[发明专利]电磁负载电路的故障诊断装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电磁负载电路的故障诊断装置，特别是，涉及包括内燃机的燃料喷射阀等电磁负载(电感(inductance)负载)的电路的故障诊断装置。

背景技术

在以用于汽车、摩托车、农耕机、工机、船舶机等的汽油或轻油等作为燃料的内燃机中，存在以提高燃油效率和输出功率为目的，通过喷射器(injector)(燃料喷射阀)直接将燃料喷射至汽缸内的内燃机。

这种汽缸内直接喷射型内燃机与以往的方式相比，因为将加压至高压的燃料供给喷射器，并通过喷射器将高压燃料喷射至汽缸内，所以喷射器的开阀动作需要很多的能量(开阀电磁力)。

出于这样的原因，近年，像用于汽缸内直接喷射型内燃机的喷射器这样的电磁负载中流通的电流有增加的趋势，容易发生包括电磁负载、驱动电路元件的电磁负载电路的故障。因此，电磁负载电路的故障诊断的细分化、高精度化的需要变得高起来。

参照图19说明包含用于直喷的喷射器的电路结构的例子。

作为电磁负载的喷射器20，通过作为开关元件的VB高侧驱动器(highside driver)16和VH高侧驱动器14，将正端子与通常电压(电池电压VB)的电源端子15和升压至比电池电压VB高的电压的升压电压VH的高压电源端子13的任意一方连接。VB高侧驱动器16与VH高侧驱动器14之间连接有用于防止逆流的二极管17。喷射器20的负端子通过作为开关元件的低侧驱动器(low side driver)18、分流电阻22与接地(GND)连接。

在此，从电磁负载20来看电压端子侧称为高侧(上游)，电源接地(GND)侧称为低侧(下游)。

VB高侧驱动器16、VH高侧驱动器14、低侧驱动器18各自通过VB高侧驱动器驱动信号生成电路7、VH高侧驱动器驱动信号生成电路8、低侧驱动器驱动信号生成电路9所输出的驱动器驱动信号(c)、(b)、(f)来进行驱动控制。各驱动器驱动信号生成电路7、8、9通过按照微处理器单元(MPU：micro processor unit)1的控制信号(a)进行逻辑工作的逻辑电路3所输出的逻辑信号相互关联而生成控制信号。

分流电阻22上连接有检测流过喷射器20的电流的电流检测电路24。电流检测电路24上连接有电压检测电路28。电压检测电路28从第一基准电压生成电路26输入第一基准电压(h)，并将第一电压检测信号(i)输入到逻辑电路3。

具有代表性的用于直喷的喷射器20的电流波形，如图20中作为分流电阻通电电流(喷射器电流)所示，在通电初期的峰值电流通电期间，使用升压电压VH使喷射器电流在短时间内上升至预先设定的峰值电流停止电流。

接着，为了喷射器20的规定时间开阀，通过VB高侧驱动器16的开关动作由电池电压来保持基于规定电流值的喷射器电流值。当喷射终了时，为了快速进行喷射器20的闭阀，通过低侧驱动器18在短时间内降低喷射器通电电流，并切断喷射器电流(例如，专利文件1)。

具体来说，由于MPU1所输出的控制信号(a)的上升，VH高侧驱动器驱动信号(b)变为低(low)，低侧驱动器驱动信号(f)变为高(high)，与电磁负载通电电流等效的分流电阻通电电流(g)到达峰值电流阈值Ap。分流电阻通电电流到达峰值电流阈值Ap后，到达保持电流阈值Ah1，VB高侧驱动器驱动信号(c)进行斩波。若经过某段固定时间，则第一基准电压(h)将改变，变化为保持电流阈值Ah2。由以上流程来控制喷射器20。

另外，在图20中，(d)表示电磁负载(喷射器)上游电压，(e)表示电磁负载(喷射器)下游电压，(i)表示第一电压检测信号。

在上述电磁负载电路中，用于将喷射器电流保持在某规定电流值的开关元件，即，VB高侧驱动器16，在具有某种程度的阻抗(impedance)的状态下，不能诊断在开关元件的上游和下游短路时的故障，即，部分短路(レアシヨ一ト)故障。

在如构成VB高侧驱动器16的FET这样的开关元件产生部分短路故障E的情况下，因为在电流保持区间不能充分进行开关动作，所以分流电阻通电电流会明显降低。但是，因为没有完全故障，所以微弱的电流可以流通。由于部分短路故障并不是完全的损坏，例如，在那里流通的电流有时既不过大也不过小，因此历来诊断都是很困难的。

作为可以检测电磁负载的部分短路的异常检测装置，有如下所述的装置：在产生了部分短路的情况下，着眼于到达峰值电流阈值为止的时间变短，通过由高侧驱动器开关元件上设置的电流检测电路进行过电流检测来检测部分短路(例如，专利文件2)。