圧検出手段）を備えており、この検出電圧と所定のしきい値電圧との比較に基づき吐出量制御弁１４の電磁コイルＰＣに流れる電流を制御する。なお、デコーダ１５と駆動制御回路２３、４５は１つの半導体集積回路として構成されている。
【００３７】
次に、図４と図５を参照しながら燃料噴射制御装置８の動作を説明する。
はじめに、吐出量制御弁１４を含めコモンレール式燃料噴射装置１が正常に動作している場合について説明する。この場合、噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４は順次１つずつ噴射指令状態になるので、デコーダ１５は駆動信号Ｄ１〜Ｄ４を順に駆動指令状態にし、インジェクタ駆動回路１６は各気筒のインジェクタ３を順次駆動する。このとき、デコーダ１５が出力する電流切替信号ＳＣは０（通常電流指令）であり、電流検出抵抗回路３９の電流検出抵抗値は抵抗４０単独の抵抗値となっている。
【００３８】
ＰＣＶ駆動回路１７は、図４に示すように吐出量制御弁１４の電磁コイルＰＣを駆動する。すなわち、開閉制御信号ＤＰＣＶが１（通電指令）になると、ＰＣＶ駆動回路１７は駆動信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を１（Ｈレベル）にしてトランジスタ２７、３３、３８を一斉にオンする。ＰＣＶ駆動回路１７は、定電流制御として、検出電圧が第１しきい値と第２しきい値との間に保たれるように駆動信号Ｓ１を用いてトランジスタ２７（すなわちトランジスタ２５）をオンオフ駆動する。
【００３９】
また、ＰＣＶ駆動回路１７は、駆動電流の立ち上がりを速める制御として、検出電圧が第３しきい値に達するまでの期間、駆動信号Ｓ２を用いてトランジスタ３３（すなわちトランジスタ３２）をオン駆動する。トランジスタ２５、３２が同時にオンしている期間は、電源線２４、３１のうち高い電圧を持つ電源線３１から電磁コイルＰＣに駆動電流が流れる。その結果、開閉制御信号ＤＰＣＶが１に変化した時点から駆動電流がＩ３に達するまでは、昇圧電圧ＶCP2により駆動電流が急速に立ち上がり、その後は駆動電流がＩ１とＩ２の間に保持される。
【００４０】
ＥＣＵ６は、検出したコモンレール圧が目標コモンレール圧と一致するように、吐出量制御弁１４の開閉制御信号ＤＰＣＶを出力してコモンレール圧をフィードバック制御している。しかし、デポジットの堆積や弁体の摺動部の摩耗などが原因となって、弁体の摺動性が悪化し弁体の固着が生じる場合がある。
【００４１】
弁体に異常が生じて弁体が開いた状態になると、燃料供給ポンプ５からコモンレール２に燃料が過剰に供給されコモンレール圧が異常に上昇する。逆に弁体に異常が生じて弁体が閉じた状態になると、燃料供給ポンプ５からコモンレール２に燃料が供給されずコモンレール圧が異常に低下する。ＥＣＵ６は、コモンレール圧をフィードバック制御している時（減圧弁１０の開放時を除く）に、圧力偏差が所定の規定値を超えて過大になると、吐出量制御弁１４の弁体異常と判断する。
【００４２】
この弁体異常から復帰するには、電磁コイルＰＣの駆動電流を通常時よりも増大させることが有効である。本燃料噴射制御装置８ではＥＣＵ６とＥＤＵ７とのインターフェースに専用の電流切替信号は存在しないので、噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４を利用して電流切替を指令する。ただし、噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４を用いた燃料噴射動作との干渉を避けるため、エンジンが無噴射減速状態にある時に限り噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４を同時に１にすることで電流切替を指令する。
【００４３】
ＥＤＵ７のデコーダ１５は、噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４が同時に１になる期間、電流切替信号ＳＣを１（電流増加指令）にする。これにより、駆動制御回路４５が駆動信号Ｓ２を１にする立ち上げ期間において、電流検出抵抗回路３９の電流検出抵抗値は抵抗４０、４１の並列抵抗値に低下する。このときの駆動波形は図５に示すようになる。
【００４４】
この場合、駆動制御回路４５が駆動電流の立ち上がりを速めるために用いる上記第３しきい値は変更していないが、電流検出抵抗値が低下したことにより駆動電流に対する検出電圧が低下し、第３しきい値に相当する到達目標電流がＩ３からＩ４に高まる。その結果、電磁コイルＰＣの立ち上がり時の駆動電流が増大し、吐出量制御弁１４の弁体に作用する駆動力が増えるので、弁体の摺動性が改善されて固着状態から復帰することができる。駆動信号Ｓ２が０に移行した後の定電流制御時には、電流検出抵抗回路３９の電流検出抵抗値は抵抗４０単独の抵抗値に戻るので、駆動電流はＩ１とＩ２の間に保持される。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態の燃料噴射制御装置８は、噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４を利用して吐出量制御弁１４の駆動電流の切り替えを行う構成を備えている。これにより、ＥＣＵ６とＥＤＵ７との間の従前からのインターフェースを変更することなく、これまでと同じ噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４と吐出量制御弁１４の開閉制御信号ＤＰＣＶを用いて吐出量制御弁１４の駆動電流を切り替えることができる。この切り替えにより吐出量制御弁１４の駆動電流を増やすことにより、弁体の固着や摺動不良などの異常が生じた吐出量制御弁１４を正常な状態に復帰させることができる。
【００４６】
この駆動電流の切り替えは、全ての気筒の噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４が同時に噴射指令状態となったときに駆動電流を増大するように定められている。エンジンの燃料噴射制御においては、全ての気筒の噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４が同時に噴射指令状態となることはない。このように使用されることのない噴射信号の組み合わせにより吐出量制御弁１４の駆動電流を切り替えるので、噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４に従ったインジェクタ３の開閉制御と干渉することがない。
【００４７】
ＥＣＵ６は、検出したコモンレール圧と目標コモンレール圧との圧力偏差が過大となったことにより吐出量制御弁１４の弁体異常と判定する。この場合、エンジンが無噴射減速状態にある期間において、噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４を同時に１にして駆動電流の増加を指令するので、エンジンの燃料噴射動作との干渉を避けることができる。
【００４８】
噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４の組み合わせ状態に応じて電流切替信号ＳＣを出力する電流切替制御手段としてデコーダ１５を採用した。これにより、噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４の組み合わせ状態と吐出量制御弁１４の駆動電流の切り替えとの対応制御が容易になる。また、従来構成に対する半導体集積回路でのレイアウトサイズの増加も最小限に抑えることができる。
【００４９】
このデコーダ１５は、ＰＣＶ駆動回路１７に対し電流切替信号ＳＣを出力する機能のみならず、何れか１つの気筒の噴射信号ＩＪＴｎが噴射指令状態となったときにインジェクタ駆動回路１６に対し駆動信号Ｄｎを出力する機能も有している。さらに、デコーダ１５は、噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４のうち複数（全てを除く）が同時に噴射指令状態となったときに異常と判定する機能も有している。この構成により、ＥＤＵ７は、インジェクタ３の駆動制御と吐出量制御弁１４の駆動電流の切り替え制御とを統合的に行うことができ、構成の簡単化および誤動作の防止を図ることができる。
【００５０】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形、拡張を行うことができる。
【００５１】
デコーダ１５（電流切替制御手段）は、噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４に応じて通常電流指令と電流増加指令の２状態を持つ電流切替信号ＳＣを出力するが、さらに多くの状態を持つ電流切替信号を出力してもよい。例えば、電流の切り替えを指令する噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４の組み合わせ状態を増やして、通常電流よりも大きい複数の電流値への切り替えを可能としてもよい。この場合、検出抵抗切替回路４２が電流検出抵抗回路３９の抵抗値を３複数段階に切り替えるように構成する。これにより、弁体の固着や摺動不良などの異常の程度に応じて復帰に必要な駆動電流を選択することができるようになる。
【００５２】
電流切替制御手段はデコーダ以外の回路で構成してもよい。
電流切替信号ＳＣが電流増加指令にある期間は、駆動信号Ｓ２が１になる立ち上がり時のみならず、駆動信号Ｓ２が０に移行した後の定電流制御時にも駆動電流を増加させてもよい。この場合には、ＡＮＤゲート４３を省略し、電流切替信号ＳＣだけでトランジスタ４４を駆動すればよい。
【００５３】
流量調整弁として、弁体の変位量に応じて燃料吸入通路の開口面積を変え、燃料供給ポンプへの燃料吸入量を調整することにより燃料供給ポンプの燃料吐出量を制御する吸入調量弁（ＳＣＶ）を採用してもよい。この場合にも、上述した実施形態と同様にして駆動電流を切り替えることができる。
【符号の説明】
【００５４】
図面中、２はコモンレール、３はインジェクタ（燃料噴射弁）、５は燃料供給ポンプ、６はＥＣＵ（制御装置）、７はＥＤＵ（駆動装置）、８は燃料噴射制御装置、９は圧力センサ（圧力検出手段）、１４は吐出量制御弁（流量調整弁）、１５はデコーダ（電流切替制御手段）、１６はインジェクタ駆動回路（噴射弁駆動手段）、１７はＰＣＶ駆動回路（調整弁駆動手段）、２４は第１電源線、２５はＭＯＳトランジスタ（第１スイッチ）、３１は第２電源線、３２はＭＯＳトランジスタ（第２スイッチ）、３９は電流検出抵抗回路（電流検出抵抗）、４２は検出抵抗切替回路、４６は電圧検出回路（電圧検出手段）、ＰＣは電磁コイルである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置から駆動装置に伝送される信号に従って、コモンレールに高圧燃料を圧送する燃料供給ポンプの燃料吐出量を調整する流量調整弁と、高圧燃料を内燃機関の各気筒内に噴射する燃料噴射弁とを駆動する燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの燃料噴射装置としてコモンレール式燃料噴射装置が用いられている。この燃料噴射装置では、フィードポンプから供給された低圧燃料を燃料供給ポンプで加圧してコモンレールに圧送し、コモンレール内に高圧燃料を蓄圧する。そして、蓄圧した高圧燃料をエンジンの各気筒ごとに設けられたインジェクタにより各気筒の燃焼室に噴射する。
【０００３】
コモンレール内の燃料圧力を目標圧力に維持するため、コモンレール内の燃料圧力をセンサにより検出し、目標圧力と検出圧力との差（圧力偏差）に基づいて燃料供給ポンプの燃料吐出量を制御している。この制御を行うため、燃料供給ポンプは吸入調量弁（ＳＣＶ）または吐出量制御弁（ＰＣＶ）を備えている。前者は、弁体の変位量に応じて燃料吸入通路の開口面積を変え、燃料供給ポンプへの燃料吸入量を調整することにより燃料供給ポンプの燃料吐出量を制御する。後者は、カムリフトに伴う燃料吸入・圧送行程における閉弁タイミング（プレストローク）を変えることにより燃料供給ポンプの燃料吐出量を制御する。
【０００４】
こうした燃料供給ポンプの流量調整弁（ＳＣＶ、ＰＣＶ）に弁体の摺動不良や固着などの異常が発生すると、弁体の全開異常ではコモンレール内の燃料圧力が過度に上昇し、弁体の全閉異常ではコモンレール内の燃料圧力が過度に低下することになる。吸入調量弁は、ＰＷＭのデューティ比を変更することにより電磁コイルに流れる電流を制御しているので、弁体の固着等を検出した場合にはデューティ比を１００％（フル通電）にすることで復帰させている。一方、吐出量制御弁は、固着等が比較的生じにくいこともあり、これまでのところ対策は施されていない。
【０００５】
その他、特許文献１には、ＰＷＭ駆動信号のデューティ比により吸入調量弁の開度を制御し、吸入調量弁の弁体の摺動性が低下していると判定した場合には、摺動性が低下していないと判定した場合に比べて低い駆動周波数を用いることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−８０４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
燃料噴射制御装置は、制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）と駆動装置であるＥＤＵ（Electronic Driving Unit）とを備えている。ＥＣＵはＥＤＵに対し各気筒ごとの噴射信号と吐出量制御弁の開閉制御信号を伝送し、ＥＤＵはこれらの信号に従ってインジェクタの駆動と吐出量制御弁の駆動を行う。この場合の吐出量制御弁の開閉制御信号は、上述した閉弁タイミングとその後の開弁タイミングを指令する信号である。
【０００８】
吐出量制御弁の場合も、弁体の固着や摺動部の不良から復帰するには電磁コイルの通電電流を増やすことが有効である。この場合、弁体の異常検出はＥＣＵが実行し、実際の駆動はＥＤＵが実行するようになっている。このため、異常検出に応じて通電電流を変更するには、ＥＣＵからＥＤＵに対し新たな電流切替信号を伝送する必要が生じ、現在用いられているＥＣＵとＥＤＵとの間のインターフェースの構成を変更する必要が生じる。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、制御装置と駆動装置との間のインターフェースを変更することなく既存の信号により流量調整弁の駆動電流の切り替えを実現し、異常が生じた流量調整弁を正常な状態に復帰させることができる燃料噴射制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載した燃料噴射制御装置は、制御装置から駆動装置に伝送される信号に従って、コモンレールに高圧燃料を圧送する燃料供給ポンプの燃料吐出量を調整する流量調整弁と、コモンレールに蓄えられた高圧燃料を内燃機関の各気筒内に噴射する燃料噴射弁とを駆動する。そのため、制御装置から駆動装置に各気筒ごとの噴射信号と流量調整弁の開閉制御信号が伝送される。
【００１１】
駆動装置は、噴射弁駆動手段、電流切替制御手段および調整弁駆動手段を備えている。噴射弁駆動手段は、制御装置から伝送された各気筒の噴射信号に従って各気筒の燃料噴射弁を駆動する。電流切替制御手段は、制御装置から伝送された各気筒の噴射信号を組み合わせた状態が予め定められた信号状態と一致するか否かを判定し、一致する場合には当該信号状態に対応した所定の電流値による駆動を指示する電流切替信号を出力する。調整弁駆動手段は、制御装置から伝送された流量調整弁の開閉制御信号に従って、上記電流切替信号に応じた電流値で流量調整弁を駆動する。
【００１２】
本手段によれば、噴射信号を用いた燃料噴射弁の開閉動作に支障がない限りにおいて、各気筒の噴射信号を組み合わせた状態を予め定められた特定の信号状態と一致させることにより、噴射信号を利用して流量調整弁の駆動電流の切り替えを行うことが可能となる。その結果、制御装置と駆動装置との間の従前からのインターフェースを変更することなく、これまでと同じ噴射信号と流量調整弁の開閉制御信号を用いて流量調整弁の駆動電流の切り替えを実現できる。この電流切り替え手段を用いれば流量調整弁の駆動電流を増やすことができるので、弁体の固着などの異常が生じた流量調整弁を正常な状態に復帰させることができる。
【００１３】
請求項２に記載した燃料噴射制御装置は、コモンレール内の燃料圧力を検出する圧力検出手段を備えている。制御装置は、コモンレールの目標圧力と検出圧力との偏差に基づいて流量調整弁の異常の有無を判定する。そして、異常と判定した場合には、内燃機関が無噴射減速状態である時に、異常状態から復帰させるのに必要な電流値に対応した信号状態に一致する各気筒の噴射信号を駆動装置に伝送する。本手段によれば、内燃機関が無噴射減速状態である時に噴射信号を流量調整弁の駆動電流の切り替え指令に利用するので、燃料噴射弁の開閉制御と干渉し合うことがない。
【００１４】
請求項３に記載した手段によれば、電流切替制御手段は、入力した全ての気筒の噴射信号が同時に噴射指令状態となったときに、流量調整弁の駆動電流が増大するように電流切替信号を出力する。内燃機関の燃料噴射制御では、全ての気筒の噴射信号が同時に噴射指令状態となることはない。このような使用されることのない噴射信号の組み合わせを流量調整弁の駆動電流の切り替え指令に利用するので、噴射信号に従った燃料噴射弁の開閉制御と干渉し合うことがない。
【００１５】
請求項４に記載した手段によれば、電流切替制御手段は、何れか１つの気筒の噴射信号が噴射指令状態となったときに、噴射弁駆動手段に当該１つの気筒の燃料噴射弁を開閉駆動させる。本手段によれば、電流切替制御手段は、噴射信号に基づく噴射弁の駆動制御と流量調整弁の駆動電流の切り替え制御とを統合的に行うので、構成の簡単化および誤動作の防止を図ることができる。
【００１６】
請求項５に記載した手段によれば、電流切替制御手段は、入力した全ての気筒の噴射信号が同時に噴射指令状態となったときを除き、複数の気筒の噴射信号が同時に噴射指令状態となったときに異常と判定する。本手段によれば、電流切替制御手段が噴射信号の異常判定まで統合的に行うので、構成の簡単化および誤動作の防止を図ることができる。
【００１７】
請求項６に記載した手段によれば、電流切替制御手段は、各気筒の噴射信号を入力し、電流切替信号を出力するデコーダから構成されている。デコーダを用いることにより、噴射信号の組み合わせ状態と流量調整弁の駆動電流の切り替えとの対応制御が容易になる。また、噴射信号に対する燃料噴射弁の駆動指令、禁止されている噴射信号の組み合わせの検出などを容易に行うこともできる。
【００１８】
請求項７に記載した手段によれば、流量調整弁は、電磁コイルに流れる電流に応じて燃料供給ポンプの燃料吐出量を調整する吐出量制御弁から構成される。調整弁駆動手段は、第１電源線と電磁コイルの一端子との間に接続された第１スイッチと、第１電源線よりも高い電圧を持つ第２電源線と電磁コイルの一端子との間に接続された第２スイッチと、電磁コイルと直列に接続された電流検出抵抗と、電流切替信号に従って電流検出抵抗の抵抗値を変更する検出抵抗切替回路と、電磁コイルに流れる電流を反映した電流検出抵抗の電圧を検出する電圧検出手段とを備えている。
【００１９】
調整弁駆動手段は、流量調整弁の駆動を指令する開閉制御信号が入力された時点から、駆動電流の増加に伴い検出電圧が所定のしきい値に達するまでの期間（立ち上がり期間）において少なくとも第２スイッチをオンする。これにより、第２電源線のより高い電圧が電磁コイルに印加され、駆動電流の立ち上がりを速めることができる。その後、開閉制御信号が駆動停止を指令するまでの期間は、例えば駆動電流に相当する検出電圧が規定値に等しくなるように第１スイッチをオンオフ制御すればよい。
【００２０】
電流切替制御手段は、各気筒の噴射信号を組み合わせた状態が予め定められた信号状態と一致すると判定したとき、電流切替信号を出力して電流検出抵抗を当該信号状態に対応した抵抗値に変更する。電流検出抵抗の抵抗値を変更すると、その検出電圧と電磁コイルに流れる実電流との対応関係が変更されるので、調整弁駆動手段が一定のしきい値を用いていると駆動電流が実質的に変更される。
【００２１】
請求項８に記載した手段によれば、検出抵抗切替回路は、電流切替信号に従って電流検出抵抗の抵抗値を複数段階に変更可能に構成されている。これにより、噴射信号を利用して流量調整弁の駆動電流を複数段階に切り替えることが可能となる。その結果、固着などの弁体異常の程度に応じて復帰に必要な流量調整弁の駆動電流を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態を示すＥＤＵの構成図
【図２】コモンレール式燃料噴射装置の概略構成図
【図３】デコーダの真理値表を示す図
【図４】電流切替信号ＳＣが通常電流指令のときの波形図
【図５】電流切替信号ＳＣが電流増加指令のときの波形図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図２は、コモンレール式燃料噴射装置の概略構成を示している。コモンレール式燃料噴射装置１は、高圧燃料を蓄圧するコモンレール２、コモンレール２に蓄圧した高圧燃料を内燃機関例えばディーゼルエンジンの各気筒の燃焼室内に所定のタイミングで噴射する複数のインジェクタ３（燃料噴射弁）、高圧配管４を通してコモンレール２に燃料を圧送する燃料供給ポンプ５、およびインジェクタ３と燃料供給ポンプ５を駆動制御するＥＣＵ６（制御装置）とＥＤＵ７（駆動装置）を備えている。ＥＣＵ６とＥＤＵ７により燃料噴射制御装置８が構成されている。
【００２４】
コモンレール２は、コモンレール２内の燃料圧（コモンレール圧）を検出する圧力センサ９（圧力検出手段）と、コモンレール圧が規定値よりも上昇した時にＥＣＵ６により駆動されて圧力を逃がす減圧弁１０を備えている。減圧弁１０から逃がされた燃料、インジェクタ３からリークした燃料および燃料供給ポンプ５からリークした燃料は、図示しない燃料帰還路を通して燃料タンク１３に戻されるようになっている。
【００２５】
コモンレール２の高圧燃料は、各気筒ごとに高圧配管１１を通してインジェクタ３に供給される。ＥＣＵ６は、燃料の噴射時期および噴射期間を制御するための噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４をＥＤＵ７に送り、ＥＤＵ７は入力した噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４に基づいてインジェクタ３の弁開閉用アクチュエータ例えばピエゾアクチュエータＰ１〜Ｐ４（図１参照）を駆動する。
【００２６】
フィードポンプ１２は、燃料タンク１３から燃料を吸入し、その吸入した燃料をフィルタを介して燃料供給ポンプ５に供給する。燃料供給ポンプ５は、フィードポンプ１２から供給された低圧燃料を高圧に加圧してコモンレール２に圧送する高圧供給ポンプである。燃料供給ポンプ５のシリンダ上部には、高圧配管４への燃料の吐出量を可変するために、流量調整弁としての吐出量制御弁１４（ＰＣＶ）を備えている。この吐出量制御弁１４はノーマリオープン型である。
【００２７】
エンジンの回転中は、その動力により燃料供給ポンプ５のカムが回転してプランジャーが往復動する。燃料供給ポンプ５が燃料吸入行程を経て燃料圧送行程に移行した後、ＥＤＵ７がＥＣＵ６から送られた開閉制御信号ＤＰＣＶに基づき吐出量制御弁１４の電磁コイルＰＣに通電して閉弁させると、その閉弁タイミングに応じた量の燃料が燃料供給ポンプ５からコモンレール２に圧送され燃料吐出量を調整できる。
【００２８】
ＥＣＵ６は、ＣＰＵ、揮発性メモリ（ＲＡＭ）、不揮発性メモリ（ＲＯＭ、フラッシュメモリ）、Ａ／Ｄ変換器、入出力インターフェースなどを備えた周知のマイクロコンピュータにより構成されている。ＥＣＵ６は、回転速度センサ、アクセル開度センサ、上記圧力センサ９などの各種センサから検出信号を入力し、それらに基づいて最適な噴射時期および燃料期間（噴射量）を決定してＥＤＵ７に対し噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４を出力する。また、ＥＣＵ６は、エンジンの運転状態に基づいて目標コモンレール圧を算出し、検出したコモンレール圧が目標コモンレール圧と一致するようにＥＤＵ７に対し吐出量制御弁１４の開閉制御信号ＤＰＣＶを出力する。
【００２９】
図１は、ＥＤＵ７の構成を示している。ＥＤＵ７の出力端子７ｐ１〜７ｐ４と出力端子７ｍ１〜７ｍ４との間にはそれぞれ各気筒のインジェクタ３を構成するピエゾアクチュエータＰ１〜Ｐ４が接続されており、出力端子７ｐ５と７ｍ５との間には吐出量制御弁１４の電磁コイルＰＣが接続されている。ＥＤＵ７は、デコーダ１５（電流切替制御手段）、インジェクタ駆動回路１６（噴射弁駆動手段）およびＰＣＶ駆動回路１７（調整弁駆動手段）を備えている。ＥＤＵ７の電源端子７ｄ１、７ｄ２にはバッテリ電圧ＶＢが供給されており、そのバッテリ電圧ＶＢを昇圧する昇圧回路１８を備えている。
【００３０】
４入力１６出力のデコーダ１５は、入力端子ａ〜ｄに各気筒の噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４を入力し、出力端子Ａ、Ｈ、Ｌ、Ｎ、Ｏからそれぞれ電流切替信号ＳＣ、駆動信号Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４を出力する。図３は、デコーダ１５の真理値表を示している。論理０は信号のＬレベル、論理１は信号のＨレベルに対応している。噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４のうち何れか１つの噴射信号ＩＪＴｎが１（噴射指令状態）である時には、その１つの駆動信号Ｄｎだけを１（駆動指令状態）にする。
【００３１】
噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４の全てが１である時には、電流切替信号ＳＣを１にして電磁コイルＰＣの駆動電流を増大させる。噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４の全てが１である場合を除き、噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４のうち複数の噴射信号が同時に１となったときには異常と判定し、ＥＣＵ６に対しフェイル信号を送信する。
【００３２】
インジェクタ駆動回路１６は、駆動信号Ｄｎが１の期間に当該インジェクタ３が開弁するようにピエゾアクチュエータＰｎを充電し、駆動信号Ｄｎが０の期間に当該インジェクタ３が閉弁するようにピエゾアクチュエータＰｎを放電する。ハイサイド側には、充電スイッチとして動作するＭＯＳトランジスタ１９、放電スイッチとして動作するＭＯＳトランジスタ２０およびコイル２１を共通に備えている。ローサイド側には、気筒選択スイッチとして動作するＭＯＳトランジスタ２２を気筒ごとに備えている。
【００３３】
駆動制御回路２３は、駆動信号Ｄ１〜Ｄ４を入力としてＭＯＳトランジスタ１９、２０、２２を駆動する。駆動信号Ｄｎが０から１になると、対応するＭＯＳトランジスタ２２をオンさせ、ＭＯＳトランジスタ２０をオフさせた状態でＭＯＳトランジスタ１９をオンオフ駆動する。これによりピエゾアクチュエータＰｎが充電されて伸長しインジェクタ３（燃料噴射弁）が開弁する。駆動信号Ｄｎが１から０になると、ＭＯＳトランジスタ２２をオンに維持し、ＭＯＳトランジスタ１９をオフさせた状態でＭＯＳトランジスタ２０をオンオフ駆動する。これによりピエゾアクチュエータＰｎが放電されて収縮しインジェクタ３が閉弁する。
【００３４】
ＰＣＶ駆動回路１７は、開閉制御信号ＤＰＣＶが１にある期間に吐出量制御弁１４の電磁コイルＰＣに通電する。ハイサイド側には、２系統のスイッチを備えている。バッテリ電圧ＶＢを有する第１電源線２４と出力端子７ｐ５との間には、ＭＯＳトランジスタ２５（第１スイッチ）と逆流防止用のダイオード２６が直列に接続されている。トランジスタ２７と抵抗２８〜３０はＭＯＳトランジスタ２５のドライブ回路を構成している。一方、昇圧電圧ＶCP2を有する第２電源線３１と出力端子７ｐ５との間には、ＭＯＳトランジスタ３２（第２スイッチ）が接続されている。トランジスタ３３と抵抗３４〜３６はＭＯＳトランジスタ３２のドライブ回路を構成している。出力端子７ｐ５とグランドとの間には還流ダイオード３７が接続されている。
【００３５】
ローサイド側の出力端子７ｍ５とグランドとの間には、ＭＯＳトランジスタ３８と電流検出抵抗回路３９（電流検出抵抗）が直列に接続されている。電流検出抵抗回路３９は、検出抵抗切替回路４２により、抵抗４０だけの回路構成と抵抗４０、４１の並列回路構成の何れかに変更できる。検出抵抗切替回路４２は、電流切替信号ＳＣと後述する駆動信号Ｓ２の論理積を出力するＡＮＤゲート４３と、抵抗４１に直列接続されたトランジスタ４４とから構成されている。
【００３６】
駆動制御回路４５は、開閉制御信号ＤＰＣＶを入力として駆動信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３によりトランジスタ２７、３３、３８を駆動する。駆動制御回路４５は、電流検出抵抗回路３９の電圧を検出する電圧検出回路４６（電圧検出手段）を備えており、この検出電圧と所定のしきい値電圧との比較に基づき吐出量制御弁１４の電磁コイルＰＣに流れる電流を制御する。なお、デコーダ１５と駆動制御回路２３、４５は１つの半導体集積回路として構成されている。
【００３７】
次に、図４と図５を参照しながら燃料噴射制御装置８の動作を説明する。
はじめに、吐出量制御弁１４を含めコモンレール式燃料噴射装置１が正常に動作している場合について説明する。この場合、噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４は順次１つずつ噴射指令状態になるので、デコーダ１５は駆動信号Ｄ１〜Ｄ４を順に駆動指令状態にし、インジェクタ駆動回路１６は各気筒のインジェクタ３を順次駆動する。このとき、デコーダ１５が出力する電流切替信号ＳＣは０（通常電流指令）であり、電流検出抵抗回路３９の電流検出抵抗値は抵抗４０単独の抵抗値となっている。
【００３８】
ＰＣＶ駆動回路１７は、図４に示すように吐出量制御弁１４の電磁コイルＰＣを駆動する。すなわち、開閉制御信号ＤＰＣＶが１（通電指令）になると、ＰＣＶ駆動回路１７は駆動信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を１（Ｈレベル）にしてトランジスタ２７、３３、３８を一斉にオンする。ＰＣＶ駆動回路１７は、定電流制御として、検出電圧が第１しきい値と第２しきい値との間に保たれるように駆動信号Ｓ１を用いてトランジスタ２７（すなわちトランジスタ２５）をオンオフ駆動する。
【００３９】
また、ＰＣＶ駆動回路１７は、駆動電流の立ち上がりを速める制御として、検出電圧が第３しきい値に達するまでの期間、駆動信号Ｓ２を用いてトランジスタ３３（すなわちトランジスタ３２）をオン駆動する。トランジスタ２５、３２が同時にオンしている期間は、電源線２４、３１のうち高い電圧を持つ電源線３１から電磁コイルＰＣに駆動電流が流れる。その結果、開閉制御信号ＤＰＣＶが１に変化した時点から駆動電流がＩ３に達するまでは、昇圧電圧ＶCP2により駆動電流が急速に立ち上がり、その後は駆動電流がＩ１とＩ２の間に保持される。
【００４０】
ＥＣＵ６は、検出したコモンレール圧が目標コモンレール圧と一致するように、吐出量制御弁１４の開閉制御信号ＤＰＣＶを出力してコモンレール圧をフィードバック制御している。しかし、デポジットの堆積や弁体の摺動部の摩耗などが原因となって、弁体の摺動性が悪化し弁体の固着が生じる場合がある。
【００４１】
弁体に異常が生じて弁体が開いた状態になると、燃料供給ポンプ５からコモンレール２に燃料が過剰に供給されコモンレール圧が異常に上昇する。逆に弁体に異常が生じて弁体が閉じた状態になると、燃料供給ポンプ５からコモンレール２に燃料が供給されずコモンレール圧が異常に低下する。ＥＣＵ６は、コモンレール圧をフィードバック制御している時（減圧弁１０の開放時を除く）に、圧力偏差が所定の規定値を超えて過大になると、吐出量制御弁１４の弁体異常と判断する。
【００４２】
この弁体異常から復帰するには、電磁コイルＰＣの駆動電流を通常時よりも増大させることが有効である。本燃料噴射制御装置８ではＥＣＵ６とＥＤＵ７とのインターフェースに専用の電流切替信号は存在しないので、噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４を利用して電流切替を指令する。ただし、噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４を用いた燃料噴射動作との干渉を避けるため、エンジンが無噴射減速状態にある時に限り噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４を同時に１にすることで電流切替を指令する。
【００４３】
ＥＤＵ７のデコーダ１５は、噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４が同時に１になる期間、電流切替信号ＳＣを１（電流増加指令）にする。これにより、駆動制御回路４５が駆動信号Ｓ２を１にする立ち上げ期間において、電流検出抵抗回路３９の電流検出抵抗値は抵抗４０、４１の並列抵抗値に低下する。このときの駆動波形は図５に示すようになる。
【００４４】
この場合、駆動制御回路４５が駆動電流の立ち上がりを速めるために用いる上記第３しきい値は変更していないが、電流検出抵抗値が低下したことにより駆動電流に対する検出電圧が低下し、第３しきい値に相当する到達目標電流がＩ３からＩ４に高まる。その結果、電磁コイルＰＣの立ち上がり時の駆動電流が増大し、吐出量制御弁１４の弁体に作用する駆動力が増えるので、弁体の摺動性が改善されて固着状態から復帰することができる。駆動信号Ｓ２が０に移行した後の定電流制御時には、電流検出抵抗回路３９の電流検出抵抗値は抵抗４０単独の抵抗値に戻るので、駆動電流はＩ１とＩ２の間に保持される。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態の燃料噴射制御装置８は、噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４を利用して吐出量制御弁１４の駆動電流の切り替えを行う構成を備えている。これにより、ＥＣＵ６とＥＤＵ７との間の従前からのインターフェースを変更することなく、これまでと同じ噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４と吐出量制御弁１４の開閉制御信号ＤＰＣＶを用いて吐出量制御弁１４の駆動電流を切り替えることができる。この切り替えにより吐出量制御弁１４の駆動電流を増やすことにより、弁体の固着や摺動不良などの異常が生じた吐出量制御弁１４を正常な状態に復帰させることができる。
【００４６】
この駆動電流の切り替えは、全ての気筒の噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４が同時に噴射指令状態となったときに駆動電流を増大するように定められている。エンジンの燃料噴射制御においては、全ての気筒の噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４が同時に噴射指令状態となることはない。このように使用されることのない噴射信号の組み合わせにより吐出量制御弁１４の駆動電流を切り替えるので、噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４に従ったインジェクタ３の開閉制御と干渉することがない。
【００４７】
ＥＣＵ６は、検出したコモンレール圧と目標コモンレール圧との圧力偏差が過大となったことにより吐出量制御弁１４の弁体異常と判定する。この場合、エンジンが無噴射減速状態にある期間において、噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４を同時に１にして駆動電流の増加を指令するので、エンジンの燃料噴射動作との干渉を避けることができる。
【００４８】
噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４の組み合わせ状態に応じて電流切替信号ＳＣを出力する電流切替制御手段としてデコーダ１５を採用した。これにより、噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４の組み合わせ状態と吐出量制御弁１４の駆動電流の切り替えとの対応制御が容易になる。また、従来構成に対する半導体集積回路でのレイアウトサイズの増加も最小限に抑えることができる。
【００４９】
このデコーダ１５は、ＰＣＶ駆動回路１７に対し電流切替信号ＳＣを出力する機能のみならず、何れか１つの気筒の噴射信号ＩＪＴｎが噴射指令状態となったときにインジェクタ駆動回路１６に対し駆動信号Ｄｎを出力する機能も有している。さらに、デコーダ１５は、噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４のうち複数（全てを除く）が同時に噴射指令状態となったときに異常と判定する機能も有している。この構成により、ＥＤＵ７は、インジェクタ３の駆動制御と吐出量制御弁１４の駆動電流の切り替え制御とを統合的に行うことができ、構成の簡単化および誤動作の防止を図ることができる。
【００５０】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形、拡張を行うことができる。
【００５１】
デコーダ１５（電流切替制御手段）は、噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４に応じて通常電流指令と電流増加指令の２状態を持つ電流切替信号ＳＣを出力するが、さらに多くの状態を持つ電流切替信号を出力してもよい。例えば、電流の切り替えを指令する噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４の組み合わせ状態を増やして、通常電流よりも大きい複数の電流値への切り替えを可能としてもよい。この場合、検出抵抗切替回路４２が電流検出抵抗回路３９の抵抗値を３複数段階に切り替えるように構成する。これにより、弁体の固着や摺動不良などの異常の程度に応じて復帰に必要な駆動電流を選択することができるようになる。
【００５２】
電流切替制御手段はデコーダ以外の回路で構成してもよい。
電流切替信号ＳＣが電流増加指令にある期間は、駆動信号Ｓ２が１になる立ち上がり時のみならず、駆動信号Ｓ２が０に移行した後の定電流制御時にも駆動電流を増加させてもよい。この場合には、ＡＮＤゲート４３を省略し、電流切替信号ＳＣだけでトランジスタ４４を駆動すればよい。
【００５３】
流量調整弁として、弁体の変位量に応じて燃料吸入通路の開口面積を変え、燃料供給ポンプへの燃料吸入量を調整することにより燃料供給ポンプの燃料吐出量を制御する吸入調量弁（ＳＣＶ）を採用してもよい。この場合にも、上述した実施形態と同様にして駆動電流を切り替えることができる。
【符号の説明】
【００５４】
図面中、２はコモンレール、３はインジェクタ（燃料噴射弁）、５は燃料供給ポンプ、６はＥＣＵ（制御装置）、７はＥＤＵ（駆動装置）、８は燃料噴射制御装置、９は圧力センサ（圧力検出手段）、１４は吐出量制御弁（流量調整弁）、１５はデコーダ（電流切替制御手段）、１６はインジェクタ駆動回路（噴射弁駆動手段）、１７はＰＣＶ駆動回路（調整弁駆動手段）、２４は第１電源線、２５はＭＯＳトランジスタ（第１スイッチ）、３１は第２電源線、３２はＭＯＳトランジスタ（第２スイッチ）、３９は電流検出抵抗回路（電流検出抵抗）、４２は検出抵抗切替回路、４６は電圧検出回路（電圧検出手段）、ＰＣは電磁コイルである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御装置から駆動装置に伝送される信号に従って、コモンレールに高圧燃料を圧送する燃料供給ポンプの燃料吐出量を調整する流量調整弁と、前記コモンレールに蓄えられた高圧燃料を内燃機関の各気筒内に噴射する燃料噴射弁とを駆動する燃料噴射制御装置において、
前記駆動装置は、
前記制御装置から伝送された各気筒の噴射信号に従って前記各気筒の燃料噴射弁を開閉駆動する噴射弁駆動手段と、
前記制御装置から伝送された各気筒の噴射信号を組み合わせた状態が予め定められた信号状態と一致するか否かを判定し、一致する場合には当該信号状態に対応した所定の電流値による駆動を指示する電流切替信号を出力する電流切替制御手段と、
前記制御装置から伝送された前記流量調整弁の開閉制御信号に従って、前記電流切替信号に応じた電流値で前記流量調整弁を駆動する調整弁駆動手段とを備えていることを特徴とする燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記コモンレール内の燃料圧力を検出する圧力検出手段を備え、
前記制御装置は、前記コモンレールの目標圧力と検出圧力との偏差に基づいて前記流量調整弁の異常の有無を判定し、異常と判定した場合には前記内燃機関が無噴射減速状態である時に、前記予め定められた信号状態に一致する各気筒の噴射信号を前記駆動装置に伝送することを特徴とする請求項１記載の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記電流切替制御手段は、入力した全ての気筒の噴射信号が同時に噴射指令状態となったときに、前記流量調整弁の駆動電流が増大するように前記電流切替信号を出力することを特徴とする請求項１または２記載の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記電流切替制御手段は、何れか１つの気筒の噴射信号が噴射指令状態となったときに、前記噴射弁駆動手段に当該１つの気筒の燃料噴射弁を開閉駆動させることを特徴とする請求項３記載の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記電流切替制御手段は、入力した全ての気筒の噴射信号が同時に噴射指令状態となったときを除き、複数の気筒の噴射信号が同時に噴射指令状態となったときに異常と判定することを特徴とする請求項４記載の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
前記電流切替制御手段は、各気筒の噴射信号を入力して前記電流切替信号を出力するデコーダから構成されていることを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載の燃料噴射制御装置。
【請求項７】
前記流量調整弁は、電磁コイルに流れる電流に応じて前記燃料供給ポンプの燃料吐出量を調整する吐出量制御弁であって、
前記調整弁駆動手段は、第１電源線と前記電磁コイルの一端子との間に接続された第１スイッチと、前記第１電源線よりも高い電圧を持つ第２電源線と前記電磁コイルの一端子との間に接続された第２スイッチと、前記電磁コイルと直列に接続された電流検出抵抗と、前記電流切替信号に従って前記電流検出抵抗の抵抗値を変更する検出抵抗切替回路と、前記電流検出抵抗の電圧を検出する電圧検出手段とを備え、前記流量調整弁の駆動を指令する開閉制御信号が入力された時点から前記検出電圧が所定のしきい値に達するまでの期間において少なくとも前記第２スイッチをオンし、
前記電流切替制御手段は、前記各気筒の噴射信号を組み合わせた状態が予め定められた信号状態と一致すると判定したときに、当該信号状態に対応して前記電流検出抵抗の抵抗値を変更する電流切替信号を出力することを特徴とする請求項１ないし６の何れかに記載の燃料噴射制御装置。
【請求項８】
前記検出抵抗切替回路は、前記電流切替信号に従って前記電流検出抵抗の抵抗値を複数段階に変更可能に構成されていることを特徴とする請求項７記載の燃料噴射制御装置。
【請求項１】
制御装置から駆動装置に伝送される信号に従って、コモンレールに高圧燃料を圧送する燃料供給ポンプの燃料吐出量を調整する流量調整弁と、前記コモンレールに蓄えられた高圧燃料を内燃機関の各気筒内に噴射する燃料噴射弁とを駆動する燃料噴射制御装置において、
前記駆動装置は、
前記制御装置から伝送された各気筒の噴射信号に従って前記各気筒の燃料噴射弁を開閉駆動する噴射弁駆動手段と、
前記制御装置から伝送された各気筒の噴射信号を組み合わせた状態が予め定められた信号状態と一致するか否かを判定し、一致する場合には当該信号状態に対応した所定の電流値による駆動を指示する電流切替信号を出力する電流切替制御手段と、
前記制御装置から伝送された前記流量調整弁の開閉制御信号に従って、前記電流切替信号に応じた電流値で前記流量調整弁を駆動する調整弁駆動手段とを備えていることを特徴とする燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記コモンレール内の燃料圧力を検出する圧力検出手段を備え、
前記制御装置は、前記コモンレールの目標圧力と検出圧力との偏差に基づいて前記流量調整弁の異常の有無を判定し、異常と判定した場合には前記内燃機関が無噴射減速状態である時に、前記予め定められた信号状態に一致する各気筒の噴射信号を前記駆動装置に伝送することを特徴とする請求項１記載の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記電流切替制御手段は、入力した全ての気筒の噴射信号が同時に噴射指令状態となったときに、前記流量調整弁の駆動電流が増大するように前記電流切替信号を出力することを特徴とする請求項１または２記載の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記電流切替制御手段は、何れか１つの気筒の噴射信号が噴射指令状態となったときに、前記噴射弁駆動手段に当該１つの気筒の燃料噴射弁を開閉駆動させることを特徴とする請求項３記載の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記電流切替制御手段は、入力した全ての気筒の噴射信号が同時に噴射指令状態となったときを除き、複数の気筒の噴射信号が同時に噴射指令状態となったときに異常と判定することを特徴とする請求項４記載の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
前記電流切替制御手段は、各気筒の噴射信号を入力して前記電流切替信号を出力するデコーダから構成されていることを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載の燃料噴射制御装置。
【請求項７】
前記流量調整弁は、電磁コイルに流れる電流に応じて前記燃料供給ポンプの燃料吐出量を調整する吐出量制御弁であって、
前記調整弁駆動手段は、第１電源線と前記電磁コイルの一端子との間に接続された第１スイッチと、前記第１電源線よりも高い電圧を持つ第２電源線と前記電磁コイルの一端子との間に接続された第２スイッチと、前記電磁コイルと直列に接続された電流検出抵抗と、前記電流切替信号に従って前記電流検出抵抗の抵抗値を変更する検出抵抗切替回路と、前記電流検出抵抗の電圧を検出する電圧検出手段とを備え、前記流量調整弁の駆動を指令する開閉制御信号が入力された時点から前記検出電圧が所定のしきい値に達するまでの期間において少なくとも前記第２スイッチをオンし、
前記電流切替制御手段は、前記各気筒の噴射信号を組み合わせた状態が予め定められた信号状態と一致すると判定したときに、当該信号状態に対応して前記電流検出抵抗の抵抗値を変更する電流切替信号を出力することを特徴とする請求項１ないし６の何れかに記載の燃料噴射制御装置。
【請求項８】
前記検出抵抗切替回路は、前記電流切替信号に従って前記電流検出抵抗の抵抗値を複数段階に変更可能に構成されていることを特徴とする請求項７記載の燃料噴射制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−２４０８０（Ｐ２０１３−２４０８０Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５７８９３（Ｐ２０１１−１５７８９３）
【出願日】平成２３年７月１９日（２０１１．７．１９）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１９日（２０１１．７．１９）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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