JP6341127B2 - 噴射制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射弁を制御する噴射制御装置に関する。

内燃機関の複数の気筒のそれぞれには、燃料を噴射して気筒内に供給するための燃料噴射弁（インジェクタ）が設けられている。燃料噴射弁は、駆動用電流の供給を受けて内部の弁体を動作させ、これにより開閉する電磁弁である。燃料噴射弁が開かれると燃料の噴射が開始され、燃料噴射弁が閉じられると燃料の噴射が停止される。噴射制御装置は、気筒毎に設けられた燃料噴射弁の開閉動作を制御することにより、内燃機関における燃料の噴射制御を行うための装置である（例えば下記特許文献１を参照）。

燃料噴射弁のそれぞれには、当該燃料噴射弁を駆動させてその開閉を切り替えるためのローサイドスイッチが接続される。ローサイドスイッチが閉状態になると、当該ローサイドスイッチに接続された燃料噴射弁に駆動用電流が供給され、燃料噴射弁が開かれて燃料が噴射される。ローサイドスイッチが開状態になると、当該ローサイドスイッチに接続された燃料噴射弁に対する駆動用電流の供給が停止され、燃料噴射弁が閉じられて燃料の噴射が停止される。

また、それぞれの燃料噴射弁には、駆動用電流の供給及び遮断を切り替えるためのハイサイドスイッチが接続される。ハイサイドスイッチは、ローサイドスイッチと同様に、複数設けられた燃料噴射弁のそれぞれに一つずつ接続されてもよい。しかしながら、部品コスト低減等の観点から、ハイサイドスイッチの一つが複数の燃料噴射弁に接続されることもある。

特開２００５−１８０２１７号公報

ハイサイドスイッチの一つが複数の燃料噴射弁に接続された構成の噴射制御装置においては、当該ハイサイドスイッチが故障すると複数の燃料噴射弁に駆動用電流が供給されなくなり、その結果複数の気筒が動作を停止してしまうこととなる。例えば、３つの気筒を備えた内燃機関において、ハイサイドスイッチの故障に伴い２つの気筒が同時に動作を停止すると、内燃機関が動作を継続し得ない状態となってしまう。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料噴射弁に駆動用電流を供給するハイサイドスイッチの一部が故障した場合であっても、内燃機関の動作を継続させることのできる噴射制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る噴射制御装置は、内燃機関の気筒毎に設けられた燃料噴射弁を制御する噴射制御装置であって、燃料噴射弁を駆動させるためのスイッチであり、それぞれの燃料噴射弁に対応して個別に設けられた複数のローサイドスイッチと、燃料噴射弁のうちの一つに接続されており、当該燃料噴射弁に対する駆動用電流の供給及び遮断を切り替えるための第１ハイサイドスイッチと、第１ハイサイドスイッチが接続された燃料噴射弁とは別の複数の燃料噴射弁に接続されており、当該複数の燃料噴射弁に対する駆動用電流の供給及び遮断を切り替えるための第２ハイサイドスイッチと、第１ハイサイドスイッチと第２ハイサイドスイッチとの間を接続する電流経路である双方向接続部と、を備える。双方向接続部は、第１スイッチと第１ダイオードとが設けられており、第１ハイサイドスイッチ側から第２ハイサイドスイッチ側に駆動用電流を供給するための電流経路である第１電流経路と、第２スイッチと第２ダイオードとが設けられており、第２ハイサイドスイッチ側から第１ハイサイドスイッチ側に駆動用電流を供給するための電流経路である第２電流経路と、を有している。第１ハイサイドスイッチと双方向接続部との間には第３ダイオードが設けられ、第２ハイサイドスイッチと双方向接続部との間には第４ダイオードが設けられている。第２ハイサイドスイッチから駆動用電流が供給される複数の燃料噴射弁と、双方向接続部との間には、それぞれの燃料噴射弁に対応して個別に遮断スイッチが設けられている。

このような構成の噴射制御装置では、例えば、第１ハイサイドスイッチが故障して、一部の燃料噴射弁に駆動用電流が供給されなくなった場合であっても、当該燃料噴射弁には、双方向接続部を介して第２ハイサイドスイッチからの駆動用電流を供給することができる。同様に、第２ハイサイドスイッチが故障して、一部の燃料噴射弁に駆動用電流が供給されなくなった場合であっても、当該燃料噴射弁には、双方向接続部を介して第１ハイサイドスイッチからの駆動用電流を供給することができる。

このため、第１ハイサイドスイッチ等が故障した以降においても複数の燃料噴射弁の動作を継続させ、これにより内燃機関の動作を継続させることができる。

本発明によれば、燃料噴射弁に駆動用電流を供給するハイサイドスイッチの一部が故障した場合であっても、内燃機関の動作を継続させることのできる噴射制御装置が提供される。

本発明の実施形態に係る噴射制御装置の構成を模式的に示す図である。 第２ハイサイドスイッチが故障した際における、噴射制御装置の状態を示す図である。 第１ハイサイドスイッチが故障した際における、噴射制御装置の状態を示す図である。 第１インジェクタが故障した際における、噴射制御装置の状態を示す図である。 第２ハイサイドスイッチと第２インジェクタとが故障した際における、噴射制御装置の状態を示す図である。 図１に示される噴射制御装置で実行される処理の流れを示すフローチャートである。 図１に示される噴射制御装置で実行される処理の流れを示すフローチャートである。 図１に示される噴射制御装置で実行される処理の流れを示すフローチャートである。 図１に示される噴射制御装置で実行される処理の流れを示すフローチャートである。 各ハイサイドスイッチの一部、及び各インジェクタの一部が故障した際における、各スイッチの状態を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

図１を参照しながら、本発明の実施形態に係る噴射制御装置１０について説明する。噴射制御装置１０は、車両の内燃機関（不図示）における燃料噴射を制御するための噴射制御装置として構成されている。

具体的には、上記内燃機関は３つの気筒を備えており、気筒毎に、燃料噴射弁であるインジェクタ（第１インジェクタＩＪ１、第２インジェクタＩＪ２、第３インジェクタＩＪ３）が１つずつ設けられている。噴射制御装置１０は、これら３つのインジェクタのそれぞれの動作を制御する。第１インジェクタＩＪ１、第２インジェクタＩＪ２、及び第３インジェクタＩＪ３の構成は、互いに全て同一となっている。以下では、これら３つのインジェクタのことを総じて「第１インジェクタＩＪ１等」とも表記する。

第１インジェクタＩＪ１等は、車両に備えられたコモンレールＣＲから燃料の供給を受け、当該燃料をそれぞれの気筒に噴射する。コモンレールＣＲは、フューエルポンプ（不図示）の動作により燃圧が高められた燃料を蓄え、当該燃料を第１インジェクタＩＪ１等に供給するための蓄圧容器である。

第１インジェクタＩＪ１等は、噴射制御装置１０から駆動用電流が供給されると、その内部の弁体が移動して開弁状態となり、燃料の噴射が開始される。また、駆動用電流の供給が停止されると、その内部の弁体が元の位置に戻って閉弁状態となり、燃料の噴射が停止される。

噴射制御装置１０の構成について説明する。図１に示されるように、噴射制御装置１０は、２つのハイサイドスイッチ（第１ハイサイドスイッチＨＳＷ１、第２ハイサイドスイッチＨＳＷ２）と、３つのローサイドスイッチ（第１ローサイドスイッチＬＳＷ１、第２ローサイドスイッチＬＳＷ２、第３ローサイドスイッチＬＳＷ３）と、双方向接続部ＣＰとを備えている。

第１ハイサイドスイッチＨＳＷ１は、第３インジェクタＩＪ３に対する駆動用電流の供給及び遮断を切り替えるためのスイッチである。第１ハイサイドスイッチＨＳＷ１がオンの状態（閉状態）になると、電力供給経路ＰＬ１を介して第３インジェクタＩＪ３に駆動用電流が供給され得る状態となる。ただし、第３インジェクタＩＪ３に駆動用電流が実際に流れるのは、後述の第３ローサイドスイッチＬＳＷ３がオンの状態となったときである。通常動作時（車両が正常に走行している時。以下同様）には、第１ハイサイドスイッチＨＳＷ１はオンのままの状態となっている。

第２ハイサイドスイッチＨＳＷ２は、第１インジェクタＩＪ１及び第２インジェクタＩＪ２の両方に対する駆動用電流の供給及び遮断を切り替えるためのスイッチである。第２ハイサイドスイッチＨＳＷ２がオンの状態になると、電力供給経路ＰＬ２を介して第１インジェクタＩＪ１及び第２インジェクタＩＪ２の両方に駆動用電流が供給され得る状態となる。ただし、第１インジェクタＩＪ１に駆動用電流が実際に流れるのは、後述の第１ローサイドスイッチＬＳＷ１がオンの状態となったときである。同様に、第２インジェクタＩＪ２に駆動用電流が実際に流れるのは、後述の第２ローサイドスイッチＬＳＷ２がオンの状態となったときである。通常動作時には、第２ハイサイドスイッチＨＳＷ２はオンのままの状態となっている。

第２ハイサイドスイッチＨＳＷ２から伸びる電力供給経路ＰＬ２は途中で分岐しており、分岐した一方が第１インジェクタＩＪ１に接続され、他方が第２インジェクタＩＪ２に接続されている。第１ローサイドスイッチＬＳＷ１は、上記分岐箇所から第１インジェクタＩＪ１側へと伸びる電力供給経路ＰＬ２のうち、第１インジェクタＩＪ１を挟んで第２ハイサイドスイッチＨＳＷ２とは反対側となる位置に設けられたスイッチ（ＭＯＳＦＥＴ）である。噴射制御装置１０は、第１ローサイドスイッチＬＳＷ１を所定のタイミング及びデューティで開閉動作させることにより、第１インジェクタＩＪ１から気筒への燃料噴射（噴射タイミングや噴射量）を制御する。

第２ローサイドスイッチＬＳＷ２は、上記分岐箇所から第２インジェクタＩＪ２側へと伸びる電力供給経路ＰＬ２のうち、第２インジェクタＩＪ２を挟んで第２ハイサイドスイッチＨＳＷ２とは反対側となる位置に設けられたスイッチ（ＭＯＳＦＥＴ）である。噴射制御装置１０は、第２ローサイドスイッチＬＳＷ２を所定のタイミング及びデューティで開閉動作させることにより、第２インジェクタＩＪ２から気筒への燃料噴射（噴射タイミングや噴射量）を制御する。

第３ローサイドスイッチＬＳＷ３は、第１ハイサイドスイッチＨＳＷ１から伸びる電力供給経路ＰＬ１のうち、第３インジェクタＩＪ３を挟んで第１ハイサイドスイッチＨＳＷ１とは反対側となる位置に設けられたスイッチ（ＭＯＳＦＥＴ）である。噴射制御装置１０は、第３ローサイドスイッチＬＳＷ３を所定のタイミング及びデューティで開閉動作させることにより、第３インジェクタＩＪ３から気筒への燃料噴射（噴射タイミングや噴射量）を制御する。

双方向接続部ＣＰは、第１インジェクタＩＪ１等よりも第１ハイサイドスイッチＨＳＷ１側となる位置において、電力供給経路ＰＬ１と電力供給経路ＰＬ２とを接続するものである。双方向接続部ＣＰは、第１経路ＰＬ１２及び第２経路ＰＬ２１を有している。これらはいずれも、電力供給経路ＰＬ１と電力供給経路ＰＬ２とを接続する電力供給経路であって、互いに並列に配置されている。

第１経路ＰＬ１２の途中には、第１スイッチＣＳＷ１と、第１ダイオードＤ１が設けられている。第１スイッチＣＳＷ１は、通常動作時においては常にオフの状態（開状態）となっている。第１ダイオードＤ１は、駆動用電流が電力供給経路ＰＬ１側から電力供給経路ＰＬ２側に流れることを許容し、電力供給経路ＰＬ２側から電力供給経路ＰＬ１側に流れることを抑制するように設けられている。このため、第１スイッチＣＳＷ１がオンの状態になると、駆動用電流が電力供給経路ＰＬ１側から電力供給経路ＰＬ２側に流れるようになる。

第２経路ＰＬ２１の途中には、第２スイッチＣＳＷ２と、第２ダイオードＤ２が設けられている。第２スイッチＣＳＷ２は、通常動作時においては常にオフの状態となっている。第２ダイオードＤ２は、駆動用電流が電力供給経路ＰＬ２側から電力供給経路ＰＬ１側に流れることを許容し、電力供給経路ＰＬ１側から電力供給経路ＰＬ２側に流れることを抑制するように設けられている。このため、第２スイッチＣＳＷ２がオンの状態になると、駆動用電流が電力供給経路ＰＬ２側から電力供給経路ＰＬ１側に流れるようになる。

噴射制御装置１０のその他の構成について説明する。電力供給経路ＰＬ１のうち双方向接続部ＣＰよりも第１ハイサイドスイッチＨＳＷ１寄りとなる位置には、第３ダイオードＤ３が設けられている。第３ダイオードＤ３は、駆動用電流が第１ハイサイドスイッチＨＳＷ１側から双方向接続部ＣＰ側に流れることを許容し、双方向接続部ＣＰ側から第１ハイサイドスイッチＨＳＷ１側に流れることを抑制するように設けられている。

電力供給経路ＰＬ２のうち双方向接続部ＣＰよりも第２ハイサイドスイッチＨＳＷ２寄りとなる位置には、第４ダイオードＤ４が設けられている。第４ダイオードＤ４は、駆動用電流が第２ハイサイドスイッチＨＳＷ２側から双方向接続部ＣＰ側に流れることを許容し、双方向接続部ＣＰ側から第２ハイサイドスイッチＨＳＷ２側に流れることを抑制するように設けられている。

電力供給経路ＰＬ２のうち、双方向接続部ＣＰと第１インジェクタＩＪ１との間となる位置には、第１遮断スイッチＤＳＷ１が設けられている。第１遮断スイッチＤＳＷ１は、通常動作時においては常にオンの状態となっている。

同様に、電力供給経路ＰＬ２のうち、双方向接続部ＣＰと第２インジェクタＩＪ２との間となる位置には、第２遮断スイッチＤＳＷ２が設けられている。第２遮断スイッチＤＳＷ２は、通常動作時においては常にオンの状態となっている。

既に述べたように、通常動作時においては、第１スイッチＣＳＷ１及び第２スイッチＣＳＷ１はいずれも常にオフの状態となっており、第１遮断スイッチＤＳＷ１及び第２遮断スイッチＤＳＷ２はいずれも常にオンの状態となっている。このような状態において、噴射制御装置１０は、第１ローサイドスイッチＬＳＷ１等の開閉を切り替えることによって第１インジェクタＩＪ１等からの燃料の噴射を制御する。

本実施形態に係る噴射制御装置１０では、駆動用電流の供給源である第２ハイサイドスイッチＨＳＷ２等が故障した時（以下、「異常時」という）であっても、第１インジェクタＩＪ１等への駆動用電流の供給を継続させることが可能となっている。異常時において噴射制御装置１０で実行される制御の概要について、図２乃至図５を参照しながら説明する。

図２は、第２ハイサイドスイッチＨＳＷ２が故障した際における、噴射制御装置１０の状態を示す図である。第２ハイサイドスイッチＨＳＷ２が故障して駆動用電流を供給し得ない状態になると、図２に示されるように、第１スイッチＣＳＷ１がオンの状態に切り替えられる。

図２の状態では、第１ハイサイドスイッチＨＳＷ１からの駆動用電流が、第１経路ＰＬ１２及び電力供給経路ＰＬ２を経由して、第１インジェクタＩＪ１及び第２インジェクタＩＪ２にも供給される。つまり、全ての第１インジェクタＩＪ１等に対して、第１ハイサイドスイッチＨＳＷ１からの駆動用電流が供給される。その結果、第２ハイサイドスイッチＨＳＷ２が故障した状態であっても、車両が備える全て（３つ）の気筒の動作を継続させることができる。

図３は、第１ハイサイドスイッチＨＳＷ１が故障した際における、噴射制御装置１０の状態を示す図である。第１ハイサイドスイッチＨＳＷ１が故障して駆動用電流を供給し得ない状態になると、図３に示されるように、第２スイッチＣＳＷ２がオンの状態に切り替えられる。

図３の状態では、第２ハイサイドスイッチＨＳＷ２からの駆動用電流が、第２経路ＰＬ２１及び電力供給経路ＰＬ１を経由して、第３インジェクタＩＪ３にも供給される。つまり、全ての第１インジェクタＩＪ１等に対して、第２ハイサイドスイッチＨＳＷ２からの駆動用電流が供給される。その結果、第１ハイサイドスイッチＨＳＷ１が故障した状態であっても、車両が備える全て（３つ）の気筒の動作を継続させることができる。

図４は、第１インジェクタＩＪ１が故障した場合における、噴射制御装置１０の状態を示す図である。第１インジェクタＩＪ１が故障して燃料を噴射し得ない状態になると、図４に示されるように、第１遮断スイッチＤＳＷ１（故障した第１インジェクタＩＪ１と、双方向接続部ＣＰとの間に配置されたスイッチ）がオフの状態に切り替えられる。これにより、第１インジェクタＩＪ１への駆動用電流の供給が遮断される。

例えば、第１インジェクタＩＪ１の近傍において電力供給経路ＰＬ２と接地ラインとがショートしてしまった場合には、電力供給経路ＰＬ２における電圧が０Ｖとなってしまい、第１インジェクタＩＪ１のみならず第２インジェクタＩＪ２も動作し得ない状態となってしまうことが懸念される。しかしながら、本実施形態では、上記のように第１遮断スイッチＤＳＷ１がオフの状態に切り替えられるので、第１インジェクタＩＪ１の故障が第２インジェクタＩＪ２の動作に影響してしまうことが防止される。

同様に、第２インジェクタＩＪ２が故障して燃料を噴射し得ない状態になると、第２遮断スイッチＤＳＷ２がオフの状態に切り替えられる。これにより、第２インジェクタＩＪ２の故障が第１インジェクタＩＪ１の動作に影響してしまうことが防止される。

図５は、第２ハイサイドスイッチＨＳＷ２と第２インジェクタＩＪ２とが同時に故障した際における、噴射制御装置１０の状態を示す図である。このように、第１インジェクタＩＪ１等の故障、及び、第１インジェクタＩＪ１等の故障が同時に生じてしまった場合には、それぞれの故障に対応した上記の処理（第１スイッチＣＳＷ１等の切り替え）が同時に行われる。

図５の例では、第１スイッチＣＳＷ１がオンの状態に切り替えられており、それぞれの第１インジェクタＩＪ１等に対して、正常な第１ハイサイドスイッチＨＳＷ１から駆動用電流が供給されている。また、第２遮断スイッチＤＳＷ２がオフの状態に切り替えられており、故障した第２インジェクタＩＪ２への駆動用電流の供給が遮断されている。

尚、故障が生じたハイサイドスイッチとインジェクタとの組み合わせは、上記以外にも様々な組み合わせが考えられる。それぞれの組み合わせと、それに対応して切り替えられるべき各スイッチ（第１スイッチＣＳＷ１、第２スイッチＣＳＷ２、第１遮断スイッチＤＳＷ１、第２遮断スイッチＤＳＷ２）の状態をまとめた表を、図１０に示した。図１０の表における最上行には、故障が生じたインジェクタが示されている。図１０の表における最左列には、故障が生じたハイサイドスイッチが示されている。また、表中における「（ＯＦＦ）」のような括弧書きは、オン又はオフのいずれの状態でもよいことを示すものである。

図１０に示されるように、第１スイッチＣＳＷ１及び第２スイッチＣＳＷ２のそれぞれの状態の切り替えは、第１ハイサイドスイッチＨＳＷ１等のうち故障していない方から全ての第１インジェクタＩＪ１等に駆動用電流が供給されるように行われる。また、第１遮断スイッチＤＳＷ１及び第２遮断スイッチＤＳＷ２のそれぞれの状態の切り替えは、第１インジェクタＩＪ１等のうち故障しているものには駆動用電流が供給されないように行われる。

以上に説明したような故障時の対応を行うために、噴射制御装置１０で実行される具体的な処理の流れについて説明する。図６は、当該処理の流れを示すフローチャートである。最初のステップＳ１００では、回路診断が実行される。回路診断とは、第１スイッチＣＳＷ１及び第２スイッチＣＳＷ２が正常に動作するかどうか（固着等が生じていないかどうか）を予め確認しておくための処理である。回路診断は、車両の内燃機関が始動された直後に行われる。

回路診断の具体的な内容について、図７のフローチャートを参照しながら説明する。図７のフローチャートは、図６のステップＳ１００で行われる処理の具体的な内容を示すものである。

最初のステップＳ１０１では、第１ハイサイドスイッチＨＳＷ１がオフの状態に切り替えられる。続くステップＳ１０２では、第２スイッチＣＳＷ２がオンの状態に切り替えられる。これにより、全ての第１インジェクタＩＪ１等に対して、第２ハイサイドスイッチＨＳＷ２のみから駆動用電流が供給され得る状態となる。

ステップＳ１０２に続くステップＳ１０３では、全ての第１インジェクタＩＪ１等が正常に動作しているか否かが判定される。かかる判定は、第１インジェクタＩＪ１等のそれぞれを流れる駆動用電流の波形を、正常動作を示す波形と比較することによって行われる。

第１インジェクタＩＪ１等の全てが正常に動作している場合には、ステップＳ１０４に移行する。ステップＳ１０４に移行したということは、第２スイッチＣＳＷ２が正常に動作し、オンの状態に切り替えられたということである。ステップＳ１０４では、第２スイッチ禁止フラグの値が０に設定される。

第２スイッチ禁止フラグとは、噴射制御装置１０が備える記憶装置（不図示）に確保された情報の記憶場所である。第２スイッチ禁止フラグの値が０のときには、第２スイッチＣＳＷ２の切り替えを行うことが許可される。第２スイッチ禁止フラグの値が１のときには、第２スイッチＣＳＷ２の切り替えを行うことが禁止される。

ステップＳ１０３において、第１インジェクタＩＪ１等のうちいずれかが故障していると判定された場合には、ステップＳ１０５に移行する。ステップＳ１０５に移行したということは、第２スイッチＣＳＷ２が正常に動作せず、オフの状態のままになっているということである。このため、ステップＳ１０５では、第２スイッチ禁止フラグの値が１に設定され、以降において第２スイッチＣＳＷ２の切り替えを行うことが禁止される。

ステップＳ１０４及びステップＳ１０５に続くステップＳ１０６では、第２スイッチＣＳＷ２がオフの状態に切り替えられる。続くステップＳ１０７では、第１ハイサイドスイッチＨＳＷ１がオンの状態に切り替えられる。これにより、各スイッチの状態が回路診断の実行前の状態に戻される。

ステップＳ１０７に続くステップＳ１１１では、第２ハイサイドスイッチＨＳＷ２がオフの状態に切り替えられる。続くステップＳ１１２では、第１スイッチＣＳＷ１がオンの状態に切り替えられる。これにより、全ての第１インジェクタＩＪ１等に対して、第１ハイサイドスイッチＨＳＷ１のみから駆動用電流が供給され得る状態となる。

ステップＳ１１２に続くステップＳ１１３では、全ての第１インジェクタＩＪ１等が正常に動作しているか否かが判定される。かかる判定は、ステップＳ１０３の場合と同様に行われる。つまり、第１インジェクタＩＪ１等のそれぞれを流れる駆動用電流の波形を、正常動作を示す波形と比較することによって行われる。

第１インジェクタＩＪ１等の全てが正常に動作している場合には、ステップＳ１１４に移行する。ステップＳ１１４に移行したということは、第１スイッチＣＳＷ１が正常に動作し、オンの状態に切り替えられたということである。ステップＳ１１４では、第１スイッチ禁止フラグの値が０に設定される。

第１スイッチ禁止フラグとは、既に説明した第２スイッチ禁止フラグと同様に、噴射制御装置１０が備える記憶装置（不図示）に確保された情報の記憶場所である。第１スイッチ禁止フラグの値が０のときには、第１スイッチＣＳＷ１の切り替えを行うことが許可される。第１スイッチ禁止フラグの値が１のときには、第１スイッチＣＳＷ１の切り替えを行うことが禁止される。

ステップＳ１１３において、第１インジェクタＩＪ１等のうちいずれかが故障していると判定された場合には、ステップＳ１１５に移行する。ステップＳ１１５に移行したということは、第１スイッチＣＳＷ１が正常に動作せず、オフの状態のままになっているということである。このため、ステップＳ１１５では、第１スイッチ禁止フラグの値が１に設定され、以降において第１スイッチＣＳＷ１の切り替えを行うことが禁止される。

ステップＳ１１４及びステップＳ１１５に続くステップＳ１１６では、第１スイッチＣＳＷ１がオフの状態に切り替えられる。続くステップＳ１１７では、第２ハイサイドスイッチＨＳＷ２がオンの状態に切り替えられる。これにより、各スイッチの状態が回路診断の実行前の状態に戻される。

図６に戻って説明を続ける。ステップＳ１００の回路診断が終了すると、ステップＳ２００に移行する。ステップＳ２００では、それぞれの第１インジェクタＩＪ１等における燃料の噴射が、正常に行われているか否かが判定される。全て第１インジェクタＩＪ１等で燃料の噴射が正常に行われていれば、第１ハイサイドスイッチＨＳＷ１、第２ハイサイドスイッチＨＳＷ２、第１インジェクタＩＪ１、第２インジェクタＩＪ２、及び第３インジェクタＩＪ３の全てが正常に動作しているということである。この場合、第１スイッチＣＳＷ１等の切り替えを行うことなくステップＳ５００に移行する。

ステップＳ５００では、定周期処理の起床が行われるまで処理が待機される。定周期処理の起床が行われれば、ステップＳ２００以降の処理が再度行われる。車両のイグニッションスイッチがオフとされ、定周期処理の起床が行われない状態になると、図６に示される一連の処理を終了する。

ステップＳ２００において、いずれかの第１インジェクタＩＪ１等で燃料の噴射が正常に行われていない場合には、ステップＳ３００に移行する。この場合には、第１ハイサイドスイッチＨＳＷ１、第２ハイサイドスイッチＨＳＷ２、第１インジェクタＩＪ１、第２インジェクタＩＪ２、及び第３インジェクタＩＪ３のいずれかで故障が生じていると推測される。

ステップＳ３００では、ハイサイドスイッチ（第１ハイサイドスイッチＨＳＷ１、第２ハイサイドスイッチＨＳＷ２）で故障が生じているか否かが判定され、故障が生じている場合には必要な対応が行われる。

図８のフローチャートは、図６のステップＳ３００で行われる処理の具体的な内容を示すものである。最初のステップＳ３０１では、いずれかのハイサイドスイッチにおいて、ＯＰＥＮ故障又はＧＮＤショート故障が生じているか否かが判定される。

ＯＰＥＮ故障とは、第１ハイサイドスイッチＨＳＷ１等と第１インジェクタＩＪ１等との間において断線が生じ、第１インジェクタＩＪ１等に対する駆動用電流の供給ができない状態となるような故障のことである。

ＧＮＤショート故障とは、第１ハイサイドスイッチＨＳＷ１等から伸びる電力供給経路ＰＬ１等の一部と接地ラインとがショートしてしまい、やはり第１インジェクタＩＪ１等に対する駆動用電流の供給ができない状態となるような故障のことである。

尚、ハイサイドスイッチで生じる故障の種類としては、上記のようなＯＰＥＮ故障やＧＮＤショート故障の他、駆動用電流の遮断ができなくなってしまう（駆動用電流が供給され続けてしまう）ような故障も生じ得る。しかしながら、このような故障が生じた場合には、本実施形態では第１スイッチＣＳＷ１等の切り替えは行われず、正常時と同様の対応がとられる。

ステップＳ３０１において、第１ハイサイドスイッチＨＳＷ１等においてＯＰＥＮ故障及びＧＮＤショート故障のいずれも生じていなかった場合には、図８に示される一連の処理を終了する。ＯＰＥＮ故障又はＧＮＤショート故障のいずれかが生じていた場合には、ステップＳ３０２に移行する。

ステップＳ３０２に移行した時点では、上記のように故障の種類が特定できていることに加えて、故障が生じたハイサイドスイッチについても特定できている。第２ハイサイドスイッチＨＳＷ２のみが故障しており、第１ハイサイドスイッチＨＳＷ１が故障していない場合には、ステップＳ３０２からステップＳ３０３へと移行する。

ステップＳ３０３では、第１スイッチ禁止フラグの値が１になっているか否かが判定される。第１スイッチ禁止フラグの値が１であれば、何ら処理を行うことなく、図８に示される一連の処理を終了する。第１スイッチ禁止フラグの値が０であれば、ステップＳ３０４に移行する。

ステップＳ３０４では、第１スイッチＣＳＷ１がオンの状態に切り替えられる。これにより、全ての第１インジェクタＩＪ１等に対して、第１ハイサイドスイッチＨＳＷ１のみから駆動用電流が供給され得る状態（図２）となる。

上記とは逆に、第１ハイサイドスイッチＨＳＷ１のみが故障しており、第２ハイサイドスイッチＨＳＷ２が故障していない場合には、ステップＳ３０２からステップＳ３０５を経てステップＳ３０６へと移行する。

ステップＳ３０６では、第２スイッチ禁止フラグの値が１になっているか否かが判定される。第２スイッチ禁止フラグの値が１であれば、何ら処理を行うことなく、図８に示される一連の処理を終了する。第２スイッチ禁止フラグの値が０であれば、ステップＳ３０７に移行する。

ステップＳ３０７では、第２スイッチＣＳＷ２がオンの状態に切り替えられる。これにより、全ての第１インジェクタＩＪ１等に対して、第２ハイサイドスイッチＨＳＷ２のみから駆動用電流が供給され得る状態（図３）となる。

第１ハイサイドスイッチＨＳＷ１、第２ハイサイドスイッチＨＳＷ２の両方が故障している場合には、ステップＳ３０２からステップＳ３０５を経てステップＳ３０８へと移行する。

この場合、第１インジェクタＩＪ１等に駆動用電流を供給することが不可能な状態となっている。このため、ステップＳ３０８では、全ての第１インジェクタＩＪ１等について駆動信号の送信が停止される。駆動信号とは、第１ローサイドスイッチＬＳＷ１等の開閉を切り替えるために送信される信号のことである。

図６に戻って説明を続ける。ステップＳ３００の処理が終了すると、ステップＳ４００に移行する。ステップＳ４００では、それぞれのインジェクタ（第１インジェクタＩＪ１、第２インジェクタＩＪ２、第３インジェクタＩＪ３）で故障が生じているか否かが判定され、故障が生じている場合には必要な対応が行われる。

尚、インジェクタで生じる故障の種類としては、例えば、電力供給経路ＰＬ１等の一部において断線が生じ、第１インジェクタＩＪ１等に対する駆動用電流の供給が行われない状態が考えられる。また、電力供給経路ＰＬ１等の一部と接地ラインとがショートしてしまい、第１インジェクタＩＪ１等に対する駆動用電流の供給が行われない状態が考えられる。

更に、電力供給経路ＰＬ１等の一部と他の電力供給ラインとがショートしてしまい、第１インジェクタＩＪ１等に対する駆動用電流の供給を遮断できなくなってしまうことが考えられる。また、第１インジェクタＩＪ１等の噴射口に目詰まりが生じ、燃料を噴射することができなくなってしまうことも考えられる。

図９のフローチャートは、図６のステップＳ４００で行われる処理の具体的な内容を示すものである。最初のステップＳ４０１では、３本のインジェクタのうち２本以上で故障が生じているかどうかが判定される。２本以上のインジェクタで故障が生じている場合には、ステップＳ４０２に移行する。

この場合、車両が備える全て（３つ）の気筒のうち２つ以上が動作を停止するので、内燃機関が動作を継続し得ない状態となっている。このため、ステップＳ４０２では、全ての第１インジェクタＩＪ１等について駆動信号の送信が停止される。

ステップＳ４０１の処理が行われた時点では、故障が生じたインジェクタの本数のみならず、どのインジェクタで故障が生じたのかについても特定できている。第１インジェクタＩＪ１のみが故障し、他のインジェクタは故障していない場合には、ステップＳ４０１からステップＳ４１１を経てステップＳ４１２へと移行する。ステップＳ４１２では、第１インジェクタＩＪ１についての駆動信号の送信が停止される。つまり、第１ローサイドスイッチＬＳＷ１の開閉動作が停止される。

ステップＳ４１２に続くステップＳ４１３では、第１遮断スイッチＤＳＷ１がオフの状態に切り替えられる。これにより、第１インジェクタＩＪ１への駆動用電流の供給が遮断される（図４）。

第２インジェクタＩＪ２のみが故障し、他のインジェクタは故障していない場合には、ステップＳ４０１からステップＳ４１１、ステップＳ４２１を経てステップＳ４２２へと移行する。ステップＳ４２２では、第２インジェクタＩＪ２についての駆動信号の送信が停止される。つまり、第２ローサイドスイッチＬＳＷ２の開閉動作が停止される。

ステップＳ４２２に続くステップＳ４２３では、第２遮断スイッチＤＳＷ２がオフの状態に切り替えられる。これにより、第２インジェクタＩＪ２への駆動用電流の供給が遮断される。

第３インジェクタＩＪ３のみが故障し、他のインジェクタは故障していない場合には、ステップＳ４０１からステップＳ４１１、ステップＳ４２１、ステップＳ４３１を経てステップＳ４３２へと移行する。ステップＳ４３２では、第３インジェクタＩＪ３についての駆動信号の送信が停止される。つまり、第３ローサイドスイッチＬＳＷ３の開閉動作が停止される。

第１インジェクタＩＪ１、第２インジェクタＩＪ２、及び第３インジェクタＩＪ３のいずれも故障しておらず、正常に動作している場合には、ステップＳ４０１からステップＳ４１１、ステップＳ４２１、ステップＳ４３１を経た後、図９に示される一連の処理を終了する。

図６に戻って説明を続ける。ステップＳ４００の処理が終了すると、ステップＳ５００に移行する。以降は、既に述べたように、車両のイグニッションスイッチがオフとされ、定周期処理の起床が行われない状態となるまでの間、ステップＳ２００以降の処理が繰り返し実行される。

以上に説明したように、本実施形態に係る噴射制御装置１０では、第１ハイサイドスイッチＨＳＷ１及び第２ハイサイドスイッチＨＳＷ２のいずれかが故障すると、双方向接続部ＣＰの状態（第１スイッチＣＳＷ１、第２スイッチＣＳＷ２のそれぞれの開閉）が切り替えられる。これにより、故障していない方のハイサイドスイッチから全ての第１インジェクタＩＪ１等に駆動用電流が供給される状態となる。その結果、第１ハイサイドスイッチＨＳＷ１等の一つが故障した時点以降においても、内燃機関を継続して動作させることができる。

尚、このような状態においては、一つの第１ハイサイドスイッチＨＳＷ１等から駆動用電流が出力される頻度が、正常時に比べて高くなる。従って、高負荷時において内燃機関の出力トルクが高いとき、すなわち、高頻度で燃料の噴射が行われるようなときには、第１ハイサイドスイッチＨＳＷ１等における（次の噴射に備えた）電力のチャージが間に合わなくなってしまい、第１インジェクタＩＪ１等を正常に開弁させることができなくなってしまう可能性が考えられる。

このため、第１ハイサイドスイッチＨＳＷ１のうちの一つが故障している状態のときにおいては、高負荷時における内燃機関の出力を、所定以下となるように制限することが望ましい。これにより、車両の走行性能は犠牲になるのであるが、車両を停止させることなく確実に退避走行を行うことが可能となる。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

ＩＪ１：第１インジェクタ
ＩＪ２：第２インジェクタ
ＩＪ３：第３インジェクタ
１０：噴射制御装置
ＨＳＷ１：第１ハイサイドスイッチ
ＨＳＷ２：第２ハイサイドスイッチ
ＬＳＷ１：第１ローサイドスイッチ
ＬＳＷ２：第２ローサイドスイッチ
ＬＳＷ３：第３ローサイドスイッチ
ＣＰ：双方向接続部
ＣＳＷ１：第１スイッチ
ＣＳＷ２：第２スイッチ

Claims (8)

1. 内燃機関の気筒毎に設けられた燃料噴射弁（ＩＪ１，ＩＪ２，ＩＪ３）を制御する噴射制御装置であって、
   前記燃料噴射弁を駆動させるためのスイッチであり、それぞれの前記燃料噴射弁に対応して個別に設けられた複数のローサイドスイッチ（ＬＳＷ１，ＬＳＷ２，ＬＳＷ３）と、
   前記燃料噴射弁のうちの一つに接続されており、当該燃料噴射弁に対する駆動用電流の供給及び遮断を切り替えるための第１ハイサイドスイッチ（ＨＳＷ１）と、
   前記第１ハイサイドスイッチが接続された前記燃料噴射弁とは別の複数の前記燃料噴射弁に接続されており、当該複数の前記燃料噴射弁に対する駆動用電流の供給及び遮断を切り替えるための第２ハイサイドスイッチ（ＨＳＷ２）と、
   前記第１ハイサイドスイッチと前記第２ハイサイドスイッチとの間を接続する電流経路である双方向接続部（ＣＰ）と、を備え、
   前記双方向接続部は、
   第１スイッチ（ＣＳＷ１）と第１ダイオード（Ｄ１）とが設けられており、前記第１ハイサイドスイッチ側から前記第２ハイサイドスイッチ側に駆動用電流を供給するための電流経路である第１電流経路（ＰＬ１２）と、
   第２スイッチ（ＣＳＷ２）と第２ダイオード（Ｄ２）とが設けられており、前記第２ハイサイドスイッチ側から前記第１ハイサイドスイッチ側に駆動用電流を供給するための電流経路である第２電流経路（ＰＬ２１）と、を有しており、
   前記第１ハイサイドスイッチと前記双方向接続部との間には第３ダイオード（Ｄ３）が設けられ、
   前記第２ハイサイドスイッチと前記双方向接続部との間には第４ダイオード（Ｄ４）が設けられ、
   前記第２ハイサイドスイッチから駆動用電流が供給される複数の前記燃料噴射弁と、前記双方向接続部との間には、それぞれの前記燃料噴射弁に対応して個別に遮断スイッチ（ＤＳＷ１，ＤＳＷ２）が設けられていることを特徴とする噴射制御装置。
2. 全ての前記ハイサイドスイッチ及び全ての前記燃料噴射弁が正常に動作している通常時においては、
   前記第１スイッチ及び前記第２スイッチがいずれも開状態とされ、
   全ての前記遮断スイッチがいずれも閉状態とされることを特徴とする、請求項１に記載の噴射制御装置。
3. 前記第１ハイサイドスイッチが故障したときには、前記第２スイッチが閉状態とされ、
   前記第２ハイサイドスイッチが故障したときには、前記第１スイッチが閉状態とされることを特徴とする、請求項１に記載の噴射制御装置。
4. 前記第２ハイサイドスイッチから駆動用電流が供給される複数の前記燃料噴射弁のうちいずれかが故障した時には、
   故障した当該燃料噴射弁と前記双方向接続部との間に設けられた前記遮断スイッチが開状態とされることを特徴とする、請求項１に記載の噴射制御装置。
5. 前記内燃機関が始動された直後において、
   前記第１スイッチ及び前記第２スイッチがいずれも正常に動作することを確認するための回路診断が行われることを特徴とする、請求項１に記載の噴射制御装置。
6. 前記回路診断は、
   前記第１ハイサイドスイッチからの駆動用電流の供給を停止した状態で、前記第１スイッチを開状態とし、前記第２スイッチを閉状態とすることにより行われることを特徴とする、請求項５に記載の噴射制御装置。
7. 前記回路診断は、
   前記第２ハイサイドスイッチからの駆動用電流の供給を停止した状態で、前記第１スイッチを閉状態とし、前記第２スイッチを開状態とすることにより行われることを特徴とする、請求項５に記載の噴射制御装置。
8. 前記第１ハイサイドスイッチ、又は前記第２ハイサイドスイッチのいずれかが故障したときには、高負荷時における前記内燃機関の出力を制限することを特徴とする、請求項１に記載の噴射制御装置。

Images