JP2008138682A - 噴射器配列における故障検出 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴射器配列の圧電アクチュエータにおける短絡故障および開回路故障を検出し、噴射器配列の致命的障害モード、または故障応答特性を検出することができる診断ツール、およびその診断ツールを動作させる方法を提供する。
【解決手段】噴射器配列は、圧電アクチュエータ１６ａ、１６ｂを有する少なくとも１つの燃料噴射器１２ａ、１２ｂを備える。この方法は、圧電アクチュエータを充電段階ｔ_Ｃ中に充電するステップと、圧電アクチュエータを、充電段階の終了後に続く時間間隔Δｔ後に開始するテスト段階ｔ_Ｔ中に、再充電するように試みるステップと、テスト段階ｔ_Ｔ中に圧電アクチュエータを流れる電流Ｉ_Ｓを感知するステップと、および感知電流Ｉ_Ｓが、圧電アクチュエータに短絡があることを示す第１の所定の閾値電流Ｉ_ＳＣに到達する場合、短絡故障信号を生成するステップとを含む。
【選択図】図２ａ

Description

本発明は、燃料噴射器配列（アレンジメント）における故障を検出するための方法および装置に関し、詳細には、燃料噴射器配列の圧電アクチュエータにおける短絡故障および開回路故障を検出するための方法および装置に関する。

自動車両エンジンには一般に、燃料（例えば、ガソリンまたはディーゼル燃料）をエンジンの個々のシリンダまたは吸気マニホルドに噴射するための、燃料噴射器が装備されている。エンジン燃料噴射器は、燃料供給システムを経由して供給される高圧燃料を含む燃料レールに結合される。ディーゼルエンジンでは、従来型の燃料噴射器で一般にニードル弁が使用され、ニードル弁は、燃料レールから計量供給されて、対応するエンジンシリンダまたは吸気マニホルドに噴射される液体燃料の量を制御するために、開閉するように作動される。

燃料を正確に計量供給する燃料噴射器の１つのタイプが、圧電燃料噴射器である。圧電燃料噴射器は、エンジンに噴射される燃料を計量供給するように噴射ニードル弁を開閉するための、機械的に直列に配列された圧電素子のスタックで形成される圧電アクチュエータを使用する。圧電燃料噴射器は、自動車エンジンでの使用がよく知られている。

圧電燃料噴射器での燃料の計量供給は一般に、圧電素子に印加される電圧電位を、圧電素子が膨張および収縮する量を変化させるように制御することによって実現される。圧電素子の膨張および収縮の量が、ニードル弁の移動距離を変化させ、したがって、燃料噴射器を通過する燃料の量を変化させる。圧電燃料噴射器は、少量の燃料を正確に計量供給する能力をもたらす。

一般に、燃料噴射器は、１つまたは複数の噴射器からなるバンクの形で一緒にグループ化される。ＥＰ１４００６７６に記載されるように、噴射器の各バンクは、噴射器の動作を制御するための、それ自体の駆動回路を有する。この回路は、動力源によって発生された電圧を昇圧、すなわち１２ボルトからより高い電圧に昇圧させる変圧器などの電源と、電荷、したがってエネルギーを蓄積するための蓄積コンデンサとを含む。高い方の電圧が、噴射事象ごとに圧電燃料噴射器の充放電に電力を供給するために使用される蓄積コンデンサ全体にわたって印加される。変圧器など、専用の電源を必要としない駆動回路も、ＷＯ ２００５／０２８８３６Ａ１に記載されるように開発されてきた。

これらの駆動回路を使用すると、蓄積コンデンサ、したがって圧電燃料噴射器全体にわたって印加される電圧が、動的に制御されることが可能になる。これは、噴射器配列に交互に接続される２つの蓄積コンデンサを使用することによって実現される。蓄積コンデンサの一方が、放電電流が噴射配列内を流れる放電段階中に噴射器配列に接続されて、噴射事象を開始させる。他方の蓄積コンデンサが、充電段階中に噴射器配列に接続されて、噴射事象を終了させる。充電段階の終了後、後の放電段階の前に、蓄積コンデンサを補充するために再生スイッチが使用される。

どんな回路でも同じように、駆動回路内に故障が発生する恐れがある。ディーゼルエンジン燃料噴射システムなどのセーフティクリティカルシステムでは、駆動回路内の故障が、噴射システムの障害を招く恐れがあり、したがってそれが、エンジンの破局的な障害を招く恐れがある。そのような故障の例には、燃料噴射器の圧電アクチュエータ内の短絡または開回路故障がある。したがって、圧電アクチュエータ内のそのような故障を、特に駆動回路が使用されている間に検出するために、堅牢な診断システムが必要である。
ＥＰ１４００６７６ ＷＯ ２００５／０２８８３６Ａ１ ＥＰ ０６２５４０３９．８

したがって、本発明の目的は、噴射器配列の致命的障害モード、または故障応答特性を検出することができる診断ツール、およびその診断ツールを動作させる方法を提供することである。

本発明の第１の態様によれば、エンジン内にある、圧電アクチュエータを有する少なくとも１つの燃料噴射器を備える噴射器配列における故障を検出する方法であって、圧電アクチュエータを充電段階中に充電するステップと、圧電アクチュエータを、充電段階の終了後に続く時間間隔後に開始するテスト段階中に再充電するように試みるステップと、テスト段階中に圧電アクチュエータ内を流れる電流を感知するステップと、および感知電流が、圧電アクチュエータ内に短絡があることを示す第１の所定の閾値電流に到達する場合、短絡故障信号を生成するステップとを含む方法が提供される。

この方法は、テスト段階中に第１の制御信号を生成するステップを含むことができる。第１の制御信号は、感知電流に応答して、第１の状態と第２の状態の間で可変でよい。感知電流が第１の所定の閾値電流に到達する場合、第１の制御信号を、第１の状態と第２の状態の間でチョップすることができ、テスト段階中に第１の制御信号内にチョップが生じたとき、短絡故障信号を生成することができる。

開回路故障を検出することもできる。開回路故障を検出するためには、この方法は、圧電アクチュエータを放電段階中に放電させるステップと、および放電段階中に圧電アクチュエータ内を流れる電流を感知するステップを含むことができる。放電段階中の感知電流が、第２の所定の閾値電流に到達しない場合、開回路故障信号を生成することができる。

放電段階中に第２の制御信号を生成することができ、第２の制御信号は、放電段階中の感知電流に応答して、第１の状態と第２の状態の間で可変でよい。感知電流が、第２の所定の閾値電流を超える場合、第２の制御信号を、第１の状態と第２の状態の間でチョップすることができ、放電段階中に第２の制御信号においてチョップが生じない場合、開回路故障信号を生成することができる。放電段階の開始に続く所定の時間間隔後に第２の制御信号内にチョップが生じていない場合、開回路故障信号を生成することができる。

時間間隔は、エンジンのクランク軸の回転角に依存することができ、回転角は、エンジン速度および／または負荷に依存することができる。
本発明の第２の態様によれば、圧電アクチュエータを有する少なくとも１つの燃料噴射器を備える噴射器配列における故障を検出するための装置であって、圧電アクチュエータを充電するための充電手段と、圧電アクチュエータを通る電流を感知するための電流感知手段と、充電手段を、充電段階中に圧電アクチュエータに接続させるように、また充電段階に続く時間間隔後に開始するテスト段階中に、圧電アクチュエータに再接続させるように構成された制御手段とを備え、制御手段が、テスト段階中の感知電流が第１の所定の閾値電流に到達する場合、短絡故障信号を生成するようにさらに構成される装置が提供される。

この装置は、テスト段階中の感知電流が第１の所定の閾値電流に到達したときに第１の状態と第２の状態の間でチョップされる第１の制御信号を生成するための手段を含むことができる。制御手段を、テスト段階中に第１の制御信号内にチョップが生じる場合に短絡故障信号を生成するように構成することができる。

この装置は、圧電アクチュエータを放電段階中に放電させるための放電手段を備えることもでき、制御手段を、放電段階中の感知電流が第２の所定の閾値電流を超えない場合に、開回路故障信号を生成するように構成することができる。

この装置は、放電段階中の感知電流が第２の所定の閾値電流を超える場合に第１の状態と第２の状態の間でチョップされる第２の制御信号を生成するための手段をさらに備えることができ、制御手段を、放電段階中に第２の制御信号においてチョップが生じない場合に、開回路故障信号を生成するように構成することができる。制御手段を、放電段階の開始に続く所定の時間間隔後に第２の制御信号においてチョップが生じていない場合に開回路故障信号を生成するように、さらに構成することができる。

本発明の第３の態様によれば、駆動回路内に接続された圧電アクチュエータを有する少なくとも１つの燃料噴射器を備える、エンジンの噴射器配列における故障を検出する方法であって、圧電アクチュエータを充電段階中に充電するステップと、圧電アクチュエータを駆動回路に加わるように選択して、充電段階の終了後に選択された圧電アクチュエータにかかる電圧を求めるステップと、圧電アクチュエータを駆動回路から選択解除し、圧電アクチュエータを駆動回路に加わるように再度選択する前に期間が経過するのを可能にして、選択された圧電アクチュエータにかかる電圧を求めるステップと、電圧降下または電圧傾度を計算するステップと、および
（ａ）電圧降下が、所定の電圧降下値よりも大きい、または
（ｂ）電圧傾度が、所定の電圧傾度値よりも大きい
場合に、短絡故障信号を生成することを含む方法が提供される。

時間間隔は、エンジンのクランク軸の回転角に依存することができ、回転角は、エンジン速度および／または負荷に依存することができる。
本発明の第４の態様によれば、圧電アクチュエータを有する少なくとも１つの燃料噴射器を備える噴射器配列における故障を検出するための駆動回路であって、圧電アクチュエータを充電するための充電手段と、圧電アクチュエータを駆動回路に加わるように選択するための噴射器選択手段と、圧電アクチュエータが充電された直後に、選択された圧電アクチュエータに関する第１の電圧を求めるための、また圧電アクチュエータの充電に続く期間後に、選択された圧電アクチュエータに関する第２の電圧を求めるための手段と、電圧降下または電圧傾度を計算し、
（ａ）電圧降下が、所定の電圧降下値よりも大きい、または
（ｂ）電圧傾度が、所定の電圧傾度値よりも大きい
場合に、短絡故障信号を生成するようにプログラムされた処理手段とを備える駆動回路が提供される。

本発明の概念は、実行環境内で実行されると、上述の方法を実施するように動作可能な少なくとも１つのコンピュータプログラムソフトウェア部分を備えるコンピュータプログラムプロダクトを包含する。本発明の概念は、そのコンピュータソフトウェア部分または各コンピュータソフトウェア部分がその上に記憶されたデータ記憶媒体、および前記データ記憶媒体が設けられたマイクロコンピュータも包含する。

次に本発明が、一例として添付の図面を参照して説明される。

図１を参照すると、自動車両エンジンなどのエンジン１０は、第１の燃料噴射器１２ａおよび第２の燃料噴射器１２ｂを備える燃料噴射器配列を有して全体的に示されている。各燃料噴射器１２ａ、１２ｂは、噴射器ニードル弁１４と、それぞれ圧電アクチュエータ１６ａ、１６ｂとを有する。圧電アクチュエータ１６ａ、１６ｂは、噴射器ニードル弁１４を開閉させて、エンジン１０の関連するシリンダへの燃料の噴射を制御するように動作可能である。燃料噴射器１２ａ、１２ｂを、ディーゼル燃料をエンジン１０に噴射させるためにディーゼル内燃エンジンにおいて使用しても、可燃ガソリンをエンジン１０に噴射させるために火花点火内燃エンジンにおいて使用してもよい。

燃料噴射器１２ａ、１２ｂは、噴射器バンク１８を形成し、駆動回路２０、２０Ａを用いて制御される。実際には、エンジン１０には、２つ以上の噴射器バンク１８を設けることができ、各噴射器バンク１８は、１つまたは複数の燃料噴射器１２ａ、１２ｂを有することができる。分かりやすくするために、以下の説明は、ただ１つの噴射器バンク１８に関する。以下に説明される本発明の実施形態では、燃料噴射器１２ａ、１２ｂは、負電荷変位タイプである。したがって、燃料噴射器１２ａ、１２ｂは、放電段階中に燃料をエンジンシリンダに噴射するために開かれ、充電段階中に燃料の噴射を終了するために閉じられる。

エンジン１０は、駆動回路２０、２０Ａがその不可欠な部分を形成する、エンジン制御モジュール（ＥＣＭ）２２によって制御される。ＥＣＭ２２は、エンジン１０の動作を制御するための、燃料噴射器配列の制御を含む各種のルーチンを実施するように構成された、マイクロプロセッサ２４およびメモリ２６を含む。信号が、マイクロプロセッサ２４と駆動回路２０、２０Ａの間で伝達され、駆動回路２０、２０Ａから受け取られた信号に含まれるデータが、メモリ２６内に記録される。ＥＣＭ２２は、エンジン速度および負荷を監視するように構成される。ＥＣＭ２２は、噴射器１２ａ、１２ｂに供給される燃料の量、および噴射器１２ａ、１２ｂの動作のタイミングも制御する。ＥＣＭ２２は、約１２ボルトのバッテリ電圧を有する車両バッテリ（図示せず）に接続される。ＥＣＭ２２の動作、およびエンジン１０を動作させているときのその機能、特に噴射器配列の噴射サイクルのさらなる詳細が、ＷＯ ２００５／０２８８３６Ａ１に詳細に記載されている。

駆動回路２０、２０Ａは、放電段階、充電段階、テスト段階、および再生段階の４つの主要な段階において動作する。放電段階中、駆動回路２０は、燃料噴射器１２ａの圧電アクチュエータ１６ａまたは燃料噴射器１２ｂの圧電アクチュエータ１６ｂを放電させて、噴射器ニードル弁１４を開くことによって、燃料を関連するエンジンシリンダに噴射させるように動作する。充電段階中、駆動回路２０は、先に放電された圧電アクチュエータ１６ａまたは１６ｂを充電して、関連する噴射器１２ａまたは１２ｂの噴射器ニードル弁１４を閉じることによって、燃料の噴射を終了させるように動作する。テスト段階中、駆動回路２０は、圧電アクチュエータ１６ａ、１６ｂのいずれかに短絡があるか否かテストするように動作し、再生段階中に、電荷の形をとるエネルギーが、後続の噴射サイクルで使用することができるように、（図２ａに示す）第１の蓄積コンデンサＣ_１および第２の蓄積コンデンサＣ_２に補充される。動作のこれらの段階はそれぞれ、図２ａを参照して以下にさらに詳細に説明される。

図２ａは、本発明の第１の実施形態による駆動回路２０を示す。駆動回路２０は、高電圧レールＶ_Ｈ、低電圧レールＶ_Ｌ、およびグランド電圧レールＶ_ＧＮＤを含む。駆動回路２０は全体的に、低電圧レールＶ_Ｌが双方向中間電流経路２１として役目を果たすハーフＨブリッジとして構成される。噴射器１２ａの圧電アクチュエータ１６ａおよび噴射器１２ｂの圧電アクチュエータ１６ｂ（図１）が、低電圧レールＶ_Ｌに接続される。圧電アクチュエータ１６ａおよび１６ｂは、また低電圧レールＶ_Ｌに接続されるインダクタＬ_１と電流感知および制御手段２８との間に配置され、それらと直列に結合される。

圧電アクチュエータ１６ａおよび１６ｂ（以後、単に「アクチュエータ」と呼ばれる）は、並列に接続される。アクチュエータ１６ａ、１６ｂはそれぞれ、コンデンサの電気特性を有し、その充電（＋）端子と放電（−）端子の間の電位差である電圧を保持するように充電可能である。各アクチュエータ１６ａ、１６ｂは、それぞれに対応する噴射器選択スイッチＳＱ_１、ＳＱ_２に直列に接続され、噴射器選択スイッチＳＱ_１はその両端間に接続されたダイオードＤ_１を、また噴射器選択スイッチＳＱ_２はその両端間に接続されたダイオードＤ_２を有する。

噴射器バンク１８は、アクチュエータ１６ａ、１６ｂと並列に再生分枝３０を含む。再生分枝３０は、再生スイッチＲＳＱ、再生スイッチＲＳＱの両端間に接続された第１のダイオードＲＳＤ_１、および再生スイッチＲＳＱと直列に接続された第２のダイオードＲＳＤ_２を含む。第１のダイオードＲＳＤ_１および第２のダイオードＲＳＤ_２は、電流が再生分枝３０を通って、そのうえ再生スイッチＲＳＱが閉じられるときにだけ、一方向にのみ流れることができるように互いに対置される。

駆動回路２０は、低電圧レールＶ_ＬとグランドレールＶ_ＧＮＤの間に接続された電圧源３２を含む。電圧源３２は、車両バッテリ（図示せず）を、バッテリからの電圧を低電圧レールＶ_Ｌの必要な電圧に増大させるための昇圧変圧器（図示せず）と併用することによってもたらすことができる。この例では、低電圧レールＶ_Ｌ上の電圧が約５５ボルトであり、高電圧レール上の電圧が約２５５ボルトであるが、当業者なら、同様の効果に対して他の電圧が使用できることを理解するであろう。一般には、Ｖ_ＨがＶ_Ｌを約２００ボルト上回ることが好ましい。高電圧レールＶ_Ｈ上の電圧は、後により詳細に説明されるように、再生段階中に実現される。

第１のエネルギー蓄積コンデンサＣ_１は、高電圧レールＶ_Ｈと低電圧レールＶ_Ｌの間に接続され、第２のエネルギー蓄積コンデンサＣ_２は、低電圧レールＶ_Ｌとグランド電圧レールＶ_ＧＮＤの間に接続される。コンデンサＣ_１、Ｃ_２は、充電段階および放電段階中にそれぞれ、アクチュエータ１６ａ、１６ｂを充電および放電するのに使用されるエネルギーを蓄積する。充電スイッチＱ_１が、高電圧レールＶ_Ｈと低電圧レールＶ_Ｌの間に接続され、放電スイッチＱ_２が、低電圧レールＶ_ＬとグランドレールＶ_ＧＮＤの間に接続される。各スイッチＱ_１、Ｑ_２は、再生段階中に電流がコンデンサＣ_１、Ｃ_２に戻るのを可能にするために、その両端間に接続されたそれぞれに対応するダイオードＲＤ_１、ＲＤ_２を有する。

基本的には、駆動回路２０は、充電回路および放電回路を備える。充電回路は、高電圧レールＶ_Ｈ、低電圧レールＶ_Ｌ、第１のコンデンサＣ_１、および充電スイッチＱ_１を備え、一方放電回路は、低電圧レールＶ_Ｌ、グランドレールＶ_ＧＮＤ、第２のコンデンサＣ_２、および放電スイッチＱ_２を備える。次に、駆動回路２０の動作の、放電段階、充電段階、および再生段階についての簡単な説明が続く。

噴射器ニードル弁１４（図１）を開いて、噴射器１２ａまたは１２ｂの一方から噴射を開始するためには、駆動回路２０が、アクチュエータ１６ａ、１６ｂの一方が放電される放電段階において動作する。放電段階中、噴射器１２ａまたは１２ｂ（図１）が噴射のためにそれぞれ、関連する噴射器選択スイッチＳＱ_１またはＳＱ_２を閉じることによって選択され、放電スイッチＱ_２が閉じられ、充電スイッチＱ_１が開いた状態である。例えば、第１の噴射器１２ａから噴射させるためには、第１の噴射器選択スイッチＳＱ_１が閉じられて、電流が第２のコンデンサＣ_２の正端子から、電流感知および制御手段２８を通り、選択された第１の噴射器１２ａのアクチュエータ１６ａを（低電圧側−から高電圧側＋に向かって）通り、インダクタＬ_１を（矢印「Ｉ−ＤＩＳＣＨＡＲＧＥ」の方向に）通り、放電スイッチＱ_２を通って第２のコンデンサＣ_２の負側に戻る。ダイオードＤ_２のため、また関連する噴射器選択スイッチＳＱ_２が開いた状態であるため、選択されていない第２の噴射器１２ｂのアクチュエータ１６ｂ内に電流が流れることができない。

充電段階中にアクチュエータ１６ａ、１６ｂを充電するためには、充電スイッチＱ_１が閉じられて、放電スイッチＱ_２が開いた状態である。第１のコンデンサＣ_１は、完全に充電されると、約２００ボルトの電位差をその両端間に有し、したがって充電スイッチＱ_１を閉じると、電流が充電回路内を、第１のコンデンサＣ_１の正端子から、充電スイッチＱ_１、およびインダクタＬ_１を（矢印「Ｉ−ＣＨＡＲＧＥ」の方向に）通り、アクチュエータ１６ａおよび１６ｂ（高電圧側＋から低電圧側−に向かって）ならびにそれぞれ関連するダイオードＤ_１およびＤ_２を通り、電流感知および制御手段２８を通って流れ、第１のコンデンサＣ_１の負端子に戻る。充電段階では、先に放電されたアクチュエータ１６ａが充電され、それにより噴射器１２ａの噴射器ニードル弁１４（図１）が閉じられて、関連するシリンダ（図示せず）への燃料の噴射が終了する。

コンデンサＣ_１、Ｃ_２が、その後の充電段階および放電段階において使用できる状態になるように、再生段階中にエネルギーがコンデンサＣ_１、Ｃ_２に補充される。再生段階を開始するためには、再生スイッチＲＳＱおよび放電スイッチＱ_２が閉じられるとともに、充電スイッチＱ_１が開いた状態である。車両バッテリ（図示せず）からの電流が、放電回路を流れて、第２のコンデンサＣ_２を充電する。次いで、放電スイッチＱ_２が開かれ、インダクタＬ_１のインダクタンスのため、幾らかの電流が、放電スイッチＱ_２が開かれた後に短時間、中間電流経路２１内を流れ続ける。この電流が、充電スイッチＱ_１の両端間に接続されたダイオードＲＤ_１を通って、第１のコンデンサＣ_１の正端子に流れ込むことによって、第１のコンデンサＣ_１が部分的に充電される。放電スイッチＱ_２が、第１のコンデンサＣ_１をその両端間の電位差が約２５５ボルトに増大するまでさらに充電するために、繰り返し開閉される。再生プロセスは、ＷＯ ２００５／０２８８３６Ａ１に、より詳細に記載されている。

駆動回路２０は、その内容が参照により本明細書に組み込まれる、同時係属の特許出願ＥＰ ０６２５４０３９．８に詳細に記載された「電荷制御」法に基づいて動作する。電荷制御法は、充電段階および放電段階中にアクチュエータ１６ａ、１６ｂに供給される電流を制御する、また充電段階および放電段階の継続時間を制御するものである。充電段階中にアクチュエータ１６ａ、１６ｂに追加される電荷、および放電段階中にアクチュエータ１６ａ、１６ｂから取り出される電荷が、電荷＝電流×時間（Ｑ＝Ｉｔ）という関係に基づいて制御される。

実際には、充電段階および放電段階中に、変動電流がアクチュエータ１６ａ、１６ｂを通り駆動される。変動電流は、インダクタＬ_１があることによって、また充電段階中に充電スイッチＱ_１を繰り返し開閉すること、および放電段階中に放電スイッチＱ_２を繰り返し開閉することによって実現される。スイッチＱ_１およびＱ_２は、マイクロプロセッサ２４の制御下で、電流感知および制御手段２８から受け取られた信号に応答して開閉される。

インダクタＬ_１は、電流の変化を妨げる。したがって、充電段階中に、インダクタＬ_１は、充電スイッチＱ_１が開位置から閉位置に変化したとき、充電回路内を流れる電流の増加を遅延させる。同様に、インダクタＬ_１は、充電スイッチＱ_１が閉位置から開位置に変化したとき、電流の減少を遅延させる。すなわち電流は、充電スイッチＱ_１が開かれた後、短時間流れ続ける。インダクタＬ_１は、放電段階中に同様の効果を有する。したがって、充電スイッチＱ_１および放電スイッチＱ_２をそれぞれ開閉すると、充電回路および放電回路内に変動電流が生じる。

放電段階中および充電段階中の電流の制御について、アクチュエータ１６ａまたは１６ｂの放電段階ｔ_Ｄおよび充電段階ｔ_Ｃ中にそれぞれ発生された変動電流３４の理想的なグラフを示す図３（ａ）を参照して、以下に説明される。電流３４は、充電段階ｔ_Ｃ中に正、放電段階ｔ_Ｄ中に負として示される。その理由は、これら２つの段階において、電流が中間電流経路２１（図２ａ）を反対方向に流れるためである。放電イネーブル信号３６を示す図３（ｂ）、充電イネーブル信号３８を示す図３（ｃ）、および制御信号４０を示す図３（ｄ）も参照されたい。放電イネーブル信号３６および充電イネーブル信号３８は、マイクロプロセッサ２４から直接出力され、一方制御信号４０は、電流感知および制御手段２８（図２ａ）から出力される。

図３（ｂ）を参照すると、放電段階ｔ_Ｄが時刻ｔ_１に開始される。放電段階ｔ_Ｄをｔ_１に開始するために、マイクロプロセッサ２４が、論理ハイレベルの放電イネーブル信号３６を生成し、電流感知および制御手段２８が、論理ハイレベルの制御信号４０（図３（ｄ））を出力する。放電イネーブル信号３６が制御信号４０と、マイクロプロセッサ２４内の論理ＡＮＤゲートによって組み合わされ、その結果得られる信号（３６ＡＮＤ４０＝ＨＩＧＨ）が、マイクロプロセッサ２４から放電スイッチＱ_２に出力されて、放電スイッチＱ_２が閉じる。図２ｂは、信号３６、３８および４０用の各種の入力端、ならびに図２ａに示されるスイッチＱ_１、Ｑ_２、ＳＱ_１、ＳＱ_２およびＲＳＱの動作を制御するための信号用の各種の出力端を示す、マイクロプロセッサ２４の簡略図である。

選択された噴射器１２ａのアクチュエータ１６ａまたは噴射器１２ｂのアクチュエータ１６ｂを放電させるために電流Ｉ_Ｓが中間電流経路２１を流れるとき、電流感知および制御手段２８が電流Ｉ_Ｓを感知する。電流感知および制御手段２８は、感知電流Ｉ_Ｓを基準電流と比較して、Ｉ_Ｓが所定の上側閾値電流Ｉ_２より上に上昇したときに論理ロウレベルの信号を、またＩ_Ｓが所定の下側閾値電流Ｉ_１より下に下降したときに論理ハイレベルの信号を生成する、電流比較器を備える。すなわち、電流感知および制御手段は、所定の閾値電流Ｉ_１およびＩ_２が感知されたとき、制御信号４０を論理ロウレベルと論理ハイレベルの間で「チョップ」する。

図３（ａ）を参照すると、燃料の噴射を開始するために放電段階ｔ_Ｄがｔ_１に開始されると、インダクタＬ_１のインダクタンスのため、感知電流Ｉ_Ｓが徐々に増加する。この電流の増加は、図３（ａ）上の参照番号４１で示されており、グラフのこの部分は、負の傾きを有するように示されているが、電流は、所定の閾値電流Ｉ_２に向かって増加している。時刻ｔ_２に、感知電流Ｉ_Ｓが所定の上側閾値電流Ｉ_２に到達し、したがって電流感知および制御手段２８が、制御信号４０（図３（ｄ））を論理ロウレベルにチョップする。時刻ｔ_２に、放電イネーブル信号３６と制御信号４０が組み合わされた結果（３６ＡＮＤ４０＝ＬＯＷ）により、放電スイッチＱ_２（図２ａ）が開く。次いで、電流が、インダクタＬ_１のインダクタンスのため、時刻ｔ_３にＩ_Ｓが所定の下側閾値電流Ｉ_１に到達するまで、徐々に下降し始める。電流感知および制御手段２８が、電流Ｉ_Ｓがｔ_３により低い電流閾値Ｉ_１に到達したことを感知して、制御信号４０を論理ハイレベルにチョップする。その結果得られる、組合せ信号（３６ＡＮＤ４０＝ＨＩＧＨ）により、放電スイッチＱ_２が再度閉じる。このプロセスが、期間ｔ_Ｄの間続く。

燃料の噴射を終了させるための充電段階ｔ_Ｃは、上述された放電段階ｔ_Ｄに類似しており、したがって本明細書では詳細に説明されない。充電段階ｔ_Ｃの間、マイクロプロセッサ２４（図２ｂ）内で制御信号４０が充電イネーブル信号３８と組み合わされ、その結果得られる信号（３８ＡＮＤ４０）が充電スイッチＱ_１（図２ａ）に印加されて、図３（ａ）に示されるように、期間ｔ_ＣにわたってＩ_３とＩ_４の間で変動する電流が発生する。

マイクロプロセッサのメモリ２６内のルックアップテーブルが、放電段階ｔ_Ｄ中に上側（より負の）電流閾値Ｉ_２の値をもたらす。放電段階ｔ_Ｄ中の下側電流閾値Ｉ_１は、上側電流閾値Ｉ_２の比から計算される。同様に、充電段階ｔ_Ｃ中に、上側電流閾値Ｉ_４がルックアップテーブルから得られ、下側電流閾値Ｉ_３が、上側電流閾値Ｉ_４の比から計算される。Ｉ_２およびＩ_４の値は、スタック圧力、スタック温度、燃料要求、および燃料レール圧力を含むいくつかの要因に応じて選択される。駆動回路２０、したがって燃料供給は、ＥＣＭ２２によって制御される。ＥＣＭ２２は、トルク、エンジン速度、および動作温度を含む現在のエンジン動作状態に基づいて、必要な燃料供給および噴射パルスのタイミングを決定する方策を組み込んでいる。いつ噴射器１２ａ、１２ｂが開閉するかについてのタイミングはＥＣＭによって決定され、それは本発明の理解には重要でない。

アクチュエータ１６ａ、１６ｂに短絡があるか否かテストされるテスト段階ｔ_Ｔが一般に、噴射終了後の充電段階ｔ_Ｃに続く。アクチュエータ１６ａまたは１６ｂは、短絡を生じている場合、抵抗性要素が並列接続された容量性要素として電気的に振舞う。故障しているアクチュエータ１６ａまたは１６ｂが充電されると、容量性要素が抵抗性短絡要素を通じてそれ自体を徐々に放電させる。短絡がない場合、アクチュエータ１６ａまたは１６ｂは、充電されたままである。

本発明の第１の実施形態では、アクチュエータ１６ａおよび１６ｂの短絡を検出するために、テスト段階ｔ_Ｔにおいて「チョップフィードバック」法が使用される。チョップフィードバック法では、充電段階ｔ_Ｃの終了後に続く所定の時間間隔後に、短い充電パルスがアクチュエータ１６ａおよび１６ｂに対して実施される。適切に機能しているアクチュエータ１６ａ、１６ｂ、すなわち短絡のないものの場合、この充電パルスが実施されているとき、電流が流れるべきではない。アクチュエータ１６ａおよび／または１６ｂに短絡がある場合、アクチュエータ１６ａおよび／または１６ｂは、充電段階に続く時間間隔中にその短絡抵抗を通じてそれ自体をある程度まで放電させる。その場合、テスト段階中に充電パルスが実施されると、放電されたアクチュエータ１６ａおよび／または１６ｂを再充電するために電流が流れる。この電流を、電流感知および制御手段２８（図２ａ）を使用して検出することができる。

充電段階ｔ_Ｃおよび放電段階ｔ_Ｄと同様に、テスト段階ｔ_Ｔ中にも、電流感知および制御手段２８が、ハイ状態とロウ状態の間で可変である制御信号４０を出力するようにプログラムされる。電流感知および制御手段２８は、アクチュエータ１６ａ、１６ｂの一方または両方内に短絡があることを示す所定の閾値電流Ｉ_ＳＣに到達するまたはそれを超える電流Ｉ_Ｓが感知された場合、制御信号４０をチョップするようにさらにプログラムされる。Ｉ_ＳＣは、ゼロアンペアに非常に近い値となるように選択される。その理由は、噴射器が全て正しく機能しており、どれにも短絡がない場合、テスト段階中に実質的に電流が流れるべきではないためである。制御信号４０は、図２ｂに示すようにマイクロプロセッサ２４の入力端に供給され、マイクロプロセッサ２４は、テスト段階中に制御信号４０にチョップがあることを検出した場合、噴射器バンク１８に短絡があることを示すための警告信号を生成する。

警告信号が生成される場合、マイクロプロセッサ２４は、噴射器バンク１８に対するその後の全ての活動をディスエーブルにする。これは、後続の全ての放電段階、充電段階、および再生段階をディスエーブルにすることを含む。Ｉ_ＳＣのレベルが低いほど、短絡検出がより堅牢になる。その理由は、より高い抵抗の短絡が検出可能になるためである（すなわち、テスト段階ｔ_Ｔ中により少ない電流が流れる）。短絡を検出するこのチョップフィードバック法は、図３〜６を参照して以下により詳細に説明される。

電流感知および制御手段２８から出力される充電イネーブル信号３８を示す図３（ｃ）を再度参照すると、テスト段階ｔ_Ｔが、充電段階ｔ_Ｃの終了後に続く所定の期間Δｔ後の、時刻ｔ_４に開始する。実際には、クランク角が測定され、テスト段階ｔ_Ｔは、クランクが所定の角度だけ回転された後に開始する。したがって、期間Δｔは、エンジン速度および負荷で異なり、エンジン速度が増加すると共に減少する。これは、低エンジン速度のとき、故障検出の分解能が最大にされることを意味する。その理由は、充電された噴射器が短絡を通じて放電することができるより多くの時間が利用できるためである。したがって、エンジン速度が低いときの方が、より高抵抗の短絡を測定することができる。

時刻ｔ_４に、マイクロプロセッサ２４が、充電イネーブル信号３８（図３（ｃ））を、論理ハイレベルの信号パルス４２が生成されるように論理ロウレベルから論理ハイレベルに切り替える。この信号パルス４２の継続時間はｔ_Ｔであり、これはｔ_５−ｔ_４（ｔ_５引くｔ_４）に等しい。信号パルス４２は、図４（ｂ）および図５（ｂ）にも示されている。

図４および５は、（ａ）テスト段階ｔ_Ｔ中の感知電流Ｉ_Ｓ、（ｂ）図３（ｃ）に示される充電イネーブル信号パルス４２、および（ｃ）テスト段階ｔ_Ｔ中の制御信号４０の理想的なグラフを示す。図４は、噴射器バンク１８におけるアクチュエータ１６ａ、１６ｂ両方が正しく機能していて、どちらにも短絡がない状況を表し、一方図５は、アクチュエータ１６ａ、１６ｂの一方または両方に短絡がある状況を表す。

まず図４を参照すると、時刻ｔ_４に、制御信号４０（図３（ｃ））が、充電イネーブル信号３８（図３（ｂ））と同時に論理ロウレベルから論理ハイレベルに切り替えられる。制御信号４０は、充電イネーブル信号３８と組み合わされて、その結果得られる組合せ信号（３８＋４０＝ＨＩＧＨ）により、時刻ｔ_４に充電スイッチＱ_１（図２）が閉じる。テスト段階ｔ_Ｔ中の感知電流Ｉ_Ｓが実質的にゼロアンペアであり、したがって、テスト段階ｔ_Ｔ中に、アクチュエータ１６ａ、１６ｂのどちらかを再充電するために実質的に電流が流れないことが、図４（ａ）から分かる。これは、アクチュエータ１６ａにも１６ｂにも短絡がないので、アクチュエータ１６ａと１６ｂのどちらも、テスト段階ｔ_Ｔの初めに依然として実質的に完全に充電されているためである。

先に説明されたように、制御信号４０は、テスト段階ｔ_Ｔ中の感知電流Ｉ_Ｓが、図４（ａ）上に点線４４で示される所定の閾値電流Ｉ_ＳＣに到達する場合、高レベルから低レベルにチョップする。図４（ａ）の感知電流Ｉ_Ｓは、閾値電流Ｉ_ＳＣに到達せず、したがって制御信号４０（図４（ｃ））が、テスト段階ｔ_Ｔ中にチョップされず、その代わりに論理ハイレベルにとどまる。テスト段階ｔ_Ｔ中、制御信号４０にチョップが検出されない場合、アクチュエータ１６ａ、１６ｂは正しく機能しており、噴射器バンク１８に短絡がない。充電イネーブル信号３８が、ｔ_５に論理ハイレベルから論理ロウレベルに切り替わり、その結果得られる組合せ信号（３８ＡＮＤ４０＝ＬＯＷ）により、充電スイッチＱ_１が開いて、テスト段階ｔ_Ｔが終了する。

次に、アクチュエータ１６ａおよび／または１６ｂのうち１つまたは複数に短絡がある状況を表す図５を参照されたい。図４を参照して先に説明されたように、短絡テスト段階の初め（時刻ｔ_４）に、充電イネーブル信号３８と制御信号４０がどちらも高レベルに設定されて組み合わされ、その影響で、充電スイッチＱ_１（図２ａ）が閉じる。しかし、図５に示されるケースでは、アクチュエータ１６ａ、１６ｂの一方または両方が、充電段階に続く期間Δｔ（図３）中に短絡を通じてある程度まで放電されている。したがって、充電パルス４２によって、先に放電されたアクチュエータ１６ａおよび／または１６ｂを再充電するためにテスト段階ｔ_Ｔ中に電流が流れる。

図５（ａ）は、アクチュエータ１６ａ、１６ｂの一方または両方に短絡があるときに、テスト段階ｔ_Ｔ中に流れる電流Ｉ_Ｓを示す。時刻ｔ_ＳＣＤに、電流Ｉ_Ｓが、所定の上側閾値電流Ｉ_ＳＣに到達し、それによって電流感知および制御手段２８が、制御信号４０（図５（ｃ））を論理ハイレベルから論理ロウレベルにチョップ４６する。組み合わされた信号（３８ＡＮＤ４０＝ＬＯＷ）によって、ｔ_ＳＣＤに充電スイッチＱ_１が開き、故障しているアクチュエータが、その短絡を通じて再度放電し始める。図５（ａ）に示されるように、感知電流Ｉ_Ｓは流れ続けるが、ｔ_ＳＣＤに充電スイッチＱ_１が開いた後の短い期間中、減少する。これは、インダクタＬ_１のインダクタンスのためである。制御信号４０がマイクロプロセッサ２４にフィードバックされる。テスト段階ｔ_Ｔ中の制御信号４０にチョップ４６があることは、噴射器バンク１８に短絡があることを示し、チョップ４６があることにより、マイクロプロセッサ２４が警告信号を生成する。次いで、短絡が検出された場合、後続の放電段階、充電段階および再生段階が、故障している噴射器バンク１８に対して中断される。

短絡の検出に加えて、電流感知および制御手段２８、ならびにマイクロプロセッサ２４を、開回路故障の検出に使用することもできる。開回路故障は放電段階ｔ_Ｄ中にテストされ、したがって、開回路故障があるか否かをテストするために、駆動回路の通常動作内に余分な段階を導入する必要がない。放電スイッチＱ_２（図２ａ）が閉じられ、かつ噴射器、例えば第１の噴射器１２ａが噴射のために、噴射器選択スイッチＳＱ_１（図２ａ）を閉じることによって選択されると、選択された噴射器１２ａのアクチュエータ１６ａに電流が流れるべきである。選択された噴射器１２ａのアクチュエータ１６ａが開回路である場合、この放電段階ｔ_Ｄ中に実質的に電流が流れない。

このとき、先に図３を参照して説明されたように、放電段階ｔ_Ｄ中に流れる電流が、制御信号４０を使用して下側電流レベルＩ_１と上側電流レベルＩ_２の間で、上側電流レベルＩ_２に到達すると制御信号４０がチョップされるように制御される。したがって、選択された噴射器１２ａのアクチュエータ１６ａが開回路である場合、放電段階ｔ_Ｄ中に上側電流閾値Ｉ_２に到達せず、したがって制御信号４０がチョップされない。制御信号４０はマイクロプロセッサ２４にフィードバックされ、放電段階ｔ_Ｄ中の制御信号４０にチョップがない場合、マイクロプロセッサ２４は開回路警告信号を出力する。

開回路検出法の一改良形態として、「タイムウィンドウ」を導入し、それによって、放電段階ｔ_Ｄの開始に続く所定の時間間隔後に制御信号４０にチョップが生じていない場合に、開回路警告信号を生成することができる。選択された噴射器１２ａが開回路であると判明した場合、噴射器１２ａがディスエーブルにされる。噴射器バンク１８上の残りの噴射器１２ｂはディスエーブルにされず、通常動作を続けることができる。噴射器バンク１８上の全ての噴射器１２ａ、１２ｂが開回路であると判明した場合、噴射器バンク１８が完全にディスエーブルにされる。

上述のチョップフィードバックを使用して短絡および開回路を検出する方法は、車両運転中に使用され、したがって故障があればそれが発生したときに検出される。短絡の検出は、駆動回路２０の通常運転に余分な段階を導入するが、アクチュエータ１６ａ、１６ｂの充電と、その次の噴射器バンク１８からの噴射との間には、常にある期間がある。短絡テスト段階はこの、次の噴射の直前に実施され、したがって車両の通常運転に悪影響を及ぼさない。開回路検出は、放電段階中に実施されるので、駆動回路２０の通常運転にどんな余分な段階も導入しない。

車両運転中に短絡故障および開回路故障を検出することに加えて、図２ａの駆動回路２０は、エンジン始動中に短絡故障および開回路故障を検出するためにも使用される。ただしその方法は、始動中にはわずかに異なる。この方法が、次に図６の流れ図を参照して説明される。

［ステップ４８］始動時に、高電圧レールＶ_Ｈ上に較正可能な小電圧が発生される。この電圧は一般に約７５ボルト、または低電圧レールＶ_Ｌの電圧より約２０ボルト上である。これは、高電圧レールが約２５５ボルトである、エンジンの通常運転中の状況とは対照的である。

［ステップ５０］噴射器バンク１８上の各アクチュエータ１６ａ、１６ｂが、高電圧レールＶ_Ｈと同じ電圧に充電される。
［ステップ５２］較正可能な期間が経過し、その間、短絡のある任意のアクチュエータ１６ａおよび／または１６ｂが、ある程度まで放電する。

［ステップ５４］充電パルスがアクチュエータ１６ａ、１６ｂに対して、較正可能な電流で較正可能な期間の間実施される。
［ステップ５６］電流感知および制御手段２８が、充電パルス中に流れる電流Ｉ_Ｓを感知する。

［ステップ５８］感知電流Ｉ_Ｓが、アクチュエータ１６ａ、１６ｂのうち少なくとも一方に短絡があることを示す所定の閾値電流Ｉ_ＳＣと比較される。
［ステップ６０］感知電流Ｉ_Ｓが、所定の閾値電流Ｉ_ＳＣに到達する、またはそれを超える場合、電流感知および制御手段２８が、マイクロプロセッサ２４にフィードバックされる制御信号４０をチョップする。制御信号４０にチョップがあることは、アクチュエータ１６ａ、１６ｂのうち少なくとも一方に短絡があることを示す。

［ステップ６２］感知電流Ｉ_Ｓが、所定の閾値電流Ｉ_ＳＣに到達しない、またはそれを超えない場合、すなわち制御信号４０にチョップが生じない場合、短絡がないと見なされ、次いで噴射器１２ａ、１２ｂが、後続の放電段階ｔ_Ｄ中に、噴射器１２ａ、１２ｂを選択しかつ放電スイッチＱ_２を閉じることによって、１つずつ開回路故障があるか否かテストされる。

［ステップ６４］電流感知および制御手段２８が、放電段階ｔ_Ｄ中に流れる電流Ｉ_Ｓを感知する。
［ステップ６６］電流感知および制御手段２８が、感知電流Ｉ_Ｓが所定の閾値電流Ｉ_ＯＣに到達する、またはそれを超える場合、制御信号４０をチョップする。始動時に使用される閾値電流Ｉ_ＯＣは、運転中に開回路テストに使用される閾値電流Ｉ_２よりも低い。これは、アクチュエータ１６ａ、１６ｂが、始動時により低いレベルに充電され、したがって始動時の放電段階ｔ_Ｄ中に、より少ない電流が流れるためである。

［ステップ６８］感知電流Ｉ_Ｓが、所定の閾値電流Ｉ_ＯＣに到達しない、またはそれを超えない場合、制御信号４０にチョップが生じない。制御信号４０にチョップがないことは、選択された噴射器１２ａのアクチュエータ１６ａまたは噴射器１２ｂのアクチュエータ１６ｂが開回路であることを示し、したがってマイクロプロセッサ２４が、警告信号を生成する。警告信号が生成された場合、選択された噴射器１２ａのアクチュエータ１６ａまたは噴射器１２ｂのアクチュエータ１６ｂが開回路であり、次いでその噴射器がディスエーブルにされる。

［ステップ７０］感知電流Ｉ_Ｓが、所定の閾値電流Ｉ_ＯＣに到達する、またはそれを超える場合、制御信号４０にチョップが生じる。チョップがあることは、選択された噴射器１２ａのアクチュエータ１６ａまたは噴射器１２ｂのアクチュエータ１６ｂが開回路でないことを示し、残りの噴射器１２ａ〜１２Ｎが、噴射器バンク１８上の全ての噴射器１２ａ〜１２Ｎがテストされるまでそれぞれテストされる。

［ステップ７２］全ての噴射器１２ａ〜１２Ｎがテストされた後、テストが完了する。テストの結果が、噴射器バンク１８に短絡があるか否か、またアクチュエータ１６ａ、１６ｂのいずれかが開回路であるか否かを示す。さらに、このテストは、アクチュエータ１６ａ、１６ｂのうち（もしあれば）どちらが開回路であるかを判定することができる。

本発明の第２の実施形態では、噴射器配列における短絡を検出するために、一代替方法が使用される。この代替方法が次に、図１の駆動回路２０Ａの第２の実施形態を示す図７を参照して説明される。図７では、等価な構成要素は、図２ａの参照番号と同じ参照番号を有する。駆動回路２０Ａは、図２ａの駆動回路２０と基本的に同じであるが、高電圧レールＶ_ＨとグランドレールＶ_ＧＮＤにまたがって接続され、また低電圧レールＶ_Ｌとバイアス点Ｐ_Ｂで交差する抵抗バイアスネットワーク７４が追加されている。先の説明は、図２ａについて故障検出のチョップフィードバック法に関連する場合を除き、図７に等しく当てはまる。

抵抗バイアスネットワーク７４は、一緒に直列に接続された第１、第２、および第３の抵抗器（Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３）を含む。第１の抵抗器Ｒ_１は、高電圧レールＶ_Ｈと低電圧レールＶ_Ｌ上のバイアス点Ｐ_Ｂとの間に接続され、第２の抵抗器Ｒ_２および第３の抵抗器Ｒ_３は、バイアス点Ｐ_ＢとグランドレールＶ_ＧＮＤの間に直列に接続される。第２の抵抗器Ｒ_２は、バイアス点Ｐ_Ｂと第３の抵抗器Ｒ_３の間に接続され、第３の抵抗器Ｒ_３は、第２の抵抗器Ｒ_２とグランドレールＶ_ＧＮＤの間に接続される。

抵抗バイアスネットワーク７４は、選択されたアクチュエータ１６ａまたは１６ｂにかかる電圧を、充電段階ｔ_Ｃ直後に、またその充電段階ｔ_Ｃの終了後に続く所定の期間Δｔ_Ａ後に再度、求めるために使用される。２つの測定値間の任意の電圧降下の傾きが、選択されたアクチュエータ１６ａまたは１６ｂに短絡があるか否か、およびその短絡の程度を特定する。電圧降下の傾きは、正しく機能していて短絡のないアクチュエータ１６ａまたは１６ｂの場合、実質的にゼロであるべきである。所定量よりも大きな電圧降下の傾きがあればそれが、選択されたアクチュエータ１６ａまたは１６ｂに短絡があることを示す。

選択されたアクチュエータ１６ａまたは１６ｂにかかる電圧は、関連する噴射器選択スイッチＳＱ_１またはＳＱ_２が閉じられているとき、バイアス点Ｐ_Ｂでの電位Ｖ_Ｂ引く低電圧レールＶ_Ｌ上の電圧（この例では５５Ｖ）である。抵抗バイアスネットワーク７４は、第２の抵抗器Ｒ_２と第３の抵抗器Ｒ_３との間の点Ｐ_Ｍでの電位Ｖ_Ｍを、（第３の抵抗器Ｒ_３の両端間の電圧を測定することによって）測定するために使用され、測定された電圧Ｖ_Ｍが、バイアス点Ｐ_Ｂでの電位Ｖ_Ｂを以下のように
Ｖ_Ｍ＝Ｖ_Ｂ×Ｒ_３／（Ｒ_２＋Ｒ_３） （１）
したがって、
Ｖ_Ｂ＝Ｖ_Ｍ×（Ｒ_２＋Ｒ_３）／Ｒ_３ （２）
のように計算するために使用される。

例えば、第１の噴射器１２ａのアクチュエータ１６ａに短絡があるか否かを、抵抗バイアスネットワーク７４を使用してテストするために、テスト段階ｔ_Ｔ中に以下の方法が使用される。

−充電段階ｔ_Ｃの直後、第１の噴射器１２ａが、噴射器選択スイッチＳＱ_１を閉じることによって選択される。充電スイッチＱ_１および放電スイッチＱ_２が開いた状態であり、第３の抵抗器Ｒ_３の両端間の電圧Ｖ_Ｍ１が測定される。

−充電段階ｔ_Ｃの直後のバイアス点Ｐ_Ｂでの電位、したがって選択された第１の噴射器１２ａのアクチュエータ１６ａにかかる電圧Ｖ_Ｂが、Ｖ_Ｍ１から計算され、Ｖ_Ｂの値がマイクロプロセッサ２４のメモリ２６内に、変数Ｖ_Ｂ１として記憶される。

−噴射器１２ａが、噴射器選択スイッチＳＱ_１を開くことによって選択解除され、充電段階の終了後に続いて所定の期間Δｔ_Ａが経過することが可能にされる。所定の期間Δｔ_Ａは、先に説明されたように、クランク軸の角度、したがってエンジン速度に依存することができる。

−所定の期間Δｔ_Ａの後、噴射器１２ａが、噴射器選択スイッチＳＱ_１を閉じることによって再度選択され、Ｒ_３の両端間の電圧Ｖ_Ｍ２が測定される。
−この所定の期間Δｔ_Ａ後のＶ_Ｂの値がＶ_Ｍ２から計算され、マイクロプロセッサ２４のメモリ２６に、変数Ｖ_Ｂ２として記憶される。

−電圧降下Ｖ_Ｂ２−Ｖ_Ｂ１が計算され、所定の電圧降下値と比較される。計算された電圧降下（Ｖ_Ｂ２−Ｖ_Ｂ１）が所定の電圧降下値を超える場合、マイクロプロセッサ２４が短絡警告信号を出力する。

電圧降下（Ｖ_Ｂ２−Ｖ_Ｂ１）の大きさは、短絡の抵抗および電圧測定間に経過する期間Δｔ_Ａに依存する。期間Δｔ_Ａが長い方が、故障しているアクチュエータが放電するのにより長い期間を有するので、より高抵抗の短絡を測定することができる。これは、期間Δｔ_Ａがより長くなるより低いエンジン速度において、短絡検出の分解能が最大にされることを意味する。

電圧降下（Ｖ_Ｂ２−Ｖ_Ｂ１）を所定の電圧降下値と比較するのに代わる一手段として、電圧傾度をそれに代わって以下のように計算することができる。
（Ｖ_Ｂ２−Ｖ_Ｂ１）／Δｔ_Ａ
この電圧傾度は、電圧測定間に経過する期間Δｔ_Ａに依存しない。電圧傾度は、所定の電圧傾度値と比較され、計算された電圧傾度が所定の電圧傾度値を超える場合、マイクロプロセッサ２４が短絡警告信号を出力する。

どちらのケースでも、マイクロプロセッサ２４が短絡警告信号を生成した場合、選択された噴射器１２ａがディスエーブルにされる。計算された電圧降下が、所定の電圧降下値未満である、または計算された電圧傾度が、所定の電圧傾度値未満である場合、短絡警告信号が生成されず、駆動回路が通常どおり動作を続けることができる。残りのアクチュエータ１６ｂ〜１６Ｎがそれぞれ、今説明されたのと同じ方式で短絡があるか否かテストされる。

エンジンにおける圧電燃料噴射器からなるバンクを備える噴射器配列を制御するための駆動回路を示すブロック図である。 図１の駆動回路の第１の実施形態を示す回路図である。 図２ａの駆動回路の動作を制御するために使用される、マイクロプロセッサの入力端および出力端を示す簡略図である。 図１の圧電燃料噴射器のうち１つの開放段階および閉鎖段階に関する、（ａ）電流対時間、（ｂ）放電イネーブル信号、（ｃ）充電イネーブル信号、および（ｄ）チョップされた電流制御信号の理想的なグラフである。 図１の噴射器配列内に短絡がない状況に関する、（ａ）短絡テスト段階中の感知電流、（ｂ）充電イネーブル信号パルス、および（ｃ）チョップされた制御信号の理想的なグラフである。 図１の噴射器配列内に短絡がある状況に関する、（ａ）短絡テスト段階中の感知電流、（ｂ）充電イネーブル信号パルス、および（ｃ）制御信号の理想的なグラフである。 エンジン始動時に噴射器に対して実施される、各種の診断テストを示す流れ図である。 図１の駆動回路の第２の実施形態を示す回路図である。

符号の説明

１２ａ 噴射器
１２ｂ 噴射器
１６ａ 圧電アクチュエータ
１６ｂ 圧電アクチュエータ
１８ 噴射器バンク
２０ 駆動回路
２１ 双方向中間電流経路
２８ 電流感知および制御手段
３０ 再生分枝
３２ 電圧源
Ｄ_１ ダイオード
Ｄ_２ ダイオード
Ｌ_１ コイル
ＲＳＤ_１ 第１のダイオード
ＲＳＤ_２ 第２のダイオード
ＲＳＱ 再生スイッチ
ＳＱ_１ 噴射器選択スイッチ
ＳＱ_２ 噴射器選択スイッチ
Ｃ_１ 第１のエネルギー蓄積コンデンサ
Ｃ_２ 第２のエネルギー蓄積コンデンサ
Ｑ_１ 充電スイッチ
Ｑ_２ 放電スイッチ
Ｖ_Ｈ 高電圧レール
Ｖ_Ｌ 低電圧レール
Ｖ_ＧＮＤ グランド電圧レール

Claims (22)

1. エンジン内にある、圧電アクチュエータ（１６ａ、１６ｂ）を有する少なくとも１つの燃料噴射器（１２ａ、１２ｂ）を備える噴射器配列における故障を検出する方法であって、
   前記圧電アクチュエータを、充電段階（ｔ_Ｃ）中に充電するステップと、
   前記圧電アクチュエータを、前記充電段階の終了後に続く時間間隔（Δｔ）後に開始するテスト段階（ｔ_Ｔ）中に再充電するように試みるステップと、
   前記テスト段階中に前記圧電アクチュエータを流れる電流（Ｉ_Ｓ）を感知するステップと、
   前記感知電流（Ｉ_Ｓ）が、前記圧電アクチュエータに短絡があることを示す第１の所定の閾値電流（Ｉ_ＳＣ）に到達する場合、短絡故障信号を生成するステップと、
   を含む方法。
2. 前記テスト段階中に第１の制御信号（４０）を生成するステップと、前記第１の制御信号（４０）が、前記感知電流に応答して第１の状態と第２の状態の間で可変であり、
   前記感知電流が前記第１の所定の閾値電流に到達する場合、前記第１の制御信号を、前記第１の状態と前記第２の状態の間でチョップするステップと、
   前記テスト段階中に、前記第１の制御信号にチョップ（４６）が生じたとき、前記短絡故障信号を生成するステップと、
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記圧電アクチュエータを放電段階（ｔ_Ｄ）中に放電させるステップと、
   前記放電段階中に前記圧電アクチュエータを流れる前記電流を感知するステップと、
   前記放電段階中の前記感知電流が、第２の所定の閾値電流（Ｉ_２、Ｉ_ＯＣ）に到達しない場合、開回路故障信号を生成するステップと
   をさらに含む、請求項１または請求項２に記載の方法。
4. 前記放電段階（ｔ_Ｄ）中に第２の制御信号（４０）を生成するステップと、前記第２の制御信号は、前記放電段階中の前記感知電流に応答して第１の状態と第２の状態の間で可変であり、
   前記感知電流が前記第２の所定の閾値電流（Ｉ_２、Ｉ_ＯＣ）を超える場合、前記第２の制御信号を、前記第１の状態と前記第２の状態の間でチョップするステップと、
   前記放電段階中に前記第２の制御信号にチョップが生じない場合、開回路故障信号を生成するステップと
   をさらに含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記放電段階の開始（ｔ_１）に続く所定の時間間隔後に、前記第２の制御信号にチョップが生じていない場合、前記開回路故障信号が生成される、請求項４に記載の方法。
6. 前記時間間隔（Δｔ）は、前記エンジンのクランク軸の回転角に依存する、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
7. 前記時間間隔は、エンジン速度に依存する、請求項１から６のいずれかに記載の方法。
8. 圧電アクチュエータ（１６ａ、１６ｂ）を有する少なくとも１つの燃料噴射器（１２ａ、１２ｂ）を備える噴射器配列における故障を検出するための装置であって、
   前記圧電アクチュエータを充電するための充電手段（Ｃ_１）と、
   前記圧電アクチュエータを通る電流（Ｉ_Ｓ）を感知するための電流感知手段（２８）と、
   前記充電手段を、充電段階（ｔ_Ｃ）中に前記圧電アクチュエータに接続させるように、また前記充電段階に続く時間間隔（Δｔ）後に開始するテスト段階（ｔ_Ｔ）中に、前記圧電アクチュエータに再接続させるように構成された制御手段（２４）とを備え、
   前記制御手段は、前記テスト段階中の前記感知電流（Ｉ_Ｓ）が第１の所定の閾値電流（Ｉ_ＳＣ）に到達する場合、短絡故障信号を生成するようにさらに配列される、
   故障を検出するための装置。
9. 前記テスト段階（ｔ_Ｔ）中の前記感知電流（Ｉ_Ｓ）が前記第１の所定の閾値電流（Ｉ_ＳＣ）に到達したときに第１の状態と第２の状態の間でチョップされる、第１の制御信号（４０）を生成するための手段（２８）をさらに備え、前記制御手段（２４）が、前記テスト段階（ｔ_Ｔ）中に前記第１の制御信号（４０）内にチョップ（４６）が生じる場合に、前記短絡故障信号を生成するように構成される、請求項８に記載の装置。
10. 前記圧電アクチュエータを放電段階（ｔ_Ｄ）中に放電させるための放電手段（Ｃ_２）をさらに備え、前記制御手段は、前記放電段階中の前記感知電流（Ｉ_Ｓ）が第２の所定の閾値電流（Ｉ_２、Ｉ_ＯＣ）を超えない場合に、開回路故障信号を生成するように構成される、請求項８または請求項９に記載の装置。
11. 前記放電段階中の前記感知電流は前記第２の所定の閾値電流（Ｉ_２、Ｉ_ＯＣ）を超える場合に第１の状態と第２の状態の間でチョップされる、第２の制御信号（４０）を生成するための手段（２８）をさらに備え、前記制御手段は、前記放電段階中に前記第２の制御信号にチョップが生じない場合に、前記開回路故障信号を生成するように構成される、請求項１０に記載の装置。
12. 前記制御手段は、前記放電段階の開始（ｔ_１）に続く所定の時間間隔後に前記第２の制御信号にチョップが生じていない場合、前記開回路故障信号を生成するように構成される、請求項１１に記載の装置。
13. 実行環境内で実行されると、請求項１から７のいずれか一項に記載の前記方法を実施するように動作可能な少なくとも１つのコンピュータプログラムソフトウェア部分を備える、コンピュータプログラム。
14. 請求項１３に記載の前記または各コンピュータソフトウェア部分がその上に記憶された、データ記憶媒体。
15. 請求項１４に記載のデータ記憶媒体が設けられたマイクロコンピュータ。
16. 駆動回路（２０Ａ）内に接続された圧電アクチュエータ（１６ａ、１６ｂ）を有する少なくとも１つの燃料噴射器（１２ａ、１２ｂ）を備える、エンジンの噴射器配列における故障を検出する方法であって、
    前記圧電アクチュエータを充電段階（ｔ_Ｃ）中に充電するステップと、
    前記圧電アクチュエータを前記駆動回路に加わるように選択して、前記充電段階（ｔ_Ｃ）の終了後に前記選択された圧電アクチュエータにかかる電圧（Ｖ_Ｂ１）を求めるステップと、
    前記圧電アクチュエータを前記駆動回路から選択解除し、前記圧電アクチュエータを前記駆動回路に加わるように再度選択する前に期間（Δｔ_Ａ）が経過するのを可能にし、前記選択された圧電アクチュエータにかかる電圧（Ｖ_Ｂ２）を求めるステップと、
    電圧降下（Ｖ_Ｂ２−Ｖ_Ｂ１）または電圧傾度（Ｖ_Ｂ２−Ｖ_Ｂ１）／Δｔ_Ａ（３）を計算するステップと、
    （ａ）前記電圧降下（Ｖ_Ｂ２−Ｖ_Ｂ１）が、所定の電圧降下値よりも大きい、または
    （ｂ）前記電圧傾度が、所定の電圧傾度値よりも大きい
    場合に、短絡故障信号を生成するステップと、
    を含む方法。
17. 前記時間間隔（Δｔ_Ａ）は、前記エンジンのクランク軸の回転角に依存する、請求項１６に記載の方法。
18. 前記時間間隔（Δｔ_Ａ）は、エンジン速度に依存する、請求項１６または請求項１７に記載の方法。
19. 圧電アクチュエータ（１６ａ、１６ｂ）を有する少なくとも１つの燃料噴射器（１２ａ、１２ｂ）を備える噴射器配列における故障を検出するための駆動回路（２０Ａ）であって、
    前記圧電アクチュエータを充電するための充電手段（Ｃ_１）と、
    前記圧電アクチュエータを前記駆動回路（２０Ａ）に加わるように選択するための噴射器選択手段（ＳＱ_１、ＳＱ_２）と、
    前記圧電アクチュエータが充電された直後に、前記選択された圧電アクチュエータにかかる第１の電圧（Ｖ_Ｂ１）を求めるための、また前記圧電アクチュエータの前記充電に続く期間（Δｔ_Ａ）後に、前記選択された圧電アクチュエータにかかる第２の電圧（Ｖ_Ｂ２）を求めるための手段と、
    電圧降下（Ｖ_Ｂ２−Ｖ_Ｂ１）または電圧傾度（Ｖ_Ｂ２−Ｖ_Ｂ１）／Δｔ_Ａ（３）を計算し、
    （ａ）前記電圧降下（Ｖ_Ｂ２−Ｖ_Ｂ１）が、所定の電圧降下値よりも大きい、または
    （ｂ）前記電圧傾度が、所定の電圧傾度値よりも大きい
    場合に、短絡故障信号を生成するようにプログラムされた処理手段（２４）と
    を備える駆動回路。
20. 実行環境内で実行されると、請求項１６から１８に記載の前記方法を実施するように動作可能な少なくとも１つのコンピュータプログラムソフトウェア部分を備える、コンピュータプログラム。
21. 請求項２０に記載の前記または各コンピュータソフトウェア部分がその上に記憶された、データ記憶媒体。
22. 請求項２１に記載の前記データ記憶媒体が設けられたマイクロコンピュータ。

Images