JP2002199748A - ピエゾアクチュエータの駆動装置 - Google Patents
ピエゾアクチュエータの駆動装置Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
- F02D41/2096—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils for controlling piezoelectric injectors
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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- F02D41/221—Safety or indicating devices for abnormal conditions relating to the failure of actuators or electrically driven elements
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数スイッチング方式のピエゾアクチュエー
タの駆動装置において、回路構成の複雑化やコスト高を
まねくことがなく、異常の検出を容易にかつ精度よく行
う。 【解決手段】 駆動装置１は、ピエゾスタックＩＮＪ１
〜ＩＮＪ４に印加する高電圧を発生する電圧昇圧回路２
と、充放電用スイッチング素子Ｔ５２、Ｔ５３を有する
充放電回路３と、コントローラ４を有する。コントロー
ラ４は、充放電用スイッチング素子Ｔ５２、Ｔ５３をオ
ン・オフするスイッチング動作を繰り返して所定のピエ
ゾアクチュエータ電圧に到達させる。異常検出回路４１
は、この時の充電回数と放電回数、または充放電時間を
正常時と比較することによりピエゾスタックＩＮＪ１〜
ＩＮＪ４や充放電回路の異常判断を行う。
タの駆動装置において、回路構成の複雑化やコスト高を
まねくことがなく、異常の検出を容易にかつ精度よく行
う。 【解決手段】 駆動装置１は、ピエゾスタックＩＮＪ１
〜ＩＮＪ４に印加する高電圧を発生する電圧昇圧回路２
と、充放電用スイッチング素子Ｔ５２、Ｔ５３を有する
充放電回路３と、コントローラ４を有する。コントロー
ラ４は、充放電用スイッチング素子Ｔ５２、Ｔ５３をオ
ン・オフするスイッチング動作を繰り返して所定のピエ
ゾアクチュエータ電圧に到達させる。異常検出回路４１
は、この時の充電回数と放電回数、または充放電時間を
正常時と比較することによりピエゾスタックＩＮＪ１〜
ＩＮＪ４や充放電回路の異常判断を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ピエゾアクチュエ
ータの駆動装置に関し、詳しくは、異常を検出する機構
を備えたピエゾアクチュエータの駆動装置に関する。
ータの駆動装置に関し、詳しくは、異常を検出する機構
を備えたピエゾアクチュエータの駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】圧電体の伸縮により印加電圧に応じた変
位を発生するピエゾアクチュエータは、高応答で制御性
に優れることから、車両用駆動装置、例えば、ピエゾイ
ンジェクタ等への利用が検討されている。一方、近年、
新たな車両規制に対応するために車両搭載機器の故障診
断技術を確立する必要が生じており、高電圧が発生する
ピエゾアクチュエータにおいても、異常時には速やかに
駆動を停止する等の対策が要求されている。
位を発生するピエゾアクチュエータは、高応答で制御性
に優れることから、車両用駆動装置、例えば、ピエゾイ
ンジェクタ等への利用が検討されている。一方、近年、
新たな車両規制に対応するために車両搭載機器の故障診
断技術を確立する必要が生じており、高電圧が発生する
ピエゾアクチュエータにおいても、異常時には速やかに
駆動を停止する等の対策が要求されている。
【０００３】ピエゾアクチュエータの高電圧に対する対
策として、従来より、ピエゾアクチュエータの駆動装置
に異常検出回路を設けることが行われている。例えば、
特開平３−１２８６７９号公報には、ピエゾアクチュエ
ータの収縮時に高電圧を所定時間印加した後、蓄積され
た電荷を放電させる第１の放電手段と、この放電が確実
になされたかを検出し、放電がなされなかった時には、
以降の高電圧の供給を禁止しかつアクチュエータの電荷
を放電させる第２の放電手段を設けることが記載されて
いる。上記装置は、アクチュエータの駆動回路系に何ら
かの異常が生じた時に確実に放電させることで、安全性
を確保している。
策として、従来より、ピエゾアクチュエータの駆動装置
に異常検出回路を設けることが行われている。例えば、
特開平３−１２８６７９号公報には、ピエゾアクチュエ
ータの収縮時に高電圧を所定時間印加した後、蓄積され
た電荷を放電させる第１の放電手段と、この放電が確実
になされたかを検出し、放電がなされなかった時には、
以降の高電圧の供給を禁止しかつアクチュエータの電荷
を放電させる第２の放電手段を設けることが記載されて
いる。上記装置は、アクチュエータの駆動回路系に何ら
かの異常が生じた時に確実に放電させることで、安全性
を確保している。
【０００４】また、オンおよびオフ信号によって制御さ
れる出力端子の電圧レベル（または電流）を検出し、こ
れを基に異常を判断するようにしたものがある。つま
り、吸い込み出力の端子はオン時はＬレベルでオフ時は
Ｈレベルとなり、流し出し出力の端子はその逆になるこ
とから、オン・オフ信号と検出された電圧レベルを比較
することで、異常の判定が可能である。電流で検出する
場合には、オン・オフ時に規定電流に達しているか否か
で異常を判断する。そして、異常検出時には、高電圧発
生動作を禁止したり、異常表示を行うことで、装置の信
頼性を高めている。
れる出力端子の電圧レベル（または電流）を検出し、こ
れを基に異常を判断するようにしたものがある。つま
り、吸い込み出力の端子はオン時はＬレベルでオフ時は
Ｈレベルとなり、流し出し出力の端子はその逆になるこ
とから、オン・オフ信号と検出された電圧レベルを比較
することで、異常の判定が可能である。電流で検出する
場合には、オン・オフ時に規定電流に達しているか否か
で異常を判断する。そして、異常検出時には、高電圧発
生動作を禁止したり、異常表示を行うことで、装置の信
頼性を高めている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アクチ
ュエータの駆動装置では、出力端子の断線やショート、
さらに、ピエゾアクチュエータの断線、一部断線やショ
ート、電流リーク等、様々な異常の状態がある。特に、
充電および放電を段階的に行う複数スイッチング方式の
場合、ワイヤの接触不良による断続で充放電されるとい
った問題も考えられ、全ての異常に対応するには多くの
回路を必要とする。多気筒エンジン用のピエゾインジェ
クタは、流し出し出力と吸い込みの両方の出力端子を持
ち、気筒数分の回路が必要となることから、回路構成が
複雑になり、コスト高をまねくという問題があった。
ュエータの駆動装置では、出力端子の断線やショート、
さらに、ピエゾアクチュエータの断線、一部断線やショ
ート、電流リーク等、様々な異常の状態がある。特に、
充電および放電を段階的に行う複数スイッチング方式の
場合、ワイヤの接触不良による断続で充放電されるとい
った問題も考えられ、全ての異常に対応するには多くの
回路を必要とする。多気筒エンジン用のピエゾインジェ
クタは、流し出し出力と吸い込みの両方の出力端子を持
ち、気筒数分の回路が必要となることから、回路構成が
複雑になり、コスト高をまねくという問題があった。
【０００６】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、複数スイッチング方式のピエゾアクチ
ュエータの駆動装置において、回路構成の複雑化やコス
ト高をまねくことがなく、異常の検出を容易にかつ精度
よく行うことのできるピエゾアクチュエータの駆動装置
を提供することにある。
で、その目的は、複数スイッチング方式のピエゾアクチ
ュエータの駆動装置において、回路構成の複雑化やコス
ト高をまねくことがなく、異常の検出を容易にかつ精度
よく行うことのできるピエゾアクチュエータの駆動装置
を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１のピエゾアクチ
ュエータの駆動装置は、印加電圧に応じて伸縮する圧電
体を複数積層してなるピエゾアクチュエータと、上記ピ
エゾアクチュエータに印加する高電圧を発生する高電圧
発生手段と、充電用スイッチング素子のオン時に上記高
電圧発生手段で発生する高電圧を上記ピエゾアクチュエ
ータに印加し、放電用スイッチング素子のオン時に上記
ピエゾアクチュエータに蓄積された電荷を放電させる充
放電手段と、上記充放電手段に充電信号または放電信号
を出力して上記充電用または放電用スイッチング素子の
オン・オフを制御する制御手段とを備え、上記制御手段
により上記充電用または放電用スイッチング素子をオン
・オフするスイッチング動作を繰り返して所定のピエゾ
アクチュエータ電圧に到達させるピエゾアクチュエータ
の駆動装置であって、充電時・放電時のスイッチング回
数、充電・放電時間のいずれかあるいは両方を検出し、
その結果を正常時と比較することにより異常を検出する
異常検出手段を設けたものである。
ュエータの駆動装置は、印加電圧に応じて伸縮する圧電
体を複数積層してなるピエゾアクチュエータと、上記ピ
エゾアクチュエータに印加する高電圧を発生する高電圧
発生手段と、充電用スイッチング素子のオン時に上記高
電圧発生手段で発生する高電圧を上記ピエゾアクチュエ
ータに印加し、放電用スイッチング素子のオン時に上記
ピエゾアクチュエータに蓄積された電荷を放電させる充
放電手段と、上記充放電手段に充電信号または放電信号
を出力して上記充電用または放電用スイッチング素子の
オン・オフを制御する制御手段とを備え、上記制御手段
により上記充電用または放電用スイッチング素子をオン
・オフするスイッチング動作を繰り返して所定のピエゾ
アクチュエータ電圧に到達させるピエゾアクチュエータ
の駆動装置であって、充電時・放電時のスイッチング回
数、充電・放電時間のいずれかあるいは両方を検出し、
その結果を正常時と比較することにより異常を検出する
異常検出手段を設けたものである。
【０００８】複数スイッチング方式によるピエゾアクチ
ュエータの駆動では、一般に、充放電時に流れる電流が
一定となるように、上記充電用または放電用スイッチン
グ素子のオン・オフを制御しており、充電時と放電時の
スイッチング回数は等しく、ほぼ一定の規定回数とな
る。充放電経路に何らかの異常が生じた場合には、この
関係が崩れる。本発明は、これに着目したもので、例え
ば、充電時・放電時のスイッチング回数が上記規定回数
の回数より大幅に少ないか多い時、または充電時・放電
時のスイッチング回数の差が大きい時に、異常と判断す
ることができる。また、充電・放電時間もほぼ一定時間
となるので、これを大幅に越えた時には異常と判断でき
る。従って、これら充電時・放電時のスイッチング回
数、充電・放電時間を基に、比較的容易に異常判定が可
能であり、複雑な検出回路を必要とせず、コスト高をま
ねくことがない。
ュエータの駆動では、一般に、充放電時に流れる電流が
一定となるように、上記充電用または放電用スイッチン
グ素子のオン・オフを制御しており、充電時と放電時の
スイッチング回数は等しく、ほぼ一定の規定回数とな
る。充放電経路に何らかの異常が生じた場合には、この
関係が崩れる。本発明は、これに着目したもので、例え
ば、充電時・放電時のスイッチング回数が上記規定回数
の回数より大幅に少ないか多い時、または充電時・放電
時のスイッチング回数の差が大きい時に、異常と判断す
ることができる。また、充電・放電時間もほぼ一定時間
となるので、これを大幅に越えた時には異常と判断でき
る。従って、これら充電時・放電時のスイッチング回
数、充電・放電時間を基に、比較的容易に異常判定が可
能であり、複雑な検出回路を必要とせず、コスト高をま
ねくことがない。
【０００９】具体的には、請求項２のように、上記異常
検出手段が、充電時・放電時のスイッチング回数が正常
時の規定回数を基に予め設定した基準の回数Ａより少な
いか、基準の回数Ｂより多い時、充電時のスイッチング
回数と放電時のスイッチング回数の差が基準の回数Ｃよ
り大きい時、あるいは充電・放電時間が基準時間Ｄを越
えた時に異常と判断するようにする。
検出手段が、充電時・放電時のスイッチング回数が正常
時の規定回数を基に予め設定した基準の回数Ａより少な
いか、基準の回数Ｂより多い時、充電時のスイッチング
回数と放電時のスイッチング回数の差が基準の回数Ｃよ
り大きい時、あるいは充電・放電時間が基準時間Ｄを越
えた時に異常と判断するようにする。
【００１０】正常時の規定回数を基に、正常と判断され
る充電時・放電時のスイッチング回数の下限および上限
を、それぞれ基準の回数Ａ、Ｂとすれば、これらと充電
時・放電時のスイッチング回数との比較によって、異常
判定が可能である。また、正常時の充電時・放電時のス
イッチング回数はほぼ等しいので、その差が予め設定さ
れる基準の回数Ｃよりも大きければ、充電または放電側
に何らかの異常が生じたと判断できる。あるいは、正常
と判断される充放電時間の上限を基準時間Ｄとすれば、
充電・放電時間がこれを越えた時に異常と判断できる。
る充電時・放電時のスイッチング回数の下限および上限
を、それぞれ基準の回数Ａ、Ｂとすれば、これらと充電
時・放電時のスイッチング回数との比較によって、異常
判定が可能である。また、正常時の充電時・放電時のス
イッチング回数はほぼ等しいので、その差が予め設定さ
れる基準の回数Ｃよりも大きければ、充電または放電側
に何らかの異常が生じたと判断できる。あるいは、正常
と判断される充放電時間の上限を基準時間Ｄとすれば、
充電・放電時間がこれを越えた時に異常と判断できる。
【００１１】ここで、請求項３のように、上記制御手段
は、一回のスイッチング動作において流れる充電電流の
値と放電電流の値が同じになるように上記充電用または
放電用スイッチング素子のオン・オフを制御するのがよ
い。この時、充電時のスイッチング回数と放電時のスイ
ッチング回数が等しくなるので、上記異常検出手段によ
る異常判定を効果的に行うことができる。
は、一回のスイッチング動作において流れる充電電流の
値と放電電流の値が同じになるように上記充電用または
放電用スイッチング素子のオン・オフを制御するのがよ
い。この時、充電時のスイッチング回数と放電時のスイ
ッチング回数が等しくなるので、上記異常検出手段によ
る異常判定を効果的に行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明を４気筒エンジンに
設けたピエゾインジェクタの異常検出に適用した一実施
の形態を図面に基づいて説明する。図１は、ピエゾイン
ジェクタの駆動装置１の全体構成を示す図で、ＩＮＪ１
〜ＩＮＪ４は、各気筒に対応する４つのインジェクタ
（＃１〜＃４）を駆動するピエゾアクチュエータのピエ
ゾスタックをそれぞれ表している。各ピエゾスタックＩ
ＮＪ１〜ＩＮＪ４は、電荷の注入により伸長し電荷の除
去により収縮するＰＺＴ等の圧電体を円形または矩形薄
板状に成形し積層して一体化したもので、多数の圧電体
を電気的に並列に接続した構造を有している。多数の圧
電体の間には交互に＋電極と−電極が設けられ、これら
＋電極と−電極は積層体の側面に形成される＋電極およ
び−電極を介して、外部へ接続される。
設けたピエゾインジェクタの異常検出に適用した一実施
の形態を図面に基づいて説明する。図１は、ピエゾイン
ジェクタの駆動装置１の全体構成を示す図で、ＩＮＪ１
〜ＩＮＪ４は、各気筒に対応する４つのインジェクタ
（＃１〜＃４）を駆動するピエゾアクチュエータのピエ
ゾスタックをそれぞれ表している。各ピエゾスタックＩ
ＮＪ１〜ＩＮＪ４は、電荷の注入により伸長し電荷の除
去により収縮するＰＺＴ等の圧電体を円形または矩形薄
板状に成形し積層して一体化したもので、多数の圧電体
を電気的に並列に接続した構造を有している。多数の圧
電体の間には交互に＋電極と−電極が設けられ、これら
＋電極と−電極は積層体の側面に形成される＋電極およ
び−電極を介して、外部へ接続される。
【００１３】図１において、駆動装置１は、ピエゾスタ
ックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４に印加する高電圧を発生する高
電圧発生手段である電圧昇圧回路（ＤＣ−ＤＣ）２と、
電圧昇圧回路２で発生するエネルギーのピエゾスタック
ＩＮＪ１〜ＩＮＪ４への充電および放電を制御する充放
電手段である充放電回路３を有している。電圧昇圧回路
２は、インダクタンスＬ５１・スイッチング素子Ｔ５１
・ダイオードＤ５１によって構成され、バッテリの給電
（＋Ｂ）で数十〜数百Ｖの直流電圧を発生して、コンデ
ンサＣ５１に蓄える。充放電回路３は、いずれもＭＯＳ
ＦＥＴで構成される充電用スイッチング素子Ｔ５２と放
電用スイッチング素子Ｔ５３を有し、充電用スイッチン
グ素子のオン時に電圧昇圧回路２で発生する高電圧をピ
エゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４に印加し、放電用スイ
ッチング素子のオン時にピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮ
Ｊ４に蓄積された電荷を放電させる。Ｌ５２は充放電の
際の電流制限およびエネルギー回収用のインダクタンス
である。
ックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４に印加する高電圧を発生する高
電圧発生手段である電圧昇圧回路（ＤＣ−ＤＣ）２と、
電圧昇圧回路２で発生するエネルギーのピエゾスタック
ＩＮＪ１〜ＩＮＪ４への充電および放電を制御する充放
電手段である充放電回路３を有している。電圧昇圧回路
２は、インダクタンスＬ５１・スイッチング素子Ｔ５１
・ダイオードＤ５１によって構成され、バッテリの給電
（＋Ｂ）で数十〜数百Ｖの直流電圧を発生して、コンデ
ンサＣ５１に蓄える。充放電回路３は、いずれもＭＯＳ
ＦＥＴで構成される充電用スイッチング素子Ｔ５２と放
電用スイッチング素子Ｔ５３を有し、充電用スイッチン
グ素子のオン時に電圧昇圧回路２で発生する高電圧をピ
エゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４に印加し、放電用スイ
ッチング素子のオン時にピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮ
Ｊ４に蓄積された電荷を放電させる。Ｌ５２は充放電の
際の電流制限およびエネルギー回収用のインダクタンス
である。
【００１４】駆動装置１は、また、駆動対象となるピエ
ゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４を選択するための、気筒
切替スイッチング素子Ｔ１１〜Ｔ４１、バンク切替スイ
ッチング素子Ｔ１２、Ｔ３２を備えている。そして、ピ
エゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４にそれぞれ直列接続さ
れる気筒切替スイッチング素子Ｔ１１〜Ｔ４１と、ピエ
ゾスタックＩＮＪ１、ＩＮＪ２に共通のバンク切替スイ
ッチング素子Ｔ１２およびピエゾスタックＩＮＪ３、Ｉ
ＮＪ４に共通のバンク切替スイッチング素子Ｔ３２をオ
ン・オフさせることによって、ピエゾスタックＩＮＪ１
〜ＩＮＪ４を選択する。バンク切替スイッチング素子Ｔ
１２、Ｔ３２は、ピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４の
いずれかが気筒切替スイッチング素子Ｔ１１〜Ｔ４１に
より制御不能な状態となった時に、制御不能なピエゾス
タックを含む２つを駆動装置１から切り離して、残る２
つのピエゾスタックの作動を確保するためのものである
（リンプホーム）。
ゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４を選択するための、気筒
切替スイッチング素子Ｔ１１〜Ｔ４１、バンク切替スイ
ッチング素子Ｔ１２、Ｔ３２を備えている。そして、ピ
エゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４にそれぞれ直列接続さ
れる気筒切替スイッチング素子Ｔ１１〜Ｔ４１と、ピエ
ゾスタックＩＮＪ１、ＩＮＪ２に共通のバンク切替スイ
ッチング素子Ｔ１２およびピエゾスタックＩＮＪ３、Ｉ
ＮＪ４に共通のバンク切替スイッチング素子Ｔ３２をオ
ン・オフさせることによって、ピエゾスタックＩＮＪ１
〜ＩＮＪ４を選択する。バンク切替スイッチング素子Ｔ
１２、Ｔ３２は、ピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４の
いずれかが気筒切替スイッチング素子Ｔ１１〜Ｔ４１に
より制御不能な状態となった時に、制御不能なピエゾス
タックを含む２つを駆動装置１から切り離して、残る２
つのピエゾスタックの作動を確保するためのものである
（リンプホーム）。
【００１５】気筒切替スイッチング素子Ｔ１１〜Ｔ４
１、バンク切替スイッチング素子Ｔ１２、Ｔ３２はＭＯ
ＳＦＥＴで構成され、その各ゲートには制御手段となる
コントローラ４からそれぞれ制御信号が入力している。
コントローラ４は、ＣＰＵ５からの信号に基づき、駆動
対象のピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４に対応するス
イッチング素子Ｔ１１〜Ｔ４１、Ｔ１２、Ｔ３２をオン
するとともに、充電用スイッチング素子Ｔ５２と放電用
スイッチング素子Ｔ５３のゲートに制御信号を入力して
これらスイッチング素子Ｔ５２、Ｔ５３をオン・オフす
ることにより、ピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４の充
放電を制御する。また、充電制御用に、ピエゾスタック
ＩＮＪ１、ＩＮＪ２に共通の検出抵抗Ｒ１１と、ピエゾ
スタックＩＮＪ３、ＩＮＪ４に共通の検出抵抗Ｒ３１が
設けられ、その両端間電圧をコントローラ４に入力して
ピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４の充電電流を検出す
るようになっている。放電用スイッチング素子Ｔ５３に
は、放電制御用の検出抵抗Ｒ５１が設けられ、その両端
間電圧がコントローラ４に入力してピエゾスタックＩＮ
Ｊ１〜ＩＮＪ４の放電電流が検出されるようになってい
る。
１、バンク切替スイッチング素子Ｔ１２、Ｔ３２はＭＯ
ＳＦＥＴで構成され、その各ゲートには制御手段となる
コントローラ４からそれぞれ制御信号が入力している。
コントローラ４は、ＣＰＵ５からの信号に基づき、駆動
対象のピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４に対応するス
イッチング素子Ｔ１１〜Ｔ４１、Ｔ１２、Ｔ３２をオン
するとともに、充電用スイッチング素子Ｔ５２と放電用
スイッチング素子Ｔ５３のゲートに制御信号を入力して
これらスイッチング素子Ｔ５２、Ｔ５３をオン・オフす
ることにより、ピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４の充
放電を制御する。また、充電制御用に、ピエゾスタック
ＩＮＪ１、ＩＮＪ２に共通の検出抵抗Ｒ１１と、ピエゾ
スタックＩＮＪ３、ＩＮＪ４に共通の検出抵抗Ｒ３１が
設けられ、その両端間電圧をコントローラ４に入力して
ピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４の充電電流を検出す
るようになっている。放電用スイッチング素子Ｔ５３に
は、放電制御用の検出抵抗Ｒ５１が設けられ、その両端
間電圧がコントローラ４に入力してピエゾスタックＩＮ
Ｊ１〜ＩＮＪ４の放電電流が検出されるようになってい
る。
【００１６】ＣＰＵ５は、図示しない各種センサからの
信号に基づき燃料噴射量・時期を演算し、コントローラ
４にインジェクタの駆動信号を出力する。駆動信号は、
噴射期間に対応する矩形波信号であり、コントローラ４
は、駆動信号の立ち上がりで充電を開始し、立ち下がり
で放電を開始する。例えば、ピエゾスタックＩＮＪ１を
駆動する場合、充電電流は、コンデンサＣ５１から充電
用スイッチング素子Ｔ５２−インダクタＬ５２−バンク
切替スイッチング素子Ｔ１２−ＣＯＭＡ端子−ピエゾス
タックＩＮＪ１−＃１端子−気筒切替スイッチング素子
Ｔ１１−検出抵抗Ｒ１１−ＧＮＤの経路にて流れる。逆
に、放電電流は、ＧＮＤ−検出抵抗Ｒ１１−気筒切替ス
イッチング素子Ｔ１１−＃１端子−ピエゾスタックＩＮ
Ｊ１−ＣＯＭＡ端子−バンク切替スイッチング素子Ｔ１
２−インダクタＬ１５２−放電用スイッチング素子Ｔ５
３−検出抵抗Ｒ５１の経路にて流れる。
信号に基づき燃料噴射量・時期を演算し、コントローラ
４にインジェクタの駆動信号を出力する。駆動信号は、
噴射期間に対応する矩形波信号であり、コントローラ４
は、駆動信号の立ち上がりで充電を開始し、立ち下がり
で放電を開始する。例えば、ピエゾスタックＩＮＪ１を
駆動する場合、充電電流は、コンデンサＣ５１から充電
用スイッチング素子Ｔ５２−インダクタＬ５２−バンク
切替スイッチング素子Ｔ１２−ＣＯＭＡ端子−ピエゾス
タックＩＮＪ１−＃１端子−気筒切替スイッチング素子
Ｔ１１−検出抵抗Ｒ１１−ＧＮＤの経路にて流れる。逆
に、放電電流は、ＧＮＤ−検出抵抗Ｒ１１−気筒切替ス
イッチング素子Ｔ１１−＃１端子−ピエゾスタックＩＮ
Ｊ１−ＣＯＭＡ端子−バンク切替スイッチング素子Ｔ１
２−インダクタＬ１５２−放電用スイッチング素子Ｔ５
３−検出抵抗Ｒ５１の経路にて流れる。
【００１７】充放電の制御には、図２に示す複数スイッ
チング方式が用いられ、コントローラ４は、パルス状の
制御信号（充電信号・放電信号）により、充電時には充
電用スイッチング素子Ｔ５２を放電時には放電用スイッ
チング素子Ｔ５３を複数回オン・オフ制御（スイッチン
グ）することにより、所定の電圧に到達させる。コント
ローラ４は、例えば、充電制御時には、まず、充電用ス
イッチング素子Ｔ５２をオンし、検出抵抗Ｒ１１または
検出抵抗Ｒ３１で検出された充電電流が予め設定した電
流値（例えば１０Ａ）に到達したら、充電用スイッチン
グ素子Ｔ５２をオフする。一定のオフ期間（例えば１０
μｓ）後、充電用スイッチング素子Ｔ５２をオンして所
定の充電電流を流し、充電用スイッチング素子Ｔ５２を
オフする。これを数回（例えば７〜８回）繰り返して、
予め設定した電圧（例えば１５０Ｖ）に到達したら充電
を完了する。
チング方式が用いられ、コントローラ４は、パルス状の
制御信号（充電信号・放電信号）により、充電時には充
電用スイッチング素子Ｔ５２を放電時には放電用スイッ
チング素子Ｔ５３を複数回オン・オフ制御（スイッチン
グ）することにより、所定の電圧に到達させる。コント
ローラ４は、例えば、充電制御時には、まず、充電用ス
イッチング素子Ｔ５２をオンし、検出抵抗Ｒ１１または
検出抵抗Ｒ３１で検出された充電電流が予め設定した電
流値（例えば１０Ａ）に到達したら、充電用スイッチン
グ素子Ｔ５２をオフする。一定のオフ期間（例えば１０
μｓ）後、充電用スイッチング素子Ｔ５２をオンして所
定の充電電流を流し、充電用スイッチング素子Ｔ５２を
オフする。これを数回（例えば７〜８回）繰り返して、
予め設定した電圧（例えば１５０Ｖ）に到達したら充電
を完了する。
【００１８】放電制御時も同様で、まず、放電用スイッ
チング素子Ｔ５３をオンし、検出抵抗Ｒ５１で検出され
た放電電流が予め設定した電流値（例えば１０Ａ）に到
達したら、放電用スイッチング素子Ｔ５３をオフする。
一定のオフ期間（例えば１０μｓ）後、放電用スイッチ
ング素子Ｔ５３をオンして所定の充電電流を流し、放電
用スイッチング素子Ｔ５３をオフする。これを数回（例
えば７〜８回）繰り返して、電圧が０Ｖに到達したら放
電を完了する。
チング素子Ｔ５３をオンし、検出抵抗Ｒ５１で検出され
た放電電流が予め設定した電流値（例えば１０Ａ）に到
達したら、放電用スイッチング素子Ｔ５３をオフする。
一定のオフ期間（例えば１０μｓ）後、放電用スイッチ
ング素子Ｔ５３をオンして所定の充電電流を流し、放電
用スイッチング素子Ｔ５３をオフする。これを数回（例
えば７〜８回）繰り返して、電圧が０Ｖに到達したら放
電を完了する。
【００１９】このように、コントローラ４は、検出抵抗
Ｒ１１、Ｒ３１で検出された充電電流と、検出抵抗Ｒ５
１で検出された放電電流を基に一連の充放電制御を行
う。この際、一回のスイッチング動作におけるピエゾス
タックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４への充電エネルギーと放電エ
ネルギーが同じで、複数回のスイッチングを繰り返すこ
とによる充電量と放電量が同じならば、図２における充
電時のスイッチング回数（充電回数）と放電時のスイッ
チング回数（放電回数）は等しく、ほぼ一定の回数とな
る。本発明は、この関係に着目したもので、コントロー
ラ４に、異常検出手段としての異常検出回路４１を設け
て、充電回数、放電回数、または充電回数と放電回数の
差を、正常時の規定回数と比較することによりピエゾス
タックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４や充放電回路の異常判断を行
う。この詳細については後述する。
Ｒ１１、Ｒ３１で検出された充電電流と、検出抵抗Ｒ５
１で検出された放電電流を基に一連の充放電制御を行
う。この際、一回のスイッチング動作におけるピエゾス
タックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４への充電エネルギーと放電エ
ネルギーが同じで、複数回のスイッチングを繰り返すこ
とによる充電量と放電量が同じならば、図２における充
電時のスイッチング回数（充電回数）と放電時のスイッ
チング回数（放電回数）は等しく、ほぼ一定の回数とな
る。本発明は、この関係に着目したもので、コントロー
ラ４に、異常検出手段としての異常検出回路４１を設け
て、充電回数、放電回数、または充電回数と放電回数の
差を、正常時の規定回数と比較することによりピエゾス
タックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４や充放電回路の異常判断を行
う。この詳細については後述する。
【００２０】図３は、駆動制御部１によるインジェクタ
制御と異常検出のフローチャートで、充電時には、ま
ず、図３（ａ）のステップ１１において、次回の噴射を
行うインジェクタのピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４
に対応するバンク切替スイッチング素子Ｔ１２、Ｔ３２
と気筒切替スイッチング素子Ｔ１１〜Ｔ１４をオンし、
ステップ１２でインジェクタ駆動信号がオン（Ｈレベ
ル）かどうかを判定し、オフ（Ｌレベル）であれば充電
制御を終了する。オンであればステップ１３で充電電圧
が目標値（例えば１５０Ｖ）に到達しているかどうかを
判定し、肯定判定された場合はステップ２０へ進んで充
電用スイッチング素子Ｔ５２をオフし、充電制御を終了
する。否定判定の場合はステップ１４で充電用スイッチ
ング素子Ｔ５２をオンして、ステップ１５で充電電流が
所定値（例えば１０Ａ）に到達したかどうかを判定し、
否定判定された場合はステップ１８へ進んで充電用スイ
ッチング素子Ｔ５２のオン時間が一定時間以上経過した
かどうかを判定する。ステップ１８が否定判定の場合
は、ステップ１３へ戻る。
制御と異常検出のフローチャートで、充電時には、ま
ず、図３（ａ）のステップ１１において、次回の噴射を
行うインジェクタのピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４
に対応するバンク切替スイッチング素子Ｔ１２、Ｔ３２
と気筒切替スイッチング素子Ｔ１１〜Ｔ１４をオンし、
ステップ１２でインジェクタ駆動信号がオン（Ｈレベ
ル）かどうかを判定し、オフ（Ｌレベル）であれば充電
制御を終了する。オンであればステップ１３で充電電圧
が目標値（例えば１５０Ｖ）に到達しているかどうかを
判定し、肯定判定された場合はステップ２０へ進んで充
電用スイッチング素子Ｔ５２をオフし、充電制御を終了
する。否定判定の場合はステップ１４で充電用スイッチ
ング素子Ｔ５２をオンして、ステップ１５で充電電流が
所定値（例えば１０Ａ）に到達したかどうかを判定し、
否定判定された場合はステップ１８へ進んで充電用スイ
ッチング素子Ｔ５２のオン時間が一定時間以上経過した
かどうかを判定する。ステップ１８が否定判定の場合
は、ステップ１３へ戻る。
【００２１】ステップ１５が肯定判定された場合は、ス
テップ１６で充電用スイッチング素子Ｔ５２をオフし、
充電回数カウンタの充電回数に＋１を加算して、ステッ
プ１７へ進み、充電用スイッチング素子Ｔ５２のオフ時
間が一定時間（例えば１０μｓ）以上経過したかどうか
を判定する。ステップ１７が否定判定された場合は、肯
定判定されるまでこれを繰り返した後、ステップ１２へ
戻る。ステップ１８で充電用スイッチング素子Ｔ５２の
オン時間が一定時間（例えば２５０ｍｓ）以上経過した
場合には、充電電流が所定値に達していなくても、ステ
ップ１９で充電用スイッチング素子Ｔ５２のオン時間タ
イムオーバーフラグをセットし、ステップ２０で充電用
スイッチング素子Ｔ５２をオフし、充電制御を終了す
る。
テップ１６で充電用スイッチング素子Ｔ５２をオフし、
充電回数カウンタの充電回数に＋１を加算して、ステッ
プ１７へ進み、充電用スイッチング素子Ｔ５２のオフ時
間が一定時間（例えば１０μｓ）以上経過したかどうか
を判定する。ステップ１７が否定判定された場合は、肯
定判定されるまでこれを繰り返した後、ステップ１２へ
戻る。ステップ１８で充電用スイッチング素子Ｔ５２の
オン時間が一定時間（例えば２５０ｍｓ）以上経過した
場合には、充電電流が所定値に達していなくても、ステ
ップ１９で充電用スイッチング素子Ｔ５２のオン時間タ
イムオーバーフラグをセットし、ステップ２０で充電用
スイッチング素子Ｔ５２をオフし、充電制御を終了す
る。
【００２２】放電時には、図３（ｂ）のステップ２１に
おいて、インジェクタ駆動信号がオフ（Ｌレベル）かど
うかを判定し、オン（Ｈレベル）であれば放電制御を終
了する。オフであればステップ２２で放電電圧が目標値
（例えば０Ｖ）に到達しているかどうかを判定し、肯定
判定された場合はステップ２９へ進んで放電用スイッチ
ング素子Ｔ５３をオフし、放電制御を終了する。否定判
定の場合はステップ２３で放電用スイッチング素子Ｔ５
３をオンして、ステップ２４で放電電流が所定値（例え
ば１０Ａ）に到達したかどうかを判定し、否定判定され
た場合はステップ２７へ進んで放電用スイッチング素子
Ｔ５３のオン時間が一定時間以上経過したかどうかを判
定する。ステップ２７が否定判定の場合は、ステップ２
２へ戻る。
おいて、インジェクタ駆動信号がオフ（Ｌレベル）かど
うかを判定し、オン（Ｈレベル）であれば放電制御を終
了する。オフであればステップ２２で放電電圧が目標値
（例えば０Ｖ）に到達しているかどうかを判定し、肯定
判定された場合はステップ２９へ進んで放電用スイッチ
ング素子Ｔ５３をオフし、放電制御を終了する。否定判
定の場合はステップ２３で放電用スイッチング素子Ｔ５
３をオンして、ステップ２４で放電電流が所定値（例え
ば１０Ａ）に到達したかどうかを判定し、否定判定され
た場合はステップ２７へ進んで放電用スイッチング素子
Ｔ５３のオン時間が一定時間以上経過したかどうかを判
定する。ステップ２７が否定判定の場合は、ステップ２
２へ戻る。
【００２３】ステップ２４が肯定判定された場合は、ス
テップ２５で放電用スイッチング素子Ｔ５３をオフし、
放電回数カウンタの放電回数に＋１を加算して、ステッ
プ２６へ進み、放電用スイッチング素子Ｔ５３のオフ時
間が一定時間（例えば１０μｓ）以上経過したかどうか
を判定する。ステップ２６が否定判定された場合は、肯
定判定されるまでこれを繰り返した後、ステップ２１へ
戻る。ステップ２７で放電用スイッチング素子Ｔ５３の
オン時間が一定時間（例えば２５０ｍｓ）以上経過した
場合には、放電電流が所定値に達していなくても、ステ
ップ２８で放電用スイッチング素子Ｔ５３オン時間のタ
イムオーバーフラグをセットし、ステップ２９で放電用
スイッチング素子Ｔ５３をオフし、放電制御を終了す
る。
テップ２５で放電用スイッチング素子Ｔ５３をオフし、
放電回数カウンタの放電回数に＋１を加算して、ステッ
プ２６へ進み、放電用スイッチング素子Ｔ５３のオフ時
間が一定時間（例えば１０μｓ）以上経過したかどうか
を判定する。ステップ２６が否定判定された場合は、肯
定判定されるまでこれを繰り返した後、ステップ２１へ
戻る。ステップ２７で放電用スイッチング素子Ｔ５３の
オン時間が一定時間（例えば２５０ｍｓ）以上経過した
場合には、放電電流が所定値に達していなくても、ステ
ップ２８で放電用スイッチング素子Ｔ５３オン時間のタ
イムオーバーフラグをセットし、ステップ２９で放電用
スイッチング素子Ｔ５３をオフし、放電制御を終了す
る。
【００２４】本発明では、この充放電制御と並行して、
異常検出回路４１による異常判定を行う。異常判定回路
４１は、充電回数カウンタ、放電回数カウンタでカウン
トされる充電回数と放電回数を、正常時の充放電回数と
比較して、あるいは、充電用スイッチング素子Ｔ５２オ
ン時間のタイムオーバーフラグ、放電用スイッチング素
子Ｔ５３オン時間のタイムオーバーフラグのセットの有
無から、異常の状態を判別する。具体的には、検出され
た充放電回数が、正常時の充放電回数（＝規定回数、例
えば７〜８回）を基に予め設定した基準の回数Ａ（＜規
定回数、例えば３回）より少ないか、基準の回数Ｂ（＞
規定回数、例えば１２回）より多い時、あるいは充電回
数と放電回数の差が基準の回数Ｃ（例えば３回）より大
きい時に、さらに、充放電時間が基準の時間Ｄ（例えば
２５０ｍｓ）を越えた時に異常と判定する。異常の状態
と、充放電用スイッチング素子Ｔ５２、Ｔ５３の充放電
回数、ＣＯＭＡまたはＣＯＭＢ端子のモニタ電圧、検出
抵抗Ｒ１１、Ｒ３１、Ｒ５１の検出電流（充放電電流）
の変化を図４のタイムチャートに示す。また、表１に、
異常の内容および状況と異常判定の方法をまとめて示
す。この詳細について次に説明する。
異常検出回路４１による異常判定を行う。異常判定回路
４１は、充電回数カウンタ、放電回数カウンタでカウン
トされる充電回数と放電回数を、正常時の充放電回数と
比較して、あるいは、充電用スイッチング素子Ｔ５２オ
ン時間のタイムオーバーフラグ、放電用スイッチング素
子Ｔ５３オン時間のタイムオーバーフラグのセットの有
無から、異常の状態を判別する。具体的には、検出され
た充放電回数が、正常時の充放電回数（＝規定回数、例
えば７〜８回）を基に予め設定した基準の回数Ａ（＜規
定回数、例えば３回）より少ないか、基準の回数Ｂ（＞
規定回数、例えば１２回）より多い時、あるいは充電回
数と放電回数の差が基準の回数Ｃ（例えば３回）より大
きい時に、さらに、充放電時間が基準の時間Ｄ（例えば
２５０ｍｓ）を越えた時に異常と判定する。異常の状態
と、充放電用スイッチング素子Ｔ５２、Ｔ５３の充放電
回数、ＣＯＭＡまたはＣＯＭＢ端子のモニタ電圧、検出
抵抗Ｒ１１、Ｒ３１、Ｒ５１の検出電流（充放電電流）
の変化を図４のタイムチャートに示す。また、表１に、
異常の内容および状況と異常判定の方法をまとめて示
す。この詳細について次に説明する。
【００２５】
【表１】
【００２６】図４（ａ）は、気筒切替スイッチング素子
Ｔ１１〜Ｔ４１のオフ故障（オフ状態の継続）、ピエゾ
スタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４の断線、またはワイヤの断
線が生じた場合で、充放電電流が流れず、ピエゾスタッ
クＩＮＪ１〜ＩＮＪ４の充電が不可能になる。この時の
モニタ電圧（実線）は、正常時（一点鎖線）のように段
階的に上昇せず、充放電用スイッチング素子Ｔ５２、Ｔ
５３をオンすることにより急上昇するため、充電用スイ
ッチング素子Ｔ５２をオフすることなく、目標電圧に到
達したと判断される。表１に示すように、ピエゾスタッ
クＩＮＪ１〜ＩＮＪ４の一部断線が生じた場合も、ピエ
ゾ容量の低下で少ない充放電回数でも目標電圧に到達し
たと判断される。従って、充電回数または放電回数が規
定回数より大幅に少ない時、ここでは３回（基準の回数
Ａ）よりも充電回数または放電回数が少なければ、これ
らのいずれかの異常が生じたと判定することができる。
Ｔ１１〜Ｔ４１のオフ故障（オフ状態の継続）、ピエゾ
スタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４の断線、またはワイヤの断
線が生じた場合で、充放電電流が流れず、ピエゾスタッ
クＩＮＪ１〜ＩＮＪ４の充電が不可能になる。この時の
モニタ電圧（実線）は、正常時（一点鎖線）のように段
階的に上昇せず、充放電用スイッチング素子Ｔ５２、Ｔ
５３をオンすることにより急上昇するため、充電用スイ
ッチング素子Ｔ５２をオフすることなく、目標電圧に到
達したと判断される。表１に示すように、ピエゾスタッ
クＩＮＪ１〜ＩＮＪ４の一部断線が生じた場合も、ピエ
ゾ容量の低下で少ない充放電回数でも目標電圧に到達し
たと判断される。従って、充電回数または放電回数が規
定回数より大幅に少ない時、ここでは３回（基準の回数
Ａ）よりも充電回数または放電回数が少なければ、これ
らのいずれかの異常が生じたと判定することができる。
【００２７】図４（ｂ）は、気筒切替スイッチング素子
Ｔ１１〜Ｔ４１のオン故障（オン状態の継続）が生じた
場合である。例えば、＃１気筒の気筒切替スイッチング
素子Ｔ１１のオン故障時に、同一のバンク切替スイッチ
ング素子Ｔ１２で制御される＃２気筒のピエゾスタック
ＩＮＪ２の充放電制御を行うと、２つのピエゾスタック
ＩＮＪ１、ＩＮＪ２への通電となるために、モニタ電圧
の立ち上がりが遅く、充放電回数が増加する。また、表
１のように、ピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４がショ
ートすると、電流は流れるが、充電されないためモニタ
電圧が上昇せず、充電回数が増加する。ピエゾスタック
ＩＮＪ１〜ＩＮＪ４下流でワイヤのＧＮＤショートが生
じた場合も、２つのピエゾスタックへの通電となり充放
電回数が増加する気筒がある。従って、充電回数または
放電回数が規定回数より大幅に多い時、ここでは１２回
（基準の回数Ｂ）よりも充電回数または放電回数が多い
時に、異常が生じたと判定することができる。
Ｔ１１〜Ｔ４１のオン故障（オン状態の継続）が生じた
場合である。例えば、＃１気筒の気筒切替スイッチング
素子Ｔ１１のオン故障時に、同一のバンク切替スイッチ
ング素子Ｔ１２で制御される＃２気筒のピエゾスタック
ＩＮＪ２の充放電制御を行うと、２つのピエゾスタック
ＩＮＪ１、ＩＮＪ２への通電となるために、モニタ電圧
の立ち上がりが遅く、充放電回数が増加する。また、表
１のように、ピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４がショ
ートすると、電流は流れるが、充電されないためモニタ
電圧が上昇せず、充電回数が増加する。ピエゾスタック
ＩＮＪ１〜ＩＮＪ４下流でワイヤのＧＮＤショートが生
じた場合も、２つのピエゾスタックへの通電となり充放
電回数が増加する気筒がある。従って、充電回数または
放電回数が規定回数より大幅に多い時、ここでは１２回
（基準の回数Ｂ）よりも充電回数または放電回数が多い
時に、異常が生じたと判定することができる。
【００２８】図４（ｃ）は、充電用スイッチング素子Ｔ
５２、バンク切替スイッチング素子Ｔ１２、Ｔ３２のオ
フ故障（オフ状態の継続）が生じた場合で、ピエゾスタ
ックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４への充電電流が流れず、基準の
時間Ｄ（例えば２５０ｍｓ）を越えても充電電流が所定
値に達しないために、充電時間がタイムオーバーとな
る。同様に、表１のように、放電用スイッチング素子Ｔ
５３のオフ故障時には、放電時間がタイムオーバーとな
り、放電用スイッチング素子Ｔ５３のオン故障時には、
充電後直ちに放電されて電圧が上昇しないために、充電
時間がタイムオーバーとなる。ピエゾスタックＩＮＪ１
〜ＩＮＪ４上流でワイヤのＧＮＤショートが生じた場合
は、ピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４への充電電流が
流れず、充電用スイッチング素子Ｔ５２をオフすること
なく、電圧も上昇しないため、充電時間がタイムオーバ
ーとなる。従って、充電時間または放電時間がタイムオ
ーバーとなった時に、異常が生じたと判定することがで
きる。
５２、バンク切替スイッチング素子Ｔ１２、Ｔ３２のオ
フ故障（オフ状態の継続）が生じた場合で、ピエゾスタ
ックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４への充電電流が流れず、基準の
時間Ｄ（例えば２５０ｍｓ）を越えても充電電流が所定
値に達しないために、充電時間がタイムオーバーとな
る。同様に、表１のように、放電用スイッチング素子Ｔ
５３のオフ故障時には、放電時間がタイムオーバーとな
り、放電用スイッチング素子Ｔ５３のオン故障時には、
充電後直ちに放電されて電圧が上昇しないために、充電
時間がタイムオーバーとなる。ピエゾスタックＩＮＪ１
〜ＩＮＪ４上流でワイヤのＧＮＤショートが生じた場合
は、ピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４への充電電流が
流れず、充電用スイッチング素子Ｔ５２をオフすること
なく、電圧も上昇しないため、充電時間がタイムオーバ
ーとなる。従って、充電時間または放電時間がタイムオ
ーバーとなった時に、異常が生じたと判定することがで
きる。
【００２９】図４（ｄ）は、ピエゾスタックＩＮＪ１〜
ＩＮＪ４の電流リークが生じた場合で、充電時は、電流
リークのためモニタ電圧の立ち上がりが遅くなって充電
回数が規定回数より多くなり、放電時は、逆にモニタ電
圧の立ち下がりが早くなって放電回数が規定回数より多
くなる。同様に、表１のように、放電用スイッチング素
子Ｔ５３での電流リーク時にも、充電回数が増加し、放
電回数が減少する。また、充電用スイッチング素子Ｔ５
２での電流リーク時には、充電回数が減少し、放電回数
が増加する。従って、充電回数と放電回数の差が大きい
時、ここでは｜充電回数−放電回数｜が３回（基準の回
数Ｃ）より多い時に、異常が生じたと判定することがで
きる。
ＩＮＪ４の電流リークが生じた場合で、充電時は、電流
リークのためモニタ電圧の立ち上がりが遅くなって充電
回数が規定回数より多くなり、放電時は、逆にモニタ電
圧の立ち下がりが早くなって放電回数が規定回数より多
くなる。同様に、表１のように、放電用スイッチング素
子Ｔ５３での電流リーク時にも、充電回数が増加し、放
電回数が減少する。また、充電用スイッチング素子Ｔ５
２での電流リーク時には、充電回数が減少し、放電回数
が増加する。従って、充電回数と放電回数の差が大きい
時、ここでは｜充電回数−放電回数｜が３回（基準の回
数Ｃ）より多い時に、異常が生じたと判定することがで
きる。
【００３０】また、充電用スイッチング素子Ｔ５２、Ｔ
５３オン故障（オン状態の継続）の場合は、常時通電状
態となるため、複数スイッチング方式による充電制御が
困難となり、充電回数が３回（基準の回数Ａ）より少な
いか放電回数が１２回（基準の回数Ｂ）より多くなる。
また、バンク切替スイッチング素子Ｔ１２、Ｔ３２のオ
ン故障（オン状態の継続）が生じた場合、ワイヤショー
ト時のリンプホーム機能が効かなくなり、他バンクの気
筒制御時に電圧上昇と判断される。この場合は、充電回
数が３回（基準の回数Ａ）より少なくなる。さらに、接
触不良があると、断続した接触により制御外で充放電さ
れてしまうため、充放電回数が３回（基準の回数Ａ）よ
り少なくなるか、充電回数と放電回数の差が大きくなっ
て、｜充電回数−放電回数｜が３回（基準の回数Ｃ）よ
り多くなる。このように、発生し得る種々の異常を全て
基準の回数Ａ〜Ｃまたは基準の時間Ｄとの比較によって
検出可能である。
５３オン故障（オン状態の継続）の場合は、常時通電状
態となるため、複数スイッチング方式による充電制御が
困難となり、充電回数が３回（基準の回数Ａ）より少な
いか放電回数が１２回（基準の回数Ｂ）より多くなる。
また、バンク切替スイッチング素子Ｔ１２、Ｔ３２のオ
ン故障（オン状態の継続）が生じた場合、ワイヤショー
ト時のリンプホーム機能が効かなくなり、他バンクの気
筒制御時に電圧上昇と判断される。この場合は、充電回
数が３回（基準の回数Ａ）より少なくなる。さらに、接
触不良があると、断続した接触により制御外で充放電さ
れてしまうため、充放電回数が３回（基準の回数Ａ）よ
り少なくなるか、充電回数と放電回数の差が大きくなっ
て、｜充電回数−放電回数｜が３回（基準の回数Ｃ）よ
り多くなる。このように、発生し得る種々の異常を全て
基準の回数Ａ〜Ｃまたは基準の時間Ｄとの比較によって
検出可能である。
【００３１】図３（ｃ）は異常判定処理のフローチャー
トで、ステップ３１において、充電回数が３回より少な
いかどうかを判定し、否定判定された場合はステップ３
２で、充電回数が１２回より多いかどうかを判定する。
ステップ３２が否定判定された場合は、ステップ３３で
充電時間のタイムオーバーフラグのセットの有無を確認
する。タイムオーバーフラグがセットされていなけれ
ば、ステップ３４で放電回数が３回より少ないかどうか
を判定し、否定判定された場合はステップ３５で放電回
数が１２回より多いかどうかを判定する。ステップ３５
が否定判定された場合は、ステップ３６で放電時間のタ
イムオーバーフラグのセットの有無を確認する。タイム
オーバーフラグがセットされていなければ、ステップ３
７で｜充電回数−放電回数｜が３回より多いかどうかを
判定する。
トで、ステップ３１において、充電回数が３回より少な
いかどうかを判定し、否定判定された場合はステップ３
２で、充電回数が１２回より多いかどうかを判定する。
ステップ３２が否定判定された場合は、ステップ３３で
充電時間のタイムオーバーフラグのセットの有無を確認
する。タイムオーバーフラグがセットされていなけれ
ば、ステップ３４で放電回数が３回より少ないかどうか
を判定し、否定判定された場合はステップ３５で放電回
数が１２回より多いかどうかを判定する。ステップ３５
が否定判定された場合は、ステップ３６で放電時間のタ
イムオーバーフラグのセットの有無を確認する。タイム
オーバーフラグがセットされていなければ、ステップ３
７で｜充電回数−放電回数｜が３回より多いかどうかを
判定する。
【００３２】ステップ３７が否定判定された場合は、異
常なしと判断し、ステップ３８で充放電回数等の各種回
数カウンタとタイムオーバーフラグをクリアし、異常判
定処理を終了する。上記ステップ３１〜ステップ３７の
いずれかが肯定判定された場合は、異常ありと判断し、
ステップ３８へ進んで異常フラグをセットした後、ステ
ップ３８へ進み、異常判定処理を終了する。
常なしと判断し、ステップ３８で充放電回数等の各種回
数カウンタとタイムオーバーフラグをクリアし、異常判
定処理を終了する。上記ステップ３１〜ステップ３７の
いずれかが肯定判定された場合は、異常ありと判断し、
ステップ３８へ進んで異常フラグをセットした後、ステ
ップ３８へ進み、異常判定処理を終了する。
【００３３】以上のように、本発明は、複数スイッチン
グ方式のピエゾインジェクタ駆動装置に適用されて、ピ
エゾアクチュエータまたは充放電回路の異常を容易に検
出することができる。よって、異常の数に応じた多数の
回路を必要とせず、比較的簡単に複数の異常を検出でき
るので、利用価値が大きい。
グ方式のピエゾインジェクタ駆動装置に適用されて、ピ
エゾアクチュエータまたは充放電回路の異常を容易に検
出することができる。よって、異常の数に応じた多数の
回路を必要とせず、比較的簡単に複数の異常を検出でき
るので、利用価値が大きい。
【図１】本発明のピエゾアクチュエータの駆動装置の全
体構成を示す図である。
体構成を示す図である。
【図２】複数スイッチング方式のスイッチング制御方法
を説明するための図である。
を説明するための図である。
【図３】（ａ）は充電制御処理のフローチャート、
（ｂ）は放電制御処理のフローチャート、（ｃ）は異常
判定処理のフローチャートである。
（ｂ）は放電制御処理のフローチャート、（ｃ）は異常
判定処理のフローチャートである。
【図４】充放電回数による異常判定方法を説明するため
の図で、（ａ）は気筒切替スイッチング素子のオフ故
障、ピエゾスタック等の断線時、（ｂ）は気筒切替スイ
ッチング素子のオン故障時、（ｃ）は充電用スイッチン
グ素子等のオフ故障時、（ｂ）はピエゾスタックの電流
リーク時の状態を示すタイムチャートである。
の図で、（ａ）は気筒切替スイッチング素子のオフ故
障、ピエゾスタック等の断線時、（ｂ）は気筒切替スイ
ッチング素子のオン故障時、（ｃ）は充電用スイッチン
グ素子等のオフ故障時、（ｂ）はピエゾスタックの電流
リーク時の状態を示すタイムチャートである。
ＩＮＪ１〜ＩＮＪ４ ピエゾスタック（ピエゾアクチュ
エータ） １ 駆動装置 ２ 高電圧発生回路（高電圧発生手段） ３ 充放電回路（充放電手段） ４ コントローラ（制御手段） ４１ 異常検出回路（異常検出手段）
エータ） １ 駆動装置 ２ 高電圧発生回路（高電圧発生手段） ３ 充放電回路（充放電手段） ４ コントローラ（制御手段） ４１ 異常検出回路（異常検出手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 51/00 Ｆ０２Ｍ 51/00 Ａ Ｅ Ｈ０１Ｌ 41/083 51/06 Ｍ // Ｆ０２Ｍ 51/06 Ｈ０１Ｌ 41/08 Ｐ Ｆターム(参考） 3G066 AA07 AB02 AD12 BA33 BA51 BA69 CC05U CE27 CE29 DA01 DA04 3G084 BA11 DA27 EA11 EB22 EC01 FA00 FA03 3G301 HA02 HA04 HA06 JB09 LB11 LC05 LC10 MA11 MA18
Claims (3)
- 【請求項１】 印加電圧に応じて伸縮する圧電体を複数
積層してなるピエゾアクチュエータと、上記ピエゾアク
チュエータに印加する高電圧を発生する高電圧発生手段
と、充電用スイッチング素子のオン時に上記高電圧発生
手段で発生する高電圧を上記ピエゾアクチュエータに印
加し、放電用スイッチング素子のオン時に上記ピエゾア
クチュエータに蓄積された電荷を放電させる充放電手段
と、上記充放電手段に充電信号または放電信号を出力し
て上記充電用または放電用スイッチング素子のオン・オ
フを制御する制御手段とを備え、上記制御手段により上
記充電用または放電用スイッチング素子をオン・オフす
るスイッチング動作を繰り返して所定のピエゾアクチュ
エータ電圧に到達させるピエゾアクチュエータの駆動装
置であって、充電時・放電時のスイッチング回数および
充電・放電時間のいずれかあるいは両方を検出し、その
結果を正常時と比較することにより異常を検出する異常
検出手段を設けたことを特徴とするピエゾアクチュエー
タの駆動装置。 - 【請求項２】 上記異常検出手段が、充電時・放電時の
スイッチング回数が正常時の規定回数を基に予め設定し
た基準の回数Ａより少ないか、基準の回数Ｂより多い
時、充電時のスイッチング回数と放電時のスイッチング
回数の差が基準の回数Ｃより大きい時、あるいは充電・
放電時間が基準時間Ｄを越えた時に異常と判断する請求
項１記載のピエゾアクチュエータの駆動装置。 - 【請求項３】 上記制御手段は、一回のスイッチング動
作において流れる充電電流の値と放電電流の値が同じに
なるように上記充電用または放電用スイッチング素子の
オン・オフを制御する請求項１または２記載のピエゾア
クチュエータの駆動装置。
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| JP2000390472A JP4348862B2 (ja) | 2000-12-22 | 2000-12-22 | ピエゾアクチュエータの駆動装置 |
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