JPH0233449A - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、ディーゼルエンジン等に使用される蓄圧配管
（コモンレール）を有する燃料噴射制御装置に関するも
のである。

「従来の技術」 最近、ディーゼルエンジン用の種々の電子制御式燃料噴
射装置が開発されている０例えば第７図の従来システム
の全体構成図に示すようにインジェクターａにコモンレ
ールｂ内に蓄圧される高圧燃料を作用させ、ニードルＣ
のリフトを三方電磁弁ｄにより制御する方法が考えられ
ている（特開昭６２−２５８１６０）、三方電磁弁ｄの
非通電時には、ボートＸとボートＹが連通し、高圧燃料
が油圧ピストンｅの上部に導かれ、その圧力によりニー
ドルＣのリフトを阻止する０通電時には、アウターバル
ブｆが吸引上昇しボートｘが塞がれボートＹとボートＺ
が連通するため油圧ピストンｅにかかる圧力はボートＹ
、ボートＺを経て低圧側へリークする。このため、ニー
ドルＣは燃料圧力により上昇し、噴射口を開いて燃料を
噴射するものである。非通電時には、アウターバルブｆ
には下向きに力 Ｆ＝ｇＰｅ（Ｄ＋”−Ｄｚ’）／４＋Ｆｓ（但し、Ｐｃ
：コモンレール圧力、Ｆｓ：バネ力）が作用しているの
で、ボートＹとボートＺを接続しコモンレールｂ内の高
圧燃料を噴射するためには力Ｆに打ち勝つ程の吸引エネ
ルギーが必要になるばかりでなく、アウターバルブｆを
吸引する動作を高速で行わないと、ボートＸとボートＺ
が連通し燃料が低圧側へリークしてしまう、さらに、噴
射開始時期を精密に制御する上からも、アウターバルブ
ｆの吸引動作は極めて高速に行わなければならない、従
って、コモンレール圧Ｐｃが高い程大きな三方電磁弁ｄ
の吸引エネルギーが必要となる。

高い燃料圧力に逆らって三方電磁弁ｄを迅速に動作させ
かつ消費エネルギーの低減を目的とするこのシステムで
は、ＥＣＵは入力される実コモンレール圧Ｐｃ、アクセ
ル開度Ａｃｅｐ、エンジン回転数Ｎｅ、吸気温度、冷却
水温等の各種情報から燃料噴射時期、燃料噴射量を演算
し電磁弁駆動パルス口を出力するが、第８図に示すよう
に該駆動パルス口は、デコーダｇにより気筒毎に分配し
インターフェイスｈを介して電磁弁駆動回路へ送られる
。前記デコーダｇは東芝製高速ＣＭＯＳデコーダＴＣ７
４ＨＣ１３８を使用したものであって、ＣＰＵから端子
Ａ、Ｂ、Ｃに印加される３ビツトのコードにより出力Ｙ
０〜Ｙ、の内の一つの出力が動作可能な状態となり電磁
弁駆動パルスＣ（ローアクティブ）を電磁弁駆動回路へ
出力するものである。電磁弁駆動パルス口はＣＰＵのい
わゆるタイマ機能（アウトプットコンベア機能）を利用
して精度良く出力される。またデコーダｇの前記入力Ａ
、Ｂ、ＣもＣＰＵのボートにより制御される。

すなわち、タイマ機能（アウトプットコンベア機能）に
よりＣＰＵから出力された電磁弁駆動パルスＣをＡ、Ｂ
、Ｃ端子により選択することによりすべての気筒の駆動
パルスを精度良く制御できる。

三方電磁弁駆動パルスがハイレベルの間三方電磁弁ｄに
通電するが、最高１５０ＭＰａにも達する燃料圧力に逆
らって該電磁弁ｄの動作を迅速に行うために車載電源電
圧（バッテリ電圧）を越える高電圧を発生させておき、
電磁弁駆動回路に送られてきた三方電磁弁駆動パルスの
立ち上がりと同時に放電して三方電磁弁ｄに高電圧を供
給すゐ、このように急峻な立ち上がりの電流により磁束
が急増し高い燃料圧力下でも早い応答が可能となる。

一方、コモンレール圧力はエンジン負荷やエンジン回転
数Ｎｅに応じ燃費向上や排ガス浄化をねらって最適値に
制御される。高圧フィードポンプｉの電磁弁ｊへの通電
開始時期から通電終了時期までの間にカムにのリフトを
利用し高圧を発生させている。このシステムでは、通電
終了時期はエンジン回転数に応じたある特定のタイミン
グとし、同じく回転数に応じたある特定のタイミングに
設定された基準からＴ、（ｓｅｅ）後を通電開始時期と
じＴ２を演算により変化させることでコモンレール圧力
を最適値に制御している。そのポンプの電磁弁通電開始
時期Ｔ、の演算方法を以下に述べる。

まず、指令噴射量と指令噴射圧により基本的な通電開始
時期を定めておき、指令噴射圧と実コモンレール圧Ｐｃ
の差分に応じたＰＩＤ！ＩＩ御でフィードバック制御を
行う、つまり、上記の基本的な通電開始時期にフィード
バック補償量を加えて最終的な通電開始時期Ｔ、を設定
している。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、前記従来システムにおいて三方電磁弁に
高電圧を供給する高電圧発生部が、何らかの原因で故障
を生じ、高電圧を供給できなくなった場合は、開弁の応
答性が悪化し燃料噴射の時期及び噴射量に対する制御精
度が低下して、燃料のリークが増え燃費悪化をひきおこ
すばかりでなく、エンジン負荷が大きくコモンレール圧
が高い場合には、三方電磁弁が吸引力不足で開弁ぜず燃
料噴射が不可能となってエンジン停止に至る等の問題点
がある。

本発明は、前記問題点を解決するためになされたもので
、高電圧発生部が故障した場合には、高圧のコモンレー
ル圧を降圧して、車載電源電圧により電磁弁の開閉を制
御できる燃料噴射制御装置を提供することを目的とする
ものである。

「課題を解決するための手段」 前記目的を達成するための具体的手段は、高い所定圧の
燃料をコモンレール内に蓄圧し、この燃料を開弁により
噴射ノズルから内燃機関の各気筒に噴射する電磁弁と、
該電磁弁を駆動する電磁弁駆動回路とからなる燃料噴射
制御装置において、該電磁弁駆動回路は車載電源電圧を
超える高電圧を印加する高電圧発生手段と、電磁弁の動
作状態をホールドするための一定＠流を該電磁弁に供給
する定電流回路と、電磁弁の開閉を制御するスイッチン
グ回路を含み、さらに前記高電圧発生手段の異常を検出
する異常検出手段と、その異常検出により車載電源電圧
で電磁弁を開弁できるよう前記コモンレール内の燃料圧
を降圧する圧力制御手段とを設けたことを特徴とするも
のである。

「作用」 前記具体的手段によれば、高電圧発生手段の異常を異常
検出手段が検出すると、圧力制御手段がコモンレール内
の燃料圧を、車載電源電圧により電磁弁が開弁可能な圧
力にまで降圧し、燃料噴射を継行していわゆる退避走行
を可能にする。

「実施例」 本発明の実施例を第１〜第３図に基づいて説明する。

第１図は、本発明装置の回路構成図であって、ブロック
１０．ブロック２０．ブロック３０で構成される従来の
回路にブロック４０を追加したものである。ブロック１
０は高電圧発生部、ブロック２０は三方電磁弁Ｖｌ、　
Ｖ２・・・ＶＮ（以下区別して説明しない場合は単に■
という）のプルイン後のホールド電流１８を供給するた
めの定電流回路部、ブロック３０は三方電磁弁の駆動制
御部、ブロック４０は高電圧発生部１０の異常検出回路
部である。

高電圧発生部１０は、チャージ電流制御回路１１および
電流検出回路１２を包含している。端子１には三方電磁
弁■の０Ｎ−ＯＦＦを制御する気笛毎に分配された駆動
パルスτ１．τ２・・・τＮ（以下単にτという）が印
加される。端子２には、高電圧発生部１０を動作させる
ためのチャージパルスＰＬＳが印加される。駆動パルス
でとチャージパルスＰＬＳは、機関の燃料噴射量、燃料
噴射時期を演算するＥＣＵ３Ｏにより、適切な位相で出
“力されている。すなわち、駆動パルスτに先立って、
チャージパルスＰＬＳを入力した高電圧発生部１０は、
エネルギーを一時蓄積するためのコイルＬ１を流れる電
流をスイッチングすることにより、高電圧蓄積手段をな
すコンデンサＣ１に高電圧を発生させる０本実施例では
第２図におけるチャージ電圧Ｖ’ＣＮＱの波形にも示す
通り、電圧を５度に分けて昇圧している。三方電磁弁駆
動制御部３０において、端子１に印加される駆動パルス
τが高電位になると、ＭＯ３形電界効果トランジスタＦ
ＥＴＩが導通状態になり、同時にサイリスタＴＨ２がト
リガされ、コンデンサＣ１にあらかじめ高圧蓄積された
電荷は、サイリスタＴＨ２三方電磁弁Ｖ、ＭＯ８形電界
効果トランジスタＦＥＴ１．および抵抗Ｒ１を通じて急
速に放電されるため、三方電磁弁Ｖを流れる電流も急速
に立ち上がりピーク電流ｉ　ｐに達する。放電を終了す
ると電流はしだいに減衰しあらかじめ設定されているホ
ールド電流ｉ−のレベルに達する。このホールド電流ｉ
、ｌのレベルは、開弁後の状態を保つのに十分な吸引力
を発生し、かつ熱の発生を少なくでき、ＭＯ８形電界効
果トランジスタＦＥＴＩのオフ時には、電流が十分速く
減衰するレベルに設定されている。ピーク電流ｉ　ｐか
らホールド電流１　＋＋に減衰した後は、三方電磁弁Ｖ
をホールドするために一定のホールド電流ｉ　Ｍが定電
流回路部２゜より三方電磁弁Ｖに供給される。この定１
！流回路部２０は、パワー素子の発熱を抑えるためスイ
ッチングタイプを採用している。ホールド電流ｉ。

は、ダイオードＤ１又は、ダイオードＤ２を通して三方
電磁弁■に供給される。また、三方電磁弁■に流れる電
磁弁電流が抵抗Ｒ１間で電流検出回路３１により検出さ
れ定電流回路部２ｏヘフイードバツクされており、駆動
パルスτが低電位になると、ＭＯＳ形電界効果トランジ
スタＦＥＴ１はオフし、電磁弁電流は遮断されてホール
ド電流ｉ、Ｉもオフとなる。

ブロック４０で示す高電圧発生部１０の異常検出回路部
のコンパレータｉＣ１の正入力端子には、抵抗Ｒ９を介
して基準電位が入力される。基準電位は定電圧ライン（
５Ｖ）と接地間を抵抗Ｒ６とＲ７で分圧することにより
求められ、抵抗Ｒ７と並列に安定化のためのコンデンサ
Ｃ３が付加されている。コンパレータｉＣ１の負入力端
子には、抵抗Ｒ８を介してＶｏ。、。を入力する。Ｖ’
Ｃｌｌ６はコンデンサＣ１の電位ＶＢ。を抵抗Ｒ４とＲ
５で分圧することにより求められる。コンパレータＬＣ
Ｉの出力と正入力端子を接続する抵抗ＲＩＯ及び正入力
端子と負入力端子の間に挿入されているコンデンサＣ２
は、ノイズにより誤動作を防止するためのヒステリシス
を与えるためものである。すなわちコンパレータｉＣ１
は、コンデンサＣ１が昇圧し、負入力端子の電位レベル
が基準電位Ｖ□。

を越えると、出力■。Ｕ？をロウレベルに反転させてＥ
ＣＵ３Ｏに入力する。Ｆ、ＣＵ３Ｏ内において単安定マ
ルチバイブレータ（東芝製ＴＣ；４５３８）ｉＣ２のＡ
トリガ端子に第２図の電磁弁駆動パルス口を入力すると
ともに、Ｂ端子、ＣＤ端子をハイレベルに設定すること
により、該バイブレータｌＣ２は駆動パルス口の立ち上
がりで出力Ｑがローレベルに反転し、以後コンデンサＣ
４，抵抗Ｒ１１、ダイオードＤ５で決定される時間Ｔだ
けローレベルを維持した後、ハイレベルに復帰する。

そして、この出力Ｑ（第２１囚）をＤタイプフリップフ
ロップｉＣ３のＣＬＯＣＫ端子に入力し、ＲＥＳＥＴ端
子、ＳＥＴ端子をローレベルとし、異常検出回路部４０
のコンパレータｉＣ１の出力■。１．をＤＡＴＡ端子に
入力する。これによりＣＬＯＣＫ端子の立ち上がり時の
ＤＡＴＡ端子のレベルがＱ端子から出力される。従って
、単安定マルチバイブレークｉＣ２の時定数Ｔを適当に
選ぶと、高電圧発生部１０で何らかの原因により必要な
高電圧が発生しない時に、Ｄタイプフリップフロップｉ
Ｃ３の出力Ｑ（第２図［Ｅ］）がハイレベルとなる。

この出力ＱをＥＣＵ３Ｏ内のＣＰＵの図示しないょ一ト
、□（以下異常検出ボートという）正入力して異常検出
信号とする。

前記実施例の回路構成及びその作動、よ、前ｊ己第１．
２図に基づいて説明した通りであって、ＥＣＵ３ＯのＣ
ＰＵに入力されるＤタイプフリップ７０ツブｉＣ３の出
力Ｑに基づいて実施されるコモンレール圧力Ｐｃの圧力
制御について、第３図の通電開始時期Ｔ２の算出ルーチ
ンのフローチャートに従い説明する。

コモンレール圧力Ｐｃの圧力制御は、高圧フィードポン
プの電磁弁の開閉により行うもので、最終的には電磁弁
への通電開始時期Ｔ、を算出し、このタイミングで出力
されるポンプ電磁弁制御パルスによりポンプの電磁弁を
開弁することにより行う。

まず、ステップ５１００（以下ステップを省略する）で
、異常検出ボートＰ１のレベルがハイレベルかローレベ
ルかを判断する。ローレベルであれば５１０１へ進み、
エンジン回転数Ｎｅと指令噴射量Ｑ　Ｆｌｌ＋の二次元
マツプより補間にて求められた値を、水温補正し指令噴
射圧Ｐ　Ｆｌｌ＋を算出する。前記５１００でハイレベ
ルであれば５１０２へ進む、５１０２では、車載電源電
圧で三方電磁弁Ｖが駆動可能なコモンレール圧に指令噴
射圧Ｐ２、を設定する。具体的にはＰ、□＜　６０　Ｍ
　Ｐ　ａとする。続いて８１０３では、指令噴射圧Ｐ　
ｙ＋＋＋と指令噴射量Ｑ、□の二次元マツプより補間に
て高圧フィードポンプの基本的電磁弁通電タイミングＴ
□□、を算出する。また５１０４では、実コモンレール
圧Ｐａと指令噴射圧ＰＦＩＩ＋の差分に応じたＰＩＤ制
御によりフィードバック補償ｉ”ｒｙ、、を求める。続
いて５１０５へ進み、前記５１０３及び５１０４で算出
されたＴ、□□とＴ、□に基づいて高圧フィードポンプ
の電磁弁通電開始時期Ｔ２を算出する。

前記高電圧発生部１０の故障が、ｃＰＵの異常検出ボー
トＰ１により検出されると、高圧フィードポンプの電磁
弁通電開始時期Ｔ、の算出基準となる指令噴射圧Ｐ、１
．が６０ＭＰａ未満に設定される。このため算出された
Ｔ２のタイミングでボンブ電磁弁を開くと、高圧フィー
ドポンプにより発生する実コモンレール圧Ｐｅが降圧し
て、車載電源電圧を印加される三方電磁弁■が開弁可能
となる。

高電圧発生部１０の異常を検出する他の実施例として、
前記第１図に示すコンパレータＩＣ１のＶ　ＯＬｌ　？
のレベルを直接監視することにより行う方法がある。

まず第４図に示す通り、エンジンの回転角を検出する回
転センサの１５℃Ａ信号（以後Ｎｅパルスという）に番
号を付ける。Ｇｌ信号入力直後のＮｅパルス立ち上がり
を第１気筒のＮｅパルス番号を０番とし、以後Ｎｅパル
スの立ち上がり毎にＮｅパルス番号をカウントアツプし
てい（、Ｎｅパルス番号７番の次はカウントをリセット
し、点火順序に従い第５気筒のＮｅパルス番号０番とす
る。Ｇ２信号入力直後のＮｅパルスの立ち上がりは第６
気隨のＮｅパルス番号０番とし、以下、前記の方法に基
づいてＮｅパルスに番号を付す、そこで、例えばＮｅパ
ルス７番目の立ち上がりで■。ｕ７のレベルを見れば、
第１実施例で説明したようにローレベルならコンデンサ
Ｃ１が高電位となり、高電位発生部１０が正常、ハイレ
ベルなら異常とみなすことができる。それ以後の処理は
、前記第１実施例の場合と同様にする。

前記技術手段に基づくコモンレール圧の降圧制御処理を
第５図及び第６図に示すフローチャートにより説明する
。

第５図のＮｅ割り込み処理ルーチンにおいて、Ｎｅパル
スの番号を８２００で７番かどうかを判断する。７番目
でなければＮｏで何も処理をせず、７番目であればＹＥ
Ｓで８２０１へ進み異常検出ボートＰ１に接続された■
。。、のレベルがハイレベルであるか否かを判断する。

ローレベルであれば５２０２で異常フラグを「０」にセ
ットし、ハイレベルであれば８２０３で「１」にセット
する。また、第６図の電磁弁通電開始時期Ｔ、の算出ル
ーチンにおいて、５３００で異常フラグのセット状態を
判断し、異常フラグが「１」にセットされていれば５３
０２へ進み、指令噴射圧ＰＦＩＭを６０ＭＰａ未溝で制
カナるようにする。異常フラグが「０」にセットされて
いれば８３０１以下の通常通りの制御を行う、以後５３
０１〜５３０５の各ステップは、第１の実施例と同様で
あるので説明を省略する。

前記技術手段によれば、コンパレータｌｃ１のＶ　０１
１？のレベルを、直接監視することによりコモンレール
圧の降圧制御が可能となり、ＥＣＵ内における単安定バ
イブレータｔｃ２及びＤタイプフリップフロップｉＣ３
の回路構成を省略することができる。

尚、前記高電圧発生部１０及びその異常検出手段等につ
いては、実施例手段に限定されるものではない。

「発明の効果Ｊ 本発明は、前記具体的手段及び作用の説明で明らかにし
たように、高電圧発生手段の異常を異常検出手段が検出
すると、圧力制御手段がコモンレール内の燃料圧を、車
載電源電圧により電磁弁が開弁可能な圧力にまで降圧し
、燃料噴射を継杆していわゆる退避走行を可能にするこ
とができ、フェイルセーフの思想を実現できる等の優れ
た効果がある。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の実施例を示し、第１図は回路構成図
、第２図は作動を説明するタイムチャート、第３図は通
電開始時期Ｔ、の算出ルーチンのフローチャート、第４
図は他の異常検出手段の作動を示すタイムチャート、第
５図はＮｅ割り込み処理ルーチンを示すフローチャート
、第６図は他の実施例における通電開始時期Ｔ、の算出
ルーチンを示すフローチャート、第７図は従来システム
の全体構成図、第８図はその作動を示すタイムチャート
であって、併せてＥＣＵ内のブロック図を示したもので
ある。 １０、、、高電圧発生部、　２０．、、定電流回路、３
０　、、、三方電磁弁駆動制御部、　４０　、、、異常
検出回路部、　５０．、、ＥＣＵ、　　Ｌｌ、、、コイ
ル、Ｃ１、、、コンデンサ、　Ｖ、Ｖ＋、Ｖｚ・・・Ｖ
ｗ、、、三方電磁弁、 ｉ　Ｃ１、、、コンパレータ、 ｉｃ２．。 、単安定マルチバイブレータ、 ｉ　Ｃ３、、、Ｄタイ プフリップフロップ。 第 図 Ｔ、Ｘ出ルーチン 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　高い所定圧の燃料をコモンレール内に蓄圧し、この燃
   料を開弁により噴射ノズルから内燃機関の各気筒に噴射
   する電磁弁と、該電磁弁を駆動する電磁弁駆動回路とか
   らなる燃料噴射制御装置において、該電磁弁駆動回路は
   車載電源電圧を超える高電圧を印加する高電圧発生手段
   と、電磁弁の動作状態をホールドするための一定電流を
   該電磁弁に供給する定電流回路と、電磁弁の開閉を制御
   するスイッチング回路を含み、さらに前記高電圧発生手
   段の異常を検出する異常検出手段と、その異常検出によ
   り車載電源電圧で電磁弁を開弁できるよう前記コモンレ
   ール内の燃料圧を降圧する圧力制御手段とを設けたこと
   を特徴とする燃料噴射制御装置。