(57)【要約】  開弁に必要なピーク電流に到達する前に故障を判定することができる燃料噴射装置を提供する。  燃料噴射装置は、燃料噴射弁（１３）、低電圧供給部(３５，Ｄ２，ＴＲ＿ＨｉＶｂ，ＴＲ＿Ｌｏｗ)、高電圧供給部(１５ａ，Ｄ１，ＴＲ＿Ｈｉｂｏｏｓｔ，ＴＲ＿Ｌｏｗ)、制御部（２６）を備える。制御部は、開弁するため第２の電圧（Ｖｂｏｏｓｔ）をコイル（１３ａ）へ供給するように高電圧供給部を制御し、開弁状態を保持するため第１の電圧（Ｖｂａｔ）をコイル（１３ａ）へ供給するように低電圧供給部を制御する。制御部は、高電圧供給部が故障している場合、開弁するため第１の電圧（Ｖｂａｔ）をコイル（１３ａ）へ供給するように低電圧供給部を制御する。制御部は、開弁するため第１又は第２の電圧を供給する期間内におけるコイル（１３ａ）の電気的な測定値に基づいて、燃料噴射弁（１３）を駆動できない故障を検出する。
2015118761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁弁、前記電磁弁を駆動するコイルを有する燃料噴射弁を制御し、
第１の電圧を供給する低電圧供給部と、
前記第１の電圧より大きい第２の電圧を供給する高電圧供給部と、
開弁するため前記第２の電圧を前記コイルへ供給するように前記高電圧供給部を制御し、開弁状態を保持するため前記第１の電圧を前記コイルへ供給するように前記低電圧供給部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記高電圧供給部が故障している場合、開弁するため前記第１の電圧を前記コイルへ供給するように前記低電圧供給部を制御し、
開弁するため前記第１又は第２の電圧を供給する期間内における前記コイルの電気的な測定値に基づいて、前記燃料噴射弁を駆動できない故障を検出する
ことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料噴射装置であって、
開弁するため前記第１又は第２の電圧を供給する期間内の所定のタイミングと、所定の電流値の範囲とを対応付けて記憶する記憶部と、
前記所定のタイミングにおいて前記コイルに流れる電流の電流値を測定する測定部と、をさらに備え、
前記制御部は、
測定された電流値が前記所定の電流値の範囲内でない場合、前記燃料噴射弁を駆動できない故障が発生したと判定する
ことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料噴射装置であって、
前記所定の電流値の範囲の上限は、
前記高電圧供給部が供給する前記第２の電圧の誤差範囲の上限と同じである
ことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料噴射装置であって、
前記所定の電流値の範囲の下限は、
前記低電圧供給部が供給する前記第１の電圧の誤差範囲内である
ことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項５】
請求項１に記載の燃料噴射装置であって、
ピーク電流より小さい所定の電流値と、所定の時間の範囲とを対応付けて記憶する記憶部と、
前記コイルに流れる電流の電流値が前記所定の電流値になるまでの時間を測定する測定部と、をさらに備え、
前記制御部は、
測定された時間が前記所定の時間の範囲内でない場合、前記燃料噴射弁を駆動できない故障が発生したと判定する
ことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項６】
請求項１に記載の燃料噴射装置であって、
開弁するため前記第１又は第２の電圧を供給する期間内の所定のタイミングと、ピーク電流に対応する電圧値より小さい所定の電圧値とを対応付けて記憶する記憶部と、
前記所定のタイミングにおいて前記コイルの電圧値を測定する測定部と、をさらに備え、
前記制御部は、
測定された電圧値が前記所定の電圧値以下の場合、前記燃料噴射弁を駆動できない故障が発生したと判定する
ことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項７】
請求項１に記載の燃料噴射装置であって、
開弁するため前記第１又は第２の電圧を供給する期間内の所定の期間と、所定の電圧値の差分とを対応付けて記憶する記憶部と、
前記所定の期間の前記コイルの電圧値の差分を測定する測定部と、をさらに備え、
前記制御部は、
測定された電圧値の差分が前記所定の電圧値の差分以下の場合、前記燃料噴射弁を駆動できない故障が発生したと判定する
ことを特徴とする燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料供給装置に過電流が流れる状態で該装置が故障に至った場合であっても、燃料供給装置を保護することが出来る技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
特許文献１には、「エンジンの運転状態を検出する手段、検出した前記運転状態に基づき、開弁信号と保持信号の２つの信号から構成される燃料噴射パルスの幅を算出する手段、前記燃料噴射パルスの幅に基づき、燃料噴射装置に備えられているソレノイドに開弁電流を供給する手段及び、前記開弁電流が所定電流値に至った後、開弁状態を保持する保持電流をソレノイドに供給する手段とを備えた燃料供給装置において、前記開弁信号と前記保持信号の論理積が成立した場合に、前記ソレノイドへの電流の供給を行い、前記燃料噴射パルスの開始時から前記開弁電流が所定電流値に到達するまでの時間が、タイマで計測された所定時間より短い場合、燃料噴射装置の異常判定を行うことを特徴とする燃料供給装置。」が記載されている。【０００４】
開弁コイルと保持コイルとの二つの励磁コイルを備えた燃料噴射弁のコイル駆動手段の故障が診断できると共に、該故障と診断された場合にも故障状態に応じた燃料噴射制御を行うことができる内燃機関の燃料噴射装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。【０００５】
特許文献２には、「開弁コイルと保持コイルとを有する燃料噴射弁と、制御装置と、を備えた内燃機関の燃料噴射装置において、前記制御装置が前記開弁コイルに流れるピーク電流値を検出する手段と、該ピーク電流値又は該ピーク電流値に基づく値が予め設定した故障判定しきい値以上の状態、又は、他の設定した故障判定しきい値以下の状態であることを判定して故障を診断する手段とを備え、前記故障診断手段は、前記ピーク電流値が、前記状態を所定の故障判定期間以上継続した場合に、故障と診断してなる。」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第０３８９４０８８号公報
【特許文献２】特開２００２−２２１０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１又は２に記載されるような技術では、開弁に必要なピーク電流に到達してから故障の判定が行われる。そのため、ピーク電流に到達する前に故障を判定することができないという問題があった。【０００８】
本発明の目的は、開弁に必要なピーク電流に到達する前に故障を判定することができる燃料噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、電磁弁、前記電磁弁を駆動するコイルを有する燃料噴射弁と、第１の電圧を供給する低電圧供給部と、前記第１の電圧より大きい第２の電圧を供給する高電圧供給部と、開弁するため前記第２の電圧を前記コイルへ供給するように前記高電圧供給部を制御し、開弁状態を保持するため前記第１の電圧を前記コイルへ供給するように前記低電圧供給部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記高電圧供給部が故障している場合、開弁するため前記第１の電圧を前記コイルへ供給するように前記低電圧供給部を制御し、開弁するため前記第１又は第２の電圧を供給する期間内における前記コイルの電気的な測定値に基づいて、前記燃料噴射弁を駆動できない故障を検出するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、開弁に必要なピーク電流に到達する前に故障を判定することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態である燃料噴射装置に係る筒内噴射エンジンの制御システムの構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態である燃料噴射装置の構成図である。
【図３】図２に示す燃料噴射弁の駆動を制御する回路の構成図である。
【図４】通常時における本発明の第１の実施形態である燃料噴射装置に用いる燃料噴射弁の駆動電流の一例を示した図である。
【図５】故障時における本発明の第１の実施形態である燃料噴射装置に用いる燃料噴射弁の駆動電流の一例を示した図である。
【図６】本発明の第１の実施形態である燃料噴射装置による燃料噴射弁駆動の正常時と故障時における燃料噴射流量特性の一例を示した図である。
【図７】本発明の第１の実施形態である燃料噴射装置による高電圧供給時間と燃料噴射弁内コイルに流れる駆動電流の関係の一例を示した図である。
【図８】本発明の第１の実施形態である燃料噴射装置に用いる燃料噴射弁駆動回路の故障判定の一例を示した図である。
【図９】本発明の第２の実施形態である燃料噴射装置に用いる燃料噴射弁駆動回路の故障判定の一例を示した図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態である燃料噴射装置に用いる燃料噴射弁の駆動電圧の一例を示した図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態である燃料噴射装置に用いる燃料噴射弁駆動回路の故障判定の一例を示した図である。
【図１２】図７から図９で示した燃料噴射装置による故障判定を示すフローチャートである。
【図１３】図１０から図１１で示した燃料噴射装置による故障判定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】
【００１２】
以下、図面を用いて、本発明の第１〜第３の実施形態である燃料噴射装置の構成及び動作を説明する。なお、各図において、同一部分には同一符号を付すものとする。
【００１３】
（第１の実施形態）
最初に、図１を用いて、筒内噴射エンジンの制御システムの構成を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態である燃料噴射装置に係る筒内噴射エンジンの制御システムの構成図である。
【００１４】
図１において、エンジン１に吸入される空気は、エアクリーナ３の入力部４から取り入れられ、吸入空気計５を通り、吸入流量を制御する絞弁６を設置した絞弁ボディ７を通り、コレクタ８に入る。ここで、絞弁６は、これを駆動するモータ１０と連結しており、モータ１０を駆動することにより絞弁６を操作して、吸入空気量を制御できるようになっている。
【００１５】
コレクタ８に至った吸入空気は、エンジン１の各シリンダ２に接続された吸気管１９に分配され、シリンダ２内の燃焼室に導かれる。
【００１６】
一方、ガソリン等の燃料は、燃料タンク１１から燃料ポンプ１２により吸引、加圧されて燃料噴射弁１３と、燃圧を所定の範囲内に制御する可変燃圧レギュレータ１４が配管されている燃料系に供給される。燃圧は、燃圧センサ３４により測定されている。
【００１７】
燃料は、各シリンダ２の燃焼室に燃料噴射口を開口している燃料噴射弁１３から燃焼室内に噴射される。燃焼室内に流入した空気と噴射燃料とは混合され、点火コイル１７から供給される圧電により点火プラグが点火されて燃焼される。エンジン１の燃焼室で燃焼した排気ガスは、排気管２８に導かれ、触媒を介してエンジン１の外に放出される。
【００１８】
空気量計５からは、吸気流量を示す信号が出力され、コントロールユニット１５に入力されるようになっている。絞弁ボディ７には、絞弁６の開度を検出するスロットルセンサ１８が取り付けられており、その出力もコントロールユニット１５に入力されるようになっている。
【００１９】
クランク角センサ１６は、エンジン１のカム軸（不図示）によって回転駆動され、クランク軸の回転位置を少なくても１〜１０°程度の精度で検出する。この信号もコントロールユニット１に入力されるようになっている。排気管２８に設けられたＡ／Ｆセンサ２０は、排気ガスの成分から実運転空燃比を検出して出力し、この信号もコントロールユニット１５に入力されるようになっている。
【００２０】
上記で説明した各信号により燃料の噴射タイミング、噴射流量（燃料噴射弁のパルス幅制御）、点火のタイミング等が制御される。コントロールユニット１５は、ＣＰＵ２６を備える。なお、ＣＰＵ２６は、各信号に基づいて、エンジンチェックランプ３２をオン／オフさせる。
【００２１】
次に、図２を用いて、燃料噴射装置の構成を説明する。図２は、本発明の第１の実施形態である燃料噴射装置１００の構成図である。
【００２２】
燃料噴射装置１００は、保持電源供給回路３５、コントロールユニット１５、燃料噴射弁１３などから構成される。保持電源供給回路３５は、フューズ４３ａ及び４３ｂ、リレー３１などから構成される。
【００２３】
燃料噴射弁１３には、燃料噴射弁内の電磁弁を駆動するためのコイル１３ａが内蔵される。バッテリ３０からフューズ４３ａ及び４３ｂ、リレー３１、コントロールユニット１５を介して、バッテリ電源が燃料噴射弁１３に導かれる。
【００２４】
コントロールユニット１５は、高燃圧下でも燃料噴射弁１３を駆動する為に、高電圧生成回路１５ａにより生成されたバッテリ電圧Vbatよりも高い高電圧Vboost（例えば６５Ｖ）を燃料噴射弁駆動の最初にコイル１３ａへ供給し、所望の高い電流を流し、高電圧供給時間をコントロールする。
【００２５】
次に、コントロールユニット１５は、燃料噴射弁１３が開弁するのに充分な電流がコイル１３ａへ供給された時点で、高電圧供給を止めて、バッテリ電圧Vbatをコイル１３ａへ供給する。これにより、燃料噴射弁１３の開弁状態を保持可能な電流をコイル１３ａへ供給する。
【００２６】
インジェクタ駆動回路（Ｈｉ）１５ｂとインジェクタ駆動回路（Ｌｏ）１５ｃをＯＮ/ＯＦＦ制御する事で、燃料噴射弁１３に供給する電圧及び電流が制御される。例えば、駆動ＩＣ１５ｄ（燃料噴射弁駆動カスタムＩＣ）は、シャント抵抗ＳＲの両端電圧Vsrに基づいて燃料噴射弁内コイル１３ａに流れる電流Iを検出し、検出した電流Ｉに基づいてそのＯＮ/ＯＦＦ制御を行う。
【００２７】
なお、シャント抵抗の抵抗値に基づいて電圧Vsrを電流Ｉに変換する変換部を設ける必要があるが、説明を簡単にするため、図２には図示していない。燃料噴射弁１３を駆動する電流生成の詳細は、図３及び図４を用いて後述する。
【００２８】
次に、コントロールユニット１５内にあるＣＰＵ２６では、図２に示すブロック２６ａが、燃料噴射システムの自己診断判定を行う。ここで、ブロック２６ａには、燃料噴射弁内コイル１３ａに流れる電流Ｉ（電流値）または、高電圧生成回路１５ａにより生成された高電圧Vboost（高電圧値）が入力される。
【００２９】
ブロック２６ａは、入力された電流Ｉ及び高電圧Vboostに基づいて自己診断判定を行う。なお、自己診断判定の詳細は、図７〜図１０を用いて後述する。ブロック２６ｂは、ブロック２６による自己診断判定の結果に基づいて、インジェクタ駆動波形指令を駆動ＩＣ１５ｄに通知する。
【００３０】
次に、ブロック２６ｃは、ブロック２６による自己診断判定の結果に基づいて、燃料噴射弁１３を駆動するパルス幅ＴＩを算出する。例えば、故障時には、ブロック２６Ｃは、正常時に対してパルス幅ＴＩを長くするように演算し、演算されたパルス幅ＴＩを駆動ＩＣ１５ｄへ供給する。
【００３１】
このように、燃料噴射装置１００に故障が発生した場合、燃料噴射弁１３の駆動電流及びパルス幅が適宜変更される。なお、駆動ＩＣ及びＣＰＵ２６は、制御部として機能する。
【００３２】
次に、図３を用いて、燃料噴射弁１３の駆動を制御する回路について説明する。図３は、図２に示す燃料噴射弁１３の駆動を制御する回路の構成図である。
【００３３】
図３に示すように、高電圧生成回路１５ａ（例えば、ＤＣ-ＤＣコンバータ）は、バッテリ電圧Vbatよりも高い電圧Vboostを生成する。生成された高電圧Vboostは、ダイオードD1、燃料噴射弁１３の上流に設けたトランジスタＴＲ＿ＨｉＶｂｏｏｓｔを介して、燃料噴射弁内コイル１３ａに供給される。これにより、燃料噴射弁内コイル１３ａに電流Ｉが供給される。
【００３４】
詳細には、燃料噴射弁１３の上流に設けたトランジスタＴＲ＿ＨｉＶｂｏｏｓｔをＯＮとし、燃料噴射弁１３の下流に設けたトランジスタＴＲ＿ＬｏｗをＯＮとすることで電流を流す。なお、このときトランジスタＴＲ＿ＨｉＶｂはＯＦＦとなっている。
【００３５】
高電圧Vboostを供給する制御では、図３に示すシャント抵抗SRにより燃料噴射弁１３内のコイル１３ａに流れる電流Ｉを検出し、所望の電流に到達した時点で高電圧Vboostの供給を停止し、次の駆動ステップであるバッテリ電圧Vbatによる駆動制御に移行する。
【００３６】
燃料噴射弁１３の駆動の次のステップとしては、図３に示す保持電源供給回路３５により供給された電圧Vbat（保持電源＝バッテリ電圧）により、ダイオードD2、燃料噴射弁１３の上流に設けたトランジスタＴＲ＿ＨｉＶｂを介して、燃料噴射弁内コイル１３ａに電流Ｉが供給される。
【００３７】
詳細には、燃料噴射弁１３の上流に設けたトランジスタＴＲ＿ＨｉＶｂをＯＮとし、高電圧供給同様に燃料噴射弁の下流に設けたトランジスタＴＲ＿ＬｏｗをＯＮとすることで電流を流す。なお、このときトランジスタＴＲ＿ＨｉＶｂｏｏｓｔはＯＦＦとなっている。
【００３８】
バッテリ電圧Vbatにより燃料噴射弁１３内のコイル１３ａに流れる電流Ｉは、図３に示すシャント抵抗SRを用いて検出された電流Ｉに基づいて制御される。燃料噴射弁１３に電流を流す為の各トランジスタの駆動制御は、図２に示す駆動ＩＣ１５ｄにより実行される。
【００３９】
ここで、高電圧生成回路１５ａ、ダイオードＤ１、トランジスタＴＲ＿ＨｉＶｂｏｏｓｔ、及びトランジスタＴＲ＿Ｌｏｗは、バッテリ電圧Vbatよりも大きい昇圧電圧Vboostを燃料噴射弁１３のコイル１３ａに供給する高電圧供給部として機能する。また、保持電源供給回路３５、ダイオードＤ２、トランジスタＴＲ＿ＨｉＶｂ、及びトランジスタＴＲ＿Ｌｏｗは、バッテリ電圧Vbatを供給する低電圧供給部として機能する。
【００４０】
次に、図４及び図５を用いて、燃料噴射弁１３に流す電流の実施形態の一例を説明する。図４は、通常時における本発明の第１の実施形態である燃料噴射装置１００に用いる燃料噴射弁１３の駆動電流の一例を示した図である。図５は、故障時における本発明の第１の実施形態である燃料噴射装置１００に用いる燃料噴射弁１３の駆動電流の一例を示した図である。
【００４１】
図４（Ｂ）に示すインジェクタ（燃料噴射弁）駆動パルス信号は、ＣＰＵ２６から駆動ＩＣ１５ｄへ供給される信号である。このパルス信号区間（駆動パルス信号がオンとなっている時間ＴＩ）で燃料噴射弁内の弁が開弁し、燃料噴射が行われる。なお、図４（Ｆ）を用いて後述するように、実際には、インジェクタ駆動パルス信号と開弁との間にはタイムラグがある。
【００４２】
図４（Ｄ）に示すインジェクタ（燃料噴射弁）駆動電流切替信号は、以下に述べる燃料噴射弁１３に供給する電流値を切替えるタイミングに用いる信号である。この信号も、インジェクタ駆動パルス信号と同様にＣＰＵ２６から駆動ＩＣ１５ｄへ供給される信号である。
【００４３】
図４（Ｅ）に示すインジェクタ（燃料噴射弁）電流波形は、図２及び図３で示した駆動回路及び駆動方法により生成された燃料噴射弁に流れる電流の一例である。この電流により、燃料噴射弁１３が駆動される。
【００４４】
図４（Ｅ）に示す所望電流値Ｉｐ（ピーク電流）に到達するまで、または、図４（Ｃ）に示すＴｐｅａｋ時間経過するまで、図３で説明した高電圧を供給し、Ｉｐ（電流値）またはＴｐｅａｋ（インジェクタ駆動パルス信号の供給を開始してからの時間）に到達した時点で、高電圧供給を終了する。
【００４５】
図４（Ｅ）に示すインジェクタ電流波形に対応する高電圧値の動作を図４（Ａ）に示す。燃料噴射弁１３へ高電圧を供給している期間は、図３で説明した高電圧生成回路１５ａから電力を消費する事になり当該高電圧値は低下した後、高電圧生成回路１５ａにより再度所望の電圧になるまでチャージされる。
【００４６】
燃料噴射弁１３への供給電源は、高電圧Vboostからバッテリ電圧Vbatに切替えられた後、インジェクタ駆動電流切替信号が供給されている期間Ｔｈｏｌｄ１は、燃料噴射弁１３に流れる電流は所望値Ｉｈ１に電流制御される。
【００４７】
その後、インジェクタ駆動パルス信号が供給されている期間ＴＩで、インジェクタ駆動電流切替信号の供給が終了している期間は、電流値Ｉｈ１よりも低い所望の電流値Ｉｈ２に電流制御される。
【００４８】
図４（Ｆ）に示すインジェクタ（燃料噴射弁）内バルブ動作は、図４（Ｅ）に示す電流値により、開弁され、開弁された状態が保持され、インジェクタ駆動パルス信号の供給が終了した時点以降に閉弁する動作となる挙動を示したものである。
【００４９】
以上により、燃料圧力が高い状態でも、その燃料圧力に打ち勝って燃料噴射弁１３の開弁を安定的に制御し、内燃機関に供給する燃料噴射量を制御するものである。
【００５０】
次に、図５を用いて、本実施形態の電圧機能が故障した場合においての燃料噴射駆動電流波形の一例を説明する。
【００５１】
図５（Ｂ）に示すインジェクタ駆動パルス信号及び図５（Ｄ）に示すインジェクタ駆動電流切替信号により、燃料噴射弁１３に電流が供給される。しかし、高電圧機能が故障すると、燃料噴射弁１３の開弁に必要な電流を供給する事が出来ない状態になり、燃料噴射弁１３の開弁駆動力が低下する。その結果、図５（Ｆ）に示すようにインジェクタ内バルブ動作は、図４（Ｆ）で示した動作に対し大きく遅延して開弁する事になる。つまり、同じインジェクタ駆動パルス信号において大きく燃料噴射特性が低下する事になる。
【００５２】
このように高電圧供給部が故障して、燃料噴射弁１３の開弁に必要な電流Ｉｐが供給できない場合には、所望の燃料噴射量制御が行えず、安定した内燃機関の運転状態を維持することができなくなる。
【００５３】
その場合には、正常である電流値Ｉｈ１及びＩｈ２の電流制御で燃料噴射弁１３を駆動し、高電圧供給部が故障した状態であっても、所定量の燃料噴射制御を行い、内燃機関の運転状態を確保する事が可能となる。
【００５４】
すなわち、制御部（２６）は、高電圧供給部（１５ａ、Ｄ１、ＴＲ＿Ｈｉｂｏｏｓｔ、ＴＲ＿Ｌｏｗ）が故障している場合、開弁するためバッテリ電圧Vbatを燃料噴射弁１３のコイル１３ａへ供給するように低電圧供給部（３５、Ｄ２、ＴＲ＿ＨｉＶｂ、ＴＲ＿Ｌｏｗ）を制御する。
【００５５】
次に、図６を用いて、図４及び図５で説明した燃料噴射弁１３の駆動電流波形での燃料噴射弁１３の流量特性について説明する。図６は、本発明の第１の実施形態である燃料噴射装置１００による燃料噴射弁駆動の正常時と故障時における燃料噴射流量特性の一例を示した図である。
【００５６】
図６に示す実線は、通常時（図４で説明した通常時の燃料噴射弁供給電流波形駆動）の燃料噴射弁１３の噴射量特性である。
【００５７】
一方、図６に示す点線は、高電圧供給無し（図５で説明した高電圧電源を供給せずに、バッテリ電圧のみによるＩｈ１、Ｉｈ２電流波形駆動）での燃料噴射弁の流量特性である。
【００５８】
このように、正常時（実線）に対し、高電圧供給無し（点線）では、燃料噴射弁の開弁力が低下する事により、開弁するまでの時間を必要とし、同一燃料噴射量に対し、燃料噴射可能パルス幅（図中の横軸）を長く供給する必要がある。
【００５９】
しかしながら、燃料噴射弁１３が開弁するまで充分にパルス幅を制御すれば、所望の燃料噴射量を内燃機関に供給する事が可能となる。
【００６０】
このように燃料噴射装置１００の故障が発生した場合には、その故障を正確に自己診断として行い、所望の燃料噴射弁駆動方法及び駆動パルス幅制御を行う必要がある。
【００６１】
次に、図７を用いて、高電圧供給時間と燃料噴射弁内コイルに流れる駆動電流の関係を説明する。図７は、本発明の第１の実施形態である燃料噴射装置１００による高電圧供給時間と燃料噴射弁内コイル１３ａに流れる駆動電流の関係の一例を示した図である。
【００６２】
図７の上段に示した２本の実線７０１（正常：上限特性）、７０２（正常：下限特性）と一点鎖線７０３（正常：中央特性）は、高電圧供給部（高電圧生成回路１５ａ、駆動トランジスタＴＲ＿ＨｉＶｂｏｏｓｔ、駆動ＩＣ１５ｄ）が正常な状態で燃料噴射弁１３を駆動した場合においての駆動パルスＯＮしてからの時間に対する、燃料噴射弁内コイル１３ａに流れる電流の挙動である。
【００６３】
燃料噴射弁内コイル１３ａへ流れる電流は、主に燃料噴射弁内コイル１３ａの抵抗とインダクタンス及び、高電圧供給部により生成された高電圧の値と燃料噴射弁内コイルに通電している時間により決定される。
【００６４】
図７に示す上限特性（実線７０１）と下限特性（実線７０２）は、燃料噴射弁内コイル１３ａの抵抗やインダクタンス及び、高電圧の値のばらつきにより変化するものである。例えば、燃料噴射弁内コイル１３ａの抵抗が小さい程、電流は高くなり、燃料噴射弁内コイル１３ａの抵抗が大きい程、電流値は小さくなる。
【００６５】
一方、図７の下段に示した２本の点線７０４（異常：上限特性）、７０５（異常：下限特性）と二点鎖線７０６（異常：中央特性）は、図５で説明した高電圧供給部が異常な状態で、燃料噴射弁１３を駆動した場合においての駆動パルスＯＮしてからの時間に対する、燃料噴射弁内コイル１３ａに流れる電流Ｉの挙動である。
【００６６】
燃料噴射弁内コイル１３ａへ流れる電流Ｉは、主に燃料噴射弁内コイル１３ａの抵抗とインダクタンス及び、バッテリ３０により供給された電圧の値Vbatと燃料噴射弁内コイル１３ａに通電している時間により決定される。図７の点線で示した上限特性（点線７０４）と下限特性（点線７０５）は、正常状態で説明したものである。
【００６７】
図７で示したように、正常時と異常時の燃料噴射弁内コイル１３ａに流れる電流Ｉは、例えば高電圧が６５Ｖとした場合において、同一時間（図７に示す横軸上の所定のタイミング）において重なる事がない。そこで、燃料噴射弁駆動パルス信号がＯＮしてからの所定タイミング（図７に示すＴｉｍｅ：Ａ）にて、燃料噴射弁内コイル１３ａに流れている電流値を検出する事で、正常と異常を区別する事が可能となる。
【００６８】
なお、制御部（２６）は、開弁するため昇圧電圧Vboost又はバッテリ電圧Vbatを供給する期間内において燃料噴射弁１３のコイル１３ａの電流値（測定値）に基づいて、燃料噴射弁１３を駆動できない故障を検出する。記憶部（メモリ等）は、開弁するため昇圧電圧Vboost又はバッテリ電圧Vbatを供給する期間内の所定のタイミングと所定の電流値の範囲とを対応付けて記憶する。所定の電流値の範囲の上限は、高電圧供給部が供給する昇圧電圧Vboostの誤差範囲の上限と同じである。所定の電流値の範囲の下限は、低電圧供給部が供給するバッテリ電圧Vbatの誤差範囲内である。
【００６９】
次に、図８を用いて、燃料噴射弁駆動回路の故障判定の一例を説明する。図８は、本発明の第１の実施形態である燃料噴射装置１００に用いる燃料噴射弁駆動回路の故障判定の一例を示した図である。
【００７０】
燃料噴射弁１３を開弁駆動させる高電圧供給部が故障した場合には、燃料噴射弁内コイル１３ａに流れる電流Ｉと通電時間の関係から、正常時と区別する事が可能である。図８は、その判定方法に示したものである。
【００７１】
図８の横軸は、燃料噴射弁に駆動パルスをＯＮしてからの時間である。図８の中段に示している正常範囲は、燃料噴射弁１３及び駆動回路が正常である部分である。ここで、当該正常範囲が所定範囲内を設けている事は、正常範囲内で駆動ばらつきが生じるからである。
【００７２】
一方、図８の上段及び下段に示している異常範囲は、燃料噴射弁１３ａまたは駆動回路が故障している場合の範囲である。上段の異常範囲は、例えば燃料噴射弁内のコイル特性（抵抗）が異常（低い）故障の場合である。下段の異常範囲は、例えば燃料噴射弁内のコイル特性が異常（高い）または、駆動回路の高電圧供給部の高電圧値が低い異常が発生した場合である。
【００７３】
このように燃料噴射弁１３の駆動パルス供給時間に基づいて、燃料噴射弁に流れる電流値により、正常か異常かを判定する事ができる。ここで、より正確に正常と異常を判定する為には、燃料噴射弁駆動パルスＯＮしてからの時間が長い程、容易に検出する事が可能となる。
【００７４】
これは、燃料噴射弁１３に流れる電流の成長が前述した通り、燃料噴射弁内コイル１３ａの抵抗とインダクタンスの値により決定される事から、緩やかになるものであり、燃料駆動パルス幅が所定時間以上に制御される状態で判定すれば良い。
【００７５】
以上説明したように、本実施形態によれば、開弁に必要なピーク電流に到達する前に故障を判定することができる。例えば、ピーク電流に到達する前に燃料噴射パルスがＯＦＦしてしまうような短い駆動パルス幅制御を行っている場合でも故障を判定できる。
【００７６】
（第２の実施形態）
次に、図９を用いて、燃料噴射弁駆動回路の故障判定を説明する。図９は、本発明の第２の実施形態である燃料噴射装置１００に用いる燃料噴射弁駆動回路の故障判定の一例を示した図である。
【００７７】
図７では、燃料噴射弁駆動パルスがONになってから所定時間（駆動パルスON時間よりも短い、例えばＴｉｍｅＡ＝１００μｓ）での燃料噴射弁に流れている電流値による故障判定である事に対し、図９では、所定電流（例えば  駆動電流Ｉｐ、またはそれよりも小さい３Ａ）に到達するまでの時間を計測する事により異常を検出して、故障判定する方法の１例である。
【００７８】
図９の横軸は、所定の電流値（例えば３Ａ）に到達するまでの時間である。所定の電流値は、図７で示したように燃料噴射弁１３に駆動パルスＯＮしてから燃料噴射弁１３に流れる電流値であり、異常を判定する為の正常時に最低限流れる電流値の範囲内で設定した値である。
【００７９】
図９の中央に示している正常範囲９０１は、燃料噴射弁１３及び駆動回路が正常である部分である。ここで、正常範囲９０１が所定範囲内を設けている事は、正常範囲内で駆動ばらつきが生じるからである。
【００８０】
一方、図９の左側の異常範囲９０２及び右側の異常範囲９０３は、燃料噴射弁１３または駆動回路が故障している場合の範囲である。図９の異常範囲９０２は、例えば燃料噴射弁内のコイル特性（抵抗）が異常（低い）故障の場合であり、図９の異常範囲９０３は、例えば燃料噴射弁内のコイル特性が異常（高い）または、駆動回路の高電圧供給部の高電圧値が低い異常が発生した場合である。
【００８１】
このように燃料噴射駆動パルスをＯＮしてからの所定電流到達時間に基づいて、燃料噴射弁に流れる電流値により、正常か異常を判定する事ができる。加えて、所定電流値に到達する事無く、当該到達時間が計測されない場合においても図９の左に示した範囲の異常として定義して故障判定すれば良い。
【００８２】
なお、記憶部（メモリ等）は、ピーク電流より小さい所定の電流値と所定の時間の範囲とを対応付けて記憶する。測定部（タイマー）は、燃料噴射弁１３のコイル１３ａに流れる電流の電流値が所定の電流値になるまでの時間を測定する。ピーク電流は、所望の期間内に開弁（フルリフト）するのに必要な電流である。
【００８３】
以上説明したように、本実施形態によれば、開弁に必要なピーク電流に到達する前に故障を判定することができる。これにより、燃料噴射弁の開弁駆動をピークとなる電流値にて制御しない場合（例えば、開弁電流供給する時間で制御する場合）でも、故障を判定できる。
【００８４】
本実施形態では、高電圧供給部が故障している場合に、低電圧供給部で開弁を行うため、ピーク電流に達する前の故障において、開弁電流が大きい場合と小さい場合がある。そのため、開弁電流を単に１つの閾値と比較するだけでは、低電圧供給部で開弁を行う場合も故障と判定され、車両を停止させてしまう可能性もある。本実施形態によれば、低電圧供給部で開弁を行う場合も、適切に故障を判定できる。
【００８５】
（第３の実施形態）
次に、図１０を用いて、燃料噴射弁駆動回路の故障判定を説明する。図１０は、本発明の第３の実施形態である燃料噴射装置１００に用いる燃料噴射弁１３の駆動電圧の一例を示した図である。
【００８６】
図１０（Ａ）の実線１００１で示すインジェクタ駆動高電圧、図１０（Ｂ）の実線１００２で示すインジェクタ駆動パルス信号及び図１０（Ｃ）の実線１００３で示すインジェクタ駆動電流波形は、図４で説明したものと同じであり、それぞれ正常時の動作を示したものである。
【００８７】
図１０（Ａ）の一点鎖線１０１１は、燃料噴射弁１３は正常であるが、燃料噴射弁駆動回路が異常である場合の一例である。一点鎖線１０１１の動作は、燃料噴射弁パルスを印加しても変化しない事から、例えば、図３で示したトランジスタＴＲ＿ＨｉｖｂｏｏｓｔのＦＥＴがＯＦＦ故障（ＯＮにならない）した場合に発生する現象である。このような異常が発生した場合には、燃料噴射弁１３に高電圧が供給される事ができない為、適正な燃料噴射量制御を行う事ができない。
【００８８】
次に、図１０（Ａ）の点線１０１２は、高電圧生成回路１５ａが異常となり所望の高電圧を供給できない（例えば、高電圧（６５Ｖ）ではなくバッテリ電圧（１２Ｖ）を供給）の異常が発生した場合である。この場合には燃料噴射弁パルスを印加した場合には、正常状態と同様に燃料噴射弁パルスＯＮした後、当該高電圧値は変化するものの、高電圧値そのものが低い状態（例えば、正常時６５Ｖに対し４０Ｖ）となる。このような異常が発生した場合には、燃料噴射弁に所望の駆動電流が流れない為、適正な燃料噴射量制御を行う事ができない。
【００８９】
次に、図１０（Ａ）の二点鎖線１０１３は、一点鎖線１００１での異常状態に加えて、高電圧生成回路１５ａが異常となり所望の高電圧を供給できない（例えば、高電圧（６５Ｖ）ではなくバッテリ電圧（１２Ｖ）を供給）２重の異常が発生した場合である。この場合には前記同様に燃料噴射弁パルスを印加しても変化しない事に加えて、高電圧値そのものが低い状態となる。この場合においても燃料噴射弁１３に高電圧が供給される事ができない為、適正な燃料噴射量制御を行う事ができない。
【００９０】
以上、図１０で説明したように、燃料噴射弁に供給する高電圧値及びその変化を検知する事で、故障判定を行う事ができる。ここで、高電圧の変化は、図１０中で示した燃料噴射駆動パルス供給前のタイミングで検出した図中黒丸ＢＣの値と、燃料噴射弁駆動パルスＯＮしてから所定の時間Ｔｉｍｅ：Ｂ経過したタイミングの高電圧を検出した図中の白丸ＷＣの値を比較する事で判定すれば良い。
【００９１】
ここで、前記黒丸ＢＣのタイミングは、燃料噴射弁１３により高電圧生成回路１５ａの電力が消費される前の状態であり、白丸ＷＣのタイミングは、燃料噴射弁１３により高電圧生成回路１５ａの電力が消費されて低下し、高電圧生成回路１５ａにより所望の高電圧に復帰する前のタイミングである。このように黒丸ＢＣと白丸ＷＣのタイミングで検出した高電圧の差により判定すれば良い。
【００９２】
燃料噴射弁１３に供給する高電圧値は、黒丸ＢＣのタイミングと白丸ＷＣのタイミングの何れかまたは両方のタイミングで検出した値で判定すれば良い。
【００９３】
次に、図１１を用いて、燃料噴射弁駆動回路の故障判定を説明する。図１１は、本発明の第３の実施形態である燃料噴射装置１００に用いる燃料噴射弁駆動回路の故障判定の一例を示した図である。
【００９４】
図１１の横軸は、前記燃料噴射弁に供給する高電圧の値である。図１１の左側は、図１０で示した黒丸ＢＣと白丸ＷＣのタイミングの差による判定で、所定値（図中左点線）以上の差が検出された場合には正常と判定し、所定値以下の場合には、燃料噴射弁１３が正常に電力を消費しきれていないとして異常と判定する。
【００９５】
一方、図１１の右側は、図１０で示した黒丸ＢＣまたは白丸ＷＣの何れか一方もしくは両方のタイミングで検出した高電圧値による判定で、所定値（図中右点線）以上と検出された場合には正常と判定し、所定値以下の場合には、高電圧生成回路１５ａが正常に機能していないとして異常と判定する。
【００９６】
なお、記憶部（メモリ等）は、開弁するため昇圧電圧Vboost又はバッテリ電圧Vabatを供給する期間内の所定のタイミングと、ピーク電流に対応する電圧値より小さい所定の電圧値とを対応付けて記憶する。また、記憶部は、開弁するため昇圧電圧Vboost又はバッテリ電圧Vabatを供給する期間内の所定の期間と、所定の電圧値の差分とを対応付けて記憶する。
【００９７】
測定部（ＳＲ、２６）は、所定のタイミングにおいて燃料噴射弁１３のコイル１３ａの電圧値を測定する。また、測定部は、所定の期間の燃料噴射弁１３のコイル１３ａの電圧値の差分を測定する。
【００９８】
以上説明したように、本実施形態によれば、開弁に必要なピーク電流に到達する前に故障を判定することができる。これにより、燃料噴射弁の開弁駆動をピークとなる電流値にて制御しない場合（例えば、開弁電流供給する時間で制御する場合）でも、故障を判定できる。
【００９９】
（第１〜第２の実施形態の動作）
次に、図１２を用いて、燃料噴射装置１００に係る燃料噴射弁１３に与える電圧による故障判定方法について説明する。図１２は、図７から図９で示した燃料噴射装置１００による故障判定を示すフローチャートである。
【０１００】
内燃機関の制御装置（図１に示すＣＰＵ２６）は、内燃機関の運転状態に基づいて算出された燃料噴射駆動パルス幅を演算して出力する（ステップ１２０１）。
【０１０１】
ＣＰＵ２６は、ステップＳ１２０１によって演算及び出力された燃料噴射駆動パルス幅に基づいて燃料噴射弁１３に流れる電流の値を入力処理する（ステップ１２０２）。
【０１０２】
ＣＰＵ２６は、ステップ１２０２にて入力された燃料噴射弁１３に流れた電流の値（検出値）に基づいて、燃料噴射装置１００が正常か否かを判定する（ステップ１２０３）。
【０１０３】
燃料噴射装置１００が正常か否かの判定方法については、図８で示した燃料噴射駆動パルスＯＮしてからの所定経過時間での前記入力した燃料噴射弁１３の駆動電流の値に応じて正常か否かを判定する。もしくは図９で示した燃料噴射駆動パルスＯＮしてからの所定電流到達時間を求めて、正常か否かを判定する。ここで、図８で記載した燃料噴射弁１３の駆動パルス幅が所定時間以上である場合に、正常か否かを判定すれば、より精度良い判定が可能となる。
【０１０４】
故障と判定された場合（ステップ１２０３；ＹＥＳ）、ＣＰＵ２６は、故障時制御を行う（ステップ１２０４）。例えば、図６で示した燃料噴射弁１３の流量特性に基づいた燃料噴射パルス幅補正制御を行って、噴射量制御を行う。
【０１０５】
（第３の実施形態の動作）
次に、図１３を用いて、燃料噴射装置１００に係る燃料噴射弁１３に与える電圧による故障判定方法について説明する。図１３は、図１０から図１１で示した燃料噴射装置１００による故障判定を示すフローチャートである。
【０１０６】
内燃機関の制御装置（図１記載のＣＰＵ２６）は、図１２と同じく内燃機関の運転状態に基づいて算出された燃料噴射駆動パルス幅を演算して出力する（ステップ１２０１）。
【０１０７】
ＣＰＵ２６は、高電圧生成回路１５ｄにて生成された燃料噴射駆動する際に供給される高電圧の値を入力処理する（ブロック１３０２）。
【０１０８】
ＣＰＵ２６は、ステップ１３０２にて入力された高電圧に基づいて、燃料噴射制御装置が正常か否かを判定する（ブロック１３０３）。
【０１０９】
燃料噴射装置１００が正常か否かの判定方法については、図１１で示した燃料噴射駆動パルスＯＮしていない際の高電圧値と駆動パルスＯＮしてからの所定時間経過した後の高電圧の値に応じて、高電圧の値または、高電圧の差に基づいて、正常か否かを判定する。
【０１１０】
故障と判定された場合（ステップ１３０３；ＹＥＳ）、ＣＰＵ２６は、図１２で示したと同様に故障時制御を行う（ステップ１２０４）。
【０１１１】
以上説明した第１〜第３の実施形態によれば、如何なる燃料噴射弁の駆動制御パルス幅制御及び駆動方法（開弁駆動をピーク電流値ではなく時間で制御）を採った場合においても、燃料噴射弁の高電圧駆動故障が発生した場合に、確実に故障を判定する事ができる。
【０１１２】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記した実施例は本発明を分かりやすく説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
【符号の説明】
【０１１３】
１…エンジン
２…シリンダ
３…エアクリーナ
４…入力部
５…空気量計
６…絞弁
７…絞弁ボディ
８…コレクタ
１０…モータ
１１…燃料タンク
１２…燃料ポンプ
１３…燃料噴射弁
１３ａ…燃料噴射弁内コイル
１４…可変燃圧レギュレータ
１５…コントロールユニット
１５ａ…高電圧生成回路
１５ｂ…インジェクタ駆動回路（Ｈｉ）
１５ｃ…インジェクタ駆動回路（Ｌｏ）
１５ｄ…駆動ＩＣ（燃料噴射弁駆動カスタムＩＣ）
１６…クランク角センサ
１７…点火コイル
１８…スロットルセンサ
１９…吸気管
２０…Ａ／Ｆセンサ
２６…ＣＰＵ
２６ａ…ブロック（自己診断判定制御部）
２６ｂ…ブロック（燃料噴射弁駆動波形指令部）
２６ｃ…ブロック（インジェクタパルス幅演算部）
２８…排気管
３０…バッテリ
３１…リレー
３２…エンジンチェックランプ
３５…保持電源供給回路
４３ａ…フューズ
４３ｂ…フューズ
１００…燃料噴射装置
【図１】
2015118761.tif 000003
【図２】
2015118761.tif 000004
【図３】
2015118761.tif 000005
【図４】
2015118761.tif 000006
【図５】
2015118761.tif 000007
【図６】
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【図７】
2015118761.tif 000009
【図８】
2015118761.tif 000010
【図９】
2015118761.tif 000011
【図１０】
2015118761.tif 000012
【図１１】
2015118761.tif 000013
【図１２】
2015118761.tif 000014
【図１３】
2015118761.tif 000015
【国際調査報告】
2015118761.tif 000016
2015118761.tif 000017