JP3699370B2

JP3699370B2 - Failure detection circuit for fuel injection device

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Publication number: JP3699370B2
Application number: JP2001213738A
Authority: JP
Inventors: 理西澤; 哲司渡辺
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-07-13
Filing date: 2001-07-13
Publication date: 2005-09-28
Anticipated expiration: 2021-07-13
Also published as: GB2377507A; DE10200847A1; CN1292160C; GB0200830D0; JP2003027993A; DE10200847B4; CN1397723A; GB2377507B

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は車載多気筒エンジン等に対する燃料噴射装置の故障検出回路に関し、特に燃料噴射用電磁弁を駆動する電磁コイルの断線・短絡や電磁コイルの駆動素子や配線の断線・短絡等を検出して異常警報・表示や退避運転を行なうための燃料噴射装置の故障検出回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、燃料噴射用電磁弁を駆動する電磁コイルの制御には、急速過励磁制御と弱電流による動作保持制御が併用されており、電磁弁の応答性の改善と温度上昇の抑制が行われている。また、電磁コイル駆動回路各部の電圧・電流を監視することにより、電磁コイル・配線・開閉素子等の断線・短絡故障を検出する方法が取られている。さらに、多チャンネルの負荷に対する故障検出信号を論理和結合して、信号処理を簡潔化する概念も公知である。
【０００３】
特開平１０−２５７７９９号公報「多チャンネル出力装置の出力オープン検出装置」は、例えばステッピングモータの励磁コイルのような多チャンネル負荷に対して、負荷の非駆動時に負荷に微小電流を供給しておくことにより、負荷回路が断線すると負荷の両端電圧が上昇することを利用して断線検出を行なうものであり、負荷の短絡検出には論及していないが断線検出信号をダイオードＯＲ回路によって共通の比較判定回路に供給する概念が示されている。
【０００４】
これに対し、特開昭６２−２９０１１１号公報「内燃機関用燃料噴射弁駆動回路の故障検出回路」によれば、燃料噴射弁駆動用電磁コイルの通電遮断時に発生するオフサージ電圧を検出することにより、電磁コイル・配線・開閉素子等の断線・短絡故障を一括して検出する概念が示されている。
【０００５】
また、特開平９−１１２７３５号公報「電磁弁駆動装置」によれば、例えば燃料噴射用電磁弁の駆動用電磁コイルに関し、急速駆動用昇圧回路と動作保持用弱電流回路を備え、昇圧回路内のコンデンサの充電電圧と放電電圧を監視することによって複数の電磁コイルやその配線の断線・短絡等を検出する概念が示されている。
特に、この引例の場合には複数の燃料噴射弁駆動用電磁コイルに対するグループ別けが行われ、故障判定結果に基づく退避運転を円滑に行なう概念が示されている。
【０００６】
その他、特開平１０−３１８０２５号公報「燃料噴射用インジェクタの制御装置」によれば、燃料噴射順序が２行程以上離れ、かつ通電タイミングが重ならない複数個のインジェクタコイルの一端を共通の駆動出力回路に接続し、他端は各インジェクタコイルの通電タイミングでＯＮ／ＯＦＦされる個別のスイッチング手段に接続して開閉制御する概念が示されている。
また、特願平１２−３８０６５２号公報「車載電気負荷駆動系の異常検出装置」は論理和結合された異常検出信号をマイクロプロセッサ内部で分離検出する手法が示され、その概念はこの発明においても活用されるようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術には、電磁コイル等の電気負荷の断線・短絡や該電磁コイルの開閉制御素子や配線の断線・短絡等に関する様々な方式の異常検出方法が提示されている。
しかし、いずれの従来技術においても多数の電気負荷の相間短絡や地絡等の異常を含めて想定される様々な異常に対して、体系的に異常判定を行なうための故障検出回路が構築されていない問題がある。
【０００８】
この発明は上記のような問題点を解決すると共に、故障検出に伴う対策処置方法を含めた手段を提供するためになされたものであり、特に多気筒エンジンの各気筒に対する燃料噴射用電磁弁の駆動回路の各相異常及び相間短絡異常を検出して、退避運転を行なえる簡易な燃料噴射装置の故障検出回路を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る燃料噴射装置の故障検出回路は、多気筒エンジンの各気筒に対する燃料噴射用電磁弁を駆動する複数の電磁コイルと、駆動信号パルス列および急速過励磁制御信号を生成するマイクロプロセッサと、上記マイクロプロセッサからの駆動信号パルス列に応動して、順次開閉動作して対応する上記各電磁コイルを駆動する複数の個別開閉素子と、上記マイクロプロセッサからの急速過励磁制御信号に応動し、燃料噴射順序が２行程以上離れた少なくとも複数の電磁コイルからなるグループ内の電磁コイルを一括して給電駆動する複数グループの共通開閉素子と、少なくとも異なるグループの電磁コイルに対応する上記個別開閉素子が開路されることにより発生するオフサージ電圧を検出する複数のオフサージ検出回路とを備え、上記マイクロプロセッサは、上記複数のオフサージ検出回路からの検出信号を比較して、該検出信号の欠落および重複の有無により異常判定するものである。
【００１０】
また、上記各オフサージ検出回路は、上記個別開閉素子が開路された時に上記個別開閉素子の両端電圧値が電圧源の電圧値を超過したことを検出することにより、上記オフサージ電圧の検出を行なうものである。
【００１１】
また、上記各オフサージ検出回路は、上記個別開閉素子および上記共通開閉素子が開路された時に上記電磁コイルの負側端子の電圧が上記共通開閉素子と接続された給電端子の電圧よりも高電圧であることを検出することにより、上記オフサージ電圧の検出を行なうものである。
【００１２】
また、上記共通開閉素子が異なるグループの電磁コイルに対する上記オフサージ検出回路から各々出力される検出信号を論理和結合する論理和回路を備え、上記マイクロプロセッサは、上記論理和回路の出力に基づいて異常判定するものである。
【００１３】
また、上記各共通開閉素子は、上記マイクロプロセッサからの急速過励磁制御信号と、上記電磁コイルの動作を保持しておくための弱電流保持制御信号に応動するものである。
【００１４】
また、電源電圧を昇圧する過励磁用昇圧回路を備え、上記共通開閉素子は、上記過励磁昇圧回路を介して上記電圧コイルを給電駆動する高圧側開閉素子と、上記電磁コイルの動作を保持しておくための弱電流保持制御信号に応動して上記電磁コイルを給電駆動する低圧側開閉素子からなるものである。
【００１５】
また、上記各高圧側開閉素子は上記過励磁用昇圧回路を共用し、該過励磁用昇圧回路は全ての電磁コイルに対して共用化されているものである。
【００１６】
また、上記マイクロプロセッサは、上記オフサージ検出回路からの検出信号より異常であると判定した場合に、該当する上記共通開閉素子及び該共通開閉素子と直列接続された個別開閉素子を遮断するグループ通電遮断手段を備え、上記個別開閉素子を遮断したグループ以外の電磁コイルにより退避運転を行なうものである。
【００１７】
また、上記マイクロプロセッサは、上記オフサージ電圧の欠落による異常判定をした場合に相前後する電磁コイルの通電期間に重なりがあれば、上記駆動信号パルス列の通電期間の短縮処置を行なうものである。
【００１８】
また、異常信号を受けて異常の発生を発報する異常発報手段を備え、上記マイクロプロセッサは、上記オフサージ検出回路からの検出信号より異常であると判定した場合に、上記異常発報手段へ異常信号を出力するものである。
【００１９】
また、上記マイクロプロセッサは、外部ツールとの接続用インタフェース回路を備えたものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る燃料噴射装置の故障検出回路の詳細電気回路図を示したものであり、以下にこの構成について説明する。
図１において、燃料噴射制御装置１は後述のマイクロプロセッサ９や第１駆動回路１０、第２駆動回路２０等を主体として構成されている。電源スイッチ２は車載バッテリ等の電圧源３と上記燃料噴射制御装置１の間を接続する。
【００２１】
センサ群４は燃料噴射のタイミングや噴射量（噴射期間）等を決定するためのクランク角センサ・カム角センサ・スロットル開度センサ等からなり、該センサ群４からの入力信号は上記マイクロプロセッサ９に供給されている。
第１〜第４の電磁コイル５〜８は、上記第１及び第２駆動制御回路１０，２０によって駆動制御され、該電磁コイル５〜８は後述する図３に示すエンジンの各気筒に設けられた燃料噴射弁の開閉制御を行なうためのものである。
【００２２】
次に、上記第１駆動制御回路１０の構成要素について説明する。共通開閉素子１１は上記第１，第４電磁コイル５，８の一端と上記電圧源３の間に接続されたトランジスタ等であり、転流ダイオード１２が共通開閉素子１１の負荷側と電圧源３の負側端子間に接続されている。個別開閉素子１３は上記第１の電磁コイル５の他端に接続され、上記マイクロプロセッサ９が出力する個別駆動信号ＳＷ１に応動して閉路するトランジスタ等であり、同様に個別開閉素子１４は上記第４の電磁コイル８の他端に接続され、上記マイクロプロセッサ９が出力する個別駆動信号ＳＷ３に応動して閉路するトランジスタ等である。
【００２３】
電流検出抵抗１５は上記個別開閉素子１３，１４と電圧源３の負側端子間に接続されており、上記個別開閉素子１３，１４は同時に閉路されることはないようになっている。論理和素子１６は上記マイクロプロセッサ９が出力する急速過励磁制御信号ＳＷ１３に応動して上記共通開閉素子１１を導通させると共に、後述の論理積素子１８の出力信号によって上記共通開閉素子１１をＯＮ／ＯＦＦ制御する。
【００２４】
また、論理和素子１７は上記個別駆動信号ＳＷ１，ＳＷ３を入力信号として上記論理積素子１８に出力し、弱電流保持制御回路１９は第１（または第４）の電磁コイル５（または８）の動作を保持しておくための弱電流（動作保持用弱電流）を供給するためのＯＮ／ＯＦＦ制御回路である。そのため、弱電流保持制御回路１９は上記電流検出抵抗１５の両端電圧が所定値以下である場合に、弱電流保持制御信号ＤＴ１３を出力して上記論理積素子１８，論理和素子１６を通じて共通開閉素子１１を導通させる。
【００２５】
また、上記第２駆動制御回路２０の構成要素として、２１〜２９は上述した１１〜１９と同一であり、ＳＷ４はＳＷ１に、ＳＷ２はＳＷ３に相当する信号を示し、ＩＮＪ２はＩＮＪ１に、ＩＮＪ３はＩＮＪ４に相当する電磁コイルを示すため、ここでの説明は省略する。
【００２６】
次に、ダイオード３１は上記第１の電磁コイル５と個別開閉素子１３の接続点にアノードが接続され、ダイオード３２は上記第２の電磁コイル６と個別開閉素子２３の接続点にアノードが接続されている。同様にしてダイオード３３は上記第３の電磁コイル７と個別開閉素子２４の接続点に、ダイオード３４は上記第４の電磁コイル８と個別開閉素子１４の接続点にアノードが接続されている。
【００２７】
オフサージ検出回路３５は比較回路３５ａを含み、分圧抵抗３５ｂ，３５ｃは上記ダイオード３１，３３のカソードからの給電圧を分圧する。また、オフサージ検出回路３６は図示しない比較回路３６ａを含み、図示しない分圧抵抗３６ｂ，３６ｃは上記ダイオード３４，３２のカソードからの給電圧を分圧する。
【００２８】
ここに、上記比較回路３５ａは分圧抵抗３５ｂ，３５ｃによる分圧電圧が電圧源３の電圧以上である時に論理レベル「Ｌ」の検出信号ＩＮ１３を発生して上記マイクロプロセッサ９に供給し、同様にして上記比較回路３６ａは分圧抵抗３６ｂ，３６ｃによる分圧電圧が電圧源３の電圧以上である時に論理レベル「Ｌ」の検出信号ＩＮ４２を発生して上記マイクロプロセッサ９に供給するよう構成されている。
【００２９】
また、外部ツール４０は上記マイクロプロセッサ９に対して制御プログラムを書込んだり、図示しないデータメモリの内容を読出表示するものであり、インタフェース回路４１は外部ツール４０と上記マイクロプロセッサ９の間に設けられている。異常警報・表示装置４２は上記マイクロプロセッサ９の異常信号等に基づいて駆動される。
【００３０】
次に、図２は図１における第１の電磁コイル５に対する給電回路に関する部分詳細図を示したものであり、以下に構成について説明する。
図２において、プルダウン抵抗１２ａは前記転流ダイオード１２と並列接続され、定電圧ダイオード１３ａ，１４ａは個別開閉素子１３，１４のＯＦＦ電圧制限機能を等価的に表現したものであり、動作保持用弱電流Ｉｈは第１の電磁コイル５に流れていた電流である。
【００３１】
オフサージ電圧Ｖｓは共通開閉素子１１と個別開閉素子１３が共に開路した時に発生し、このオフサージ電圧Ｖｓは第１の電磁コイル５が今まで流れていた動作保持用弱電流Ｉｈを維持しようとして発生する逆起電力によって生じるものであり、上記等価定電圧ダイオード１３ａの制限電圧にほぼ等しい値となる。
しかし、このオフサージ電圧Ｖｓは動作保持用弱電流Ｉｈの減衰に伴って速やかに減少し、プルダウン抵抗１２ａによって電圧確定されてＶｓ＝０になる。
なお、個別開閉素子１３の短絡異常等によって個別開閉素子１３が開路されず、共通開閉素子１１によって給電が遮断された場合にあっては、転流ダイオード１２と個別開閉素子１３による転流開路が構成されているので、励磁コイルの急速遮断が行われずオフサージ電圧Ｖｓは発生しないことになる。
【００３２】
一方、個別開閉素子１３が開路している時であって、第４の電磁コイル８に給電するために個別開閉素子１４が導通し、共通開閉素子１１が動作すると共通開閉素子１１の出力端子部の給電電圧Ｖｂがダイオード３１の出力として発生し、見掛け上のオフサージ電圧Ｖｓとなって現れるが、実際のオフサージ電圧としてのＶｓは給電電圧Ｖｂよりも大きく（Ｖｂ＜Ｖｓ）なっているので前述の比較回路３５ａによって分離抽出することが可能となっている。
【００３３】
次に、図３は図１に示した燃料噴射装置の故障検出回路の気筒配置図である。図３において、５０はエンジンのクランクシャフト、５１〜５４は上記電磁コイル５〜８によって燃料噴射が行われる第１〜第４の気筒である。
第１時刻では個別開閉素子１３と共通開閉素子１１が動作して第１の電磁コイル５に給電されることによって第１気筒５１に対する燃料噴射が行われる。次いで第２時刻では個別開閉素子２４と共通開閉素子２１が動作して第３の電磁コイル７に給電されることによって第３気筒５３に対する燃料噴射が行われ、次いで第３時刻では個別開閉素子１４と共通開閉素子１１が動作して第４の電磁コイル８に給電されることによって第４気筒５４に対する燃料噴射が行われ、さらに第４時刻では個別開閉素子２３と共通開閉素子２１が動作して第２の電磁コイル６に給電されることによって第２気筒５２に対する燃料噴射が行われるようになっている。
【００３４】
なお、上記のような配列の場合第１気筒５１又は第４気筒５４の何れかの燃料噴射が異常となった場合には、第１気筒５１及び第４気筒５４を共に停止して、第２気筒５２と第３気筒５３のみによる退避運転を行なうのが安定であり、第２気筒５２又は第３気筒５３の何れかの燃料噴射が異常となった場合には、第２気筒５２及び第３気筒５３を共に停止して、第１気筒５１と第４気筒５４のみによる退避運転を行なうのが安定である。図１における共通開閉素子１１と２１はこのようなグループ別けに対応した構成となっている。
また、図１におけるマイクロプロセッサ９の個別駆動信号ＳＷ１〜ＳＷ４は燃料噴射順序にしたがった番号とした。
【００３５】
次に、図４は、本実施の形態１に係る燃料噴射装置の故障検出回路の正常動作説明用タイムチャートである。図４において、図４（ａ）はマイクロプロセッサ９の急速過励磁制御信号ＳＷ１３の出力特性、図４（ｂ）は弱電流保持制御信号ＤＴ１３の出力特性、図４（ｃ）はマイクロプロセッサ９の個別駆動信号ＳＷ１の出力特性、図４（ｄ）はマイクロプロセッサ９の個別駆動信号ＳＷ３の出力特性、図４（ｅ）はマイクロプロセッサ９の急速過励磁制御信号ＳＷ４２の出力特性、図４（ｆ）は弱電流保持制御信号ＤＴ４２の出力特性、図４（ｇ）はマイクロプロセッサ９の個別駆動信号ＳＷ４の出力特性、図４（ｈ）はマイクロプロセッサ９の個別駆動信号ＳＷ２の出力特性である。
【００３６】
上記個別駆動信号ＳＷ１〜ＳＷ４は順に出力を発生しており、急速過励磁信号ＳＷ１３は個別駆動信号ＳＷ１及びＳＷ３の出力タイミングに合わせて短時間の出力信号を発生している。同様に、急速過励磁信号ＳＷ４２は個別駆動信号ＳＷ４及びＳＷ２の出力タイミングに合わせて短時間の出力信号を発生している。
【００３７】
図４（ｉ）は第１の電磁コイル５の電流波形を示したものであり、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）を合成して得られる。同様に図４（ｊ）は第４の電磁コイル８の電流波形を示したものであり、図４（ａ），（ｂ），（ｄ）を合成して得られ、図４（ｋ）は第２の電磁コイル６の電流波形を示したものであり、図４（ｅ），（ｆ），（ｇ）を合成して得られ、図４（１）は第３の電磁コイル７の電流波形を示したものであり、図４（ｅ），（ｆ），（ｈ）を合成して得られる。
【００３８】
図４（ｍ）はダイオード３１の出力波形を示したものであり、図４（ｉ）の第１の電磁コイル５に対する電流遮断時、即ち図４（ｃ）の個別駆動信号ＳＷ１の出力停止（論理「Ｌ」）時にオフサージ電圧Ｖｓを発生し、第４の電磁コイル８に対する通電中には共通開閉素子１１の開閉動作に基づく給電電圧Ｖｂの波形が発生している。
同様に、図４（ｎ）はダイオード３４の出力波形、図４（ｏ）はダイオード３２の出力波形、図４（ｐ）はダイオード３３の出力波形を示したものである。
【００３９】
図４（ｑ）は検出信号ＩＮ１３の波形であり、図４（ｍ），（ｐ）においてダイオード３１，３３がオフサージ電圧Ｖｓを出力している時に論理レベル「Ｌ」となっている。同様に、図４（ｒ）は検出信号ＩＮ４２の波形であり、図４（ｎ），（ｏ）においてダイオード３４，３２がオフサージ電圧Ｖｓを出力している時に論理レベル「Ｌ」となっている。
【００４０】
次に、本実施の形態１における燃料噴射制御装置の故障検出回路による具体的な故障検出について説明する。図５は相内異常に関する簡略ブロック図であり、地絡６０は第１の電磁コイル５の負側端子が電圧源３の負側端子につながった状態を示し、このような地絡が発生すると電磁コイル５に流れていた電流は急速遮断されずオフサージ電圧Ｖｓが発生しない。
これは、個別開閉素子１３の短絡異常の場合と同様の現象となり、共通開閉素子１１によって給電遮断されても、転流ダイオード１２と地絡回路６０又は短絡した個別開閉素子を通じて励磁電流が環流するのでオフサージ電圧Ｖｓが発生しなくなるものである。
【００４１】
また、負荷短絡６１は第４の電磁コイル８の正負端子間が短絡した状態を示し、このような負荷短絡６１が発生すると電磁コイル８に励磁電流が流れなくなることによって、個別開閉素子１４の開路時にオフサージ電圧Ｖｓが発生しなくなる。
なお、負荷短絡時には個別開閉素子１３，１４，２３，２４や共通開閉素子１１，２１はそれ自体の過電流保護機能によって短時間の保護が行われ、やがてマイクロプロセッサ９が駆動指令信号を解除することによって焼損しないように保護されている。
６２〜６４は断線開路を示し、配線の断線・コイルの断線・開閉素子の開放故障等が発生すると、電磁コイル６，７ヘの励磁電流が流れなくなり、個別開閉素子２３，２４の開路時にオフサージ電圧Ｖｓが発生しなくなる。
【００４２】
図６は、図５における地絡異常時の動作説明用タイムチャートを示したものであり、図４に示す正常動作のタイムチャートとの相違点を中心に説明する。
図６（ｉ）の異常電流波形６５は、地絡６０によって電流検出抵抗１５（図１参照）に第１の電磁コイル５に対する励磁電流が流れていないために動作保持用弱電流駆動制御が行われていない電流波形を示している。また、重複電流波形６６は図６（ｊ）の第４の電磁コイル８とほぼ同じ電流であって、共通開閉素子１１の動作によって地絡している第１の電磁コイル５にも本来は流れない電流が流れている状態を示している。
【００４３】
図６（ｍ）の欠落サージ電圧６７は地絡６０によって第１の電磁コイル５の励磁電流が急速遮断されないことによって、本来発生するべきオフサージ電圧Ｖｓが発生していないことを示している。また、図６（ｑ）の欠落信号６８は上記欠落サージ電圧６７によって、本来発生するべき検出信号が無い状態を示している。
【００４４】
以上のようにして各種相内異常によるオフサージ電圧Ｖｓの欠落が検出されると、図１０で後述するとおり欠落相の共通開閉素子や該共通開閉素子と直列接続された全ての個別開閉素子は遮断され、残されたグループの電磁コイルによって退避運転としての燃料噴射が行われる。
但し、双方のグループでオフサージ電圧Ｖｓの欠落が発生すると、全ての開閉素子が遮断されエンジンの運転は不可能となる。
【００４５】
また、図７は相間異常に関する簡略ブロック図であり、図７において相間短絡７０は第１，第４の電磁コイル５，８の負側端子間が短絡した状態を示し、相間短絡７１は第２，第４の電磁コイル６，８の負側端子間が短絡した状態を示している。上記相間短絡７０は同一の共通開閉素子１１によって駆動される電磁コイル間で発生したグループ内相間短絡、上記相間短絡７１は異なる共通開閉素子によって駆動される電磁コイル間で発生したグループ間相間短絡となっている。
【００４６】
図８は、図７におけるグループ内相間短絡異常時の動作説明用タイムチャートであり、図４に示す正常動作のタイムチャートとの相違点を中心に説明する。
図８（ｉ），（ｊ）の異常電流波形７２，７５は相間短絡７０によって第１，第４の電磁コイル５，８が並列接続となった結果として、動作保持用弱電流Ｉｈが半減した状態を示している。
【００４７】
図８（ｉ），（ｊ）の重複電流波形７３，７４は相間短絡７０によって第１，第４の電磁コイル５，８が並列接続となった結果として、本来は流れてはならない余分な重複電流波形を示している。
図８（ｍ），（ｎ）の重複サージ電圧７６，７７は上記重複電流波形７３，７４の遮断に伴うオフサージ電圧Ｖｓを示し、図８（ｑ），（ｒ）の重複信号７８，７９は上記重複サージ電圧７６，７７に伴う重複検出信号を示している。
【００４８】
図９は、図７におけるグループ間相間短絡異常時の動作説明用タイムチャートであり、図４に示す正常動作のタイムチャートとの相違点を中心に説明する。
なお、相間短絡７１のようなグループに跨る相間短絡において、全ての個別開閉素子１３，１４，２３，２４が互いに同時導通することがない（即ち燃料噴射期間が比較的短い）状態にあっては、各電磁コイル５〜８は全て正常に制御され、図４のタイムチャートと同じ動作を行なうことになるが、その代りに相間短絡異常を検出することもできない状態となっている。
これに対し、燃料噴射期間が長く、隣接した順序の電磁コイルが同時に通電されることがある場合のタイムチャートが図９に示されている。
【００４９】
図９（ｊ）の減衰電流波形８０は、個別開閉素子１４や共通開閉素子１１が開路した後、第４の電磁コイル８に流れていた動作保持用弱電流Ｉｈが、転流ダイオード１２と相間短絡開路７１と個別開閉素子２３を通じて減衰している状態を示している。図９（ｎ）の欠落サージ電圧８１は第４の電磁コイル８が高速遮断されなかったことによって本来発生すべきオフサージ電圧Ｖｓが発生していない状態を示している。同様に、図９（ｒ）の欠落信号８２は上記欠落サージ電圧８１の影響によって本来発生すべき検出信号が発生していない状態を示している。
【００５０】
以上のような電磁コイルの負側配線に関するグループ間に跨る相間短絡異常は４通りのものがあるが、いずれの場合も時間的に相前後して動作する電磁弁の先行動作側でオフサージ電圧Ｖｓの欠落が発生するので先行動作側電磁コイルを駆動する共通開閉素子や個別開閉素子を遮断するようにすれば、図５の相内異常の場合と同じ対策方法となって処置方法が統一できて好都合である。
【００５１】
但し、このようなグループ間の相間短絡については、燃料噴射期間を短縮して噴射期間の重なりが無いようにすれば共通開閉素子や個別開閉素子の遮断は不要であり、共通開閉素子や個別開閉素子を遮断するにしても遅行動作側の共通開閉素子や個別開閉素子であっても差し支えない。
【００５２】
以上説明してきた本実施の形態１による燃料噴射装置の故障検出回路の全体動作について図１０に示すマイクロプロセッサ９の動作を示したフローチャートを用いて説明する。
図１０において、１００は動作開始ステップ、１０１は開始ステップ１００に続いて、外部ツール４０からのリセット指令の有無を判定するステップ、１０２は判定ステップ１０１がＹＥＳの場合にマイクロプロセッサ９内のＲＡＭメモリに格納されていた故障情報をリセットするステップ、１０３はステップ１０２が動作終了するか、上記ステップ１０１がＮＯであって外部ツール４０が接続されていないか又は接続されていてもリセット指令を出していない場合に外部ツール４０からの読出指示の有無を判定するステップである。
【００５３】
１０４は判定ステップ１０３がＹＥＳの場合に、マイクロプロセッサ９内のＲＡＭメモリに格納されていた故障情報を外部ツール４０に送信するステップ、１０５はステップ１０４が動作終了するか、上記ステップ１０３がＮＯであって外部ツール４０が接続されていないか又は接続されていても読出指令を出していない場合に、個別駆動信号ＳＷ１〜ＳＷ４の発生中であるかどうかを判定するステップであり、上記ステップ１０５がＮＯであって燃料噴射が行われていない場合には終了ステップ１０６へ移行し、再度開始ステップ１００へ復帰するようになっている。
【００５４】
１０７は上記ステップ１０５がＹＥＳである場合に、繰返し動作する個別駆動信号ＳＷ１〜ＳＷ４の最新発生状況を更新取得するステップ、１０８はステップ１０７に続いて、検出信号ＩＮ１３・ＩＮ４２の最新入力状況を更新取得するステップ、１１０はステップ１０８に続いて、個別駆動信号ＳＷ１〜ＳＷ４の立下がりエッジ（論理「Ｈ」→「Ｌ」への変化時点）直後に検出信号ＩＮ１３，ＩＮ４２が欠落していなかったかどうかを判定するステップ、１１１は判定ステップ１１０がＹＥＳであった場合に、ステップ１０５で更新取得した駆動信号パルス列において時間的に相前後して駆動される電磁コイルの通電期間に重なりがあるかどうかを判定するステップ、１１２は判定ステップ１１１がＹＥＳであった場合に、以後はこの状態を記憶しておいて通電期間を短縮すると共に異常警報・表示装置４２に対して警報・表示出力を発生するステップであり、該記憶情報はステップ１０２によってリセットされるまで記憶を継続するようになっている。
【００５５】
１１３は上記ステップ１１１がＮＯであった場合に、上記ステップ１１０のオフサージ電圧Ｖｓの欠落がどの個別駆動信号に対応したものであったかによって、どの相の電磁コイルによるオフサージ電圧Ｖｓの欠落であったかを確定記憶するステップ、１１４は該ステップに続いて、オフサージ電圧欠落相の電磁コイルを駆動する共通開閉素子を遮断するステップ、１１５は異常警報・表示装置４２に対して警報・表示出力を発生するステップである。このステップ１１５が終了するか上記ステップ１１０がＮＯであった場合、或いは上記ステップ１１２の動作終了時にはステップ１２０へ移行するようになっている。
【００５６】
なお、ステップ１１３では電磁コイルや配線・駆動素子の短絡・断線・開放等の相内故障が検出され、ステップ１１４によって共通開閉素子１１（又は２１）を遮断すると共に、安全のため個別開閉素子１３，１４（または２３，２４）も遮断しておくグループ通電遮断を行なうものである。
また、ステップ１１２では相前後する電磁コイルの通電重なり期間が無いようにして、図７のグループ間相間短絡回路７１に対して異常発生させないようにする噴射期間抑制手段となっている。
【００５７】
１２０は個別駆動信号ＳＷ１〜ＳＷ４の立下がりエッジ（論理「Ｈ」→「Ｌ」への変化時点）直後に過剰な検出信号ＩＮ１３，ＩＮ４２が重複発生していなかったかどうかを判定するステップ、１２１は該判定ステップがＹＥＳであった場合に、どの個別駆動信号に対応したオフサージ電圧Ｖｓの重複であったかによって、どの相の電磁コイルの相間短絡であったかを確定記憶するステップである。１２２はステップ１２１に続いて、相間短絡した電磁コイルを駆動する共通開閉素子を遮断するステップ、１２３は異常警報・表示装置４２に対して警報・表示出力を発生するステップである。このステップ１２３が終了するか上記ステップ１２０がＮＯであった場合には終了ステップ１０６へ移行し、再び開始ステップ１００へ移行するようになっている。
【００５８】
なお、ステップ１２１は、例えば図７のグループ内相間短絡回路７０に対しては第１，第４の電磁コイル５，８の異常として捉え、ステップ１２２によって共通開閉素子１１を遮断すると共に、安全のため個別開閉素子１３，１４も遮断しておくグループ通電遮断を行なうものである。
また、上記ステップ１１３や１２１で異常判定された相の電磁コイル番号或いはエンジンの気筒番号等はバッテリで停電保持されたＲＡＭメモリ又はＥＥ−ＰＲＯＭ等の不揮発メモリに格納され、保守点検時にステップ１０４で外部ツール４０読出表示されたり、ステップ１０２で初期化リセットされるものである。
【００５９】
実施の形態２．
図１１はこの発明の実施の形態２に係る燃料噴射装置の故障検出回路の詳細電気回路図を示したものであり、本実施の形態１との相違点を中心に説明する。
【００６０】
図１１において、第１の駆動制御回路１０では、高圧側開閉素子１１ａは急速過励磁制御信号ＳＷ１３によって通電制御され、低圧側開閉素子１１ｂは上記実施の形態１と同様の弱電流保持制御回路１９により出力される弱電流保持制御信号ＤＴ１３に応動して通電制御されている。昇圧回路１１ｃは電圧源３の電圧を昇圧する回路である。ダイオード１６ａは上記昇圧回路１１ｃから高圧側開閉素子１１ａを介して第１，第４の電磁コイル５，８に対して給電する。一方、ダイオード１６ｂは電圧源３から低圧側開閉素子１１ｂを介して第１，第４の電磁コイル５，８に対して給電している。図１１においては、図１で示した共通開閉素子１１は高圧側開閉素子１１ａと低圧側開閉素子１１ｂに分割された状態となっているが、いずれも第１，第４の電磁コイル５，８に給電する共通の開閉素子であることに変わりはない。なお、第２駆動制御回路２０についても上記第１の駆動制御回路１０と同様の構成である為、ここでの説明は省略する。
【００６１】
次に、上記構成における動作について詳細に説明する。
図１１に示す構成による燃料噴射装置の故障検出回路において、電圧源３は例えばＤＣ１２Ｖ系の車載バッテリであるのに対し、昇圧回路１１ｃ，２１ｃは例えばＤＣ１２ＶからＤＣ１２０Ｖの高電圧源を生成し、電磁コイルを急速駆動するようになっている。
低圧側開閉素子１１ｂ，２１ｂは電磁コイルの動作保持用弱電流Ｉｈを供給するためのものであって、電圧源３から直接給電することによって昇圧回路１１ｃ，２１ｃの温度上昇を抑制している。
なお、本実施の形態２による故障検出回路では、上記実施の形態１における故障検出回路に比べて電磁コイル５〜８の励磁電流が減少するので、共通開閉素子や個別開閉素子の温度上昇を低減させることができる。
【００６２】
実施の形態３．
図１２はこの発明の実施の形態３に係る燃料噴射装置の故障検出回路の詳細電気回路図を示したものであり、図１のものとの相違点を中心に説明する。
図１２において、昇圧回路１１ｄは電圧源３による電源電圧を昇圧する回路であり、高圧側開閉素子１１ａは急速過励磁制御信号ＳＷ１３によって通電制御され、低圧側開閉素子１１ｂは弱電流保持制御信号ＤＴ１３に応動して通電制御されている。ダイオード１６ａは上記昇圧回路１１ｄから高圧側開閉素子１１ａを介して第１，第４の電磁コイル５，８に対して給電し、一方、ダイオード１６ｂは電圧源３から低圧側開閉素子１１ｂを介して第１，第４の電磁コイル５，８に対して給電する。
【００６３】
同様に高圧側開閉素子２１ａは急速過励磁制御信号ＳＷ４２によって通電制御され、低圧側開閉素子２１ｂは弱電流保持制御信号ＤＴ４２に応動して通電制御されている。ダイオード２６ａは上記昇圧回路２１ｄから高圧側開閉素子２１ａを介して第２，第３の電磁コイル６，７に対して給電し、一方、ダイオード２６ｂは電圧源３から低圧側開閉素子２１ｂを介して第２，第３の電磁コイル６，７に対して給電している。
以上の説明の範囲では上記実施の形態２に比べて昇圧回路１１ｃ，２１ｃが共用化されて共通の昇圧回路１１ｄとなっている点が異なるだけである。
【００６４】
続いて、プルダウン抵抗１２ａは転流ダイオード１２と並列接続されており、分圧抵抗１２ｂ，１２ｃは電圧源３の電圧を分圧するものである。補正抵抗１２ｄが上記プルダウン抵抗１２ａと分圧抵抗１２ｃ間に接続され、上記分圧抵抗１２ｃの電圧は比較回路４３，４４の非反転入力端子に印加されている。
なお、プルダウン抵抗１２ａの抵抗値Ｒ１２ａは、他の分圧抵抗１２ｂ，１２ｃ、補正抵抗１２ｄの抵抗値Ｒ１２ｂ，Ｒ１２ｃ，Ｒ１２ｄに比べて十分小さな値に設定されている。
【００６５】
同様にして、プルダウン抵抗２２ａは転流ダイオード２２と並列接続されており、分圧抵抗２２ｂ，２２ｃは電圧源３の電圧を分圧するものである。補正抵抗２２ｄが上記プルダウン抵抗２２ａと分圧抵抗２２ｃ間に接続され、上記分圧抵抗２２ｃの電圧は比較回路４５，４６の非反転入力端子に印加されている。
なお、プルダウン抵抗２２ａの抵抗値Ｒ２２ａは、他の分圧抵抗２２ｂ，２２ｃ、補正抵抗２２ｄの抵抗値Ｒ２２ｂ，Ｒ２２ｃ，Ｒ２２ｄに比べて十分小さな値に設定されている。
【００６６】
１３ｂはオフサージ検出用のダイオード、１３ｃ，１３ｄは分圧抵抗であり、上記ダイオード１３ｂと分圧抵抗１３ｃ，１３ｄは互いに直列接続されて第１の電磁コイル５の負側端子と電圧源３の負側端子間に接続され、分圧抵抗１３ｄの電圧は比較回路４３の反転入力端子に印加されている。
同様に１４ｂ，２３ｂ，２４ｂはオフサージ検出用のダイオード、１４ｃ，１４ｄ，２３ｃ，２３ｄ，２４ｃ，２４ｄは分圧抵抗を示し、以下同様にして、それぞれの分圧抵抗１４ｄ，２３ｄ，２４ｄの電圧は比較回路４４〜４６の反転入力端子に印加されている。
【００６７】
また、論理和回路３７は上記比較回路４３又は４６のどちらの出力が論理レベル「Ｌ」になっても、論理レベル「Ｌ」の検出信号ＩＮ１３をマイクロプロセッサ９に供給し、同様に論理和回路３８は上記比較回路４４又は４５のどちらの出力が論理レベル「Ｌ」になっても、論理レベル「Ｌ」の検出信号ＩＮ４２をマイクロプロセッサ９に供給する。
なお、オフサージ検出回路３９は上記比較回路４３，４４と比較回路４５，４６によって構成されている。
【００６８】
次に、上記構成における動作について比較回路４３の動作を中心に説明する。まず、高圧側開閉素子１１ａと個別開閉素子１３が導通して第１の電磁コイル５が高速動作し、続いて高圧側開閉素子１１ａが遮断されて低圧側開閉素子１１ｂによって動作保持のための弱電流制御が行われる。
やがて、個別駆動信号ＳＷ１が論理レベル「Ｌ」となって低圧側開閉素子１１ｂと個別開閉素子１３が遮断されると、第１の電磁コイル５の負側端子には図２で示したオフサージ電圧Ｖｓが発生して、分圧抵抗１３ｃ，１３ｄによる分圧電圧が比較回路４３の反転入力端子に供給される。
【００６９】
一方、この時点における比較回路４３の非反転入力端子の電圧は、プルダウン抵抗１２ａの両端電圧がほぼ０Ｖであることから、電源電圧を抵抗値Ｒ１２ｂと（Ｒ１２ｃ／／Ｒ１２ｄ）で分圧した低い値となっている。ここに、（Ｒ１２ｃ／／Ｒ１２ｄ）は抵抗Ｒ１２ｃとＲ１２ｄの並列合成抵抗である。
従って、比較回路４３の入力電圧としては反転入力端子側より非反転入力端子側が低電圧となり、比較回路４３の出力は論理レベル「Ｌ」の正常検出信号を発生する。
【００７０】
ところが、短絡回路１４０によって第１・第４の電磁コイル５，８の接続点が電源線路に短絡されると、比較回路４３，４４の非反転入力端子に印加される分圧電圧は、電源電圧を抵抗値（Ｒ１２ｂ／／Ｒ１２ｄ）とＲ１２ｃで分圧した高い値となる。ここに、（Ｒ１２ｂ／／Ｒ１２ｄ）は抵抗Ｒ１２ｂとＲ１２ｄの並列合成抵抗である。
従って、比較回路４３の入力電圧としては非反転入力端子側が高電圧となり、比較回路４３の出力は論理レベル「Ｈ」であってオフサージ検出を行なわなかったことになる。
【００７１】
このようにして、図１２に示す燃料噴射装置の故障検出回路よれば共通開閉素子側の短絡異常を検出することができるようになっており、他の電磁コイルについても同様である。
また、この短絡異常に対しては図１０のステップ１１３で欠落相が確定記憶され、ステップ１１４によって共通開閉素子１１や個別開閉素子１３，１４の遮断保持が行われることになる。
【００７２】
また、グループ間の短絡回路１４１によって第１，第４の電磁コイル５，８の接続コモン点と第２，第３の電磁コイル６，７の接続コモン点とが短絡接続された場合には、相前後する電磁コイルの通電期間に重なりが無い場合には何等の異常発生が無く、短絡回路１４１の存在も検出されない。
一方、相前後する電磁コイルの通電期間に重なりが有る場合には、個別開閉素子が開路した時に図１２の比較開路１３ｂ，１４ｂ，２３ｂ，２４ｂの非反転入力端子の電圧が高くなっているのでオフサージ電圧Ｖｓが検出できない状態となり、図１０のステップ１１２によって通電期間の短縮処置が行われ、この処置によって退避運転が行われることになる。
【００７３】
実施の形態４．
上述してきた本実施の形態１〜３では、グループ間の相間短絡に対して噴射期間の抑制で対応する退避運転方法を用いたが、噴射期間の抑制処置を行なわないで共通開閉素子等の遮断によってグループ通電遮断を行なうようにしても良い。また、４気筒エンジンを用いて説明してきたが、６気筒や８気筒のエンジンの場合であっても２グループの共通開閉素子を用いたり、３グループ（６気筒）や４グループ（８気筒）にグループ別けした共通開閉素子を用いることもできる。
【００７４】
更に、エンジンがガソリンエンジンの場合であって、燃料噴射制御装置がエンジンの点火制御機能を包含している場合には、異常発生時の間引き運転に当たって燃料噴射制御の補正に加えて点火時期の補正も行なうことで、より安定した退避運転が行なえるように改善することができる。
その他、異常警報・表示装置は例えば間引き運転中であることの表示や、全グループに異常であって燃料噴射を完全停止している状態など、或いは点火機器グループの断線・短絡・失火等に基づく燃料噴射の停止処置等を総合的・階層的に警報・表示することもできる。
【００７５】
【発明の効果】
以上のように、この発明に係る燃料噴射装置の故障検出回路によれば、簡単なオフサージ検出回路によって燃料噴射制御用電磁コイルやその開閉素子・配線等の短絡・断線・開放が一括して検出できるだけでなく、オフサージの欠落判定手段と重複判定手段によって相間短絡故障の検出も行なうことができる。しかも、共通開閉素子によるグループ化によって、安定した退避運転を行なうことができる。
【００７６】
また、電磁コイルに対する電流制御は共通開閉素子側で行っているので、個別開閉素子の両端電圧を監視することによって容易にオフサージ電圧を検出することができる。
【００７７】
また、電磁コイルの両端電位によってオフサージ電圧を検出するようにしたので、共通開閉素子間の短絡異常やグループ間の相互短絡に対しても容易に検出できる。
【００７８】
また、オフサージ検出回路を適切に論理和回路によって論理和結合したので、オフサージ電圧の重複判定が可能となり、さらにマイクロプロセッサの入力点数の削減やハードウエアの削減ができる。
【００７９】
また、共通開閉素子単独により急速過励磁制御と動作保持用弱電流制御を行なうため、給電制御回路が簡素化されると共に、電磁コイルの耐圧が低くても良い効果がある。
【００８０】
また、共通開閉素子を分割して高電圧による急速過励磁と低電圧による動作保持制御を行なうようにしたので、共通開閉素子への電流量が少なくなり発熱が減少して装置を小形化することができる。
【００８１】
また、単独の過励磁用昇圧回路を用いて全ての電磁コイルに対する急速過励磁ができるようにしたので、装置が小形・安価となる効果がある。
【００８２】
また、異常発生に伴って共通開閉素子が遮断された時、適正なグループ別けがなされているので、残された共通開閉素子につながる電磁コイルによって安定した退避運転が行なうことができる。
【００８３】
また、異なるグループ間の短絡異常に対して上記駆動信号パルス列の通電期間の短縮処置を行なうことによって、より安定した退避運転を行なうことができる。
【００８４】
また、オフサージ電圧の欠落／重複異常発生に基づいて警報・表示を行なうようにしたので、一般に想定されるあらゆる故障について警告がなされ安全性を向上させることができる。
【００８５】
また、マイクロプロセッサは、外部ツールとの接続用インタフェース回路を備えたので、異常発生した電磁コイルの識別情報を外部ツールへ読出表示することによって保守点検作業の効率を高めることができると共に、外部ツールから記憶情報を手軽に初期化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る燃料噴射装置の故障検出回路の詳細電気回路図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る燃料噴射装置の故障検出回路の部分詳細図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る燃料噴射装置の故障検出回路の気筒配置図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る燃料噴射装置の故障検出回路における正常動作時のタイムチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１に係る燃料噴射装置の故障検出回路における相内異常時の簡略ブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る燃料噴射装置の故障検出回路における地絡異常時のタイムチャートである。
【図７】この発明の実施の形態１に係る燃料噴射装置の故障検出回路における相間短絡異常時の簡略ブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係る燃料噴射装置の故障検出回路におけるグループ内相間短絡異常時のタイムチャートである。
【図９】この発明の実施の形態１に係る燃料噴射装置の故障検出回路におけるグループ外相間短絡異常時のタイムチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態１に係る燃料噴射装置の故障検出回路における動作フローチャートである。
【図１１】この発明の実施の形態２に係る燃料噴射装置の故障検出回路の詳細電気回路図である。
【図１２】この発明の実施の形態３に係る燃料噴射装置の故障検出回路の詳細電気回路図である。
【符号の説明】
１燃料噴射制御装置、２電源スイッチ、３電圧源、４センサ群、５〜８電磁コイル、９マイクロプロセッサ、１０第１駆動制御回路、１１共通開閉素子、１１ａ高圧側共通開閉素子、１１ｂ低圧側共通開閉素子、１１ｃ昇圧回路、１１ｄ共通の昇圧回路、１２転流ダイオード、１２ａプルダウン抵抗、１３，１４個別開閉素子、１３ａ，１４ａ定電圧ダイオード、１３ｂ，１４ｂオフサージ検出用ダイオード、１３ｃ，１３ｄ，１４ｃ，１４ｄ分圧抵抗、１５電流検出抵抗、１６，１７論理和素子、１８論理積素子、１９弱電流保持制御回路、２０第２駆動制御回路、２１共通開閉素子、２１ａ高圧側共通開閉素子、２１ｂ低圧側共通開閉素子、２１ｃ昇圧回路、２２転流ダイオード、２３，２４個別開閉素子、２３ｂ，２４ｂオフサージ検出用ダイオード、２３ｃ，２３ｄ，２４ｃ，２４ｄ分圧抵抗、２５電流検出抵抗、２６，２７論理和素子、２８論理積素子、２９弱電流保持制御回路、３１〜３４ダイオード、３５オフサージ検出回路、３５ａ比較回路、３５ｂ，３５ｃ分圧抵抗、３６オフサージ検出回路、３６ａ比較回路、３６ｂ，３６ｃ分圧抵抗、３７，３８論理和回路、３９オフサージ検出回路、４０外部ツール、４１インタフェース回路、４２異常警報・表示装置、４３〜４６比較回路、５０クランクシャフト、５１〜５４気筒、６０地絡、６１負荷短絡、６２〜６４断線回路、６５異常電流波形、６６重複電流波形、６７欠落サージ電圧、６８欠落信号、７０，７１相間短絡、７２異常電流波形、７３，７４重複電流波形、７５異常電流波形、７６，７７重複サージ電圧、７８，７９重複検出信号、８０減衰電流波形、８１欠落サージ電圧、８２欠落信号。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a failure detection circuit for a fuel injection device for an on-vehicle multi-cylinder engine or the like. The present invention relates to a failure detection circuit of a fuel injection device for performing an abnormality alarm / display and a retreat operation.
[0002]
[Prior art]
In general, the control of the electromagnetic coil that drives the solenoid valve for fuel injection uses both the rapid overexcitation control and the operation holding control with a weak current to improve the response of the solenoid valve and suppress the temperature rise. Yes. In addition, a method of detecting disconnection / short circuit failure of the electromagnetic coil / wiring / switching element by monitoring the voltage / current of each part of the electromagnetic coil driving circuit is employed. Furthermore, the concept of simplifying signal processing by logically combining failure detection signals for multi-channel loads is also known.
[0003]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-257799 “Output open detection device of multi-channel output device” supplies a minute current to the load when the load is not driven, for example, a multi-channel load such as an excitation coil of a stepping motor. Therefore, disconnection detection is performed by utilizing the fact that the voltage across the load increases when the load circuit is disconnected. The disconnection detection signal is shared by the diode OR circuit, although this is not discussed in the short circuit detection of the load. The concept of supplying to the comparison / determination circuit is shown.
[0004]
On the other hand, according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-290111, “Failure detection circuit for fuel injection valve drive circuit for internal combustion engine”, by detecting the off-surge voltage generated when the energization of the electromagnetic coil for driving the fuel injection valve is cut off. The concept of detecting the disconnection / short-circuit failure of the electromagnetic coil / wiring / opening / closing element or the like collectively is shown.
[0005]
Further, according to Japanese Patent Laid-Open No. 9-112735 “Electromagnetic valve driving device”, for example, a driving electromagnetic coil for a fuel injection electromagnetic valve is provided with a rapid driving boosting circuit and an operation holding weak current circuit. The concept of detecting disconnection / short circuit of a plurality of electromagnetic coils and their wirings by monitoring the charging voltage and discharging voltage of the capacitor is shown.
In particular, in the case of this reference, a grouping is performed for a plurality of electromagnetic coils for driving a fuel injection valve, and the concept of smoothly performing a retreat operation based on a failure determination result is shown.
[0006]
In addition, according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-318025, “Control Device for Injector for Fuel Injection”, one end of a plurality of injector coils whose fuel injection sequence is separated by two strokes or more and whose energization timing does not overlap is shared by a drive output circuit The other end is connected to an individual switching means that is turned ON / OFF at the energization timing of each injector coil, and the concept of opening / closing control is shown.
Further, Japanese Patent Application No. 12-380652 “Abnormality detection device for in-vehicle electric load drive system” discloses a technique for separating and detecting a logically connected abnormality detection signal inside a microprocessor. It has come to be utilized.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described prior art, various types of abnormality detection methods relating to disconnection / short-circuiting of an electric load such as an electromagnetic coil, open / close control elements of the electromagnetic coil, and disconnection / short-circuiting of wiring are presented.
However, in any of the conventional techniques, a fault detection circuit for systematically performing an abnormality determination for various abnormalities including abnormalities such as interphase short circuits and ground faults of a large number of electric loads has been constructed. There is no problem.
[0008]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems and provide means including a countermeasure processing method associated with failure detection. In particular, the present invention is directed to a fuel injection solenoid valve for each cylinder of a multi-cylinder engine. It is an object of the present invention to provide a simple failure detection circuit for a fuel injection device capable of detecting a phase abnormality and a phase short-circuit abnormality in a drive circuit and performing a retreat operation.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
A failure detection circuit for a fuel injection device according to the present invention includes a plurality of electromagnetic coils that drive a solenoid valve for fuel injection for each cylinder of a multi-cylinder engine, a microprocessor that generates a drive signal pulse train and a rapid overexcitation control signal, In response to a drive signal pulse train from the microprocessor, a plurality of individual open / close elements that sequentially open and close to drive the corresponding electromagnetic coils, and a rapid overexcitation control signal from the microprocessor, fuel injection A plurality of groups of common switching elements that collectively feed and drive electromagnetic coils in a group consisting of at least a plurality of electromagnetic coils that are separated by two or more strokes, and at least the individual switching elements corresponding to the electromagnetic coils of different groups are opened. A plurality of off-surge detection circuits for detecting off-surge voltage generated by the The microprocessor compares the detection signals from the plurality of off-surge detecting circuit is for abnormality determination by missing and whether the duplication of the detection signal.
[0010]
Each of the off-surge detection circuits detects the off-surge voltage by detecting that the voltage value across the individual switching element exceeds the voltage value of the voltage source when the individual switching element is opened. It is.
[0011]
Each of the off-surge detection circuits is configured such that when the individual switching element and the common switching element are opened, the voltage of the negative terminal of the electromagnetic coil is higher than the voltage of the power supply terminal connected to the common switching element. The off-surge voltage is detected by detecting the presence.
[0012]
The common switching element includes a logical sum circuit that logically combines detection signals output from the off-surge detection circuits for the electromagnetic coils of different groups, and the microprocessor performs an abnormality based on the output of the logical sum circuit. Judgment.
[0013]
Each of the common switching elements responds to a rapid overexcitation control signal from the microprocessor and a weak current holding control signal for holding the operation of the electromagnetic coil.
[0014]
In addition, an overexcitation booster circuit that boosts the power supply voltage is provided, and the common switching element holds the operation of the high voltage side switching element that feeds and drives the voltage coil via the overexcitation booster circuit and the operation of the electromagnetic coil. It is composed of a low-voltage side opening / closing element that feeds and drives the electromagnetic coil in response to a weak current holding control signal.
[0015]
The high-voltage side switching elements share the overexcitation booster circuit, and the overexcitation booster circuit is shared by all electromagnetic coils.
[0016]
In addition, when the microprocessor determines that the detection signal from the off-surge detection circuit is abnormal, the group energization cutoff that cuts off the corresponding common switching element and the individual switching elements connected in series with the common switching element. And a retreat operation is performed by an electromagnetic coil other than the group in which the individual switching elements are cut off.
[0017]
In addition, the microprocessor performs a measure for shortening the energization period of the drive signal pulse train if there is an overlap in the energization periods of the electromagnetic coils that follow each other when an abnormality is determined due to the absence of the off-surge voltage.
[0018]
In addition, an abnormality issuing means for receiving an abnormality signal and issuing an abnormality occurrence is provided. When the microprocessor determines that an abnormality is detected from the detection signal from the off-surge detection circuit, the abnormality issuing means is provided. An abnormal signal is output.
[0019]
The microprocessor is provided with an interface circuit for connection with an external tool.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 shows a detailed electric circuit diagram of a failure detection circuit for a fuel injection device according to Embodiment 1 of the present invention, and this configuration will be described below.
In FIG. 1, the fuel injection control device 1 is mainly composed of a microprocessor 9, a first drive circuit 10, a second drive circuit 20, and the like which will be described later. The power switch 2 connects between a voltage source 3 such as an in-vehicle battery and the fuel injection control device 1.
[0021]
The sensor group 4 includes a crank angle sensor, a cam angle sensor, a throttle opening sensor, and the like for determining fuel injection timing, injection amount (injection period), and the like. An input signal from the sensor group 4 is the microprocessor 9. Has been supplied to.
The first to fourth electromagnetic coils 5 to 8 are driven and controlled by the first and second drive control circuits 10 and 20, and the electromagnetic coils 5 to 8 are provided in each cylinder of the engine shown in FIG. This is for controlling the opening and closing of the fuel injection valve.
[0022]
Next, components of the first drive control circuit 10 will be described. The common switching element 11 is a transistor or the like connected between one end of the first and fourth electromagnetic coils 5 and 8 and the voltage source 3, and the commutation diode 12 is connected to the load side of the common switching element 11 and the voltage source 3. Is connected between the negative terminals of. The individual switching element 13 is a transistor or the like that is connected to the other end of the first electromagnetic coil 5 and closes in response to the individual driving signal SW1 output from the microprocessor 9. Similarly, the individual switching element 14 includes the first switching element 14 described above. A transistor that is connected to the other end of the four electromagnetic coils 8 and is closed in response to the individual drive signal SW3 output from the microprocessor 9.
[0023]
The current detection resistor 15 is connected between the individual switching elements 13 and 14 and the negative terminal of the voltage source 3 so that the individual switching elements 13 and 14 are not closed simultaneously. The OR element 16 conducts the common switching element 11 in response to the rapid overexcitation control signal SW13 output from the microprocessor 9, and turns the common switching element 11 ON / OFF by an output signal of an AND element 18 described later. OFF control.
[0024]
The OR element 17 outputs the individual drive signals SW1 and SW3 as input signals to the AND element 18, and the weak current holding control circuit 19 outputs the first (or fourth) electromagnetic coil 5 (or 8). It is an ON / OFF control circuit for supplying a weak current for maintaining the operation (weak current for maintaining operation). Therefore, the weak current holding control circuit 19 outputs a weak current holding control signal DT13 when the voltage across the current detection resistor 15 is equal to or lower than a predetermined value, and outputs a common switching element through the AND element 18 and the OR element 16. 11 is made conductive.
[0025]
In addition, as constituent elements of the second drive control circuit 20, 21 to 29 are the same as 11 to 19 described above, SW4 represents a signal corresponding to SW1, SW2 represents a signal corresponding to SW3, INJ2 represents INJ1, and INJ3 represents Since an electromagnetic coil corresponding to INJ4 is shown, description thereof is omitted here.
[0026]
Next, the anode of the diode 31 is connected to the connection point between the first electromagnetic coil 5 and the individual switching element 13, and the anode of the diode 32 is connected to the connection point between the second electromagnetic coil 6 and the individual switching element 23. ing. Similarly, the anode of the diode 33 is connected to the connection point between the third electromagnetic coil 7 and the individual switching element 24, and the anode of the diode 34 is connected to the connection point between the fourth electromagnetic coil 8 and the individual switching element 14.
[0027]
The off-surge detection circuit 35 includes a comparison circuit 35a, and the voltage dividing resistors 35b and 35c divide the supply voltage from the cathodes of the diodes 31 and 33. The off-surge detection circuit 36 includes a comparison circuit 36a (not shown), and voltage-dividing resistors 36b and 36c (not shown) divide the supply voltage from the cathodes of the diodes 34 and 32.
[0028]
Here, the comparison circuit 35a generates a detection signal IN13 having a logic level "L" when the divided voltage by the voltage dividing resistors 35b and 35c is equal to or higher than the voltage of the voltage source 3, and supplies the detection signal IN13 to the microprocessor 9. Thus, the comparison circuit 36a is configured to generate a detection signal IN42 of logic level "L" and supply it to the microprocessor 9 when the divided voltage by the voltage dividing resistors 36b and 36c is equal to or higher than the voltage of the voltage source 3. ing.
[0029]
The external tool 40 writes a control program to the microprocessor 9 and reads and displays the contents of a data memory (not shown). An interface circuit 41 is provided between the external tool 40 and the microprocessor 9. It has been. The abnormality alarm / display device 42 is driven based on the abnormality signal of the microprocessor 9 or the like.
[0030]
Next, FIG. 2 shows a partial detailed view related to the power feeding circuit for the first electromagnetic coil 5 in FIG. 1, and the configuration will be described below.
In FIG. 2, the pull-down resistor 12a is connected in parallel with the commutation diode 12, and the constant voltage diodes 13a and 14a are equivalently expressing the OFF voltage limiting function of the individual switching elements 13 and 14, and are weak for maintaining operation. The current Ih is a current that has flowed through the first electromagnetic coil 5.
[0031]
The off-surge voltage Vs is generated when both the common switching element 11 and the individual switching element 13 are opened, and this off-surge voltage Vs is generated in an attempt to maintain the operation-maintaining weak current Ih that the first electromagnetic coil 5 used to flow. It is generated by the counter electromotive force and has a value substantially equal to the limit voltage of the equivalent constant voltage diode 13a.
However, the off-surge voltage Vs decreases rapidly as the operation-maintaining weak current Ih decays, and the voltage is determined by the pull-down resistor 12a to Vs = 0.
When the individual switching element 13 is not opened due to a short circuit abnormality of the individual switching element 13 and the power supply is interrupted by the common switching element 11, the commutation open circuit by the commutation diode 12 and the individual switching element 13 is disconnected. Since it is configured, the exciting coil is not rapidly cut off and the off-surge voltage Vs is not generated.
[0032]
On the other hand, when the individual opening / closing element 13 is open, when the individual opening / closing element 14 conducts to supply power to the fourth electromagnetic coil 8 and the common opening / closing element 11 operates, the output terminal portion of the common opening / closing element 11 Is generated as an output of the diode 31 and appears as an apparent off-surge voltage Vs, but Vs as an actual off-surge voltage is larger than the power supply voltage Vb (Vb <Vs). Separation and extraction can be performed by the comparison circuit 35a.
[0033]
Next, FIG. 3 is a cylinder layout diagram of the failure detection circuit of the fuel injection device shown in FIG. In FIG. 3, reference numeral 50 denotes an engine crankshaft, and 51 to 54 denote first to fourth cylinders in which fuel is injected by the electromagnetic coils 5 to 8.
At the first time, the individual opening / closing element 13 and the common opening / closing element 11 are operated to supply power to the first electromagnetic coil 5, whereby fuel is injected into the first cylinder 51. Next, at the second time, the individual opening / closing element 24 and the common opening / closing element 21 operate to supply power to the third electromagnetic coil 7 to inject fuel into the third cylinder 53, and at the third time, the individual opening / closing element 14 then. The common opening / closing element 11 operates to supply power to the fourth electromagnetic coil 8 to inject fuel into the fourth cylinder 54. Further, at the fourth time, the individual opening / closing element 23 and the common opening / closing element 21 operate. By supplying power to the second electromagnetic coil 6, fuel is injected into the second cylinder 52.
[0034]
In the case of the arrangement as described above, when the fuel injection of either the first cylinder 51 or the fourth cylinder 54 becomes abnormal, both the first cylinder 51 and the fourth cylinder 54 are stopped and the second cylinder 54 is stopped. It is stable to perform the retreat operation only by the cylinder 52 and the third cylinder 53, and when the fuel injection of either the second cylinder 52 or the third cylinder 53 becomes abnormal, the second cylinder 52 and the third cylinder 53 It is stable to stop both the cylinders 53 and perform the retreat operation using only the first cylinder 51 and the fourth cylinder 54. The common switching elements 11 and 21 in FIG. 1 have a configuration corresponding to such grouping.
Further, the individual drive signals SW1 to SW4 of the microprocessor 9 in FIG. 1 are numbers according to the fuel injection order.
[0035]
Next, FIG. 4 is a time chart for explaining normal operation of the failure detection circuit of the fuel injection device according to the first embodiment. 4A is an output characteristic of the rapid overexcitation control signal SW13 of the microprocessor 9, FIG. 4B is an output characteristic of the weak current holding control signal DT13, and FIG. The output characteristics of the individual drive signal SW1, FIG. 4D shows the output characteristics of the individual drive signal SW3 of the microprocessor 9, FIG. 4E shows the output characteristics of the rapid overexcitation control signal SW42 of the microprocessor 9, and FIG. ) Is the output characteristic of the weak current holding control signal DT42, FIG. 4 (g) is the output characteristic of the individual drive signal SW4 of the microprocessor 9, and FIG. 4 (h) is the output characteristic of the individual drive signal SW2 of the microprocessor 9.
[0036]
The individual drive signals SW1 to SW4 generate outputs in order, and the rapid overexcitation signal SW13 generates a short time output signal in accordance with the output timing of the individual drive signals SW1 and SW3. Similarly, the rapid overexcitation signal SW42 generates a short-time output signal in accordance with the output timing of the individual drive signals SW4 and SW2.
[0037]
FIG. 4 (i) shows the current waveform of the first electromagnetic coil 5, which is obtained by synthesizing FIGS. 4 (a), (b) and (c). Similarly, FIG. 4 (j) shows the current waveform of the fourth electromagnetic coil 8, which is obtained by synthesizing FIGS. 4 (a), (b) and (d), and FIG. FIG. 4 shows the current waveform of the second electromagnetic coil 6, which is obtained by synthesizing FIGS. 4 (e), (f), and (g), and FIG. 4 (1) shows the current of the third electromagnetic coil 7. The waveform is shown, and is obtained by synthesizing FIGS.
[0038]
FIG. 4 (m) shows the output waveform of the diode 31. When the current is interrupted to the first electromagnetic coil 5 in FIG. 4 (i), that is, the output of the individual drive signal SW1 in FIG. The off-surge voltage Vs is generated at the time of logic “L”, and the waveform of the power supply voltage Vb based on the switching operation of the common switching element 11 is generated while the fourth electromagnetic coil 8 is energized.
Similarly, FIG. 4 (n) shows the output waveform of the diode 34, FIG. 4 (o) shows the output waveform of the diode 32, and FIG. 4 (p) shows the output waveform of the diode 33.
[0039]
FIG. 4 (q) shows the waveform of the detection signal IN13. The logic level is “L” when the diodes 31 and 33 output the off-surge voltage Vs in FIGS. 4 (m) and 4 (p). Similarly, FIG. 4 (r) shows the waveform of the detection signal IN42, and when the diodes 34 and 32 output the off-surge voltage Vs in FIGS. 4 (n) and (o), the logic level is “L”. .
[0040]
Next, specific failure detection by the failure detection circuit of the fuel injection control device according to the first embodiment will be described. FIG. 5 is a simplified block diagram relating to the in-phase abnormality, and the ground fault 60 shows a state where the negative terminal of the first electromagnetic coil 5 is connected to the negative terminal of the voltage source 3, and when such a ground fault occurs. The current flowing through the electromagnetic coil 5 is not rapidly cut off and the off surge voltage Vs is not generated.
This is the same phenomenon as in the case of the short circuit abnormality of the individual switching element 13, and even if the power supply is cut off by the common switching element 11, the exciting current circulates through the commutation diode 12 and the ground fault circuit 60 or the shorted individual switching element. Therefore, the off-surge voltage Vs is not generated.
[0041]
The load short circuit 61 indicates a state in which the positive and negative terminals of the fourth electromagnetic coil 8 are short-circuited. When such a load short circuit 61 occurs, the excitation current does not flow to the electromagnetic coil 8, thereby opening the individual switching element 14. Sometimes the off-surge voltage Vs does not occur.
When the load is short-circuited, the individual switching elements 13, 14, 23, 24 and the common switching elements 11, 21 are protected for a short time by their own overcurrent protection functions, and the microprocessor 9 eventually cancels the drive command signal. It is protected from burning.
62 to 64 indicate disconnection open circuits. When a disconnection of wiring, a disconnection of a coil, an open / close failure of a switching element, etc. occurs, excitation current does not flow to the electromagnetic coils 6 and 7, and an off surge occurs when the individual switching elements 23 and 24 are opened. The voltage Vs is not generated.
[0042]
FIG. 6 shows a time chart for explaining the operation at the time of ground fault abnormality in FIG. 5, and the explanation will focus on the differences from the time chart for normal operation shown in FIG.
The abnormal current waveform 65 shown in FIG. 6 (i) is controlled by the operation holding weak current drive control because the excitation current for the first electromagnetic coil 5 does not flow through the current detection resistor 15 (see FIG. 1) due to the ground fault 60. An unillustrated current waveform is shown. Further, the overlapping current waveform 66 is substantially the same current as that of the fourth electromagnetic coil 8 in FIG. 6 (j), and originally flows through the first electromagnetic coil 5 that is grounded by the operation of the common switching element 11. It shows a state where no current is flowing.
[0043]
The missing surge voltage 67 in FIG. 6 (m) indicates that the off-surge voltage Vs that should be generated is not generated because the excitation current of the first electromagnetic coil 5 is not rapidly cut off by the ground fault 60. Further, the missing signal 68 in FIG. 6 (q) shows a state where there is no detection signal that should be generated due to the missing surge voltage 67.
[0044]
When the loss of the off-surge voltage Vs due to various abnormalities in the phase is detected as described above, the common switching element of the missing phase and all the individual switching elements connected in series with the common switching element are cut off as will be described later with reference to FIG. The remaining group of electromagnetic coils performs fuel injection as a retreat operation.
However, when the loss of the off-surge voltage Vs occurs in both groups, all the open / close elements are shut off and the engine cannot be operated.
[0045]
FIG. 7 is a simplified block diagram relating to an abnormality between phases. In FIG. 7, an inter-phase short circuit 70 shows a state where the negative terminals of the first and fourth electromagnetic coils 5 and 8 are short-circuited, and an inter-phase short circuit 71 is the second. , The state where the negative terminals of the fourth electromagnetic coils 6 and 8 are short-circuited is shown. The inter-phase short circuit 70 is an intra-group short-circuit generated between electromagnetic coils driven by the same common switching element 11, and the inter-phase short circuit 71 is an inter-group short circuit occurring between electromagnetic coils driven by different common switching elements. It has become.
[0046]
FIG. 8 is a time chart for explaining the operation when the intra-group phase short-circuit abnormality in FIG. 7 is described. The explanation will focus on differences from the normal operation time chart shown in FIG.
The abnormal current waveforms 72 and 75 shown in FIGS. 8 (i) and 8 (j) are obtained by halving the operation-maintaining weak current Ih as a result of the interphase short circuit 70 connecting the first and fourth electromagnetic coils 5 and 8 in parallel. Indicates the state.
[0047]
The overlapping current waveforms 73 and 74 in FIGS. 8 (i) and 8 (j) are extra overlapping that should not flow originally as a result of the phase-short circuit 70 connecting the first and fourth electromagnetic coils 5 and 8 in parallel. The current waveform is shown.
8 (m) and 8 (n) indicate the off-surge voltage Vs accompanying the interruption of the overlapping current waveforms 73 and 74, and the overlapping signals 78 and 79 in FIGS. The duplication detection signal accompanying the said duplication surge voltage 76,77 is shown.
[0048]
FIG. 9 is a time chart for explaining the operation at the time of an abnormal short circuit between the groups in FIG. 7, and the explanation will focus on the differences from the time chart for normal operation shown in FIG.
It should be noted that in an inter-phase short circuit across groups such as the inter-phase short circuit 71, all the individual switching elements 13, 14, 23, and 24 do not conduct at the same time (that is, the fuel injection period is relatively short). Each of the electromagnetic coils 5 to 8 is normally controlled and performs the same operation as that of the time chart of FIG. 4, but in a state where it is not possible to detect an interphase short circuit abnormality instead.
In contrast, FIG. 9 shows a time chart in the case where the fuel injection period is long and adjacent electromagnetic coils may be energized simultaneously.
[0049]
9 (j) shows that the weak current Ih for maintaining the operation flowing in the fourth electromagnetic coil 8 after the individual switching element 14 and the common switching element 11 are opened is in phase with the commutation diode 12. The state which attenuate | damped through the short circuit open circuit 71 and the individual switching element 23 is shown. The missing surge voltage 81 in FIG. 9 (n) shows a state in which the off-surge voltage Vs that should originally be generated is not generated due to the fourth electromagnetic coil 8 not being shut off at high speed. Similarly, the missing signal 82 in FIG. 9 (r) shows a state in which a detection signal that should be generated due to the influence of the missing surge voltage 81 is not generated.
[0050]
There are four types of interphase short-circuit abnormality across the groups related to the negative side wiring of the electromagnetic coil as described above. In any case, the off-surge voltage Vs on the preceding operation side of the solenoid valve that operates in tandem with each other in time. If the common switching element or individual switching element that drives the preceding operation side electromagnetic coil is cut off, the same countermeasure method as in the case of the in-phase abnormality in FIG. Convenient.
[0051]
However, with regard to the short circuit between the groups, if the fuel injection period is shortened so that the injection periods do not overlap, it is not necessary to shut off the common switching elements and individual switching elements. Even if the element is shut off, it may be a common switching element or an individual switching element on the slow action side.
[0052]
The overall operation of the failure detection circuit of the fuel injection device according to the first embodiment described above will be described with reference to the flowchart showing the operation of the microprocessor 9 shown in FIG.
In FIG. 10, 100 is an operation start step, 101 is a step following the start step 100 to determine whether there is a reset command from the external tool 40, and 102 is a RAM memory in the microprocessor 9 when the determination step 101 is YES. The step 103 resets the failure information stored in the step 103, or the step 102 ends the operation, or the step 101 is NO and the external tool 40 is not connected or is issued even if it is connected. This is a step of determining whether or not there is a reading instruction from the external tool 40 when there is not.
[0053]
104 is a step of transmitting the failure information stored in the RAM memory in the microprocessor 9 to the external tool 40 when the determination step 103 is YES, 105 is the step 104 is completed, or the above step 103 is NO. In the case where the external tool 40 is not connected or is connected but does not issue a read command, it is a step of determining whether or not the individual drive signals SW1 to SW4 are being generated. If NO and fuel injection has not been performed, the process proceeds to end step 106 and returns to start step 100 again.
[0054]
107 is a step of updating and acquiring the latest occurrence status of the individual drive signals SW1 to SW4 that repeatedly operate when the above step 105 is YES, and 108 is a step of updating the latest input status of the detection signals IN13 and IN42 following the step 107. In the obtaining step 110, subsequent to step 108, whether or not the detection signals IN13 and IN42 are missing immediately after the falling edge of the individual drive signals SW1 to SW4 (the time point when the logic changes from “H” to “L”). In step 111, if the determination step 110 is YES, whether or not there is an overlap in the energization periods of the electromagnetic coils driven in tandem with each other in the drive signal pulse train updated and acquired in step 105. In the determination step 112, when the determination step 111 is YES, this state is thereafter In this step, the energization period is shortened and the alarm / display device 42 generates an alarm / display output, and the stored information is stored until it is reset in step 102. Yes.
[0055]
113 determines whether the off-surge voltage Vs is missing due to which phase of the electromagnetic coil depending on which individual drive signal the missing of the off-surge voltage Vs in the step 110 corresponds to when the step 111 is NO. The step of storing 114 is a step of cutting off the common switching element that drives the electromagnetic coil of the off-surge voltage missing phase following the step, and 115 is a step of generating an alarm / display output to the abnormality alarm / display device 42. is there. When step 115 ends or when step 110 is NO, or when the operation of step 112 ends, the routine proceeds to step 120.
[0056]
In step 113, an in-phase failure such as a short circuit, disconnection, or opening of an electromagnetic coil, wiring or driving element is detected. In step 114, the common switching element 11 (or 21) is shut off, and the individual switching element 13 is safety. , 14 (or 23, 24) is also cut off for group energization.
Further, in step 112, there is an injection period suppressing means for preventing the occurrence of an abnormality in the inter-group short circuit 71 in FIG.
[0057]
120 is a step of determining whether or not the excessive detection signals IN13 and IN42 are duplicated immediately after the falling edges of the individual drive signals SW1 to SW4 (the time point when the logic changes from “H” to “L”); When the determination step is YES, it is a step of deterministically storing which phase of the electromagnetic coil is a short circuit depending on which individual drive signal corresponds to the overlap of the off-surge voltage Vs. Following step 121, 122 is a step of shutting off the common switching element that drives the electromagnetic coil that has been short-circuited between phases, and 123 is a step of generating an alarm / display output to the abnormality alarm / display device 42. When this step 123 is completed or when the above step 120 is NO, the process proceeds to the end step 106 and then proceeds to the start step 100 again.
[0058]
Note that step 121 is regarded as an abnormality of the first and fourth electromagnetic coils 5 and 8 with respect to the intra-phase short circuit 70 in FIG. Therefore, the group energization shut-off is performed in which the individual switching elements 13 and 14 are also shut off.
Further, the electromagnetic coil number of the phase or the cylinder number of the engine determined to be abnormal in the above steps 113 and 121 is stored in a non-volatile memory such as a RAM memory or an EE-PROM that is held by a battery for power failure. The external tool 40 is read and displayed, or is initialized and reset in step 102.
[0059]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 11 shows a detailed electric circuit diagram of the failure detection circuit of the fuel injection device according to the second embodiment of the present invention, and the difference from the first embodiment will be mainly described.
[0060]
In FIG. 11, in the first drive control circuit 10, the energization of the high voltage side switching element 11a is controlled by the rapid overexcitation control signal SW13, and the low voltage side switching element 11b is the weak current holding control circuit 19 similar to that of the first embodiment. The energization is controlled in response to the weak current holding control signal DT13 output by the above. The booster circuit 11 c is a circuit that boosts the voltage of the voltage source 3. The diode 16a feeds power from the booster circuit 11c to the first and fourth electromagnetic coils 5 and 8 through the high voltage side switching element 11a. On the other hand, the diode 16b feeds power from the voltage source 3 to the first and fourth electromagnetic coils 5 and 8 through the low voltage side switching element 11b. In FIG. 11, the common switching element 11 shown in FIG. 1 is divided into a high voltage side switching element 11a and a low voltage side switching element 11b, both of which are first and fourth electromagnetic coils 5 and 8. It is the same that it is a common switching element that feeds power. The second drive control circuit 20 has the same configuration as that of the first drive control circuit 10 and will not be described here.
[0061]
Next, the operation in the above configuration will be described in detail.
In the failure detection circuit of the fuel injection device having the configuration shown in FIG. 11, the voltage source 3 is a DC12V in-vehicle battery, for example, while the booster circuits 11c and 21c generate a high voltage source from DC12V to DC120V, for example, The coil is driven rapidly.
The low-voltage side opening / closing elements 11b and 21b are for supplying a weak current Ih for maintaining the operation of the electromagnetic coil, and by directly supplying power from the voltage source 3, the temperature rise of the booster circuits 11c and 21c is suppressed.
In the failure detection circuit according to the second embodiment, the exciting currents of the electromagnetic coils 5 to 8 are reduced as compared with the failure detection circuit in the first embodiment, so that the temperature rise of the common switching element and the individual switching element is reduced. Can be made.
[0062]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 12 shows a detailed electric circuit diagram of the failure detection circuit of the fuel injection device according to Embodiment 3 of the present invention. The description will focus on the differences from the one shown in FIG.
In FIG. 12, a booster circuit 11d is a circuit that boosts the power supply voltage from the voltage source 3. The high-voltage side switch element 11a is energized and controlled by a rapid overexcitation control signal SW13, and the low-voltage side switch element 11b is a weak current holding control signal DT13. The energization is controlled in response to. The diode 16a supplies power to the first and fourth electromagnetic coils 5 and 8 from the booster circuit 11d via the high voltage side switching element 11a, while the diode 16b is supplied from the voltage source 3 via the low voltage side switching element 11b. Power is supplied to the first and fourth electromagnetic coils 5 and 8.
[0063]
Similarly, the high-voltage side switching element 21a is energized and controlled by the rapid overexcitation control signal SW42, and the low-voltage side switching element 21b is energized and controlled in response to the weak current holding control signal DT42. The diode 26a supplies power to the second and third electromagnetic coils 6 and 7 from the booster circuit 21d via the high voltage side switching element 21a, while the diode 26b is supplied from the voltage source 3 via the low voltage side switching element 21b. Power is supplied to the second and third electromagnetic coils 6 and 7.
In the range described above, the only difference is that the booster circuits 11c and 21c are shared to form a common booster circuit 11d as compared with the second embodiment.
[0064]
Subsequently, the pull-down resistor 12a is connected in parallel with the commutation diode 12, and the voltage dividing resistors 12b and 12c divide the voltage of the voltage source 3. The correction resistor 12d is connected between the pull-down resistor 12a and the voltage dividing resistor 12c, and the voltage of the voltage dividing resistor 12c is applied to the non-inverting input terminals of the comparison circuits 43 and 44.
The resistance value R12a of the pull-down resistor 12a is set to a sufficiently smaller value than the resistance values R12b, R12c, and R12d of the other voltage dividing resistors 12b and 12c and the correction resistor 12d.
[0065]
Similarly, the pull-down resistor 22a is connected in parallel with the commutation diode 22, and the voltage dividing resistors 22b and 22c divide the voltage of the voltage source 3. The correction resistor 22d is connected between the pull-down resistor 22a and the voltage dividing resistor 22c, and the voltage of the voltage dividing resistor 22c is applied to the non-inverting input terminals of the comparison circuits 45 and 46.
The resistance value R22a of the pull-down resistor 22a is set to a sufficiently small value as compared with the resistance values R22b, R22c, and R22d of the other voltage dividing resistors 22b and 22c and the correction resistor 22d.
[0066]
13b is a diode for detecting off-surge, 13c and 13d are voltage dividing resistors, and the diode 13b and the voltage dividing resistors 13c and 13d are connected in series with each other so that the negative terminal of the first electromagnetic coil 5 and the negative voltage source 3 are negative. The voltage of the voltage dividing resistor 13 d is connected between the side terminals and applied to the inverting input terminal of the comparison circuit 43.
Similarly, 14b, 23b, and 24b are diodes for detecting off-surge, 14c, 14d, 23c, 23d, 24c, and 24d are voltage dividing resistors. Similarly, the voltages of the voltage dividing resistors 14d, 23d, and 24d are as follows. It is applied to the inverting input terminals of the comparison circuits 44-46.
[0067]
Further, the logical sum circuit 37 supplies the detection signal IN13 of the logical level “L” to the microprocessor 9 regardless of which output of the comparison circuit 43 or 46 becomes the logical level “L”. No. 38 supplies the microprocessor 9 with the detection signal IN42 of the logic level “L” regardless of which output of the comparison circuit 44 or 45 becomes the logic level “L”.
The off-surge detection circuit 39 includes the comparison circuits 43 and 44 and the comparison circuits 45 and 46.
[0068]
Next, the operation in the above configuration will be described focusing on the operation of the comparison circuit 43. First, the high voltage side opening / closing element 11a and the individual switching element 13 are electrically connected to operate the first electromagnetic coil 5 at high speed, and then the high voltage side opening / closing element 11a is cut off and the low voltage side opening / closing element 11b is weak for maintaining the operation. Current control is performed.
Eventually, when the individual drive signal SW1 becomes the logic level “L” and the low voltage side switching element 11b and the individual switching element 13 are cut off, the off-surge voltage shown in FIG. 2 is applied to the negative terminal of the first electromagnetic coil 5. Vs is generated, and the divided voltage by the voltage dividing resistors 13 c and 13 d is supplied to the inverting input terminal of the comparison circuit 43.
[0069]
On the other hand, the voltage at the non-inverting input terminal of the comparison circuit 43 at this time is a low value obtained by dividing the power supply voltage by the resistance values R12b and (R12c // R12d) because the voltage across the pull-down resistor 12a is approximately 0V. It has become. Here, (R12c // R12d) is a parallel combined resistance of the resistors R12c and R12d.
Accordingly, the input voltage of the comparison circuit 43 is lower on the non-inversion input terminal side than on the inverting input terminal side, and the output of the comparison circuit 43 generates a normal detection signal of logic level “L”.
[0070]
However, when the connection point of the first and fourth electromagnetic coils 5 and 8 is short-circuited to the power supply line by the short circuit 140, the divided voltage applied to the non-inverting input terminals of the comparison circuits 43 and 44 is the power supply voltage. Is a high value obtained by dividing the voltage by the resistance value (R12b // R12d) and R12c. Here, (R12b // R12d) is a parallel combined resistance of the resistors R12b and R12d.
Therefore, as the input voltage of the comparison circuit 43, the non-inverting input terminal side becomes a high voltage, and the output of the comparison circuit 43 is at the logic level “H”, and the off surge detection is not performed.
[0071]
Thus, according to the failure detection circuit of the fuel injection device shown in FIG. 12, it is possible to detect a short circuit abnormality on the common switching element side, and the same applies to other electromagnetic coils.
Further, for this short circuit abnormality, the missing phase is determined and stored in step 113 of FIG. 10, and in step 114, the common switching element 11 and the individual switching elements 13 and 14 are held off.
[0072]
Further, when the connection common point of the first and fourth electromagnetic coils 5 and 8 and the connection common point of the second and third electromagnetic coils 6 and 7 are short-circuited by the short circuit 141 between the groups, When there is no overlap between the energizing periods of the adjacent electromagnetic coils, no abnormality occurs and the presence of the short circuit 141 is not detected.
On the other hand, when there is an overlap in the energizing periods of the adjacent electromagnetic coils, the voltages at the non-inverting input terminals of the comparative open circuits 13b, 14b, 23b, and 24b in FIG. 12 are high when the individual switching elements are opened. The off-surge voltage Vs cannot be detected, and the current-carrying period is shortened in step 112 of FIG. 10, and the retreat operation is performed by this measure.
[0073]
Embodiment 4 FIG.
In the first to third embodiments described above, the evacuation operation method corresponding to the short-circuit between the groups is supported by suppressing the injection period. However, the common switching element or the like is shut off without performing the suppression process of the injection period. The group energization cut-off may be performed. Although the description has been given using the four-cylinder engine, even in the case of a six-cylinder or eight-cylinder engine, two groups of common opening / closing elements are used, or three groups (six cylinders) or four groups (eight cylinders) are used. Common switching elements separated by groups can also be used.
[0074]
Further, when the engine is a gasoline engine and the fuel injection control device includes the engine ignition control function, the correction of the ignition timing is performed in addition to the correction of the fuel injection control in the thinning-out operation when the abnormality occurs. By carrying out, it can improve so that the more stable evacuation operation can be performed.
In addition, the abnormality alarm / display device is based on, for example, an indication that the thinning operation is being performed, a state in which all groups are abnormal and fuel injection is completely stopped, or the ignition device group is disconnected, short-circuited, misfiring, etc. It is also possible to alarm and display the fuel injection stop treatment in a comprehensive and hierarchical manner.
[0075]
【The invention's effect】
As described above, according to the failure detection circuit of the fuel injection device according to the present invention, short-circuiting / breaking / opening of the fuel injection control electromagnetic coil and its opening / closing element / wiring are collectively detected by a simple off-surge detection circuit. In addition to this, it is also possible to detect a short circuit failure between phases by means of the off-surge loss determination means and the overlap determination means. In addition, stable evacuation operation can be performed by grouping by the common switching elements.
[0076]
Further, since the current control for the electromagnetic coil is performed on the common switching element side, the off-surge voltage can be easily detected by monitoring the voltage across the individual switching elements.
[0077]
Further, since the off-surge voltage is detected based on the both-end potential of the electromagnetic coil, it is possible to easily detect a short circuit abnormality between the common switching elements and a mutual short circuit between the groups.
[0078]
Further, since the off-surge detection circuit is appropriately logically coupled by a logical sum circuit, it is possible to determine whether or not the off-surge voltage is duplicated, and it is possible to reduce the number of microprocessor inputs and hardware.
[0079]
In addition, since the rapid overexcitation control and the operation holding weak current control are performed by the common switching element alone, the power supply control circuit is simplified, and the withstand voltage of the electromagnetic coil may be low.
[0080]
In addition, since the common switching element is divided so that rapid over-excitation by high voltage and operation holding control by low voltage are performed, the amount of current to the common switching element is reduced, heat generation is reduced, and the device is downsized. Can do.
[0081]
In addition, since rapid overexcitation can be performed for all the electromagnetic coils using a single overexcitation booster circuit, the apparatus can be reduced in size and cost.
[0082]
Further, when the common switching element is shut off due to the occurrence of an abnormality, the proper grouping is performed, so that a stable evacuation operation can be performed by the electromagnetic coil connected to the remaining common switching element.
[0083]
Further, by performing a measure for shortening the energization period of the drive signal pulse train for a short circuit abnormality between different groups, a more stable retreat operation can be performed.
[0084]
Further, since the alarm / display is performed based on the occurrence of missing / overlapping abnormality of the off-surge voltage, a warning is given for any generally assumed failure and safety can be improved.
[0085]
In addition, since the microprocessor includes an interface circuit for connection with an external tool, the identification information of the electromagnetic coil in which an abnormality has occurred can be read and displayed on the external tool, and the efficiency of maintenance inspection work can be improved. The stored information can be easily initialized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a detailed electric circuit diagram of a failure detection circuit of a fuel injection device according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a partial detail view of a failure detection circuit for a fuel injection device according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 3 is a cylinder layout diagram of a failure detection circuit for a fuel injection device according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 4 is a time chart during normal operation in the failure detection circuit of the fuel injection device according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 5 is a simplified block diagram at the time of in-phase abnormality in the failure detection circuit of the fuel injection device according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 6 is a time chart at the time of ground fault abnormality in the failure detection circuit of the fuel injection device according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 7 is a simplified block diagram when a phase short-circuit abnormality occurs in the failure detection circuit of the fuel injection device according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 8 is a time chart at the time of an intra-group phase short-circuit abnormality in the failure detection circuit of the fuel injection device according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 9 is a time chart at the time of an abnormal short circuit between the outer phases of the group in the failure detection circuit of the fuel injection device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an operation flowchart in the failure detection circuit of the fuel injection device according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 11 is a detailed electric circuit diagram of a failure detection circuit for a fuel injection device according to Embodiment 2 of the present invention;
FIG. 12 is a detailed electric circuit diagram of a failure detection circuit for a fuel injection device according to Embodiment 3 of the present invention;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel injection control apparatus, 2 Power switch, 3 Voltage source, 4 Sensor group, 5-8 Electromagnetic coil, 9 Microprocessor, 10 1st drive control circuit, 11 Common switching element, 11a High voltage side common switching element, 11b Low voltage side Common switching element, 11c boosting circuit, 11d common boosting circuit, 12 commutation diode, 12a pull-down resistor, 13, 14 individual switching element, 13a, 14a constant voltage diode, 13b, 14b off-surge detection diode, 13c, 13d, 14c , 14d Voltage dividing resistor, 15 Current detection resistor, 16, 17 OR element, 18 AND element, 19 Weak current holding control circuit, 20 Second drive control circuit, 21 Common switching element, 21a High voltage side common switching element, 21b Low voltage side common switching element, 21c booster circuit, 22 commutation diode, 23, 24 individual switching element, 23b 24b Off-surge detection diode, 23c, 23d, 24c, 24d Voltage dividing resistor, 25 Current detection resistor, 26, 27 OR element, 28 AND element, 29 Weak current holding control circuit, 31-34 diode, 35 Off-surge detection circuit 35a comparison circuit, 35b, 35c voltage dividing resistor, 36 off surge detection circuit, 36a comparison circuit, 36b, 36c voltage dividing resistor, 37, 38 OR circuit, 39 off surge detection circuit, 40 external tool, 41 interface circuit, 42 abnormal Alarm / display device, 43 to 46 comparison circuit, 50 crankshaft, 51 to 54 cylinders, 60 ground fault, 61 load short circuit, 62 to 64 disconnection circuit, 65 abnormal current waveform, 66 overlapping current waveform, 67 missing surge voltage, 68 Missing signal, 70, 71 Short circuit between phases, 72 Abnormal current waveform, 73, 74 Duplicate current waveform , 75 Abnormal current waveform, 76, 77 Duplicate surge voltage, 78, 79 Duplicate detection signal, 80 Attenuating current waveform, 81 Missing surge voltage, 82 Missing signal.

Claims

A plurality of electromagnetic coils for driving a fuel injection solenoid valve for each cylinder of the multi-cylinder engine;
A microprocessor for generating a drive signal pulse train and a rapid overexcitation control signal;
In response to a drive signal pulse train from the microprocessor, a plurality of individual open / close elements that sequentially open and close to drive the corresponding electromagnetic coils,
A plurality of groups of common switching elements that collectively feed and drive electromagnetic coils in a group consisting of at least a plurality of electromagnetic coils separated by two or more strokes in response to a rapid overexcitation control signal from the microprocessor;
A plurality of off-surge detection circuits for detecting off-surge voltages generated by opening the individual switching elements corresponding to electromagnetic coils of at least different groups;
A failure detection circuit for a fuel injection device, wherein the microprocessor compares detection signals from the plurality of off-surge detection circuits and makes an abnormality determination based on the absence or overlap of the detection signals.

In the failure detection circuit of the fuel injection device according to claim 1,
Each of the off-surge detection circuits detects the off-surge voltage by detecting that the voltage value across the individual switching element exceeds the voltage value of the voltage source when the individual switching element is opened. A failure detection circuit for the fuel injection device.

In the failure detection circuit of the fuel injection device according to claim 1,
Each of the off-surge detection circuits is configured such that when the individual switching element and the common switching element are opened, the voltage of the negative terminal of the electromagnetic coil is higher than the voltage of the power supply terminal connected to the common switching element. A failure detection circuit for a fuel injection device, wherein the off-surge voltage is detected by detecting the above.

In the failure detection circuit of the fuel injection device according to claim 1,
The common switching element includes a logical sum circuit that logically combines detection signals output from the off-surge detection circuits for electromagnetic coils of different groups,
A failure detection circuit for a fuel injection device, wherein the microprocessor makes an abnormality determination based on an output of the logical sum circuit.

In the failure detection circuit of the fuel injection device according to claim 1,
Each common switching element responds to a rapid overexcitation control signal from the microprocessor and a weak current holding control signal for holding the operation of the electromagnetic coil, and detects a failure of the fuel injection device circuit.

In the failure detection circuit of the fuel injection device according to claim 1,
It has a boost circuit for overexcitation that boosts the power supply voltage.
The common switching element is responsive to a high-voltage side switching element that feeds and drives the voltage coil through the overexcitation booster circuit and a weak current holding control signal for maintaining the operation of the electromagnetic coil. A failure detection circuit for a fuel injection device, comprising: a low-pressure side opening / closing element for feeding and driving a coil.

The failure detection circuit of the fuel injection device according to claim 6,
Each of the high-voltage side switching elements shares the overexcitation booster circuit, and the overexcitation booster circuit is shared by all the electromagnetic coils.

In the failure detection circuit of the fuel injection device according to claim 1,
When the microprocessor determines that the detection signal from the off-surge detection circuit is abnormal, the microprocessor includes a group energization blocking unit that blocks the corresponding common switching element and the individual switching elements connected in series with the common switching element. Prepared,
A failure detection circuit for a fuel injection device, wherein a retreat operation is performed by an electromagnetic coil other than the group in which the individual switching elements are blocked.

In the failure detection circuit of the fuel injection device according to claim 8,
The microprocessor performs a fuel injection operation for shortening the energizing period of the drive signal pulse train if there is an overlap in energizing periods of the electromagnetic coils that follow each other when an abnormality is determined due to the absence of the off-surge voltage. Device failure detection circuit.

In the failure detection circuit of the fuel injection device according to claim 1,
An abnormality reporting means for receiving an abnormality signal and reporting the occurrence of an abnormality is provided.
A failure detection circuit for a fuel injection device, wherein the microprocessor outputs an abnormality signal to the abnormality reporting means when it is determined that an abnormality is detected from a detection signal from the off-surge detection circuit.

In the failure detection circuit of the fuel injection device according to claim 1,
A failure detection circuit for a fuel injection device, wherein the microprocessor includes an interface circuit for connection with an external tool.