(57)【要約】【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ｔＣ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ｔＴ中に、再充電するように試みるステップと、テスト段階ｔＴ中に圧電アクチュエータを流れる電流ＩＳを感知するステップと、および感知電流ＩＳ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ＩＳＣ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
2011027121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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（ｔＣ）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（ｔＴ）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（ＩＳ）を感知するステップと、
前記感知電流（ＩＳ）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（ＩＳＣ）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。
【請求項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。
【請求項３】
前記圧電アクチュエータを放電段階（ｔＤ）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（Ｉ２、ＩＯＣ）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。
【請求項４】
前記放電段階（ｔＤ）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（Ｉ２、ＩＯＣ）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。
【請求項５】
前記放電段階の開始（ｔ１）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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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（Ｃ１）と、
前記圧電アクチュエータを通る電流（ＩＳ）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（ｔＣ）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（ｔＴ）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（ＩＳ）が第１の所定の閾値電流（ＩＳＣ）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。
【請求項９】
前記テスト段階（ｔＴ）中の前記感知電流（ＩＳ）が前記第１の所定の閾値電流（ＩＳＣ）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（ｔＴ）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。
【請求項１０】
前記圧電アクチュエータを放電段階（ｔＤ）中に放電させるための放電手段（Ｃ２）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（ＩＳ）が第２の所定の閾値電流（Ｉ２、ＩＯＣ）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。
【請求項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（Ｉ２、ＩＯＣ）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。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記放電段階の開始（ｔ１）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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【特許文献１】ＥＰ１４００６７６
【特許文献２】ＷＯ  ２００５／０２８８３６Ａ１
【特許文献３】ＥＰ  ０６２５４０３９．８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】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２ａ】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２ｂ】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３】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４】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５】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。
【図６】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７】図１の駆動回路の第２の実施形態を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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Ｃ１および第２の蓄積コンデンサＣ２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。
【００２６】
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ＶＨ、低電圧レールＶＬ、およびグランド電圧レールＶＧＮＤを含む。駆動回路２０は全体的に、低電圧レールＶＬ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ＶＬ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ＶＬに接続されるインダクタＬ１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。
【００２７】
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ＳＱ１、ＳＱ２に直列に接続され、噴射器選択スイッチＳＱ１はその両端間に接続されたダイオードＤ１を、また噴射器選択スイッチＳＱ２はその両端間に接続されたダイオードＤ２を有する。
【００２８】
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ＲＳＤ１、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ＲＳＤ２を含む。第１のダイオードＲＳＤ１および第２のダイオードＲＳＤ２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。
【００２９】
駆動回路２０は、低電圧レールＶＬとグランドレールＶＧＮＤ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ＶＬ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ＶＬ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、ＶＨがＶＬを約２００ボルト上回ることが好ましい。高電圧レールＶＨ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。
【００３０】
第１のエネルギー蓄積コンデンサＣ１は、高電圧レールＶＨと低電圧レールＶＬの間に接続され、第２のエネルギー蓄積コンデンサＣ２は、低電圧レールＶＬとグランド電圧レールＶＧＮＤの間に接続される。コンデンサＣ１、Ｃ２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Ｑ１が、高電圧レールＶＨと低電圧レールＶＬの間に接続され、放電スイッチＱ２が、低電圧レールＶＬとグランドレールＶＧＮＤの間に接続される。各スイッチＱ１、Ｑ２は、再生段階中に電流がコンデンサＣ１、Ｃ２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ＲＤ１、ＲＤ２を有する。
【００３１】
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ＶＨ、低電圧レールＶＬ、第１のコンデンサＣ１、および充電スイッチＱ１を備え、一方放電回路は、低電圧レールＶＬ、グランドレールＶＧＮＤ、第２のコンデンサＣ２、および放電スイッチＱ２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。
【００３２】
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ＳＱ１またはＳＱ２を閉じることによって選択され、放電スイッチＱ２が閉じられ、充電スイッチＱ１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ＳＱ１が閉じられて、電流が第２のコンデンサＣ２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Ｌ１を（矢印「Ｉ−ＤＩＳＣＨＡＲＧＥ」の方向に）通り、放電スイッチＱ２を通って第２のコンデンサＣ２の負側に戻る。ダイオードＤ２のため、また関連する噴射器選択スイッチＳＱ２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。
【００３３】
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Ｑ１が閉じられて、放電スイッチＱ２が開いた状態である。第１のコンデンサＣ１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Ｑ１を閉じると、電流が充電回路内を、第１のコンデンサＣ１の正端子から、充電スイッチＱ１、およびインダクタＬ１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Ｄ１およびＤ２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Ｃ１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。
【００３４】
コンデンサＣ１、Ｃ２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Ｃ１、Ｃ２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Ｑ２が閉じられるとともに、充電スイッチＱ１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Ｃ２を充電する。次いで、放電スイッチＱ２が開かれ、インダクタＬ１のインダクタンスのため、幾らかの電流が、放電スイッチＱ２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Ｑ１の両端間に接続されたダイオードＲＤ１を通って、第１のコンデンサＣ１の正端子に流れ込むことによって、第１のコンデンサＣ１が部分的に充電される。放電スイッチＱ２が、第１のコンデンサＣ１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。
【００３５】
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。
【００３６】
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Ｌ１があることによって、また充電段階中に充電スイッチＱ１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Ｑ２を繰り返し開閉することによって実現される。スイッチＱ１およびＱ２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。
【００３７】
インダクタＬ１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Ｌ１は、充電スイッチＱ１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Ｌ１は、充電スイッチＱ１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Ｑ１が開かれた後、短時間流れ続ける。インダクタＬ１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Ｑ１および放電スイッチＱ２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。
【００３８】
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ｔＤおよび充電段階ｔＣ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ｔＣ中に正、放電段階ｔＤ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。
【００３９】
図３（ｂ）を参照すると、放電段階ｔＤが時刻ｔ１に開始される。放電段階ｔＤをｔ１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Ｑ２に出力されて、放電スイッチＱ２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Ｑ１、Ｑ２、ＳＱ１、ＳＱ２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。
【００４０】
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ＩＳ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ＩＳを感知する。電流感知および制御手段２８は、感知電流ＩＳを基準電流と比較して、ＩＳが所定の上側閾値電流Ｉ２より上に上昇したときに論理ロウレベルの信号を、またＩＳが所定の下側閾値電流Ｉ１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Ｉ１およびＩ２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。
【００４１】
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ｔＤがｔ１に開始されると、インダクタＬ１のインダクタンスのため、感知電流ＩＳ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Ｉ２に向かって増加している。時刻ｔ２に、感知電流ＩＳが所定の上側閾値電流Ｉ２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ｔ２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Ｑ２（図２ａ）が開く。次いで、電流が、インダクタＬ１のインダクタンスのため、時刻ｔ３にＩＳが所定の下側閾値電流Ｉ１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ＩＳがｔ３により低い電流閾値Ｉ１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Ｑ２が再度閉じる。このプロセスが、期間ｔＤの間続く。
【００４２】
燃料の噴射を終了させるための充電段階ｔＣは、上述された放電段階ｔＤ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ｔＣ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Ｑ１（図２ａ）に印加されて、図３（ａ）に示されるように、期間ｔＣにわたってＩ３とＩ４の間で変動する電流が発生する。
【００４３】
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ｔＤ中に上側（より負の）電流閾値Ｉ２の値をもたらす。放電段階ｔＤ中の下側電流閾値Ｉ１は、上側電流閾値Ｉ２の比から計算される。同様に、充電段階ｔＣ中に、上側電流閾値Ｉ４がルックアップテーブルから得られ、下側電流閾値Ｉ３が、上側電流閾値Ｉ４の比から計算される。Ｉ２およびＩ４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。
【００４４】
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ｔＴが一般に、噴射終了後の充電段階ｔＣ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。
【００４５】
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ｔＴ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ｔＣ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。
【００４６】
充電段階ｔＣおよび放電段階ｔＤと同様に、テスト段階ｔＴ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ＩＳＣに到達するまたはそれを超える電流ＩＳ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。ＩＳＣ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。
【００４７】
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。ＩＳＣ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ｔＴ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。
【００４８】
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ｔＴが、充電段階ｔＣの終了後に続く所定の期間Δｔ後の、時刻ｔ４に開始する。実際には、クランク角が測定され、テスト段階ｔＴ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。
【００４９】
時刻ｔ４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ｔＴであり、これはｔ５−ｔ４（ｔ５引くｔ４）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。
【００５０】
図４および５は、（ａ）テスト段階ｔＴ中の感知電流ＩＳ、（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ｔＴ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。
【００５１】
まず図４を参照すると、時刻ｔ４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ｔ４に充電スイッチＱ１（図２）が閉じる。テスト段階ｔＴ中の感知電流ＩＳが実質的にゼロアンペアであり、したがって、テスト段階ｔＴ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ｔＴ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。
【００５２】
先に説明されたように、制御信号４０は、テスト段階ｔＴ中の感知電流ＩＳが、図４（ａ）上に点線４４で示される所定の閾値電流ＩＳＣ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ＩＳは、閾値電流ＩＳＣに到達せず、したがって制御信号４０（図４（ｃ））が、テスト段階ｔＴ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ｔＴ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、ｔ５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Ｑ１が開いて、テスト段階ｔＴが終了する。
【００５３】
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ｔ４）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Ｑ１（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ｔＴ中に電流が流れる。
【００５４】
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ｔＴ中に流れる電流ＩＳを示す。時刻ｔＳＣＤに、電流ＩＳが、所定の上側閾値電流ＩＳＣ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、ｔＳＣＤに充電スイッチＱ１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ＩＳは流れ続けるが、ｔＳＣＤに充電スイッチＱ１が開いた後の短い期間中、減少する。これは、インダクタＬ１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ｔＴ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。
【００５５】
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ｔＤ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Ｑ２（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ＳＱ１（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ｔＤ中に実質的に電流が流れない。
【００５６】
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ｔＤ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Ｉ１と上側電流レベルＩ２の間で、上側電流レベルＩ２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ｔＤ中に上側電流閾値Ｉ２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ｔＤ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。
【００５７】
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ｔＤ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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
［ステップ４８］始動時に、高電圧レールＶＨ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ＶＬ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。
【００６１】
［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ＶＨ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。
【００６２】
［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ＩＳを感知する。
【００６３】
［ステップ５８］感知電流ＩＳ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ＩＳＣと比較される。
［ステップ６０］感知電流ＩＳが、所定の閾値電流ＩＳＣ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。
【００６４】
［ステップ６２］感知電流ＩＳが、所定の閾値電流ＩＳＣ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ｔＤ中に、噴射器１２ａ、１２ｂを選択しかつ放電スイッチＱ２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。
【００６５】
［ステップ６４］電流感知および制御手段２８が、放電段階ｔＤ中に流れる電流ＩＳ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ＩＳが所定の閾値電流ＩＯＣ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ＩＯＣは、運転中に開回路テストに使用される閾値電流Ｉ２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ｔＤ中に、より少ない電流が流れるためである。
【００６６】
［ステップ６８］感知電流ＩＳが、所定の閾値電流ＩＯＣ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。
【００６７】
［ステップ７０］感知電流ＩＳが、所定の閾値電流ＩＯＣ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。
【００６８】
［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。
【００６９】
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ＶＨとグランドレールＶＧＮＤにまたがって接続され、また低電圧レールＶＬとバイアス点ＰＢ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。
【００７０】
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（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）を含む。第１の抵抗器Ｒ１は、高電圧レールＶＨと低電圧レールＶＬ上のバイアス点ＰＢとの間に接続され、第２の抵抗器Ｒ２および第３の抵抗器Ｒ３は、バイアス点ＰＢとグランドレールＶＧＮＤの間に直列に接続される。第２の抵抗器Ｒ２は、バイアス点ＰＢと第３の抵抗器Ｒ３の間に接続され、第３の抵抗器Ｒ３は、第２の抵抗器Ｒ２とグランドレールＶＧＮＤの間に接続される。
【００７１】
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ｔＣ直後に、またその充電段階ｔＣの終了後に続く所定の期間ΔｔＡ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。
【００７２】
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ＳＱ１またはＳＱ２が閉じられているとき、バイアス点ＰＢでの電位ＶＢ引く低電圧レールＶＬ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Ｒ２と第３の抵抗器Ｒ３との間の点ＰＭでの電位ＶＭを、（第３の抵抗器Ｒ３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ＶＭが、バイアス点ＰＢでの電位ＶＢを以下のように
ＶＭ＝ＶＢ×Ｒ３／（Ｒ２＋Ｒ３）            （１）
したがって、
ＶＢ＝ＶＭ×（Ｒ２＋Ｒ３）／Ｒ３            （２）
のように計算するために使用される。
【００７３】
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ｔＴ中に以下の方法が使用される。
【００７４】
−充電段階ｔＣの直後、第１の噴射器１２ａが、噴射器選択スイッチＳＱ１を閉じることによって選択される。充電スイッチＱ１および放電スイッチＱ２が開いた状態であり、第３の抵抗器Ｒ３の両端間の電圧ＶＭ１が測定される。
【００７５】
−充電段階ｔＣの直後のバイアス点ＰＢ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ＶＢが、ＶＭ１から計算され、ＶＢの値がマイクロプロセッサ２４のメモリ２６内に、変数ＶＢ１として記憶される。
【００７６】
−噴射器１２ａが、噴射器選択スイッチＳＱ１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ΔｔＡが経過することが可能にされる。所定の期間ΔｔＡ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。
【００７７】
−所定の期間ΔｔＡの後、噴射器１２ａが、噴射器選択スイッチＳＱ１を閉じることによって再度選択され、Ｒ３の両端間の電圧ＶＭ２が測定される。
−この所定の期間ΔｔＡ後のＶＢの値がＶＭ２から計算され、マイクロプロセッサ２４のメモリ２６に、変数ＶＢ２として記憶される。
【００７８】
−電圧降下ＶＢ２−ＶＢ１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（ＶＢ２−ＶＢ１）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。
【００７９】
電圧降下（ＶＢ２−ＶＢ１）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ΔｔＡに依存する。期間ΔｔＡ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ΔｔＡ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。
【００８０】
電圧降下（ＶＢ２−ＶＢ１）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。
（ＶＢ２−ＶＢ１）／ΔｔＡ
この電圧傾度は、電圧測定間に経過する期間ΔｔＡ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。
【００８１】
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。
【図１】
2011027121.tif 000003
【図２ａ】
2011027121.tif 000004
【図２ｂ】
2011027121.tif 000005
【図３】
2011027121.tif 000006
【図４】
2011027121.tif 000007
【図５】
2011027121.tif 000008
【図６】
2011027121.tif 000009
【図７】
2011027121.tif 000010