(57)【要約】【課題】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の提供。【解決手段】噴射制御装置１００は、圧電素子積層体１１２の充放電によりピエゾインジェクタ１１０を駆動する。噴射制御装置１００は、共通の昇圧回路１０と、充電用スイッチ素子としての充電用ＭＯＳＦＥＴ３１及び放電用スイッチ素子としての放電用ＭＯＳＦＥＴ３２をそれぞれ有する複数系統の駆動回路３０を備えている。噴射制御装置１００は、充電用ＭＯＳＦＥＴ３１を流れる過電流が検出された場合に、この過電流の流れる系統の放電用ＭＯＳＦＥＴ３２をオフ状態にする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２‐１９９７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
（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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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）。
【００３９】
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。
【００４０】
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）。
【００４１】
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）。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
（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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
（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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【符号の説明】
【００６９】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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