JP2018003727A - Injection control device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an injection control device capable of preventing damage to a discharging switch element due to an overcurrent when a short failure occurs in a charging switch element.SOLUTION: An injection control device 100 drives a piezo injector 110 with the charge/discharge operation of a piezoelectric element laminate 112. The injection control device 100 includes a common booster circuit 10, and a plurality of lines of driving circuits 30 each having a charging MOSFET 31 as the charging switch element and a discharging MOSFET 32 as the discharging switch element. When an overcurrent flowing in the charging MOSFET 31 is detected, the injection control device 100 sets the line of the discharging MOSFET 32 where the overcurrent flows, into an off-state.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

この明細書による開示は、噴射弁を駆動する噴射制御装置に関する。   The disclosure according to this specification relates to an injection control device that drives an injection valve.

一般に、内燃機関等に設けられた複数の噴射弁は、例えば特許文献1に開示のような駆動装置によって駆動される。特許文献1の駆動装置は、複数の噴射弁の各ピエゾアクチュエータを駆動する構成として、高電圧を生成する電圧昇圧回路と、各ピエゾアクチュエータの充放電を行う充放電回路とを備えている。充放電回路は、ピエゾアクチュエータに流れる電流を制御する充電用スイッチ素子と、ピエゾアクチュエータに蓄積された電荷の放電を制御する放電用スイッチ素子を有している。   Generally, a plurality of injection valves provided in an internal combustion engine or the like are driven by a driving device as disclosed in Patent Document 1, for example. The drive device of Patent Document 1 includes a voltage booster circuit that generates a high voltage and a charge / discharge circuit that charges and discharges each piezoelectric actuator as a configuration for driving each piezoelectric actuator of a plurality of injection valves. The charging / discharging circuit includes a charging switch element that controls a current flowing through the piezoelectric actuator, and a discharging switch element that controls the discharge of charges accumulated in the piezoelectric actuator.

特開2002‐199748号公報JP 2002-199748 A

さて、特許文献1のような駆動装置では、何らかの偶発的な理由によって充電用スイッチ素子がオン状態となったままになる。このような充電用スイッチ素子のショート故障が発生した場合、ピエゾアクチュエータの電荷を放電する放電フェーズにて放電用スイッチ素子がオン状態にされると、充電用スイッチ素子及び放電用スイッチ素子に過電流が流れ得る。その結果、放電用スイッチ素子は、過電流によってショート故障してしまい、オン状態のままになる虞があった。   Now, in the driving device as in Patent Document 1, the charging switch element remains on for some accidental reason. When such a short circuit failure of the charging switch element occurs, if the discharging switch element is turned on in the discharging phase for discharging the charge of the piezoelectric actuator, an overcurrent is generated in the charging switch element and the discharging switch element. Can flow. As a result, the discharge switch element may be short-circuited due to an overcurrent, and may remain on.

本開示は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、充電用スイッチ素子にショート故障が発生しても、過電流による放電用スイッチ素子の損傷を防止可能な噴射制御装置を提供することにある。   The present disclosure has been made in view of the above problems, and an object of the present disclosure is to provide an injection control device capable of preventing damage to a discharge switch element due to overcurrent even when a short-circuit failure occurs in the charge switch element. It is to provide.

上記目的を達成するため、開示された第一の態様は、容量性負荷(112)の充放電により噴射弁(110)を駆動する噴射制御装置であって、複数の噴射弁の各容量性負荷に供給される電圧を生成する共通の昇圧回路(10)と、容量性負荷に流れる電流を制御する充電用スイッチ素子(31)、及び充電用スイッチ素子と直列に接続されて各容量性負荷に蓄積された電荷の放電を制御する放電用スイッチ素子(32)、をそれぞれ有する複数系統の駆動回路(30)と、充電用スイッチ素子を流れる過電流を検出する過電流検出部(71)と、過電流検出部によって過電流が検出された場合に、過電流の流れる系統の放電用スイッチ素子をオフ状態にするスイッチ制御部(60,73)と、を備える噴射制御装置とされている。   In order to achieve the above object, a disclosed first aspect is an injection control device that drives an injection valve (110) by charging / discharging a capacitive load (112), and each capacitive load of a plurality of injection valves. A common booster circuit (10) for generating a voltage to be supplied to the charging switch, a charging switch element (31) for controlling a current flowing in the capacitive load, and each capacitive load connected in series with the charging switch element A plurality of drive circuits (30) each having a discharge switch element (32) for controlling the discharge of the accumulated charge; an overcurrent detector (71) for detecting an overcurrent flowing through the charge switch element; When an overcurrent is detected by the overcurrent detection unit, the injection control device includes a switch control unit (60, 73) that turns off the discharge switch element of the system through which the overcurrent flows.

この態様では、いずれかの系統の駆動回路で充電用スイッチ素子にショート故障が発生すると、容量性負荷の放電フェーズにて、充電用スイッチ素子及び放電用スイッチ素子に過電流が流れる。この過電流が過電流検出部に検出されると、スイッチ制御部は、過電流の流れる系統の放電用スイッチ素子をオフ状態にする。以上の制御によれば、充電用スイッチ素子にショート故障が発生しても、放電用スイッチ素子の過電流による損傷の防止が可能になる。   In this aspect, when a short circuit failure occurs in the charging switch element in any of the drive circuits, an overcurrent flows through the charging switch element and the discharging switch element in the discharging phase of the capacitive load. When this overcurrent is detected by the overcurrent detection unit, the switch control unit turns off the discharge switch element of the system through which the overcurrent flows. According to the above control, even if a short failure occurs in the charging switch element, it is possible to prevent damage due to overcurrent of the discharging switch element.

尚、上記括弧内の参照番号は、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、技術的範囲を何ら制限するものではない。   Note that the reference numbers in the parentheses merely show an example of a correspondence relationship with a specific configuration in an embodiment described later, and do not limit the technical scope at all.

第一実施形態による噴射制御装置の詳細と各ピエゾインジェクタとを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detail of the injection control apparatus by 1st embodiment, and each piezo injector. 故障診断時における噴射制御装置の作動を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the action | operation of the injection control apparatus at the time of a failure diagnosis. 充電用MOSFETが正常な場合の圧電素子積層体の電圧変化と、充電用MOSFETがショート故障している場合に圧電素子積層体の電圧変化とを比較して示す図である。It is a figure which compares and shows the voltage change of the piezoelectric element laminated body when charging MOSFET is normal, and the voltage change of a piezoelectric element laminated body when charging MOSFET is short-circuited. マイコンにて実施される故障診断処理の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of the failure diagnosis process implemented with a microcomputer. 第二実施形態による故障診断処理の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of the failure diagnosis process by 2nd embodiment.

以下、本開示の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。そして、複数の実施形態及び変形例に記述された構成同士の明示されていない組み合わせも、以下の説明によって開示されているものとする。   Hereinafter, a plurality of embodiments of the present disclosure will be described based on the drawings. In addition, the overlapping description may be abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol to the corresponding component in each embodiment. When only a part of the configuration is described in each embodiment, the configuration of the other embodiment described above can be applied to the other part of the configuration. Moreover, not only the combination of the configurations explicitly described in the description of each embodiment, but also the configuration of a plurality of embodiments can be partially combined even if they are not explicitly described, as long as there is no problem in the combination. And the combination where the structure described in several embodiment and the modification is not specified shall also be disclosed by the following description.

(第一実施形態)
図1に示す本開示の第一実施形態による噴射制御装置100は、複数のピエゾインジェクタ110と接続されている。ピエゾインジェクタ110は、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関に設置されている。一例として四気筒の内燃機関に適用される噴射制御装置100は、四つのピエゾインジェクタ110と接続されている。ピエゾインジェクタ110には、例えば軽油等の燃料を噴射する多数の噴孔が形成されている。ピエゾインジェクタ110は、内燃機関の燃焼室に多数の噴孔から直接的に燃料を噴射する噴射弁として機能する。
(First embodiment)
An injection control device 100 according to the first embodiment of the present disclosure shown in FIG. 1 is connected to a plurality of piezo injectors 110. The piezo injector 110 is installed in an internal combustion engine such as a diesel engine, for example. As an example, an injection control device 100 applied to a four-cylinder internal combustion engine is connected to four piezo injectors 110. The piezo injector 110 is formed with a number of injection holes for injecting fuel such as light oil. The piezo injector 110 functions as an injection valve that injects fuel directly into a combustion chamber of an internal combustion engine from a number of injection holes.

各ピエゾインジェクタ110は、それぞれ圧電素子積層体112を有している。圧電素子積層体112は、例えばPZT(PbZrTiO3)と呼ばれる層と薄い電極層とが交互に積まれた積層体である。圧電素子積層体112は、容量性負荷であって、電荷の充放電により、ピエゾ素子の特性である逆圧電効果によって伸縮する。圧電素子積層体112の伸縮作動により、ピエゾインジェクタ110の噴孔が開閉される。   Each piezo injector 110 has a piezoelectric element stack 112. The piezoelectric element laminate 112 is a laminate in which, for example, layers called PZT (PbZrTiO 3) and thin electrode layers are alternately stacked. The piezoelectric element laminate 112 is a capacitive load, and expands and contracts due to charge and discharge of electric charges due to the reverse piezoelectric effect that is a characteristic of the piezoelectric element. By the expansion and contraction operation of the piezoelectric element laminate 112, the injection hole of the piezo injector 110 is opened and closed.

噴射制御装置100は、上述のように、各圧電素子積層体112の充放電を行うことによって、複数のピエゾインジェクタ110を個別に駆動する。そのための構成として、噴射制御装置100は、共通の昇圧回路10、チャージコンデンサ20、複数系統の駆動回路30及び電圧モニタ用抵抗器40、インジェクタ駆動IC60、並びにマイコン70を備えている。   As described above, the injection control device 100 individually drives the plurality of piezo injectors 110 by charging and discharging each piezoelectric element stack 112. As a configuration for that purpose, the injection control device 100 includes a common booster circuit 10, a charge capacitor 20, a plurality of systems of drive circuits 30, a voltage monitoring resistor 40, an injector drive IC 60, and a microcomputer 70.

昇圧回路10は、バッテリ等の直流電源VDの電圧を昇圧することにより、各ピエゾインジェクタ110の各圧電素子積層体112に供給される高電圧を生成する。昇圧回路10は、例えば数十〜数百Vの電圧を発生させて、チャージコンデンサ20に蓄える。複数系統の駆動回路30を備える噴射制御装置100であっても、昇圧回路10は、共通の構成とされている。   The booster circuit 10 generates a high voltage to be supplied to each piezoelectric element stack 112 of each piezo injector 110 by boosting the voltage of a DC power supply VD such as a battery. The booster circuit 10 generates a voltage of, for example, several tens to several hundreds V and stores it in the charge capacitor 20. Even in the injection control device 100 including a plurality of drive circuits 30, the booster circuit 10 has a common configuration.

昇圧回路10は、インダクタンス11、スイッチ素子12、ダイオード13、及び過電流検出用抵抗器14等によって構成されている。インダクタンス11、スイッチ素子12、及び過電流検出用抵抗器14は、直流電源VDからグランドの間に、この順で直列に接続されている。ダイオード13は、インダクタンス11及びスイッチ素子12の共通接続点と、チャージコンデンサ20の一方の端子との間に接続されている。ダイオード13の順方向は、スイッチ素子12からチャージコンデンサ20へ向かう方向とされている。   The booster circuit 10 includes an inductance 11, a switch element 12, a diode 13, an overcurrent detection resistor 14, and the like. The inductance 11, the switch element 12, and the overcurrent detection resistor 14 are connected in series in this order from the DC power supply VD to the ground. The diode 13 is connected between a common connection point of the inductance 11 and the switch element 12 and one terminal of the charge capacitor 20. The forward direction of the diode 13 is a direction from the switch element 12 toward the charge capacitor 20.

チャージコンデンサ20は、昇圧回路10によって充電される。チャージコンデンサ20の他方の端子は、過電流検出用抵抗器14を介してグランドに接続される。チャージコンデンサ20及びダイオード13の共通接続点は、各駆動回路30に至る駆動通電経路21,22に分岐されている。   The charge capacitor 20 is charged by the booster circuit 10. The other terminal of the charge capacitor 20 is connected to the ground via the overcurrent detection resistor 14. A common connection point between the charge capacitor 20 and the diode 13 is branched into drive energization paths 21 and 22 that reach the respective drive circuits 30.

以上の構成によれば、昇圧回路10にてスイッチ素子12のオンオフ制御、即ちスイッチグが行われると、インダクタンス11に発生する誘起電圧により、ダイオード13を介してチャージコンデンサ20が充電される。スイッチ素子12のスイッチングが適宜実施されることにより、チャージコンデンサ20の電圧は、所定の電圧(以下、「コモン電圧」)Vcmに維持される。   According to the above configuration, when the booster circuit 10 performs on / off control of the switch element 12, that is, switching, the charge capacitor 20 is charged via the diode 13 by the induced voltage generated in the inductance 11. By appropriately switching the switch element 12, the voltage of the charge capacitor 20 is maintained at a predetermined voltage (hereinafter “common voltage”) Vcm.

駆動回路30及び電圧モニタ用抵抗器40は、一つのピエゾインジェクタに対して、一つずつ設けられている。各一つずつの駆動回路30、電圧モニタ用抵抗器40、及びピエゾインジェクタ110等により、一つの系統が構成されている。便宜的に以下の説明では、図1に示す各系統を、1系統S1及び2系統S2として区別する。   One drive circuit 30 and one voltage monitoring resistor 40 are provided for each piezo injector. One drive circuit 30, voltage monitor resistor 40, piezo injector 110, and the like constitute one system. For convenience, in the following description, each system shown in FIG. 1 is distinguished as one system S1 and two systems S2.

各系統S1,S2の各駆動回路30は、各圧電素子積層体112の充電フェーズ及び放電フェーズを切り替える充放電の切替機能を備えている。各駆動回路30には、充電用MOSFET31、放電用MOSFET32、及び電流制限コイル33等がそれぞれ設けられている。   Each drive circuit 30 of each system S1, S2 has a charge / discharge switching function for switching the charge phase and the discharge phase of each piezoelectric element laminate 112. Each drive circuit 30 is provided with a charging MOSFET 31, a discharging MOSFET 32, a current limiting coil 33, and the like.

充電用MOSFET31及び放電用MOSFET32は、nチャンネル型の電界効果トランジスタである。充電用MOSFET31及び放電用MOSFET32には、帰還ダイオードが付加されている。充電用MOSFET31及び放電用MOSFET32は、駆動通電経路21,22とグランドとの間に、直列で接続されている。放電用MOSFET32は、充電用MOSFET31よりもグランド側(下流側)に配置されている。   The charging MOSFET 31 and the discharging MOSFET 32 are n-channel field effect transistors. A feedback diode is added to the charging MOSFET 31 and the discharging MOSFET 32. The charging MOSFET 31 and the discharging MOSFET 32 are connected in series between the drive energization paths 21 and 22 and the ground. The discharging MOSFET 32 is disposed closer to the ground side (downstream side) than the charging MOSFET 31.

充電用MOSFET31は、圧電素子積層体112の充電を制御する充電用スイッチ素子として機能する。充電用MOSFET31は、インジェクタ駆動IC60から入力される制御信号に基づいて、オン状態とオフ状態とが切り替えられる。充電用MOSFET31は、各駆動回路30において、チャージコンデンサ20から圧電素子積層体112に流れる電流を制御する。充電用MOSFET31がオン状態とされると、チャージコンデンサ20のコモン電圧Vcm(図3参照)が圧電素子積層体112に印加された状態となる。その結果、チャージコンデンサ20の電荷は、圧電素子積層体112に移動し、圧電素子積層体112に蓄えられる。   The charging MOSFET 31 functions as a charging switch element that controls charging of the piezoelectric element stack 112. The charging MOSFET 31 is switched between an on state and an off state based on a control signal input from the injector drive IC 60. The charging MOSFET 31 controls the current flowing from the charge capacitor 20 to the piezoelectric element stack 112 in each drive circuit 30. When the charging MOSFET 31 is turned on, the common voltage Vcm (see FIG. 3) of the charge capacitor 20 is applied to the piezoelectric element laminate 112. As a result, the charge of the charge capacitor 20 moves to the piezoelectric element stack 112 and is stored in the piezoelectric element stack 112.

充電用MOSFET31及び放電用MOSFET32の共通接続点は、インジェクタ通電経路34により、圧電素子積層体112のプラス側と接続されている。一方、放電用MOSFET32とグランドとの間は、インジェクタ通電経路35により、圧電素子積層体112のマイナス側と接続されている。これら各インジェクタ通電経路34,35により、放電用MOSFET32は、圧電素子積層体112と並列に接続されている。   A common connection point of the charging MOSFET 31 and the discharging MOSFET 32 is connected to the plus side of the piezoelectric element laminate 112 by an injector energization path 34. On the other hand, the discharge MOSFET 32 and the ground are connected to the negative side of the piezoelectric element laminate 112 by an injector energization path 35. The discharge MOSFET 32 is connected in parallel with the piezoelectric element laminate 112 by these injector energization paths 34 and 35.

以上の接続により、放電用MOSFET32は、圧電素子積層体112の放電を制御する放電用スイッチ素子として機能する。放電用MOSFET32は、インジェクタ駆動IC60から入力される制御信号に基づいて、オン状態とオフ状態とが切り替えられる。放電用MOSFET32は、各駆動回路30において、圧電素子積層体112からグランドに流れる電流を制御する。放電用MOSFET32は、オン状態とされることにより、圧電素子積層体112に蓄積された電荷を、グランドに放電させる。   With the above connection, the discharge MOSFET 32 functions as a discharge switch element that controls the discharge of the piezoelectric element laminate 112. The discharge MOSFET 32 is switched between an on state and an off state based on a control signal input from the injector drive IC 60. The discharging MOSFET 32 controls the current flowing from the piezoelectric element stack 112 to the ground in each drive circuit 30. When the discharge MOSFET 32 is turned on, the charge accumulated in the piezoelectric element stack 112 is discharged to the ground.

電流制限コイル33は、インジェクタ通電経路34に設けられている。電流制限コイル33は、圧電素子積層体112の充電が行われる期間に、圧電素子積層体112に流入する電流を制限する。こうした電流制限コイル33の機能により、充電用MOSFET31のオンオフ制御が行われても、急峻に変化した電流の圧電素子積層体112へ流入は、防止される。   The current limiting coil 33 is provided in the injector energization path 34. The current limiting coil 33 limits the current flowing into the piezoelectric element stack 112 during the period when the piezoelectric element stack 112 is charged. Due to the function of the current limiting coil 33, even if the on / off control of the charging MOSFET 31 is performed, the inflow of the suddenly changed current into the piezoelectric element stack 112 is prevented.

電圧モニタ用抵抗器40は、圧電素子積層体112と並列に配置された一組の受動抵抗器である。電圧モニタ用抵抗器40の各端部は、各インジェクタ通電経路34,35とそれぞれ接続されている。電圧モニタ用抵抗器40は、圧電素子積層体112の電圧を監視するための構成である。一組の受動抵抗器の間の電圧は、圧電素子積層体112の電圧に同期して変動する。電圧モニタ用抵抗器40は、一組の受動抵抗器の間にて計測された電圧を、マイコン70に提供する。   The voltage monitoring resistor 40 is a set of passive resistors arranged in parallel with the piezoelectric element laminate 112. Each end of the voltage monitoring resistor 40 is connected to each injector energization path 34, 35, respectively. The voltage monitoring resistor 40 is configured to monitor the voltage of the piezoelectric element laminate 112. The voltage between the set of passive resistors varies in synchronization with the voltage of the piezoelectric element stack 112. The voltage monitoring resistor 40 provides the microcomputer 70 with the voltage measured between the pair of passive resistors.

インジェクタ駆動IC60は、例えば昇圧回路10のスイッチ素子12、並びに各駆動回路30の充電用MOSFET31及び放電用MOSFET32等と接続されている。インジェクタ駆動IC60は、各スイッチ素子(12,31,32)へ向けた制御信号の出力により、各スイッチ素子にスイッチングを実行させる。具体的に、インジェクタ駆動IC60は、スイッチ素子12のオンオフ制御により、チャージコンデンサ20の電圧をコモン電圧Vcmに維持させる。また、インジェクタ駆動IC60は、マイコン70から取得する噴射信号(図3参照)に基づいて、充電用MOSFET31又は放電用MOSFET32に、パルス状の制御信号を出力する。充電用MOSFET31及び放電用MOSFET32は、制御信号に従ったスイッチングの実行により、圧電素子積層体112の充放電を行う。   The injector drive IC 60 is connected to, for example, the switch element 12 of the booster circuit 10, the charging MOSFET 31 and the discharging MOSFET 32 of each driving circuit 30, and the like. The injector drive IC 60 causes each switch element to perform switching by outputting a control signal to each switch element (12, 31, 32). Specifically, the injector drive IC 60 maintains the voltage of the charge capacitor 20 at the common voltage Vcm by the on / off control of the switch element 12. The injector drive IC 60 outputs a pulse-like control signal to the charging MOSFET 31 or the discharging MOSFET 32 based on the injection signal (see FIG. 3) acquired from the microcomputer 70. The charging MOSFET 31 and the discharging MOSFET 32 charge and discharge the piezoelectric element stack 112 by executing switching according to the control signal.

加えてインジェクタ駆動IC60は、チャージコンデンサ20及び過電流検出用抵抗器14の間の電位を監視することにより、各駆動回路30に流れる過電流を検出可能である(図2参照)。インジェクタ駆動IC60は、過電流の検出情報をリアルタイムでマイコン70に提供する。   In addition, the injector drive IC 60 can detect the overcurrent flowing through each drive circuit 30 by monitoring the potential between the charge capacitor 20 and the overcurrent detection resistor 14 (see FIG. 2). The injector drive IC 60 provides overcurrent detection information to the microcomputer 70 in real time.

マイコン70は、内燃機関の制御に関連する種々の演算処理を実行する処理部である。マイコン70は、プロセッサ70a、RAM70b、記憶媒体70c、及びこれらを接続する通信バス等を備えている。記憶媒体70cには、フラッシュメモリ等の非遷移的実体的記録媒体(non-transitory tangible storage medium)が用いられている。記憶媒体70cには、ピエゾインジェクタ110の駆動を制御する駆動制御プログラム、及び駆動回路30の故障を診断する故障診断プログラム等が格納されている。マイコン70は、各種のプログラムをプロセッサ70aによって実行させる。   The microcomputer 70 is a processing unit that executes various arithmetic processes related to the control of the internal combustion engine. The microcomputer 70 includes a processor 70a, a RAM 70b, a storage medium 70c, a communication bus connecting these, and the like. As the storage medium 70c, a non-transitory tangible storage medium such as a flash memory is used. The storage medium 70c stores a drive control program for controlling the drive of the piezo injector 110, a failure diagnosis program for diagnosing a failure of the drive circuit 30, and the like. The microcomputer 70 causes the processor 70a to execute various programs.

マイコン70は、駆動制御プログラムの実行により、各種センサからの信号に基づき、各ピエゾインジェクタ110の燃料噴射量及び噴射タイミングを演算する。そしてマイコン70は、演算結果に従った噴射信号(図3参照)をインジェクタ駆動IC60へ向けて出力する。噴射信号は、各ピエゾインジェクタ110の噴射期間に対応した矩形波状の信号である。   The microcomputer 70 calculates the fuel injection amount and the injection timing of each piezo injector 110 based on signals from various sensors by executing the drive control program. And the microcomputer 70 outputs the injection signal (refer FIG. 3) according to a calculation result toward the injector drive IC60. The injection signal is a rectangular wave signal corresponding to the injection period of each piezo injector 110.

一例として、マイコン70からインジェクタ駆動IC60に1系統S1の噴射信号が出力されると、インジェクタ駆動IC60は、噴射信号の立ち上がりにより1系統S1の充電用MOSFET31のスイッチングを開始する。充電用MOSFET31の充電作動であるスイッチングは、規定回数実施される。一方、インジェクタ駆動IC60に噴射信号が入力されている期間、放電用MOSFET32は、通電を遮断したオフ状態とされている。このような充電フェーズにより、チャージコンデンサ20によって圧電素子積層体112が充電され、圧電素子積層体112の伸張作動によって各噴孔からの燃料噴射が開始される。   As an example, when the injection signal of one system S1 is output from the microcomputer 70 to the injector driving IC 60, the injector driving IC 60 starts switching of the charging MOSFET 31 of the one system S1 at the rising edge of the injection signal. Switching that is a charging operation of the charging MOSFET 31 is performed a specified number of times. On the other hand, during the period when the injection signal is input to the injector drive IC 60, the discharging MOSFET 32 is in the off state in which the energization is cut off. In such a charging phase, the piezoelectric element laminate 112 is charged by the charge capacitor 20, and fuel injection from each nozzle hole is started by the extension operation of the piezoelectric element laminate 112.

そして、1系統S1の噴射信号が立ち下げられると、インジェクタ駆動IC60は、1系統S1の放電用MOSFET32のスイッチングを開始する。放電用MOSFET32の放電作動であるスイッチングも、規定回数実施される。一方、充電用MOSFET31は、通電を遮断したオフ状態とされている。こうした放電フェーズにより、圧電素子積層体112からグランドへの放電が開始され、圧電素子積層体112の収縮作動によって各噴孔からの燃料噴射が停止される。   When the injection signal of the one system S1 falls, the injector drive IC 60 starts switching of the discharging MOSFET 32 of the one system S1. Switching that is a discharge operation of the discharge MOSFET 32 is also performed a specified number of times. On the other hand, the charging MOSFET 31 is in an off state in which energization is interrupted. With such a discharge phase, discharge from the piezoelectric element stack 112 to the ground is started, and fuel injection from each nozzle hole is stopped by the contraction operation of the piezoelectric element stack 112.

加えてマイコン70は、故障診断プログラムの実行により、充電用MOSFET31がオン状態のままとなる故障(以下、「ショート故障」)を検出し、ショート故障の発生した系統の作動を停止させることができる。図2に示すように、充電用MOSFET31にショート故障が発生すると、放電用MOSFET32がオン状態とされる放電フェーズにて、チャージコンデンサ20の端子がグランドにショートした状態となる。その結果、充電用MOSFET31及び放電用MOSFET32には、駆動通電経路22を通じて、過電流(貫通電流)が流れる。この過電流は、放電用MOSFET32の耐性に対して非常に大きい電流となる。尚、図2では、複数系統のうちで、2系統S2の充電用MOSFET31(ドット参照)がショート故障した場合を例に説明する。   In addition, the microcomputer 70 can detect a failure in which the charging MOSFET 31 remains on (hereinafter, “short failure”) by executing the failure diagnosis program, and can stop the operation of the system in which the short failure has occurred. . As shown in FIG. 2, when a short failure occurs in the charging MOSFET 31, the terminal of the charge capacitor 20 is shorted to the ground in the discharging phase in which the discharging MOSFET 32 is turned on. As a result, an overcurrent (through current) flows through the drive energization path 22 in the charging MOSFET 31 and the discharging MOSFET 32. This overcurrent is a very large current with respect to the resistance of the discharging MOSFET 32. In FIG. 2, a case where a short-circuit failure occurs in the charging MOSFET 31 (see dot) of the two systems S2 among a plurality of systems will be described as an example.

マイコン70は、故障診断プログラムの実行により、故障診断に関連する機能ブロックとして、過電流検出部71、電圧取得部72、噴射信号制御部73、及び故障判定部74等を構築する。   The microcomputer 70 constructs an overcurrent detection unit 71, a voltage acquisition unit 72, an injection signal control unit 73, a failure determination unit 74, and the like as functional blocks related to the failure diagnosis by executing the failure diagnosis program.

過電流検出部71は、インジェクタ駆動IC60から提供される検出情報に基づき、充電用MOSFET31を流れる過電流を検出する。一例として、40アンペア以上の電流が過電流として検出される。加えて過電流検出部71は、充電用MOSFET31にショート故障が発生した可能性のある駆動回路30を推定する。例えば、過電流検出部71は、2系統S2の放電用MOSFET32をオン状態とした際に、過電流が検出されると、2系統S2の充電用MOSFET31のショート故障により、2系統S2の駆動回路30に過電流が流れたと推定する。   The overcurrent detection unit 71 detects an overcurrent flowing through the charging MOSFET 31 based on detection information provided from the injector drive IC 60. As an example, a current of 40 amperes or more is detected as an overcurrent. In addition, the overcurrent detection unit 71 estimates a drive circuit 30 in which a short circuit failure may have occurred in the charging MOSFET 31. For example, when the overcurrent is detected when the discharge MOSFET 32 of the two systems S2 is turned on, the overcurrent detection unit 71 causes the short circuit of the charging MOSFET 31 of the two systems S2 to drive the two systems S2. It is estimated that an overcurrent has passed through 30.

電圧取得部72は、各系統において、電圧モニタ用抵抗器40にて検出される電圧から、圧電素子積層体112の電圧を取得する。電圧取得部72は、特定の判定タイミング(図3参照)にて、圧電素子積層体112の電圧を、モニタ電圧Vmとして取得する。モニタ電圧Vmは、過電流の検出によって充電用MOSFET31のショート故障が推定された場合に、ショート故障の確定診断(後述する)に用いられる。   The voltage acquisition unit 72 acquires the voltage of the piezoelectric element stack 112 from the voltage detected by the voltage monitoring resistor 40 in each system. The voltage acquisition unit 72 acquires the voltage of the piezoelectric element stack 112 as the monitor voltage Vm at a specific determination timing (see FIG. 3). The monitor voltage Vm is used for a definite diagnosis (described later) of a short circuit failure when a short circuit failure of the charging MOSFET 31 is estimated by detecting an overcurrent.

噴射信号制御部73は、インジェクタ駆動IC60と協働し、過電流検出部71による過電流の検出に基づき、過電流の流れる系統の放電用MOSFET32をオフ状態にする制御を行う。具体的に、噴射信号制御部73は、過電流の検出に基づき、過電流が流れたと推定される系統の噴射信号をインジェクタ駆動IC60へ向けて出力する。以上により、インジェクタ駆動IC60は、上述した通常の駆動制御と同様に、放電用MOSFET32をオフ状態に切り替えさせる。過電流の検出に基づく噴射信号は、故障判定部74によって充電用MOSFET31がショート故障でないとの確定診断がなされるまで、出力され続ける。故に、噴射信号がオフ状態とされるまで、放電用MOSFET32は、オフ状態に保持される。   The injection signal control unit 73 cooperates with the injector drive IC 60 and performs control to turn off the discharge MOSFET 32 of the system through which the overcurrent flows based on the detection of the overcurrent by the overcurrent detection unit 71. Specifically, the injection signal control unit 73 outputs, to the injector drive IC 60, an injection signal of a system in which it is estimated that an overcurrent has flowed based on the detection of the overcurrent. As described above, the injector drive IC 60 switches the discharge MOSFET 32 to the OFF state, similarly to the normal drive control described above. The injection signal based on the detection of the overcurrent continues to be output until the failure determination unit 74 makes a definitive diagnosis that the charging MOSFET 31 is not a short circuit failure. Therefore, the discharging MOSFET 32 is held in the off state until the injection signal is turned off.

以上の作動において、過電流検出部71による過電流の検出から、放電用MOSFET32がオフ状態とされるまでの時間(以下、「オフ切替時間」)は、望ましくは10μ秒以下、さらに望ましくは、3μ秒以下に設定される。詳記すると、通常、充電用MOSFET31及び放電用MOSFET32は、同時にオン状態とはされない。仮に、充電用MOSFET31及び放電用MOSFET32が共にオン状態となった場合に、これらMOSFET31,32に流れる過電流を貫通電流とする。そして、貫通電流を放電用MOSFET32に流した場合に、放電用MOSFET32がショート故障する時間を、故障時間とする。この故障時間よりも、オフ切替時間は、短くされる必要があり、その具体的な時間が10μ秒となる。こうしたオフ切替時間の設定により、噴射信号制御部73は、過電流の検出時から10μ秒が経過する以前に、放電用MOSFET32をオフ状態にする。   In the above operation, the time from the detection of the overcurrent by the overcurrent detection unit 71 until the discharge MOSFET 32 is turned off (hereinafter referred to as “off switching time”) is preferably 10 μsec or less, and more preferably Set to 3 μs or less. More specifically, normally, the charging MOSFET 31 and the discharging MOSFET 32 are not turned on at the same time. If both the charging MOSFET 31 and the discharging MOSFET 32 are turned on, the overcurrent flowing through the MOSFETs 31 and 32 is defined as a through current. Then, when a through current flows through the discharge MOSFET 32, a time during which the discharge MOSFET 32 is short-circuited is defined as a failure time. The OFF switching time needs to be shorter than the failure time, and the specific time is 10 μsec. By such setting of the off-switching time, the injection signal control unit 73 turns off the discharging MOSFET 32 before 10 μsec has elapsed since the detection of the overcurrent.

故障判定部74は、過電流検出部71によって過電流が検出された系統(例えば2系統S2)について、電圧取得部72の取得したモニタ電圧Vmに基づき、充電用MOSFET31がショート故障した状態にあるか否かを判定する。上述したように、過電流の検出に基づいて噴射信号が出力されることで、インジェクタ駆動IC60は、通常の駆動制御と同様に、充電用MOSFET31に充電作動を実施させる。充電作動に伴う複数回のスイッチングにより、圧電素子積層体112の電圧は、チャージコンデンサ20のコモン電圧Vcmと実質同一の値まで上昇する(図3 中段参照)。仮に充電用MOSFET31がショート故障していたとしても、圧電素子積層体112の電圧は、コモン電圧Vcmまで上昇する(図3 下段参照)。   The failure determination unit 74 is in a state in which the charging MOSFET 31 has a short circuit failure based on the monitor voltage Vm acquired by the voltage acquisition unit 72 for the system (for example, 2 systems S2) in which the overcurrent is detected by the overcurrent detection unit 71. It is determined whether or not. As described above, when the injection signal is output based on the detection of the overcurrent, the injector drive IC 60 causes the charging MOSFET 31 to perform the charging operation, similarly to the normal drive control. The voltage of the piezoelectric element stacked body 112 rises to substantially the same value as the common voltage Vcm of the charge capacitor 20 by a plurality of times of switching accompanying the charging operation (see the middle stage in FIG. 3). Even if the charging MOSFET 31 is short-circuited, the voltage of the piezoelectric element laminate 112 rises to the common voltage Vcm (see the lower part of FIG. 3).

故障判定部74は、充電用MOSFET31の充電作動の開始から所定時間(例えば1秒)の経過時に、圧電素子積層体112のモニタ電圧Vmを電圧取得部72によって取得する。故障判定部74は、モニタ電圧Vmと、故障判定のために設定された閾値である判定電圧Vthとを比較することにより、ショート故障の確定診断を行う。   The failure determination unit 74 acquires the monitor voltage Vm of the piezoelectric element stacked body 112 by the voltage acquisition unit 72 when a predetermined time (for example, 1 second) elapses from the start of the charging operation of the charging MOSFET 31. The failure determination unit 74 performs a definite diagnosis of a short failure by comparing the monitor voltage Vm with a determination voltage Vth that is a threshold set for failure determination.

充電用MOSFET31が故障していない場合、充電用MOSFET31は、充電作動の完了後にて、オフ状態となる。その結果、チャージコンデンサ20による圧電素子積層体112の充電が正しく終了されるため、圧電素子積層体112の電圧は、自然放電によって徐々に降下する。故に、充電作動の開始から所定時間が経過した判定タイミングでのモニタ電圧Vmは、判定電圧Vth未満の値となる(図3 中段参照)。   When the charging MOSFET 31 has not failed, the charging MOSFET 31 is turned off after the completion of the charging operation. As a result, the charging of the piezoelectric element laminate 112 by the charge capacitor 20 is correctly terminated, so that the voltage of the piezoelectric element laminate 112 gradually decreases due to natural discharge. Therefore, the monitor voltage Vm at the determination timing when a predetermined time has elapsed from the start of the charging operation is a value less than the determination voltage Vth (see the middle stage in FIG. 3).

一方、充電用MOSFET31がショート故障している場合、充電用MOSFET31がオフ状態とならないため、チャージコンデンサ20による圧電素子積層体112の充電は、充電作動の完了後も継続される。その結果、圧電素子積層体112の電圧は、コモン電圧Vcmと実質同一の値のまま維持される。故に、充電作動の開始から所定時間が経過した判定タイミングでのモニタ電圧Vmは、判定電圧Vthよりも高い値となる(図3 下段参照)。   On the other hand, when the charging MOSFET 31 is short-circuited, the charging MOSFET 31 is not turned off, so that the charging of the piezoelectric element stack 112 by the charge capacitor 20 is continued even after the completion of the charging operation. As a result, the voltage of the piezoelectric element laminate 112 is maintained at a value that is substantially the same as the common voltage Vcm. Therefore, the monitor voltage Vm at the determination timing after a predetermined time has elapsed from the start of the charging operation is higher than the determination voltage Vth (see the lower part of FIG. 3).

以上の原理に基づき、故障判定部74は、モニタ電圧Vmが判定電圧Vth未満である場合に、充電用MOSFET31ショート故障していない(正常)であると判定する。一方で、故障判定部74は、モニタ電圧Vmが判定電圧Vthよりも高い場合に、充電用MOSFET31がショート故障していると判定する。尚、判定電圧Vthは、チャージコンデンサ20のコモン電圧Vcmよりも低い値に設定される。一例として、判定電圧Vthは、例えばコモン電圧Vcmの80〜90%程度の値に設定される。   Based on the above principle, when the monitor voltage Vm is less than the determination voltage Vth, the failure determination unit 74 determines that the charging MOSFET 31 is not short-circuited (normal). On the other hand, failure determination unit 74 determines that charging MOSFET 31 has a short circuit failure when monitor voltage Vm is higher than determination voltage Vth. The determination voltage Vth is set to a value lower than the common voltage Vcm of the charge capacitor 20. As an example, the determination voltage Vth is set to a value of about 80 to 90% of the common voltage Vcm, for example.

以上のマイコン70によって実施される一連の故障診断処理の詳細を、図4に基づき、図2を参照しつつ説明する。故障診断処理は、内燃機関の始動に基づいて開始され、内燃機関が停止されるまで繰り返し実施される。   Details of a series of failure diagnosis processes executed by the microcomputer 70 will be described with reference to FIG. 2 based on FIG. The failure diagnosis process is started based on the start of the internal combustion engine and is repeatedly performed until the internal combustion engine is stopped.

S101では、過電流を検出する処理を実施し、S102に進む。S102では、S101にて過電流の検出があったか否かを判定する。過電流の検出がない場合、S101及びS102が繰り返される。そして、S101にて過電流が検出されると、S102からS103に進む。   In S101, a process for detecting an overcurrent is performed, and the process proceeds to S102. In S102, it is determined whether or not an overcurrent has been detected in S101. If no overcurrent is detected, S101 and S102 are repeated. When an overcurrent is detected in S101, the process proceeds from S102 to S103.

S103では、過電流の流れる系統を特定すると共に、特定した系統に対する噴射信号をインジェクタ駆動IC60へ向けて出力し、S104に進む。S103にて出力された噴射信号により、放電フェーズへの移行が中断され、放電用MOSFET32のオフ状態への切り替えと、充電用MOSFET31の充電作動とが順に実施される。その結果、圧電素子積層体112は、コモン電圧Vcmまで充電された状態となる。   In S103, the system through which the overcurrent flows is specified, and an injection signal for the specified system is output to the injector drive IC 60, and the process proceeds to S104. Due to the injection signal output in S103, the transition to the discharge phase is interrupted, and the switching of the discharging MOSFET 32 to the off state and the charging operation of the charging MOSFET 31 are sequentially performed. As a result, the piezoelectric element laminate 112 is charged to the common voltage Vcm.

S104では、充電用MOSFET31の充電作動の開始から所定時間が経過したか否かを判定する。そして、所定時間が経過するとS104からS105に進む。S105では、所定時間経過時での圧電素子積層体112のモニタ電圧Vmを取得し、S106に進む。S106では、S105にて取得したモニタ電圧Vmと、判定電圧Vthとを比較し、S107に進む。   In S104, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed from the start of the charging operation of the charging MOSFET 31. When a predetermined time has elapsed, the process proceeds from S104 to S105. In S105, the monitor voltage Vm of the piezoelectric element laminate 112 when a predetermined time has elapsed is acquired, and the process proceeds to S106. In S106, the monitor voltage Vm acquired in S105 is compared with the determination voltage Vth, and the process proceeds to S107.

S106での比較の結果、モニタ電圧Vmが判定電圧Vth未満である場合、S107からS108に進む。S108では、充電用MOSFET31は正常であると判定し、故障診断処理を一旦終了する。S108の診断結果に基づき、過電流の検出に基づきオン状態とされた噴射信号は、オフ状態に切り替えられる。そして、過電流の検出された系統は、故障診断の状態を解除され、通常の動作に復帰する。   As a result of the comparison in S106, if the monitor voltage Vm is less than the determination voltage Vth, the process proceeds from S107 to S108. In S108, it is determined that the charging MOSFET 31 is normal, and the failure diagnosis process is temporarily terminated. Based on the diagnosis result of S108, the injection signal turned on based on the detection of overcurrent is switched to the off state. The system in which the overcurrent is detected is released from the failure diagnosis state and returns to normal operation.

一方、S106での比較の結果、モニタ電圧Vmが判定電圧Vth以上である場合、S107からS109に進む。S109では、充電用MOSFET31がショート故障していると異常判定し、故障診断処理を一旦終了する。S109の診断結果によれば、故障した駆動回路30は、放電用MOSFET32の導通を遮断したままの状態に維持される。   On the other hand, if the result of the comparison in S106 is that the monitor voltage Vm is greater than or equal to the determination voltage Vth, the process proceeds from S107 to S109. In S109, it is determined that the short-circuit failure has occurred in the charging MOSFET 31, and the failure diagnosis process is temporarily terminated. According to the diagnosis result of S109, the failed drive circuit 30 is maintained in a state where the conduction of the discharging MOSFET 32 is cut off.

ここまで説明した第一実施形態では、いずれかの系統の駆動回路30にて充電用MOSFET31にショート故障が発生すると、圧電素子積層体112の放電フェーズにて、充電用MOSFET31及び放電用MOSFET32に過電流が流れる。この過電流が過電流検出部71によって検出されると、噴射信号制御部73及びインジェクタ駆動IC60は、過電流の流れる系統の放電用MOSFET32をオフ状態にする。以上の制御によれば、充電用MOSFET31にショート故障が発生しても、放電用MOSFET32の過電流による損傷は防止可能となる。   In the first embodiment described so far, when a short-circuit failure occurs in the charging MOSFET 31 in the drive circuit 30 of any system, the charging MOSFET 31 and the discharging MOSFET 32 are excessive in the discharging phase of the piezoelectric element stack 112. Current flows. When this overcurrent is detected by the overcurrent detection unit 71, the injection signal control unit 73 and the injector drive IC 60 turn off the discharging MOSFET 32 of the system through which the overcurrent flows. According to the above control, even if a short failure occurs in the charging MOSFET 31, damage due to overcurrent of the discharging MOSFET 32 can be prevented.

加えて第一実施形態では、故障した駆動回路30は、放電用MOSFET32の損傷が防止されたうえで、この放電用MOSFET32の導通が遮断されたまま状態に維持される。以上によれば、チャージコンデンサ20のコモン電圧Vcmは、正常な駆動回路30を通じて、ピエゾインジェクタ110の圧電素子積層体112に印加され得る。その結果、駆動回路30が正常な系統のピエゾインジェクタ110は、通常の駆動制御に基づいて、燃料噴射を行い得る。したがって、噴射制御装置100は、不完全な状態であるものの、内燃機関の稼動を継続させることができる。   In addition, in the first embodiment, the failed drive circuit 30 is maintained in a state where the conduction of the discharge MOSFET 32 is cut off after the discharge MOSFET 32 is prevented from being damaged. As described above, the common voltage Vcm of the charge capacitor 20 can be applied to the piezoelectric element stack 112 of the piezo injector 110 through the normal drive circuit 30. As a result, the piezo injector 110 of the system in which the drive circuit 30 is normal can perform fuel injection based on normal drive control. Therefore, the injection control device 100 can continue the operation of the internal combustion engine although it is in an incomplete state.

また第一実施形態では、過電流の検出に基づき、放電用MOSFET32が一旦オフ状態とされた後で、故障判定部74によるショート故障の確定診断が実施される。そして、確定診断にて充電用MOSFET31がショート故障していないと判定された場合、駆動回路30は、通常の作動に復帰する。   In the first embodiment, based on the detection of the overcurrent, after the discharge MOSFET 32 is once turned off, the failure determination unit 74 performs definite diagnosis of the short failure. When it is determined in the definite diagnosis that the charging MOSFET 31 is not short-circuited, the drive circuit 30 returns to normal operation.

以上によれば、ノイズ等に起因した一時的な過電流が検出された場合に、駆動回路30は、一時的に作動が停止されるものの、円滑に通常の作動に戻され得る。このように通常作動への復旧が確実に行われれば、過電流検出部71は、過電流の検出漏れが生じないように、過電流を高感度に検出可能となる。その結果、過電流に起因した放電用MOSFET32のショート故障は、より確実に防止可能となる。   According to the above, when a temporary overcurrent due to noise or the like is detected, the drive circuit 30 can be smoothly returned to the normal operation although the operation is temporarily stopped. If the restoration to the normal operation is surely performed as described above, the overcurrent detection unit 71 can detect the overcurrent with high sensitivity so that no overcurrent detection omission occurs. As a result, a short circuit failure of the discharging MOSFET 32 due to an overcurrent can be prevented more reliably.

さらに第一実施形態では、充電用MOSFET31がショート故障している場合、圧電素子積層体112の電圧は、高いまま維持される。故に、モニタ電圧Vmが判定電圧Vthよりも高い場合に異常であると判定すれば、故障判定部74は、充電用MOSFET31のショート故障を精度良く判定できる。   Further, in the first embodiment, when the charging MOSFET 31 has a short circuit failure, the voltage of the piezoelectric element laminate 112 is maintained high. Therefore, if it is determined that there is an abnormality when the monitor voltage Vm is higher than the determination voltage Vth, the failure determination unit 74 can accurately determine a short-circuit failure of the charging MOSFET 31.

一方で、充電用MOSFET31がショート故障していない場合、圧電素子積層体112の電圧は、自然放電によって降下する。故に、モニタ電圧Vmが判定電圧Vthよりも低い場合に正常であると判定すれば、故障判定部74は、ショート故障の誤判定を高精度に回避可能となる。   On the other hand, when the charging MOSFET 31 is not short-circuited, the voltage of the piezoelectric element laminate 112 drops due to natural discharge. Therefore, if it is determined that the monitor voltage Vm is normal when the monitor voltage Vm is lower than the determination voltage Vth, the failure determination unit 74 can avoid erroneous determination of a short circuit failure with high accuracy.

加えて第一実施形態では、過電流の検出から充電用MOSFET31がオフ状態とされるまでのオフ切替時間は、貫通電流による故障時間以下となるように、10μ秒以下とされている。以上のような迅速な切り替えが実施されることによれば、過電流による放電用MOSFET32の損傷は、さらに確実に防止される。   In addition, in the first embodiment, the off switching time from the detection of the overcurrent until the charging MOSFET 31 is turned off is set to 10 μsec or less so as to be less than the failure time due to the through current. By carrying out such rapid switching as described above, damage to the discharge MOSFET 32 due to overcurrent is more reliably prevented.

尚、第一実施形態において、充電用MOSFET31が「充電用スイッチ素子」に対応し、放電用MOSFET32が「放電用スイッチ素子」に相当し、インジェクタ駆動IC60及び噴射信号制御部73が「スイッチ制御部」に相当する。また、ピエゾインジェクタ110が「噴射弁」に相当し、圧電素子積層体112が「容量性負荷」に相当する。   In the first embodiment, the charging MOSFET 31 corresponds to the “charging switch element”, the discharging MOSFET 32 corresponds to the “discharging switch element”, and the injector drive IC 60 and the injection signal control unit 73 are the “switch control unit”. Is equivalent to. Further, the piezo injector 110 corresponds to an “injection valve”, and the piezoelectric element laminate 112 corresponds to a “capacitive load”.

(第二実施形態)
図5に示す第二実施形態は、第一実施形態の変形例である。第二実施形態の故障診断処理では、ショート故障が疑われる系統の充電用MOSFET31(図2参照)の充電作動後に、モニタ電圧Vmと判定電圧Vthとを比較する処理が複数回実施可能である。故障判定部74(図2参照)は、モニタ電圧Vmが一回でも判定電圧Vth未満に降下した場合に、充電用MOSFET31がショート故障していないと判定する。以下、図5のフローチャートに基づき、図2及び図3を参照しつつ、第二実施形態の故障診断処理の詳細を説明する。尚、S201〜S203の内容は、第一実施形態のS101〜S103(図4参照)の内容と実質同一である。
(Second embodiment)
The second embodiment shown in FIG. 5 is a modification of the first embodiment. In the fault diagnosis process of the second embodiment, the process of comparing the monitor voltage Vm and the determination voltage Vth can be performed a plurality of times after the charging operation of the charging MOSFET 31 (see FIG. 2) of the system suspected of having a short fault. The failure determination unit 74 (see FIG. 2) determines that the charging MOSFET 31 is not short-circuited when the monitor voltage Vm drops below the determination voltage Vth even once. The details of the failure diagnosis process of the second embodiment will be described below with reference to FIGS. 2 and 3 based on the flowchart of FIG. In addition, the content of S201-S203 is substantially the same as the content of S101-S103 (refer FIG. 4) of 1st embodiment.

S204〜S207の初回の内容は、第一実施形態のS104〜S107(図4参照)の内容と実質同一である。初回のS207にてモニタ電圧Vmが判定電圧Vth未満であると判定した場合、S208に進み、充電用MOSFET31が正常であると判定する。一方で、初回のS207にて、モニタ電圧Vmが判定電圧Vth以上であると判定した場合、S209に進む。   The initial contents of S204 to S207 are substantially the same as the contents of S104 to S107 (see FIG. 4) of the first embodiment. When it is determined in the first S207 that the monitor voltage Vm is less than the determination voltage Vth, the process proceeds to S208, where it is determined that the charging MOSFET 31 is normal. On the other hand, if it is determined in S207 for the first time that the monitor voltage Vm is equal to or higher than the determination voltage Vth, the process proceeds to S209.

S209では、S206及びS207によるモニタ電圧Vmと判定電圧Vthとを比較する判定が予め規定された所定回数実施されたか否かを判定する。S209にて所定回数の判定が終了した判定した場合、S210に進む。S210では、第一実施形態のS109(図4参照)と同様に、充電用MOSFET31が異常であると判定し、一連の故障診断処理を終了する。   In S209, it is determined whether or not the determination for comparing the monitor voltage Vm and the determination voltage Vth in S206 and S207 has been performed a predetermined number of times. If it is determined in S209 that the predetermined number of determinations have been completed, the process proceeds to S210. In S210, as in S109 of the first embodiment (see FIG. 4), it is determined that the charging MOSFET 31 is abnormal, and a series of failure diagnosis processing is terminated.

一方、S209にて、所定回数の判定が終了していないと判定した場合、S204に戻る。S209の否定判定後のS204では、次回の判定タイミングまで所定時間の経過を待機する。2回目以降の判定タイミングは、例えば前回の判定タイミングに対して、所定時間(例えば1秒)の経過後に設定される。判定タイミングの間隔は、一定であってもよく、或いは徐々に長く又は短く調整されてもよい。   On the other hand, if it is determined in S209 that the predetermined number of determinations has not been completed, the process returns to S204. In S204 after the negative determination in S209, the passage of a predetermined time is waited until the next determination timing. The second and subsequent determination timings are set after elapse of a predetermined time (for example, 1 second) with respect to the previous determination timing, for example. The interval of the determination timing may be constant, or may be adjusted gradually longer or shorter.

S204にて、所定時間の経過により次の判定タイミングとなったと判定した場合、S205に進み、最新のモニタ電圧Vmを取得する。そして、S206にて、最新のモニタ電圧Vmと判定電圧Vthとを比較する。最新のモニタ電圧Vmが判定電圧Vth未満である場合には、S207からS208に進み、充電用MOSFET31が正常であると判定する。一方で、依然として最新のモニタ電圧Vmが判定電圧Vth以上である場合、所定回数の判定を終了するまで、所定の間隔でのモニタ電圧Vmを取得して、判定電圧Vthと比較する処理を繰り返す。   If it is determined in S204 that the next determination timing has come due to the elapse of a predetermined time, the process proceeds to S205, and the latest monitor voltage Vm is acquired. In S206, the latest monitor voltage Vm is compared with the determination voltage Vth. When the latest monitor voltage Vm is less than the determination voltage Vth, the process proceeds from S207 to S208, and it is determined that the charging MOSFET 31 is normal. On the other hand, when the latest monitor voltage Vm is still equal to or higher than the determination voltage Vth, the process of obtaining the monitor voltage Vm at a predetermined interval and comparing it with the determination voltage Vth is repeated until the predetermined number of determinations are completed.

ここまで説明した第二実施形態でも、第一実施形態と同様に、過電流の検出に基づいて放電用MOSFET32をオフ状態とする制御により、放電用MOSFET32の損傷が防止可能である。加えて第二実施形態では、モニタ電圧Vmと判定電圧Vthとの比較が所定回数繰り返し可能とされている。故に、充電用MOSFET31が正常に動作可能であるにも関わらず、ショート故障していると確定診断されてしまう事態は、回避される。尚、比較判定を繰り返す回数は、適宜調整可能である。例えば、精度を確保するために、10回程度に設定されもよい。或いは、ショート故障の誤判定を確実に防止するため、数十回繰り返されてもよい。   In the second embodiment described so far, similarly to the first embodiment, the discharge MOSFET 32 can be prevented from being damaged by the control for turning off the discharge MOSFET 32 based on the detection of the overcurrent. In addition, in the second embodiment, the comparison between the monitor voltage Vm and the determination voltage Vth can be repeated a predetermined number of times. Therefore, a situation in which a definite diagnosis is made that a short-circuit failure has occurred even though the charging MOSFET 31 can operate normally is avoided. Note that the number of repetitions of the comparison determination can be adjusted as appropriate. For example, it may be set to about 10 times to ensure accuracy. Alternatively, it may be repeated several tens of times in order to reliably prevent erroneous determination of a short circuit failure.

(他の実施形態)
以上、複数の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。
(Other embodiments)
Although a plurality of embodiments have been described above, the present disclosure is not construed as being limited to the above-described embodiments, and can be applied to various embodiments and combinations without departing from the scope of the present disclosure. it can.

上記第二実施形態では、モニタ電圧Vmと比較される判定電圧Vthは、一定の値に維持されていた。しかし、繰り返しの過程において、徐々に判定電圧Vthを低くする又は判定電圧Vthを高くするといった調整が故障判定部にて実施されてもよい。さらに、故障判定部は、モニタ電圧Vmが判定電圧Vth未満であると複数回判定したことに基づいて、充電用MOSFETがショート故障していないと判定してもよい。以上の診断方法であれば、異常状態にある充電用MOSFETを正常であると誤診断する確率は、低減される。   In the second embodiment, the determination voltage Vth compared with the monitor voltage Vm is maintained at a constant value. However, in the process of repetition, adjustment such as gradually decreasing the determination voltage Vth or increasing the determination voltage Vth may be performed by the failure determination unit. Further, the failure determination unit may determine that the charging MOSFET is not short-circuited based on the determination that the monitor voltage Vm is less than the determination voltage Vth a plurality of times. With the above diagnostic method, the probability of erroneously diagnosing a charging MOSFET in an abnormal state as normal is reduced.

上記実施形態にて過電流検出部の検出する過電流の値は、適宜変更可能であり、放電用MOSFET等のスイッチ素子12の耐性に基づいて設定されることが望ましい。また、上記実施形態では、過電流を検出するための過電流検出用抵抗器による電位は、インジェクタ駆動ICに入力されていたが、マイコンに入力されてもよい。   In the above embodiment, the value of the overcurrent detected by the overcurrent detection unit can be changed as appropriate, and is preferably set based on the tolerance of the switch element 12 such as a discharge MOSFET. Moreover, in the said embodiment, although the electric potential by the overcurrent detection resistor for detecting an overcurrent was input into the injector drive IC, you may input into a microcomputer.

上記実施形態では充電用スイッチ素子及び放電用スイッチ素子としてMOSFETが用いられていたが、これらスイッチ素子の構成は、上記実施形態のようなMOSFETに限定されず、他の電界効果トランジスタ又はトラインジスタ等、適宜変更されてよい。   In the above embodiment, MOSFETs are used as the charge switch element and the discharge switch element. However, the configuration of these switch elements is not limited to the MOSFET as in the above embodiment, and other field effect transistors or tri-state transistors, etc. , May be changed as appropriate.

上記実施形態では、過電流の検出に基づくショート故障の仮判定の後、故障診断に基づいて正式にショート故障か否かが判定されていた。このような故障診断の処理内容は、適宜変更可能である。また、仮判定に基づいて作動を停止された系統を復旧させる必要がないような形態であれば、故障診断は、実施されなくてもよい。   In the above-described embodiment, after provisional determination of a short circuit failure based on detection of overcurrent, it is officially determined whether or not there is a short circuit failure based on failure diagnosis. The processing contents of such failure diagnosis can be changed as appropriate. Moreover, if it is a form which does not need to restore | restore the system | strain stopped operation | movement based on temporary determination, failure diagnosis may not be implemented.

そして、昇圧回路及び駆動回路等の作動制御及び故障診断する機能部は、上記実施形態のインジェクタ駆動IC及びマイコンといった構成とは異なるハードウェア及びソフトウェア、或いはこれらの組み合わせによっても提供可能である。また、噴射制御装置によって駆動されるピエゾインジェクタの数は、適宜変更されてよい。   The functional units for controlling the operation and diagnosing faults such as the booster circuit and the drive circuit can be provided by hardware and software different from the configurations of the injector drive IC and microcomputer of the above embodiment, or a combination thereof. Further, the number of piezo injectors driven by the injection control device may be changed as appropriate.

10 昇圧回路、30 駆動回路、31 充電用MOSFET(充電用スイッチ素子)、32 放電用MOSFET(放電用スイッチ素子)、60 インジェクタ駆動IC(スイッチ制御部)、71 過電流検出部、72 電圧取得部、73 噴射信号制御部(スイッチ制御部)、74 故障判定部、100 噴射制御装置、110 ピエゾインジェクタ(噴射弁)、112 圧電素子積層体(容量性負荷)、Vm モニタ電圧、Vth 判定電圧 10 Booster Circuit, 30 Drive Circuit, 31 Charging MOSFET (Charge Switch Element), 32 Discharge MOSFET (Discharge Switch Element), 60 Injector Drive IC (Switch Control Unit), 71 Overcurrent Detection Unit, 72 Voltage Acquisition Unit 73 injection signal control unit (switch control unit) 74 failure determination unit 100 injection control device 110 piezo injector (injection valve) 112 piezoelectric element stack (capacitive load) Vm monitor voltage Vth determination voltage

Claims (7)

容量性負荷(112)の充放電により噴射弁(110)を駆動する噴射制御装置であって、
複数の前記噴射弁の各前記容量性負荷に供給される電圧を生成する共通の昇圧回路(10)と、
前記容量性負荷に流れる電流を制御する充電用スイッチ素子(31)、及び前記充電用スイッチ素子と直列に接続されて各前記容量性負荷に蓄積された電荷の放電を制御する放電用スイッチ素子(32)、をそれぞれ有する複数系統の駆動回路(30)と、
前記充電用スイッチ素子を流れる過電流を検出する過電流検出部(71)と、
前記過電流検出部によって過電流が検出された場合に、過電流の流れる系統の前記放電用スイッチ素子をオフ状態にするスイッチ制御部(60,73)と、
を備える噴射制御装置。
An injection control device that drives an injection valve (110) by charging and discharging a capacitive load (112),
A common booster circuit (10) for generating a voltage to be supplied to each capacitive load of the plurality of injection valves;
A charging switch element (31) for controlling a current flowing through the capacitive load, and a discharging switch element (in series) connected to the charging switch element in series to control the discharge of charges accumulated in each capacitive load ( 32), a plurality of drive circuits (30) each having
An overcurrent detector (71) for detecting an overcurrent flowing through the charging switch element;
A switch control unit (60, 73) for turning off the discharge switch element of the system through which an overcurrent flows when an overcurrent is detected by the overcurrent detection unit;
An injection control device comprising:
前記スイッチ制御部は、前記過電流検出部による過電流の検出に基づき前記放電用スイッチ素子をオフ状態とした後に、前記容量性負荷を充電させる充電作動を前記充電用スイッチ素子に実施させ、
前記充電用スイッチ素子による前記充電作動の完了後に、前記容量性負荷の電圧をモニタ電圧(Vm)として取得する電圧取得部(72)と、
前記電圧取得部の取得した前記モニタ電圧に基づき、前記充電用スイッチ素子が故障した状態にあるか否かを判定する故障判定部(74)と、をさらに備える請求項1に記載の噴射制御装置。
The switch control unit causes the charging switch element to perform a charging operation for charging the capacitive load after the discharging switch element is turned off based on detection of an overcurrent by the overcurrent detection unit,
A voltage acquisition unit (72) for acquiring the voltage of the capacitive load as a monitor voltage (Vm) after the completion of the charging operation by the charging switch element;
The injection control apparatus according to claim 1, further comprising a failure determination unit (74) that determines whether or not the charging switch element is in a failed state based on the monitor voltage acquired by the voltage acquisition unit. .
前記故障判定部は、故障判定のために設定された判定電圧(Vth)よりも前記モニタ電圧が高い場合に、前記充電用スイッチ素子が故障していると判定する請求項2に記載の噴射制御装置。   The injection control according to claim 2, wherein the failure determination unit determines that the charging switch element has failed when the monitor voltage is higher than a determination voltage (Vth) set for failure determination. apparatus. 前記故障判定部は、前記モニタ電圧が前記判定電圧未満である場合に、前記充電用スイッチ素子が正常であると判定する請求項3に記載の噴射制御装置。   The injection control device according to claim 3, wherein the failure determination unit determines that the charging switch element is normal when the monitor voltage is lower than the determination voltage. 前記電圧取得部は、前記充電作動の完了後に、前記容量性負荷の前記モニタ電圧を繰り返し取得し、
前記故障判定部は、前記電圧取得部にて繰り返し取得された前記モニタ電圧が一回でも前記判定電圧未満に降下した場合に、前記充電用スイッチ素子がショート故障していないと判定する請求項3又は4に記載の噴射制御装置。
The voltage acquisition unit repeatedly acquires the monitor voltage of the capacitive load after completion of the charging operation,
The failure determination unit determines that the charging switch element is not short-circuited when the monitor voltage repeatedly acquired by the voltage acquisition unit drops below the determination voltage even once. Or the injection control apparatus of 4.
前記充電用スイッチ素子及び前記放電用スイッチ素子が共にオン状態となった場合に前記充電用スイッチ素子及び前記放電用スイッチ素子に流れる過電流を貫通電流とし、
前記貫通電流が前記放電用スイッチ素子を流れた場合に、前記放電用スイッチ素子が故障する時間を故障時間とすると、
前記スイッチ制御部は、前記過電流検出部による過電流の検出時から、前記故障時間が経過する以前に、前記放電用スイッチ素子をオフ状態にする請求項1〜5のいずれか一項に記載の噴射制御装置。
When the charging switch element and the discharging switch element are both turned on, an overcurrent flowing through the charging switch element and the discharging switch element is defined as a through current,
When the through current flows through the discharge switch element, the time when the discharge switch element fails is defined as a failure time.
6. The switch control unit according to claim 1, wherein the switch control unit turns off the discharge switch element before the failure time elapses after the overcurrent is detected by the overcurrent detection unit. Injection control device.
前記スイッチ制御部は、前記過電流検出部による過電流の検出時から10μ秒が経過する以前に、前記放電用スイッチ素子をオフ状態にする請求項1〜6のいずれか一項に記載の噴射制御装置。   The injection according to any one of claims 1 to 6, wherein the switch control unit turns off the discharge switch element before 10 μsec elapses after the overcurrent is detected by the overcurrent detection unit. Control device.
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