JP5884768B2 - 電子制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射装置の作動を制御する電子制御装置に関するものである。

従来、例えば特許文献１に示されるように、内燃機関の各気筒に設けられたインジェクタを制御する燃料噴射制御装置が提案されている。この燃料噴射制御装置は、電磁弁に高電圧を供給するコンデンサと、バッテリ電圧を昇圧してコンデンサを充電する昇圧回路とを備えている。さらに、この燃料噴射制御装置は、コンデンサと電磁弁とを電気的に接続する電流経路に設けられた放電スイッチを備えている。この放電スイッチは、ＭＯＳＦＥＴが適用されている。昇圧回路は、バッテリ及びコンデンサをつなぐ一の電流経路と、一の電流経路から分岐しグランドにつながる他の電流経路とを有している。一の電流経路には、昇圧用コイルが、他の電流経路には、昇圧用スイッチング素子が設けられている。この昇圧用スイッチング素子のオン状態、オフ状態が切替えられることで、バッテリ電圧が、昇圧用コイルにて昇圧され、それがコンデンサに印加され、コンデンサに高電圧が充電される。このコンデンサに充電された高電圧は、放電スイッチがオンされることで、インジェクタの電磁弁に印加される。これにより、電磁弁が開弁し、燃料噴射が開始される。燃料噴射が開始された後、所定の印加タイミングで、電磁弁には、コンデンサからの電圧ではなく、別の経路から、バッテリ電圧が印加され、電磁弁の開弁状態が維持され、燃料噴射が継続される。その後、バッテリ電圧の印加が停止されると、電磁弁は閉弁し、燃料噴射が停止する。

特開２０１１−２４７１８５号公報

特許文献１に示される燃料噴射制御装置では、バッテリ電圧が昇圧されて、電磁弁に印加される電流経路である昇圧経路において、この昇圧経路とグランドとをつなぐ電流経路に設けられた回路素子がショートした場合、昇圧経路からは、電磁弁に対して、グランド電位程度の電位しか出力されない。この回路素子とは、例えば、特許文献１の燃料噴射制御装置のコンデンサ又は昇圧用スイッチング素子が該当する。その結果、開弁のために、放電スイッチであるＭＯＳＦＥＴのゲートにオン信号を入力したとしても、ＭＯＳＦＥＴはオン状態にならず、電磁弁には、昇圧経路からの電圧が印加されない。この場合は、所定の印加タイミングで、別の経路からバッテリ電圧が印加され、これにより電磁弁が開弁し始める。よって、ショートしていない場合に較べて、開弁の開始が遅れ、その結果、燃料噴射の開始も遅れ、所定の期間に所定量の燃料を噴射することができない虞がある。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、燃料噴射開始のタイミングの遅れが抑制された電子制御装置を提供することを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明は、燃料噴射装置（５０２）の作動を制御する電子制御装置であって、燃料噴射装置に、所定電圧を供給する定電圧供給手段（１１）と、燃料噴射装置に、所定電圧よりも高い昇圧電圧を供給する昇圧電圧供給手段（１２、２０）と、定電圧供給手段及び昇圧電圧供給手段による供給タイミングを制御する制御手段（３０）と、を備え、昇圧電圧供給手段は、電源電圧が入力され、電源電圧を昇圧して昇圧電圧を生成し、生成した昇圧電圧を出力する昇圧回路部（２０）と、オンすることで、昇圧回路部と燃料噴射装置とを電気的に接続し、オフすることで、昇圧回路部と燃料噴射装置とを電気的に遮断する放電手段（１２）と、を有し、昇圧回路部は、電源電圧が入力され、昇圧電圧が出力される第一通電経路に設けられ、一端に電源電圧が供給されるコイル（２４）と、コイルの他端から電源電圧よりも低い基準電位に至る第二通電経路上に設けられ、オンすることでコイルに電流を流すスイッチング素子（２５）と、第一通電経路と第二通電経路との接続点から基準電位に至る第三通電経路上に設けられ、スイッチング素子がオン・オフされることによりコイルに生じる逆起電力で充電するコンデンサ（２７）と、第三通電経路に、コンデンサに対して直列となるように設けられ、直列配置されたコンデンサが短絡した場合に、自身に流れる電流を遮断する遮断手段（２９）と、を有し、さらに、遮断手段が遮断されたか否かを検出する検出手段（３３）を備え、制御手段は、遮断手段の遮断が検出されない場合、燃料噴射装置が燃料噴射を開始する際に、昇圧電圧が供給されて燃料噴射が開始されるとともに、所定電圧が供給されて燃料噴射が維持されるように、放電手段及び定電圧供給手段を制御し、遮断手段の遮断が検出された場合、遮断手段が遮断されていない場合よりも通電開始タイミングを早めるように、放電手段及び定電圧供給手段を制御することを特徴とする。

このように本発明によれば、遮断手段に直列配置されたコンデンサがショート故障した場合、遮断手段により、そのショート故障したコンデンサが配置されている第三通電経路に流れる電流が遮断される。つまり、第一通電経路は、基準電位にショートしない。したがって、昇圧回路部は、第一通電経路が基準電位にショートしたときよりも高い電圧を出力することが可能になる。

ここで、コンデンサがショート故障すると、昇圧回路部は昇圧する機能を失い、その出力電圧は、昇圧電圧より低くなる。また、定電圧供給手段が供給する電圧も昇圧電圧より低い。よって、遮断手段が遮断されると、燃料噴射装置に印加される電圧が、ショート故障が発生していない場合に印加される昇圧電圧より低くなり、電圧印加から燃料噴射開始までの時間が長くなる。このため、従来の構成では、燃料噴射開始のタイミングが遅れてしまう。

これに対し、本発明では、検出手段により、遮断手段が遮断されたことが検出される。その検出を受けて、制御手段は、遮断手段の遮断が検出されない場合、つまり、ショート故障が発生していない場合よりも通電開始タイミングを早めるように、放電手段及び定電圧供給手段を制御する。したがって、ショート故障の発生による、燃料噴射開始タイミングの遅れが抑制される。

なお、上記括弧内の参照番号は、本発明の理解を容易にすべく、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、なんら本発明の範囲を制限することを意図したものではない。また、上述した特徴以外の本発明の特徴に関しては、後述する実施形態の説明および添付図面から明らかになる。

第１実施形態に係る電子制御装置と、それが適用される内燃機関との全体構成図である。 図１に示す電子制御装置の構成図である。 図１に示す電子制御装置で実行される一連の処理を示したフローチャートである。 図１に示す電子制御装置において、正常時の各構成要素の作動を示したタイムチャートである。 図１に示す電子制御装置において、ショート故障時の各構成要素の動作を示したタイムチャートである。 図１に示す電子制御装置を４気筒の内燃機関に適用した場合における、各構成要素の動作を示したタイムチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。

（第１実施形態）
まず、本実施形態に係る電子制御装置１００と、それが用いられる内燃機関５００との全体構成を説明する。図１に示すように、電子制御装置１００は、内燃機関５００の任意の気筒の燃焼室５０１内に、直接的に燃料を噴射するインジェクタ５０２の燃料噴射を制御する装置である。このインジェクタ５０２が特許請求の範囲に記載の燃料噴射装置に相当する。

インジェクタ５０２には、燃料タンク６０１に貯留された燃料が、低圧燃料ポンプ６０２及び高圧燃料ポンプ６０３を介して供給される。具体的には、燃料タンク６０１に貯留された燃料が、低圧燃料ポンプ６０２により、低圧で高圧燃料ポンプ６０３に供給され、それを受けた高圧燃料ポンプ６０３は燃料を高圧にしてインジェクタ５０２に供給する。インジェクタ５０２は、電子制御装置１００から印加される電圧に応じて、その供給された燃料を燃焼室５０１内に、直接的に噴射する。

電子制御装置１００には、内燃機関５００に設けられたカム角センサ５０３及びクランク角センサ５０４の出力信号が入力され、これらの出力信号に基づき、電子制御装置１００は、燃料噴射タイミングを検出し、インジェクタ５０２に電圧を印加する。そして、電圧の印加により、インジェクタ５０２から、燃料が噴射される。電子制御装置１００は、バッテリ５０５からバッテリ電圧ＶＢが供給されている。

図１では、気筒が１つしか示されていないが、内燃機関５００が、例えば、４気筒エンジンの場合では、各気筒毎にインジェクタ５０２が設けられ、そのそれぞれに対して、電子制御装置１００は、電圧を印加するよう構成される。

以下の説明では、任意の一つの気筒に設けられたインジェクタ５０２を制御する電子制御装置１００について説明するが、複数の気筒にそれぞれ設けられたインジェクタ５０２を制御する場合も、同様の構成で可能である。

次に、図２に基づき、本実施形態に係るインジェクタ５０２及びそれを制御する電子制御装置１００に着目して説明する。

インジェクタ５０２は、電磁弁と、電磁弁の開閉を行う電磁コイル５０２ａとを備える。そして、電子制御装置１００からインジェクタ５０２の電磁コイル５０２ａに電圧が印加される。この電磁コイル５０２ａの通電により、図示しない弁体が開弁位置に移動し、燃料噴射が行われる。そして、電磁コイル５０２ａの通電が遮断されると、弁体が元の閉弁位置に戻り、燃料噴射が停止される。

電子制御装置１００は、バッテリ電圧ＶＢが印加される＋Ｂ端子を有しており、＋Ｂ端子とインジェクタ５０２の上流側端子とを電気的に接続する定電流経路Ｌｌを有する。定電流経路Ｌｌには、定電流スイッチ１１が設けられている。

また、電子制御装置１００は、＋Ｂ端子とインジェクタ５０２の上流側端子とを電気的に接続する別の経路である昇圧経路Ｌｈを有している。昇圧経路Ｌｈには、インジェクタ５０２に印加される昇圧電圧を生成する昇圧回路２０が設けられており、昇圧回路２０とインジェクタ５０２との間に放電スイッチ１２が設けられている。

また、電子制御装置１００は、インジェクタ５０２の下流側端子とグランドとを電気的に接続する下流経路Ｌｇを有しており、この下流経路Ｌｇには、下流スイッチ１３が設けられている。

このように、電子制御装置１００は、定電流スイッチ１１、放電スイッチ１２、下流スイッチ１３、及び昇圧回路２０を有している。

さらに、電子制御装置１００は、昇圧回路２０の昇圧制御と、定電流スイッチ１１、放電スイッチ１２、及び下流スイッチ１３のオン・オフの制御とを行うマイコン３０を有する。

定電流スイッチ１１は、オンされることで、＋Ｂ端子及びインジェクタ５０２の上流側端子とを電気的に接続し、オフされることで、両者を電気的に遮断する。放電スイッチ１２は、オンされることで、昇圧回路２０の出力端子及びインジェクタ５０２の上流側端子とを電気的に接続し、オフされることで、両者を電気的に遮断する。下流スイッチ１３は、オンされることで、インジェクタ５０２の下流側端子とグランドとを電気的に接続し、オフされることで、両者を電気的に遮断する。したがって、定電流スイッチ１１及び下流スイッチ１３がオンされると、インジェクタ５０２にバッテリ電圧ＶＢが印加され、電流が流れる。また、放電スイッチ１２及び下流スイッチ１３がオンされると、インジェクタ５０２に昇圧回路１０の出力電圧が印加され、電流が流れる。定電流スイッチ１１、放電スイッチ１２、及び下流スイッチ１３としては、例えば、ＭＯＳＦＥＴが適用される。

昇圧回路２０は、バッテリ電圧ＶＢが入力され、そのバッテリ電圧ＶＢが昇圧された昇圧電圧を出力する第一通電経路２１と、第一通電経路２１から分岐し、グランドにつながる第二通電経路２２及び第三通電経路２３とを有する。

第一通電経路２１には、一端にバッテリ電圧ＶＢが印加されるコイル２４が設けられており、コイル２４の他端は第二通電経路２２に電気的に接続されている。第二通電経路２２には、オンすることでコイル２４に電流を流す充電スイッチ２５が設けられている。この充電スイッチ２５のオン・オフの制御は、マイコン３０の指示によって行われる。この充電スイッチがオン・オフされることで、コイル２４に逆起電力が生じる。この充電スイッチ２５としては、例えば、ＭＯＳＦＥＴが適用される。

第一通電経路２１には、第一通電経路２１と第二通電経路２２との接続点にアノードが接続された逆流防止用のダイオード２６が設けられており、ダイオード２６のカソードは第三通電経路２３に電気的に接続されている。第三通電経路２３には、コイル２４で生じた逆起電力によって充電されるコンデンサ２７が設けられている。この電子制御装置１００において、コンデンサ２７としては、セラミック積層コンデンサが適用されるが、他のコンデンサ、例えば、電解コンデンサ等が適用されてもよい。

さらに、本発明の特徴部分として、第二通電経路２２には、充電スイッチ２５とグランドとの間に、充電スイッチ２５に対して直列に第一遮断配線２８が設けられている。また、第三通電経路２３には、コンデンサ２７とグランドとの間に、コンデンサ２７に対して直列に第二遮断配線２９が設けられている。各遮断配線２８、２９は、自身に流れる電流により発熱し、それぞれ所定の溶断温度を超えると溶断し、自身に流れる電流を遮断する。

遮断配線２８、２９の溶断温度は、コイル２４が自身に流れる電流により発熱し、所定の温度を越える前に、遮断配線２８、２９が溶断されるように設定されている。

マイコン３０は、定電流スイッチ１１、放電スイッチ１２、下流スイッチ１３、及び充電スイッチ２５とそれぞれ電気的に接続されており、それぞれに対してオン・オフの切替の指示を行うものである。マイコン３０は、内燃機関の燃焼サイクルに応じて、噴射信号を生成する噴射指示部３１と、その噴射信号に応じて定電流スイッチ１１、放電スイッチ１２、下流スイッチ１３、及び充電スイッチ２５のオン・オフの切替を指示する切替指示部３２とを備える。

噴射指示部３１は、マイコン３０に入力されるカム角センサ５０３及びクランク角センサ５０４の出力信号に基づき、燃料噴射の開始及び停止を指示する噴射信号を生成する。この噴射信号は、切替指示部３２に入力され、切替指示部３２は、噴射信号に基づき、定電流スイッチ１１、放電スイッチ１２、下流スイッチ１３、及び充電スイッチ２５に対して、オン・オフの切替指示のための制御信号を出力する。

また、マイコン３０は、第二通電経路２２における、充電スイッチ２５と第一遮断配線２８との間の部分に電気的に接続されており、その第二通電経路２２との接続点の電位である第一モニタ電位Ｖ１を監視する監視部３３を備える。マイコン３０は、第三通電経路２３における、コンデンサ２７と第二遮断配線２９との間の部分にも電気的に接続されており、監視部３３は、その第三通電経路２３との接続点の電位である第二モニタ電位Ｖ２も監視している。

次に、本実施形態に係る電子制御装置１００の作動を説明する。

まず、昇圧回路２０で行われる昇圧電圧の生成について説明する。マイコン３０の指示によって、充電スイッチ２５がオンされると、コイル２４にバッテリ電圧ＶＢが印加され、コイル２４に電流が流れる。その後、マイコン３０の指示によって、充電スイッチ２５がオフされると、コイル２４に逆起電力が発生し、コンデンサ２７が充電される。この充電スイッチ２５のオン・オフの切替は、コンデンサ２７の充電電圧が所定の昇圧電圧になるまで行われ、これにより昇圧電圧が生成される。

次に、昇圧回路２０における充電スイッチ２５及びコンデンサ２７のショート故障の検出について説明する。充電スイッチ２５及びコンデンサ２７がショート故障していない場合、第一モニタ電位Ｖ１及び第二モニタ電位Ｖ２は、グランド電位となる。一方、充電スイッチ２５がショート故障した場合、第二通電経路２２には過電流が流れ、第一遮断配線２８は発熱して、溶断し、第一モニタ電位Ｖ１は、バッテリ電圧ＶＢになる。したがって、マイコン３０の監視部３３は、監視している第一モニタ電位Ｖ１の電位がグランド電位であれば、充電スイッチ２５にショート故障が発生していないと判定し、第一モニタ電位Ｖ１の電位がグランド電位よりも高い電位であれば、充電スイッチ２５にショート故障が発生したと判定する。

なお、コンデンサ２７がショート故障した場合も同様であり、この場合は、第三通電経路２３に過電流が流れ、第二遮断配線２９は発熱して、溶断し、第二モニタ電位Ｖ２は、バッテリ電圧ＶＢになる。したがって、マイコン３０の監視部３３は、監視している第二モニタ電位Ｖ２の電位がグランド電位であれば、コンデンサ２７にショート故障が発生していないと判定し、第二モニタ電位Ｖ２の電位がグランド電位よりも高い電位であれば、コンデンサ２７にショート故障が発生したと判定する。

次に、インジェクタ５０２に印加する電圧の制御について説明する。図３は、インジェクタ５０２に印加する電圧の制御のため、マイコン３０で実行される一連の処理が示されたフローチャートである。図４及び図５は、このフローチャートを実行したときの各構成要素の作動の一例を示したタイムチャートである。図４は、充電スイッチ２５及びコンデンサ２７にショート故障が発生していない、つまり、正常である場合を示しており、一方、図５は、充電スイッチ２５及びコンデンサ２７にショート故障が発生している場合を示している。これらのタイムチャートを参照しつつ、フローチャートについて説明する。

まず、マイコン３０は、燃料の噴射量の設定を行う（Ｓ１０１）。次に、マイコン３０の監視部３３が、第一モニタ電位Ｖ１及び第二モニタ電位Ｖ２の電位を検出する（Ｓ１０２）。監視部３３は、検出した第一モニタ電位Ｖ１がグランドの電位ＶＧよりも高いか否か判定し（Ｓ１０３）、高いと判定した場合には、監視部３３はマイコン３０に予め備えられているフラグに１をセットする（Ｓ１０４）。このフラグは、充電スイッチ２５又はコンデンサ２７にショート故障が発生しているか否かを示すものであり、このフラグが１の場合は、ショート故障が発生していることを示し、０の場合は、ショート故障が発生していない、つまり、正常であることを示す。よって、Ｓ１０４により、フラグに１がセットされると、そのフラグは、充電スイッチ２５又はコンデンサ２７にショート故障が発生していることを示す。

一方、Ｓ１０３にて、第一モニタ電位Ｖ１がグランドの電位ＶＧよりも高くないと判定した場合には、監視部３３は、検出した第二モニタ電位Ｖ２がグランドの電位ＶＧよりも高いか否か判定する（Ｓ１０５）。第二モニタ電位Ｖ２がグランドの電位ＶＧよりも高いと判定した場合には、上述したＳ１０４が実行され、監視部３３はフラグにショート故障が発生していることを示す１をセットする。一方、Ｓ１０５にて、第二モニタ電位Ｖ２がグランドの電位ＶＧよりも高くないと判定した場合は、監視部３３はフラグにショート故障が発生していないことを示す０をセットする（Ｓ１０６）。

次に、マイコン３０は、フラグにセットされた値が１であるか否か判定し（Ｓ１０７）、１の場合、噴射指示部３１は、噴射開始指示のタイミングを正常時、つまり、充電スイッチ２５又はコンデンサ２７にショート故障が発生していないときよりも早いタイミングｔｈ０に設定し（Ｓ１０８）、Ｓ１１０に移る。一方、フラグが０の場合、噴射指示部３１は、噴射開始指示のタイミングを正常時のタイミングｔ０に設定し（Ｓ１０９）、Ｓ１１０に移る。

Ｓ１１０では、噴射指示部３１は、Ｓ１０１にて設定された噴射量とＳ１０８又はＳ１０９で設定された噴射開始指示のタイミングに応じて、噴射停止指示のタイミングｔｆを設定する。

次に、噴射指示部３１は、Ｓ１０８又はＳ１０９で設定された噴射開始指示のタイミングで、切替指示部３２に、噴射開始の指示を行う（Ｓ１１１）。具体的には、噴射指示部３１から切替指示部３２へと噴射開始及び停止の指示を行うための信号である噴射信号をオフ状態からオン状態にする。これにより、ショート故障が発生していない場合は、図４のように、Ｓ１０９で設定されたｔ０時点で噴射信号がオフからオンになる。一方、ショート故障が発生した場合は、図５のように、Ｓ１０８で設定されたｔｈ０時点で噴射信号がオフからオンになる。

切替指示部３２は、噴射信号がオンになったことを受けて、定電流スイッチ１１、放電スイッチ１２、及び下流スイッチ１３に対してオン又はオフの指示を行う（Ｓ１１２）。具体的には、切替指示部３２は、フラグが０、つまり、ショート故障が生じていないときは、定電流スイッチ１１、放電スイッチ１２、及び下流スイッチ１３に対してオンの指示を行う。これにより図４に示すように、定電流スイッチ１１、放電スイッチ１２、及び下流スイッチ１３がオンされ、インジェクタ５０２の電磁コイル５０２ａには、バッテリ電圧ＶＢ及び昇圧電圧が印加され、電磁コイル５０２ａに流れる電流が急激に上昇する。電磁コイル５０２ａに流れる電流が所定の開弁電流値を超えると、電磁弁が開弁位置に向かって移動する。その後、電磁弁が完全に開弁すると、後述するステップのように、電磁コイル５０２ａには、バッテリ電圧ＶＢが印加され、電磁弁の開弁状態が維持される。

一方、フラグが１、つまり、ショート故障が生じている場合について説明する。図５において、実線は、本実施形態に係る電子制御装置１００の各構成要素の動作波形を示し、一点鎖線は、従来の電子制御装置の各構成要素の動作波形を示している。

フラグが１、つまり、ショート故障が生じているときは、切替指示部３２は、噴射信号がオンになったことを受けて、定電流スイッチ１１及び下流スイッチ１３に対してオンの指示を行う。これにより図５のように、放電スイッチ１２はオフのままで、定電流スイッチ１１及び下流スイッチ１３がオンされ、インジェクタ５０２の電磁コイル５０２ａには、バッテリ電圧ＶＢが印加され、電磁弁が開弁位置に向かって移動する。

この場合、電磁コイル５０２ａに印加される電圧は、昇圧電圧より低いバッテー電圧ＶＢである。これにより、図４及び図５で示すように、ショート故障が生じた場合における電磁コイル５０２ａに流れる電流の上昇スピードは、ショート故障が生じていない場合よりも遅い。その結果、ショート故障が生じた場合においては、電磁弁への電圧印加が開始されてから、電磁弁が完全に開弁するまでにかかる時間が、ショート故障が生じていない場合よりも、長くなる。

従来では、図５に示す一点鎖線のように、ショート故障時に、ｔ０で電磁コイル５０２ａへの電圧印加を開始していたので、完全に電磁弁が開弁するタイミングｔｕ１が、ショート故障が発生していないときのタイミングｔ１に比べて遅くなっていた。

これに対し、本実施形態に係る電子制御装置１００では、ショート故障時に、上述したように、電磁コイル５０２ａへの電圧印加開始タイミングを、通常時のｔ０よりも早いｔｈ０に設定する。これにより、図５に示す実線のように、ショート故障時において完全に電磁弁が開弁するタイミングｔｈ１をショート故障が生じていないときのタイミングｔ１に近づけることができる。

その後、マイコン３０は、電磁弁が完全に開弁しているか否か判定する（Ｓ１１３）。この判定は、電磁コイル５０２ａに流れる電流に基づき判定される。このＳ１１３は、電磁弁が完全に開弁するまで、繰り返し行われ、電磁弁が完全に開弁すると、次のステップＳ１１４に移行する。

Ｓ１１４では、電磁弁が完全に開弁しているので、切替指示部３２は、電磁弁の開弁状態を維持するため、定電流スイッチ１１、放電スイッチ１２、及び下流スイッチ１３へオン・オフの指示を行う。具体的には、フラグが０である、つまり、ショート故障が発生していない場合、切替指示部３２は、まず、電磁弁が完全に開弁した時点ｔ１で、定電流スイッチ１１及び放電スイッチ１２に対してオフの指示を行う。その後、電磁弁の開弁状態を維持するため、電磁コイル５０２ａに定電流が流れるよう、定電流スイッチ１１に対してオン・オフの指示を繰り返し行う。

一方、フラグが１である、つまり、ショート故障が発生している場合、切替指示部３２は、まず、電磁弁が完全に開弁した時点ｔｈ１で、定電流スイッチ１１に対してオフの指示を行う。その後、電磁弁の開弁状態を維持するため、電磁コイル５０２ａに定電流が流れるよう、定電流スイッチ１１に対してオン・オフの指示を繰り返し行う。

次に、噴射指示部３１は、噴射停止指示のタイミングｔｆで、噴射信号をオンからオフにする（Ｓ１１５）。これを受けて、切替指示部３２は、定電流スイッチ１１及び下流スイッチ１３に対してオフの指示を行う。これにより、電磁コイル５０２ａへの電圧印加が停止され、電磁弁が閉弁し、燃料噴射が停止する。そして、このフローチャートの処理を終える。上述したＳ１０１からＳ１１５までの処理は、内燃機関５００の作動時において、繰り返し実行される。

上記説明では、電子制御装置１００によって、ある一つの気筒に設けられたインジェクタ５０２に対して制御を行った場合を説明したが、複数の気筒、例えば、４気筒のそれぞれに設けられたインジェクタ５０２に対して制御を行う場合にも適用できる。

この場合、電子制御装置１００は、各インジェクタ５０２に対して、図３のフローチャートを実行することになる。これにより、図６のように、各インジェクタ５０２に対する、噴射開始及び噴射停止を指示する噴射信号は、ショート故障が発生した場合は、ショート故障が発生してない、正常の場合よりも、噴射開始タイミングの指示が早められる。これにより、ショート故障が発生し、電磁コイル５０２ａへの電圧印加の開始から電磁弁が完全に開弁するまでにかかる時間が長くなったとしても、噴射開始指示のタイミングを早めることで、電磁弁が完全に開弁するタイミングが遅れてしまうことを抑制できる。

次に、本実施形態に係る電子制御装置１００の効果について説明する。この電子制御装置１００によれば、遮断配線２８、２９に直列に配置された充電スイッチ２５及びコンデンサ２７の少なくとも一方がショート故障した場合、対応する遮断配線２８、２９により、ショート故障した充電スイッチ２５又はコンデンサ２７が配置されている第二通電経路２２又は第三通電経路２３に流れる電流が遮断される。つまり、第一通電経路２１は、グランドにショートしない。したがって、昇圧回路２０は、第一通電経路２１がグランドにショートしたときよりも高い電圧、つまり、バッテリ電圧ＶＢ程度の電圧を出力することが可能になる。

さらに、この電子制御装置１００によれば、ショート故障が生じ、遮断配線２８、２９が遮断されたことは監視部３３により検出される。その検出がなされると、燃料噴射の際には、マイコン３０の制御によって、ショート故障が生じていないときよりも早いタイミングで、インジェクタ５０２にバッテリ電圧ＶＢが印加される。このバッテリ電圧ＶＢは、昇圧電圧よりも低いので、この場合において、電磁コイル５０２ａへの電圧印加開始から電磁弁の完全開弁までにかかる時間は、ショート故障が生じていないとき、つまり、正常時に比べて長い。しかし、この電子制御装置１００によれば、ショート故障が生じているときは、正常時よりも早いタイミングで、インジェクタ５０２への電圧印加がなされる。これにより、ショート故障が生じても、電磁弁が完全に開弁するタイミングを正常時のタイミングに近づけることができる。したがって、ショート故障の発生による、燃料噴射開始タイミングの遅れが抑制される。

また、電子制御装置１００では、充電スイッチ２５又はコンデンサ２７がショート故障した場合、昇圧回路２０の出力する電圧は、電磁コイル５０２ａに印加されない。したがって、ショート故障時において、昇圧回路２０の出力電圧が電磁コイル５０２ａに印加され、コイル２４に電流が流れ、コイル２４が発熱するのを抑制することができる。

また、この電子制御装置１００において、遮断配線２８、２９は、それぞれ充電スイッチ２５又はコンデンサ２７に対して、グランド側に配置されている。ここで、これとは逆側に、つまり、遮断配線２８、２９を、それぞれ充電スイッチ２５又はコンデンサ２７に対して、上流側に配置した場合を考える。その場合、監視部３３が監視する電位としては、２箇所が考えられる。１箇所目は、遮断配線２８、２９の上流側の上流電位である。

まず、充電スイッチ２５の上流側に設けられた遮断配線２８の上流電位は、正常時も、遮断配線２８の遮断時も、バッテリ電圧ＶＢである。よって、遮断配線２８の上流電位では、正常時なのか遮断時なのか判定することはできない。

次に、コンデンサ２７の上流側に設けられた遮断配線２９の上流電位は、正常時は、コンデンサ２７に充電された昇圧電圧であり、遮断配線２９の遮断時は、昇圧回路２０が昇圧機能を喪失しているので、バッテリ電圧ＶＢである。しかし、正常時でも、電子制御装置１００の起動時など、コンデンサ２７に昇圧電圧が充電されていないときは、遮断配線２９の上流電位は昇圧電圧でない。したがって、この遮断配線２９の上流電位で、遮断時なのか正常時なのか判断するためには、電子制御装置１００の起動時などでないことを判断しなければならず、処理が複雑になる。

一方、２箇所目としては、遮断配線２８、２９と充電スイッチ２５又はコンデンサ２７との間の下流電位である。この下流電位は、正常時はグランドより高い電位となり、一方、遮断時は、充電スイッチ２５又はコンデンサ２７がショート故障しているので、グランド電位となる。しかし、遮断時でも、ショートの仕方によって、充電スイッチ２５又はコンデンサ２７が完全にはショートしない場合がある。この場合、下流電位はグランド電位まで落ちない。したがって、この下流電位で、遮断時なのか正常時なのか判断するためには、ショートの仕方の考慮が必要なので処理が複雑になる。

しかし、この電子制御装置１００では、遮断配線２８、２９は、それぞれ充電スイッチ２５又はコンデンサ２７に対して、グランド側に配置されている。監視部３３は、遮断配線２８、２９と、充電スイッチ２５又はコンデンサ２７との間の電位である第一モニタ電位Ｖ１及び第二モニタＶ２を監視している。この第一モニタ電位Ｖ１及び第二モニタＶ２は、正常時はグランド電位となり、遮断時は、グランド電位より高い電位となる。この正常時の電位及び遮断時の電位は、コンデンサ２７の充電状況及びショート故障の仕方によって変化しない。したがって、これによれば、簡易で確実に、遮断時及び正常時の判定ができる。

ただし、本発明は、これに限定されず、遮断配線２８、２９を充電スイッチ２５又はコンデンサ２７に対して、上流側に配置してもよい。しかし、上述したように、望ましくは、遮断配線２８、２９は充電スイッチ２５又はコンデンサ２７に対して、グランド側に配置した方がよい。

また、この電子制御装置１００では、コンデンサ２７としてはセラミック積層コンデンサが適用されている。このセラミック積層コンデンサは、セラミックスからなる誘電層と導体層とが交互に積層されてなるコンデンサである。これにより、このセラミック積層コンデンサは、他の電解コンデンサ等に比べて小型であるが、セラミック積層コンデンサでは、ショート故障が生じる虞がある。しかし、この電子制御装置１００によれば、コンデンサ２７にショート故障が生じても、燃料噴射開始タイミングが遅れないよう制御されるので、燃料噴射開始タイミングの遅れを抑制しつつ、体格の小型化が図れる。

また、この電子制御装置１００では、遮断配線２８、２９の溶断温度は、コイル２４が自身に流れる電流により発熱し、所定の温度を越える前に、遮断配線２８、２９が溶断されるように設定されている。コイル２４が所定の温度を越える前に、遮断配線２８、２９は溶断し、コイル２４の通電が停止し、その発熱も停止するので、コイル２４が所定の温度を越え、焼損してしまうことが抑制される。

（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

第１実施形態では、インジェクタ５０２は、燃焼室５０１に直接燃料を噴射するよう設けられていたが、本発明はこれに限定されず、吸気管内に燃料を噴射するよう設けてもよい。

また、第１実施形態では、遮断配線２８、２９は、充電スイッチ２５及びコンデンサ２７の両方に対して、それぞれ直列に設けられていたが、本発明はこれに限定されず、少なくとも一方に設けられていてもよい。つまり、充電スイッチ２５に対してだけ遮断配線２８を設ける構成、又は、コンデンサ２７に対してだけ遮断配線２９を設ける構成としてもよい。

充電スイッチ２５に対してだけ遮断配線２８を設ける構成の場合では、充電スイッチ２５がショートしても、遮断配線２８が遮断されるので、第一通電経路２１がグランドにショートしない。これにより、昇圧回路２０は、第一通電経路２１がグランドにショートしたときよりも高い電圧、つまり、バッテリ電圧ＶＢ程度の電圧を出力することが可能になる。

そして、遮断配線２８の遮断は、監視部３３により検出され、これを受けて、マイコン３０の制御により、正常時よりも早いタイミングでインジェクタ５０２への電圧印加開始がなされる。これにより、ショート故障の発生による、燃料噴射開始タイミングの遅れが抑制される。

一方、コンデンサ２７に対してだけ遮断配線２９を設ける構成の場合では、コンデンサ２７がショートしても、遮断配線２９が遮断されるので、第一通電経路２１がグランドにショートしない。これにより、昇圧回路２０は、第一通電経路２１がグランドにショートしたときよりも高い電圧、つまり、バッテリ電圧ＶＢ程度の電圧を出力することが可能になる。

そして、遮断配線２９の遮断は、監視部３３により検出され、これを受けて、マイコン３０の制御により、正常時よりも早いタイミングでインジェクタ５０２への電圧印加開始がなされる。これにより、ショート故障の発生による、燃料噴射開始タイミングの遅れが抑制される。

また、第１実施形態では、上記フローチャートの処理のＳ１１２にて、切替指示部３２は、フラグが０、つまり、ショート故障が生じていないときは、定電流スイッチ１１、放電スイッチ１２、及び下流スイッチ１３に対してオンの指示を行う例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、切替指示部３２は、フラグが０、つまり、ショート故障が生じていないときは、放電スイッチ１２及び下流スイッチ１３に対してオンの指示を行い、定電流スイッチ１１に対してはオンの指示を行わないとしてもよい。この場合、放電スイッチ１２及び下流スイッチ１３がオンされ、インジェクタ５０２の電磁コイル５０２ａには、昇圧電圧が印加され、電磁コイル５０２ａに流れる電流が急激に上昇する。

また、第１実施形態では、上記フローチャートの処理のＳ１１２にて、切替指示部３２は、フラグが１、つまり、ショート故障が生じたときは、定電流スイッチ１１及び下流スイッチ１３に対してオンの指示を行う例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、切替指示部３２は、定電流スイッチ１１及び下流スイッチ１３に対してオンの指示を行うとともに、さらに放電スイッチ１２に対してもオンの指示を行ってもよい。

しかし、このショート故障が発生している場合では、昇圧回路２０が昇圧機能を失っているので、昇圧回路２０の出力電圧はバッテリ電圧ＶＢと同じである。さらに、昇圧回路２０の出力電圧を使用すると、コイル２４に電流が流れ発熱することになる。したがって、第１実施形態に係る電子制御装置１００では、より望ましい形態として、発熱を抑制してバッテリ電圧ＶＢを印加するため、定電流スイッチ１１をオンにし、放電スイッチ１２をオフにしている。

また、第１実施形態では、遮断配線２８、２９の溶断温度は、コイル２４が自身に流れる電流により発熱し、所定の温度を越える前に、遮断配線２８、２９が溶断されるように設定されているが、本発明は、これに限定されず、溶断温度をこのように設定しなくてもよい。ただし、望ましくは、コイル２４が所定の温度を越え、焼損してしまうことを抑制するため、遮断配線２８、２９の溶断温度は、コイル２４が自身に流れる電流により発熱し、所定の温度を越える前に、遮断配線２８、２９が溶断されるように設定する方がよい。

また、第１実施形態では、電磁コイル５０２ａの通電により開弁する構成であったが、本発明はこれに限定されず、ピエゾ素子の通電により開弁する構成であってもよい。

１１・・・定電流スイッチ
１２・・・放電スイッチ
２０・・・昇圧回路
２４・・・コイル
２５・・・充電スイッチ
２７・・・コンデンサ
２８・・・第一遮断配線
２９・・・第二遮断配線
３０・・・マイコン
３３・・・監視部
１００・・・電子制御装置
５０２・・・インジェクタ

Claims (5)

1. 燃料噴射装置（５０２）の作動を制御する電子制御装置であって、
   前記燃料噴射装置に、所定電圧を供給する定電圧供給手段（１１）と、
   前記燃料噴射装置に、前記所定電圧よりも高い昇圧電圧を供給する昇圧電圧供給手段（１２、２０）と、
   前記定電圧供給手段及び前記昇圧電圧供給手段による供給タイミングを制御する制御手段（３０）と、を備え、
   前記昇圧電圧供給手段は、
   電源電圧が入力され、該電源電圧を昇圧して前記昇圧電圧を生成し、生成した前記昇圧電圧を出力する昇圧回路部（２０）と、
   オンすることで、前記昇圧回路部と前記燃料噴射装置とを電気的に接続し、オフすることで、前記昇圧回路部と前記燃料噴射装置とを電気的に遮断する放電手段（１２）と、を有し、
   前記昇圧回路部は、
   前記電源電圧が入力され、前記昇圧電圧が出力される第一通電経路に設けられ、一端に前記電源電圧が供給されるコイル（２４）と、
   該コイルの他端から前記電源電圧よりも低い基準電位に至る第二通電経路上に設けられ、オンすることで前記コイルに電流を流すスイッチング素子（２５）と、
   前記第一通電経路と前記第二通電経路との接続点から前記基準電位に至る第三通電経路上に設けられ、前記スイッチング素子がオン・オフされることにより前記コイルに生じる逆起電力で充電するコンデンサ（２７）と、
   前記第三通電経路に、前記コンデンサに対して直列となるように設けられ、直列配置された前記コンデンサが短絡した場合に、自身に流れる電流を遮断する遮断手段（２９）と、を有し、
   さらに、前記遮断手段が遮断されたか否かを検出する検出手段（３３）を備え、
   前記制御手段は、前記遮断手段の遮断が検出されない場合、前記燃料噴射装置が燃料噴射を開始する際に、前記昇圧電圧が供給されて燃料噴射が開始されるとともに、前記所定電圧が供給されて燃料噴射が維持されるように、前記放電手段及び前記定電圧供給手段を制御し、前記遮断手段の遮断が検出された場合、前記遮断手段が遮断されていない場合よりも通電開始タイミングを早めるように、前記放電手段及び前記定電圧供給手段を制御することを特徴とする電子制御装置。
2. 前記制御手段は、前記遮断手段の遮断が検出された場合、前記昇圧電圧供給手段に対しては、前記放電手段をオフに制御することで、前記昇圧電圧供給手段による電圧供給を停止させ、前記定電圧供給手段に対しては、前記遮断手段が遮断されていない場合よりも通電開始タイミングを早めるように、電圧供給のタイミングを制御することを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
3. 前記遮断手段は、前記スイッチング素子又は前記コンデンサに対して前記基準電位側に設けられており、
   前記検出手段は、前記スイッチング素子又は前記コンデンサと前記遮断手段との間の電位に基づき、電流が遮断されたことを検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の電子制御装置。
4. 前記コンデンサは、セラミック積層コンデンサであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の電子制御装置。
5. 前記遮断手段は、自身に流れる電流により発熱し、溶断温度を超えると溶断する遮断配線であり、
   前記溶断温度は、前記コイルが自身に流れる電流により発熱し、所定の温度を越える前に、前記遮断配線が溶断されるように設定されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項のいずれか一項に記載の電子制御装置。

Images