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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