JP2016200242A - Drive control device of solenoid valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電磁弁の駆動制御装置に関し、特に電磁弁の弁体が弁座に着座したまま作動しない固着故障（全閉固着故障）を判定する機能を有する駆動制御装置に関する。 The present invention relates to a drive control device for a solenoid valve, and more particularly, to a drive control device having a function of determining a sticking failure (fully closed sticking failure) in which a valve body of a solenoid valve does not operate while seated on a valve seat.
特許文献１には、燃料電池システムにおいて燃料ガス供給を制御するインジェクタ（電磁弁）の固着故障を判定するコントローラが示されている。このシステムにおけるインジェクタは、弁体を電磁駆動力で駆動して弁座から離隔させることにより、ガス流量を調整するものである。コントローラは、インジェクタ下流側において反応ガスの圧力を検出し、検出圧力と目標圧力との差分が閾値を超えると固着故障が発生したと判定する。
特許文献１に示された判定手法は、インジェクタ下流側において検出される燃料ガス圧力に基づいてインジェクタの固着故障を判定するものであり、燃料ガス圧力を検出するための圧力センサを必要とする。インジェクタ下流側の燃料圧力といったパラメータを検出することなく、より簡便な手法で固着故障を判定できることが望ましい。
The determination method disclosed in
例えば内燃機関の燃料噴射用の電磁弁である燃料噴射弁の固着故障が発生すると、対応する気筒の燃焼室に燃料が供給されなくなるため、失火を検出することによって、あるいは排気系に設けられる空燃比センサによって検出される空燃比の変動に基づいて固着故障が発生している可能性を判定可能である。しかし、他の原因で燃料供給が遮断されている可能性、あるいは点火系の故障の可能性もあり、失火検出や空燃比変動によって燃料噴射弁の固着故障の有無そのものを判定することはできない。 For example, if a fuel injection valve, which is a solenoid valve for fuel injection in an internal combustion engine, is stuck, a fuel is not supplied to the combustion chamber of the corresponding cylinder. Therefore, it is possible to detect a misfire or to detect an empty space provided in the exhaust system. It is possible to determine the possibility that a sticking failure has occurred based on fluctuations in the air-fuel ratio detected by the fuel ratio sensor. However, there is a possibility that the fuel supply is interrupted due to other causes, or there is a possibility of failure of the ignition system, and it is impossible to determine whether or not the fuel injection valve is stuck due to misfire detection or air-fuel ratio fluctuation.
本発明は上述した点を考慮してなされたものであり、比較的簡単な手法で電磁弁の固着故障を短時間で判定することができる電磁弁の駆動制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described points, and an object of the present invention is to provide a drive control device for a solenoid valve that can determine in a short time whether or not a solenoid valve is stuck by a relatively simple method. .
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、弁体（３２）及び該弁体を駆動する駆動ソレノイド（３９）とを備える電磁弁（２）の駆動制御装置であって、前記駆動ソレノイドに電流を供給することによって弁体を全閉位置から開弁作動させる駆動制御装置において、前記電磁弁の駆動ソレノイド（３９）に所定期間（ＴＤＥＴ）に亘って駆動電圧（ＶＵＰ）を印加しつつ前記駆動ソレノイドに流れる駆動電流（ＩＤ）を検出し、前記所定期間内において前記駆動電流の変化特性における変曲点（ＰＸ）の有無を確認することによって前記電磁弁（２）の固着故障を判定する判定手段を備え、前記所定期間（ＴＤＥＴ）は、前記弁体（３２）が実際に開弁作動を開始すると想定される期間に設定されることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention described in
この構成によれば、電磁弁の駆動ソレノイドに所定期間に亘って駆動電圧を印加したときに駆動ソレノイドに流れる駆動電流が検出され、その所定期間内において駆動電流の変化特性における変曲点の有無を確認することによって電磁弁の固着故障が判定される。所定期間は、弁体が実際に開弁作動を開始すると想定される期間に設定されるので、変曲点が確認できないときは、弁体が実際に開弁作動していないと考えられ、固着故障が発生したと判定することができる。したがって、比較的簡単な手法によって短時間で固着故障の有無を判定することができる。 According to this configuration, when a drive voltage is applied to the drive solenoid of the solenoid valve over a predetermined period, the drive current flowing through the drive solenoid is detected, and whether there is an inflection point in the change characteristic of the drive current within the predetermined period Is confirmed to determine whether or not the electromagnetic valve is stuck. The predetermined period is set to a period in which the valve body is supposed to actually start the valve opening operation, so if the inflection point cannot be confirmed, it is considered that the valve body has not actually opened the valve and is stuck. It can be determined that a failure has occurred. Therefore, it is possible to determine the presence or absence of a fixing failure in a short time by a relatively simple method.
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電磁弁の駆動制御装置において、前記駆動電圧（ＶＵＰ）の印加開始時点（ｔＩＳ）から前記変曲点に対応する時点（ｔＰＸ）までの作動遅れ時間（ＴＤＬＹ）を学習する学習手段を備え、前記所定期間（ＴＤＥＴ）は、前記作動遅れ時間の学習値（ＴＤＬＲＮ）に所定の微少時間（ＴＤＳ）を加算した期間に設定されることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the electromagnetic valve drive control device according to the first aspect, from the application start time (tIS) of the drive voltage (VUP) to the time point (tPX) corresponding to the inflection point. Learning means for learning the operation delay time (TDLY), and the predetermined period (TDET) is set to a period obtained by adding a predetermined minute time (TDS) to the learning value of the operation delay time (TDDLRN). Features.
この構成によれば、駆動電圧の印加開始時点から変曲点に対応する時点までの作動遅れ時間が学習され、所定期間は、作動遅れ時間の学習値に所定の微少時間を加算した期間に設定されるので、制御対象の電磁弁の作動特性に応じたほぼ最短の時間で判定を完了することが可能となり、電磁弁が正常である場合に弁体の作動開始直後に判定を完了することができる。 According to this configuration, the operation delay time from the application voltage application start time to the time corresponding to the inflection point is learned, and the predetermined period is set to a period obtained by adding a predetermined minute time to the operation delay time learning value. Therefore, the determination can be completed in the shortest time according to the operation characteristics of the solenoid valve to be controlled. When the solenoid valve is normal, the determination can be completed immediately after the valve body starts operating. it can.
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の電磁弁の駆動制御装置において、前記判定手段による固着故障判定は、前記電磁弁（２）を作動させないときに実行されることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the electromagnetic valve drive control device according to the first or second aspect, the fixing failure determination by the determination means is executed when the electromagnetic valve (2) is not operated. Features.
固着故障判定は、所定時間を適切に設定することによって弁体をほとんど作動させることなく行うことができるので、電磁弁を作動させないときに実行可能である。したがって、実際に開弁作動を行う前に判定を実行することによって、早期の対応が可能となり、実際に開弁作動させたときに発生する不具合の影響を軽減することが可能となる。 The fixing failure determination can be performed when the solenoid valve is not operated, because it can be performed with almost no operation of the valve body by appropriately setting the predetermined time. Therefore, by performing the determination before actually performing the valve opening operation, it is possible to take an early response, and to reduce the influence of a problem that occurs when the valve opening operation is actually performed.
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の電磁弁の駆動制御装置において、前記電磁弁は、内燃機関に燃料を供給するための燃料噴射弁であり、前記内燃機関は、１つの気筒に燃料を供給可能な第１及び第２燃料噴射弁を備え、前記第１燃料噴射弁は１つの気筒に対応して１つ設けられ、前記第２燃料噴射弁は１つの気筒に対応して１つ設けられるかまたは複数の気筒に対応して１つ設けられており、前記第１及び第２燃料噴射弁は、前記内燃機関の作動中に何れか一方が選択されて使用され、前記判定手段による固着故障判定は、前記第１及び第２燃料噴射弁のうち使用していない方の燃料噴射弁について実行されることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the electromagnetic valve drive control device according to the third aspect, the electromagnetic valve is a fuel injection valve for supplying fuel to the internal combustion engine. First and second fuel injection valves capable of supplying fuel to a cylinder are provided, one first fuel injection valve is provided corresponding to one cylinder, and the second fuel injection valve corresponds to one cylinder. Or one of the first and second fuel injection valves is selected and used during operation of the internal combustion engine, and The sticking failure determination by the determining means is performed for the unused fuel injection valve of the first and second fuel injection valves.
この構成によれば、１つの気筒に燃料を供給可能な第１及び第２燃料噴射弁の何れか一方が選択して使用され、固着故障判定は、第１及び第２燃料噴射弁のうち使用していない方の燃料噴射弁について実行される。例えば、一方の燃料噴射弁を使用しない期間が長くなった場合には、その使用していない燃料噴射弁において固着故障が発生する可能性が高くなるので、２つの燃料噴射弁の何れか一方を選択して使用する内燃機関において、本発明の有効性が高い。 According to this configuration, either one of the first and second fuel injection valves capable of supplying fuel to one cylinder is selected and used, and the sticking failure determination is performed using the first or second fuel injection valve. This is performed for the fuel injection valve that is not. For example, if one fuel injection valve is not used for a long period of time, there is a high possibility that a sticking failure will occur in the unused fuel injection valve. In an internal combustion engine that is selected and used, the effectiveness of the present invention is high.
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の電磁弁の駆動制御装置において、前記電磁弁は、内燃機関（１）に燃料を供給するための燃料噴射弁（２）であり、前記内燃機関は、１つの気筒に対応して１つの燃料噴射弁を備え、前記判定手段による固着故障判定は、前記内燃機関の一時的な作動停止中に実行されることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the electromagnetic valve drive control device according to the third aspect, the electromagnetic valve is a fuel injection valve (2) for supplying fuel to the internal combustion engine (1). The internal combustion engine includes one fuel injection valve corresponding to one cylinder, and the sticking failure determination by the determination unit is performed while the internal combustion engine is temporarily stopped.
内燃機関の一時的な作動停止であるアイドリングストップが行われる期間、あるいはハイブリッド車両においてモータのみで車両を駆動する期間においては、その作動停止期間中に固着判定を行うことにより、次に内燃機関の作動を開始する前に固着故障を検出することが可能となる。 In a period in which idling stop, which is a temporary stop of the internal combustion engine, is performed, or in a period in which the vehicle is driven only by a motor in a hybrid vehicle, the sticking determination is performed during the operation stop period, and then the internal combustion engine is It is possible to detect a sticking failure before starting operation.
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる内燃機関（以下「エンジン」という）１及びその燃料噴射装置を示しており、４気筒のエンジン１は各気筒に対応して４つの燃料噴射弁２を備えている。燃料噴射弁２は、エンジン１の燃焼室内に直接燃料を噴射する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) 1 and its fuel injection device according to an embodiment of the present invention. A four-
４つの燃料噴射弁２はそれぞれＥＣＵ５に接続されており、ＥＣＵ５によって、その作動が制御される。ＥＣＵ５には、バッテリ６が接続されており、バッテリ６からＥＣＵ５が動作するための電力及び燃料噴射弁２を駆動するための電力が供給される。
Each of the four
図２は燃料噴射弁２の要部の構成を説明するための断面図であり、燃料噴射弁２は、弁軸３１と、弁軸３１の先端に固定された弁体３２と、弁軸３１に固定されたフランジ３３，３４と、電磁力が作用するコア３５と、コア３５とフランジ３４との間に設けられた第１スプリング３６と、弁座３７と、スリーブ３８と、ソレノイド３９と、フランジ３４を閉弁方向（図の下方向）に付勢する第２スプリング４０と、燃料通路として機能する中空部を有するインナカラー４１とを備えている。
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a configuration of a main part of the
ソレノイド３９に駆動電流が供給されると、コア３５が図の上方向に移動し、弁軸３１及び弁体３２が同様に上方向に移動して、燃料噴射弁２が開弁作動する。弁体３２には、図の上方向から供給される燃料の圧力及び第２スプリング４０の付勢力が印加される。したがって、これらの閉弁方向の付勢力より大きな開弁方向の付勢力が、ソレノイド３９に供給される駆動電流によって弁体３２に作用し、燃料噴射弁２が開弁作動する。
When the drive current is supplied to the
ＥＣＵ５には、エンジン１の回転数ＮＥを検出するエンジン回転数センサ２１、エンジン１の吸入空気流量ＧＡＩＲを検出する吸入空気流量センサ２２、吸気温ＴＡを検出する吸気温センサ２３、エンジン冷却水温ＴＷを検出する冷却水温センサ２４などのエンジン運転状態を検出する各種センサが接続されており、それらのセンサの検出信号はＥＣＵ５に供給される。
The ECU 5 includes an
燃料噴射弁２は、燃料通路８を介してデリバリパイプ９に接続されており、デリバリパイプ９には、高圧ポンプ１６によって加圧された燃料が通路１７を介して供給される。通路１７の途中には、燃圧調整機構１５が設けられており、燃圧調整機構１５の作動はＥＣＵ５によって制御される。ＥＣＵ５は、上述したセンサ及び図示しない他のセンサの検出信号に応じて燃圧調整機構１５を介してデリバリパイプ９における燃料圧ＰＦを調整するとともに、エンジン１の運転状態に応じて燃料噴射弁２の開弁時期及び開弁時間（燃料噴射量）を算出し、燃料噴射弁２の駆動制御を行う。
The
図３はＥＣＵ５に含まれる燃料噴射弁駆動部の構成を説明するための回路図であり、１つの気筒の燃料噴射弁２を駆動するソレノイド３９に駆動電流を供給する回路構成が示されている。他の気筒の燃料噴射弁を駆動する回路も同様に構成されている。
FIG. 3 is a circuit diagram for explaining the configuration of the fuel injection valve drive unit included in the
図３に示す燃料噴射弁駆動部は、ソレノイド３９の一端に供給する電源電圧を切り換えるためのスイッチング素子としての電界効果トランジスタ（以下「ＦＥＴ」という）Ｑ１，Ｑ２と、ソレノイド３９の他端とアースとの接続／非接続を切り換えるためのスイッチング素子としてのＦＥＴＱ３と、ダイオードＤ１〜Ｄ３と、抵抗Ｒ１と、昇圧回路１０と、ＣＰＵ１１と、駆動回路１２と、電源回路１３とを備えており、ＣＰＵ１１からＦＥＴＱ１〜Ｑ３及び昇圧回路１０に制御信号が供給される。
3 includes field effect transistors (hereinafter referred to as “FETs”) Q1 and Q2 as switching elements for switching the power supply voltage supplied to one end of the
昇圧回路１０は、バッテリ６の出力電圧ＶＢ（例えば１３Ｖ）を昇圧して第１電源電圧ＶＵＰ（例えば４０Ｖ）を出力する回路であり、コイルＬ１１とダイオードＤ１１の直列回路，コンデンサＣ１１，抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，ＦＥＴＱ１１，及び駆動回路１４を備えている。
The
ＣＰＵ１１は、入力端子ＶＩＮに入力されるフィードバック電圧ＶＦＢに応じて出力端子ＤＣＳＷから出力するＦＥＴＱ１１のオンオフ切換信号のデューティ比ＤＴＹを制御する。具体的には、フィードバック電圧ＶＦＢが目標電圧ＶＦＢＸと一致するようにデューティ比ＤＴＹを制御し、目標電圧ＶＦＢＸは例えば第１電源電圧ＶＵＰが４０Ｖである状態に対応する値に設定される。
The
電源回路１３は、バッテリ出力電圧ＶＢを安定化して第２電源電圧ＶＬ（例えば６Ｖ）を出力し、ＣＰＵ１１に電源電圧として供給する。
バッテリ出力電圧ＶＢは、ＦＥＴＱ２及びダイオードＤ１を介してソレノイド３９の一端に供給され、第１電源電圧ＶＵＰは、ＦＥＴＱ１を介してソレノイド３９の一端に供給される。ソレノイド３９の他端は、ＦＥＴＱ３及び抵抗Ｒ１を介してアースに接続され、ダイオードＤ３は、ソレノイド３９の他端と、昇圧回路１０の出力との間に配置されている。
The
The battery output voltage VB is supplied to one end of the
ＣＰＵ１１の出力端子ＨＳＷ１及びＨＳＷ２から出力される第１電圧制御信号ＳＤ１及び第２電圧制御信号ＳＤ２は、駆動回路１２を介してＦＥＴＱ１，Ｑ２のゲートに供給され、ＣＰＵ１１の出力端子ＬＳＷから出力されるロー側制御信号ＳＤＬは、駆動回路１２を介してＦＥＴＱ３のゲートに供給される。ＣＰＵ１１は、ＦＥＴＱ１〜Ｑ３のオンオフ制御を行うことにより、ソレノイド３９に供給する駆動電流を制御し、燃料噴射弁２を開閉する。
The first voltage control signal SD1 and the second voltage control signal SD2 output from the output terminals HSW1 and HSW2 of the
抵抗Ｒ１とＦＥＴＱ３との接続点が、ＣＰＵ１１の電流検出端子ＶＩＤＩＮに接続されている。電流検出端子ＶＩＤＩＮの入力電圧は、ソレノイド３９を流れる駆動電流ＩＤに比例するので、駆動電流ＩＤを検出することができる。また本実施形態では、バッテリ出力電圧ＶＢに応じた燃料噴射時間の補正を行うため、ＣＰＵ１１のバッテリ電圧入力端子ＶＢＩＮがバッテリ６の出力端子に接続されている。
A connection point between the resistor R1 and the FET Q3 is connected to the current detection terminal VIDIN of the
図４（ａ）は、燃料噴射弁２のリフト量ＬＦＴ（開弁作動特性）の推移を示し、図４（ｂ）及び（ｃ）は、同図（ａ）の開弁作動特性に対応する、ソレノイド３９に印加される駆動電圧ＶＤ及びソレノイド３９に供給される駆動電流ＩＤの変化特性を示す図であり、図４（ｄ）は、開弁指令信号ＳＣＴＬを示す。開弁指令信号ＳＣＴＬは、時刻ｔＩＳからｔＩＥまでの期間において供給され、ＦＥＴＱ３がオンされる。時刻ｔＩＳからｔＳＷまでの期間ＴＶＵＰにおいては、ＦＥＴＱ１がオンされて第１電源電圧ＶＵＰが供給される。時刻ｔＳＷからｔＩＥまでの期間においては、ＦＥＴＱ１がオフされ、燃料噴射弁２の開弁状態を保持するための保持電流ＩＨＬＤが目標電流ＩＣＭＤと一致するように、ＦＥＴＱ２がオンオフデューティ制御される。
4A shows the transition of the lift amount LFT (valve opening operating characteristic) of the
燃料噴射弁２が実際に開弁作動を開始する（弁体３２が弁座３７から離れる）実開弁時期ｔＯＰは、図４（ｃ）に示す駆動電流変化曲線ＬＩＤが最大値に向かって上昇する過程の変曲点ＰＸに対応する時刻（以下「変曲点対応時刻」という）ｔＰＸとほぼ一致することが確認されている。また、実閉弁時期ｔＣＬは、時刻ｔＩＥから無効時間及び閉弁移動時間が経過した後の時点である。図４（ｃ）に示す、時刻ｔＩＳからｔＰＸまでの時間を以下「作動遅れ時間ＴＤＬＹ」という。
At the actual valve opening timing tOP when the
図５は、本実施形態における固着故障、すなわち弁体３２が弁座３７に着座したまま開弁作動しない故障の判定手法を説明するためのタイムチャートである。図４（ｃ）に示す変曲点ＰＸは、弁体３２が弁座３７から離れることによって現れる点に着目し、本実施形態では、判定開始時刻ｔＤＳから第１電源電圧ＶＵＰのソレノイド３９への印加を開始し、判定開始時刻ｔＤＳが判定期間ＴＤＥＴが経過する前に変曲点ＰＸが検出されたときは（図５（ｂ））、弁体３２が移動を開始しており、固着故障は発生していないと判定し（図５（ｃ））、時刻ｔＤＮにおいて判定を終了する。一方、判定開始時刻ｔＤＳから判定期間ＴＤＥＴが経過するまでの期間内において、変曲点ＰＸが検出されないときは（図５（ｄ））、弁体３２が移動しない固着故障が発生していると判定し（図５（ｅ））、時刻ｔＤＦにおいて判定を終了する。
FIG. 5 is a time chart for explaining a sticking failure in the present embodiment, that is, a failure determination method in which the
判定期間ＴＤＥＴは、作動遅れ時間ＴＤＬＹの学習値ＴＤＬＲＮに所定微少時間ＴＤＳを加算することによって算出される。所定微少時間ＴＤＳは、例えば実際の検出された作動遅れ時間ＴＤＬＹの複数のデータから算出される標準偏差の３倍に相当する時間に設定される。 The determination period TDET is calculated by adding a predetermined minute time TDS to the learning value TDDLRN of the operation delay time TDLY. The predetermined minute time TDS is set to a time corresponding to, for example, three times the standard deviation calculated from a plurality of data of the actually detected operation delay time TDLY.
図６は、変曲点対応時刻ｔＰＸの特定する手法を説明するためのタイムチャートであり、駆動電流ＩＤの変化を模式的に示す。本実施形態では、駆動電流ＩＤの変化特性を近似する直線の傾きが、変曲点ＰＸを過ぎると増加する点に着目し、以下のように特定する。 FIG. 6 is a time chart for explaining a method of specifying the inflection point corresponding time tPX, and schematically shows a change in the drive current ID. In this embodiment, focusing on the fact that the slope of the straight line approximating the change characteristic of the drive current ID increases after the inflection point PX, it is specified as follows.
すなわち、所定サンプリング周期ＤＴＳ毎にサンプリングされる駆動電流値ＩＤ(k)の変化量である駆動電流変化量ＤＩＤ(k)（＝ＩＤ(k)−ＩＤ(k-1)）が判定閾値ＤＩＤＴＨ以上となった時点ｔＰＸＰの１サンプリング周期前の時点を、変曲点対応時刻ｔＰＸとして特定する。ｋは、所定サンプリング周期ＤＴＳで離散化した離散化時刻である。 That is, the drive current change amount DID (k) (= ID (k) −ID (k−1)), which is the change amount of the drive current value ID (k) sampled every predetermined sampling period DTS, is equal to or greater than the determination threshold DIDTH. The time point one sampling cycle before the time point tPXP is specified as the inflection point corresponding time tPX. k is a discretization time discretized at a predetermined sampling period DTS.
なお、図６に示すｔＳ１は、開弁指令信号ＳＣＴＬの出力が開始される時刻ｔＩＳ（図４参照）の少し後であって、駆動電流ＩＤの増加特性がほぼ直線で近似可能となる範囲内のサンプリング開始時刻である。 Note that tS1 shown in FIG. 6 is a little after the time tIS (see FIG. 4) when the output of the valve opening command signal SCTL is started, and is within a range in which the increase characteristic of the drive current ID can be approximated by a straight line. Sampling start time.
図７は上述した手法によって変曲点対応時刻ｔＰＸを特定し、作動遅れ時間ＴＤＬＹの学習値ＴＤＬＲＮを算出する処理のフローチャートである。この処理は、エンジン１の作動中にＥＣＵ５で実行され、図４（ｃ）に示す時刻ｔＩＳから開始される。
FIG. 7 is a flowchart of processing for specifying the inflection point corresponding time tPX by the above-described method and calculating the learning value TDLRN of the operation delay time TDLY. This process is executed by the
ステップＳ１１では、時刻ｔＩＳから所定時間ＴＳ１が経過したか否かを判別し、経過するまで待機する。所定時間ＴＳ１は、時刻ｔＩＳから図６に示す時刻ｔＳ１までの時間に相当する。ステップＳ１１の答が肯定（ＹＥＳ）となったとき、すなわちサンプリング開始時刻ｔＳ１（図６参照）から駆動電流ＩＤのサンプリングを開始する。 In step S11, it is determined whether or not a predetermined time TS1 has elapsed from time tIS, and the system waits until it elapses. The predetermined time TS1 corresponds to the time from the time tIS to the time tS1 shown in FIG. When the answer to step S11 is affirmative (YES), that is, sampling of the drive current ID is started from the sampling start time tS1 (see FIG. 6).
ステップＳ１２では、所定サンプリング周期ＤＴＳの経過を待ち、経過すると駆動電流値ＩＤ(k)のサンプリングを行う（ステップＳ１３）。なお、ＩＤ(0）及びＩＤ(1)は、最初のサンプリング値に設定され、離散化時刻ｋは、本処理の開始時点で「１」に初期化される。ステップＳ１４では、下記式（１）により駆動電流変化量ＤＩＤ(k)を算出する。
ＤＩＤ(k)＝ＩＤ(k)−ＩＤ(k-1) （１）
In step S12, the elapse of a predetermined sampling period DTS is waited, and when it elapses, the drive current value ID (k) is sampled (step S13). Note that ID (0) and ID (1) are set to the first sampling values, and the discretization time k is initialized to “1” at the start of this process. In step S14, the drive current change amount DID (k) is calculated by the following equation (1).
DID (k) = ID (k) -ID (k-1) (1)
ステップＳ１５では、駆動電流変化量ＤＩＤ(k)が判定閾値ＤＩＤＴＨ以上であるか否かを判別する。判定閾値ＤＩＤＴＨは、変曲点ＰＸの前における駆動電流変化量ＤＩＤと、変曲点ＰＸの後における駆動電流変化量ＤＩＤの中間の値に設定される。 In step S15, it is determined whether or not the drive current change amount DID (k) is greater than or equal to a determination threshold value DIDTH. The determination threshold DIDTH is set to an intermediate value between the drive current change amount DID before the inflection point PX and the drive current change amount DID after the inflection point PX.
ステップＳ１５の答が否定（ＮＯ）である間は、離散化時刻ｋを「１」だけ増加させて（ステップＳ１６）、ステップＳ１２に戻る。駆動電流変化量ＤＩＤ(k)が判定閾値ＤＩＤＴＨ以上となると、ステップＳ１７に進んで、その時点の離散化時刻ｋから「１」を減算した値を、離散化変曲点対応時刻ｋＰＸとして記憶する。ステップＳ１８では、下記式（２）により、変曲点対応時刻ｔＰＸを算出する。
ｔＰＸ＝ｔＳ１＋ＤＴＳ×ｋＰＸ （２）
While the answer to step S15 is negative (NO), the discretization time k is increased by “1” (step S16), and the process returns to step S12. When the drive current change amount DID (k) is equal to or greater than the determination threshold value DIDTH, the process proceeds to step S17, and a value obtained by subtracting “1” from the discretization time k at that time is stored as the discretization inflection point corresponding time kPX. . In step S18, the inflection point corresponding time tPX is calculated by the following equation (2).
tPX = tS1 + DTS × kPX (2)
ステップＳ１９では、下記式（３）により作動遅れ時間ＴＤＬＹを算出し、ステップＳ２０では作動遅れ時間ＴＤＬＹの移動平均値（例えば最新の算出値を含む直近の算出値１０個の平均値）を学習値ＴＤＬＲＮとして算出する。
ＴＤＬＹ＝ｔＰＸ−ｔＩＳ （３）
In step S19, the operation delay time TDLY is calculated by the following equation (3). In step S20, the moving average value of the operation delay time TDLY (for example, the average value of the ten latest calculated values including the latest calculated value) is learned. Calculated as TDLRN.
TDLY = tPX-tIS (3)
図８は、燃料噴射弁２の固着故障を判定する処理のフローチャートである。この固着判定処理は、エンジン１の一時的な停止（アイドリングストップ）が行われるとき、あるいは燃料カット運転中にＥＣＵ５で実行される。
FIG. 8 is a flowchart of a process for determining a sticking failure of the
ステップＳ３１では、図７の処理で算出される学習値ＴＤＬＲＮに所定微少時間ＴＤＳを加算することにより、判定期間ＴＤＥＴを算出する。ステップＳ３２では、ＦＥＴＱ１及びＱ３をオンし、ソレノイド３９に第１電源電圧ＶＵＰを印加する。
In step S31, the determination period TDET is calculated by adding a predetermined minute time TDS to the learning value TDLRN calculated in the process of FIG. In step S32, the FETs Q1 and Q3 are turned on, and the first power supply voltage VUP is applied to the
ステップＳ３３〜Ｓ３７及びＳ３９は、図７のステップＳ１１〜Ｓ１６と同一であり、これらのステップによって変曲点ＰＸの有無が判定される。図８の処理を開始すると、最初はステップＳ３７の答が否定（ＮＯ）となり、ステップＳ３８に進んで判定処理の開始時点から判定期間ＴＤＥＴが経過したか否かを判別する。最初はこの答も否定（ＮＯ）となり、ステップＳ３９を経由してステップＳ３４に戻る。 Steps S33 to S37 and S39 are the same as steps S11 to S16 in FIG. 7, and the presence or absence of the inflection point PX is determined by these steps. When the process of FIG. 8 is started, the answer to step S37 is initially negative (NO), and the process proceeds to step S38 to determine whether or not the determination period TDET has elapsed from the start of the determination process. Initially, this answer is also negative (NO), and the process returns to step S34 via step S39.
ステップＳ３８の答が肯定（ＹＥＳ）となる前にステップＳ３７の答が肯定（ＹＥＳ）となって変曲点ＰＸが検出されたときは、燃料噴射弁２は正常と判定し（ステップＳ４０）、ＦＥＴＱ１及びＱ３をオフして（ステップＳ４２）、処理を終了する。
If the answer to step S37 is affirmative (YES) and the inflection point PX is detected before the answer to step S38 is affirmative (YES), the
ステップＳ３７の答が否定（ＮＯ）である状態が継続して、ステップＳ３８の答が肯定（ＹＥＳ）となったときは、燃料噴射弁２の固着故障が発生していると判定する（ステップＳ４１）。その後ステップＳ４２に進む。
When the answer to step S37 is negative (NO) and the answer to step S38 is affirmative (YES), it is determined that the
以上のように本実施形態では、燃料噴射弁２のレノイド３９に判定期間ＴＤＥＴ（正常時は変曲点ＰＸの直後の時点までの期間）に亘って、駆動電圧である第１電源電圧ＶＵＰが印加され、ソレノイド３９に流れる駆動電流ＩＤが検出され、判定期間ＴＤＥＴ内において駆動電流の変化特性における変曲点ＰＸの有無を確認することによって燃料噴射弁２の固着故障が判定される。判定期間ＴＤＥＴは、弁体３２が実際に開弁作動を開始すると想定される期間、すなわち通常の燃料噴射実行時に学習される作動遅れ時間ＴＤＬＹの学習値ＴＤＬＲＮに所定微少期間ＴＤＳを加算することによって算出される期間に設定される。したがって、変曲点ＰＸが確認できないときは、弁体３２が実際に開弁作動していないと考えられるので、固着故障が発生したと判定することができ、比較的簡単な手法によって短時間で固着故障の有無を判定することができる。
As described above, in the present embodiment, the first power supply voltage VUP that is the drive voltage is applied to the
また判定時間ＴＤＥＴは学習値ＴＤＬＲＮに所定微少期間ＴＤＳを加算することによって算出されるので、制御対象の電磁弁の作動特性に応じたほぼ最短の時間で判定を完了することができる。また、燃料噴射弁２が正常である場合には、変曲点ＰＸが検出されると直ちに判定が処理を終了するようにしたので、判定時間ＴＤＥＴの経過を待たずに判定を完了することができる。
Further, the determination time TDET is calculated by adding a predetermined minute period TDS to the learned value TDLRN, so that the determination can be completed in the shortest time according to the operation characteristics of the electromagnetic valve to be controlled. Further, when the
また図８に示す固着故障判定処理は、判定時間ＴＤＥＴを適切に設定することによって上述したように弁体３２をほとんど作動させることなく行うことができるので、エンジン１のアイドリングストップ中あるいは燃料カット運転中（燃料噴射弁２を作動させないとき）のようにエンジン１を作動させないときに実行される。したがって、実際に開弁作動を行う前に判定を実行することによって、故障に対する早期の対応が可能となり、実際に開弁作動させたときに発生する失火などの不具合の影響を軽減することが可能となる。
Further, the fixing failure determination process shown in FIG. 8 can be performed with the determination time TDET set appropriately, as described above, so that the
本実施形態では、ＥＣＵ５が判定手段及び学習手段を構成する。具体的には、図８の処理が判定手段に相当し、図７の処理が学習手段に相当する。 In this embodiment, ECU5 comprises a determination means and a learning means. Specifically, the process in FIG. 8 corresponds to a determination unit, and the process in FIG. 7 corresponds to a learning unit.
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、判定時間ＴＤＥＴは、作動遅れ時間ＴＤＬＹの学習値ＴＤＬＲＮに所定微少時間ＴＤＳを加算することによって算出するようにしたが、燃料噴射弁２の作動特性ばらつきを考慮して、正常であれば確実に弁体３２が開弁作動を開始すると推定される一定時間に設定するようにしてもよい。また、上述した実施形態では、燃料噴射弁２が正常であるときは、正常と判定された時点で第１電源電圧ＶＵＰの印加を終了するようにしたが、判定期間ＴＤＥＴが経過した時点で第１電源電圧ＶＵＰの印加を終了するようにしてもよい。
The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made. For example, in the above-described embodiment, the determination time TDET is calculated by adding the predetermined minute time TDS to the learning value TDDLRN of the operation delay time TDLY, but taking into account the operation characteristic variation of the
また上述した実施形態では、アイドリングストップ中または燃料カット運転中に固着故障判定を行うようにしたが、ハイブリッド車両においては、エンジンを停止させてモータのみを駆動源として使用する運転状態において固着故障判定を行うようにしてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the sticking failure determination is performed during idling stop or fuel cut operation. However, in the hybrid vehicle, the sticking failure determination is performed in an operation state where the engine is stopped and only the motor is used as a drive source. May be performed.
また例えばガソリンとＣＮＧ（圧縮天然ガス）を燃料として使用するバイフュエル内燃機関のように、１つの気筒に対応して２つの燃料噴射弁を備え、かつ内燃機関の作動中に２つの燃料噴射弁の何れか一方が選択されて使用される場合には、使用していない方の燃料噴射弁について固着故障判定を行うことが望ましい。例えばＣＮＧ用の燃料噴射弁を使用しない期間が長くなった場合には、その使用していないＣＮＧ用燃料噴射弁において固着故障が発生する可能性が高くなるので、２つの燃料噴射弁の何れか一方を選択して使用する内燃機関において、本発明の有効性が高い。 In addition, for example, a bifuel internal combustion engine using gasoline and CNG (compressed natural gas) as fuels includes two fuel injection valves corresponding to one cylinder, and two fuel injection valves are operated during the operation of the internal combustion engine. When either one is selected and used, it is desirable to perform the sticking failure determination for the fuel injection valve that is not used. For example, when the period during which the CNG fuel injection valve is not used becomes longer, there is a high possibility that a sticking failure will occur in the unused CNG fuel injection valve. In an internal combustion engine that selects and uses one, the effectiveness of the present invention is high.
また複数の燃料、例えばガソリンとエタノールを使用可能なＦＦＶ(Flexible Fuel Vehicle)には、４気筒の内燃機関の１つ気筒に対応して１つのエタノール用燃料噴射弁が設けられ、かつ４気筒の全部に対応して（すなわち吸気マニホールドの上流側に）１つのガソリン用燃料噴射弁が設けられるタイプのものがあり、そのようなタイプのＦＦＶに搭載された２種類の燃料噴射弁についても本発明を適用可能である。なお、ガソリン用燃料噴射弁は全気筒に対応して１つ設けられる内燃機関に限らず、例えば６気筒内燃機関において３気筒に対応して１つ（６気筒に対応して２つ）設けられた場合にも本発明を適用可能である。 In addition, an FFV (Flexible Fuel Vehicle) capable of using a plurality of fuels, for example, gasoline and ethanol, is provided with one ethanol fuel injection valve corresponding to one cylinder of a four-cylinder internal combustion engine. There is a type in which one gasoline fuel injection valve is provided corresponding to all (that is, upstream of the intake manifold), and two types of fuel injection valves mounted on such type of FFV are also included in the present invention. Is applicable. In addition, the fuel injection valve for gasoline is not limited to the internal combustion engine provided corresponding to all the cylinders. For example, in a 6-cylinder internal combustion engine, one corresponding to 3 cylinders (2 corresponding to 6 cylinders) is provided. The present invention can also be applied to such cases.
また例えば１つの気筒に対応して、吸気ポートに燃料を噴射するポート燃料噴射弁と、燃焼室内に燃料を噴射する直噴燃料噴射弁とを備え、両方の燃料噴射弁を使用する期間と、何れか一方のみを使用する単一噴射モード期間とがある内燃機関では、単一モード噴射期間において使用していない方の燃料噴射弁について固着故障判定を行うことが望ましい。例えば、内燃機関の低中負荷運転状態では、直噴燃料噴射弁のみを使用し、高負荷運転状態では直噴燃料噴射弁及びポート燃料噴射弁を使用する場合のように、内燃機関の運転領域の一部について２つの燃料噴射弁が使用される場合には、低中負荷運転状態において使用していないポート燃料噴射弁の固着故障判定を行うことが望ましい。 Further, for example, corresponding to one cylinder, a port fuel injection valve that injects fuel into the intake port and a direct injection fuel injection valve that injects fuel into the combustion chamber, and a period in which both fuel injection valves are used, In an internal combustion engine that has a single injection mode period in which only one of them is used, it is desirable to perform the sticking failure determination for the fuel injection valve that is not used in the single mode injection period. For example, when the internal combustion engine is in a low / medium load operation state, only the direct injection fuel injection valve is used, and in the high load operation state, the direct injection fuel injection valve and the port fuel injection valve are used. When two fuel injectors are used for a part of the engine, it is desirable to determine whether or not the port fuel injector is not used in the low and medium load operation state.
また上述した実施形態では、固着故障判定の対象が燃料噴射弁である例を示したが、本発明の適用対象は、燃料噴射弁に限らず、弁座に着座している弁体をソレノイドに駆動電流を供給することによって開弁作動させるタイプの電磁弁の固着判定に適用可能である。 In the above-described embodiment, the example in which the sticking failure determination target is the fuel injection valve has been shown. However, the application target of the present invention is not limited to the fuel injection valve, and the valve body seated on the valve seat is a solenoid. The present invention can be applied to sticking determination of a solenoid valve that is opened by supplying a driving current.
またソレノイドに供給する駆動電流の変化特性における変曲点ＰＸの検出手法は、上述したものに限るものではなく、例えば特開平４−２１１８１０号公報に示されるように、駆動電流波形に現れるスパイクを変曲点として検出するようにしてもよい。また特開平１０−１８４９７５号公報に示されるように、駆動電流の時間微分値に基づいて変曲点を検出するようにしてもよい。 Further, the method of detecting the inflection point PX in the change characteristic of the drive current supplied to the solenoid is not limited to the above-described one. For example, as shown in JP-A-4-21810, spikes appearing in the drive current waveform are detected. You may make it detect as an inflection point. Further, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-184975, an inflection point may be detected based on a time differential value of the drive current.
１ 内燃機関
２ 燃料噴射弁（電磁弁）
５ 電子制御ユニット（判定手段、学習手段）
３２ 弁体
３９ ソレノイド（駆動ソレノイド）
1
5 Electronic control unit (determination means, learning means)
32
Claims (5)
前記電磁弁の駆動ソレノイドに所定期間に亘って駆動電圧を印加しつつ前記駆動ソレノイドに流れる駆動電流を検出し、
前記所定期間内において前記駆動電流の変化特性における変曲点の有無を確認することによって前記電磁弁の固着故障を判定する判定手段を備え、
前記所定期間は、前記弁体が実際に開弁作動を開始すると想定される期間に設定されることを特徴とする電磁弁の駆動制御装置。 A drive control device for an electromagnetic valve comprising a valve body and a drive solenoid that drives the valve body, wherein the valve body is opened from a fully closed position by supplying a current to the drive solenoid.
Detecting a drive current flowing in the drive solenoid while applying a drive voltage to the drive solenoid of the solenoid valve over a predetermined period;
A determination means for determining whether or not the electromagnetic valve is stuck by checking the presence or absence of an inflection point in the change characteristic of the drive current within the predetermined period;
The drive control device for an electromagnetic valve, wherein the predetermined period is set to a period during which the valve body is assumed to actually start a valve opening operation.
前記内燃機関は、１つの気筒に燃料を供給可能な第１及び第２燃料噴射弁を備え、前記第１燃料噴射弁は１つの気筒に対応して１つ設けられ、前記第２燃料噴射弁は１つの気筒に対応して１つ設けられるかまたは複数の気筒に対応して１つ設けられており、
前記第１及び第２燃料噴射弁は、前記内燃機関の作動中に何れか一方が選択されて使用され、
前記判定手段による固着故障判定は、前記第１及び第２燃料噴射弁のうち使用していない方の燃料噴射弁について実行されることを特徴とする請求項３に記載の電磁弁の駆動制御装置。 The solenoid valve is a fuel injection valve for supplying fuel to the internal combustion engine,
The internal combustion engine includes first and second fuel injection valves capable of supplying fuel to one cylinder, one first fuel injection valve is provided corresponding to one cylinder, and the second fuel injection valve Is provided corresponding to one cylinder or one corresponding to a plurality of cylinders,
One of the first and second fuel injection valves is selected and used during operation of the internal combustion engine,
4. The drive control device for an electromagnetic valve according to claim 3, wherein the sticking failure determination by the determining means is executed for the unused fuel injection valve of the first and second fuel injection valves. .
前記内燃機関は、１つの気筒に対応して１つの燃料噴射弁を備え、
前記判定手段による固着故障判定は、前記内燃機関の一時的な作動停止中に実行されることを特徴とする請求項３に記載の電磁弁の駆動制御装置。 The solenoid valve is a fuel injection valve for supplying fuel to the internal combustion engine,
The internal combustion engine includes one fuel injection valve corresponding to one cylinder,
4. The drive control apparatus for an electromagnetic valve according to claim 3, wherein the fixing failure determination by the determination means is executed during a temporary stop of the internal combustion engine.
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