(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容量性構成要素と並列に第１の燃料インジェクタ（１２ａ）を備えるインジェクタ構成装置のための駆動回路（２０ａ）であって、
(i) 前記第１の燃料インジェクタ（１２ａ）及び／又は前記容量性構成要素を前記駆動回路内に選択するように動作可能であり、前記第１の燃料インジェクタ（１２ａ）及び／又は前記容量性構成要素を前記駆動回路から選択外とするように動作可能であるセレクター手段（ＳＱ１、ＳＱ２）と、
(ii) 前記容量性構成要素が選択され、前記第１の燃料インジェクタ（１２ａ）が選択外とされているとき、
(a)  前記第１の燃料インジェクタ（１２ａ）を通して電流（Ｉsense）を検知し、
(b)  検知された前記電流（Ｉsense）が第１の閾値電流（Ｉlimit）と異なっているとき、前記第１の燃料インジェクタと連係するスタックターミナル短絡故障の検出に関する第１の信号を提供するように動作可能である診断手段（３６ａ、３６ｂ）と、
を備える、駆動回路。
【請求項２】
前記容量性構成要素は、第２の燃料インジェクタ（１２ｂ）である、請求項１に記載の駆動回路（２０ａ）。
【請求項３】
前記第２の燃料インジェクタ（１２ｂ）が選択外とされ、前記第１の燃料インジェクタ（１２ａ）が選択されたとき、前記診断手段（３６ａ、３６ｂ）は、前記第２の燃料インジェクタ（１２ｂ）と連係するスタックターミナル短絡故障を検出するため前記第２の燃料インジェクタ（１２ｂ）を通った前記電流（Ｉsense）を検知するように動作可能である、請求項２に記載の駆動回路（２０ａ）。
【請求項４】
(i)  充電位相の間に前記第１及び第２の燃料インジェクタ（１２ａ、１２ｂ）のうち選択された一つと作動接続して該選択された燃料インジェクタを通して充電電流を流れさせるための第１の電荷貯蔵手段（Ｃ１）と、
(ii)   放電位相の間に前記第１及び第２の燃料インジェクタ（１２ａ、１２ｂ）のうち選択された一つと作動接続して該選択された燃料インジェクタを通して放電電流を流れさせるための第２の電荷貯蔵手段（Ｃ２）と、
を更に備える、請求項２又は３に記載の駆動回路（２０ａ）。
【請求項５】
前記第１及び第２の燃料インジェクタ（１２ａ、１２ｂ）のうち選択された一つの前記第１の電荷貯蔵手段（Ｃ１）又は前記第２の電荷貯蔵手段（Ｃ２）への接続を作動的に制御するためのスイッチ手段（Ｑ１、Ｑ２）を備える、請求項４に記載の駆動回路（２０ａ）。
【請求項６】
前記スイッチ手段（Ｑ１、Ｑ２）が動作され、前記第１の燃料インジェクタ（１２ａ）又は前記第２の燃料インジェクタ（１２ｂ）のいずれかが選択されたとき、前記診断手段（３６ａ、３６ｂ）は、前記第１及び第２の燃料インジェクタ（１２ａ、１２ｂ）のうち選択された一つを通して開回路電流（Ｉopsense）を検知し、該開回路電流（Ｉopsense）が前記第１の閾値電流（Ｉlimit）と実質的に同じであるとき開回路故障の検出に関する
第２の信号を提供するように動作可能である、請求項５に記載の駆動回路（２０ａ）。
【請求項７】
前記開回路電流（Ｉopsense）は、前記第１の閾値電流（Ｉlimit）のいずれかの側に開回路許容電流（Ｉoptol）内に収まった場合、前記第１の閾値電流と実質的に同じであるとみなされる、請求項６に記載の駆動回路（２０ａ）。
【請求項８】
電源手段（２２）と、次の放電位相の前に該電源手段（２２）から前記第１の電荷貯蔵手段（Ｃ１）まで電荷を移動させるため前記充電位相の終了時に動作可能である、再生スイッチ手段（ＲＳＱ）と、を更に備える、請求項４乃至７のいずれか１項に記載の駆動回路（２０ａ）。
【請求項９】
前記駆動回路（２０ａ）は、診断手段（ＲＨ、ＲＬ）を備え、該診断手段は、
(a)  前記第１の燃料インジェクタ（１２ａ）から前記第２の燃料インジェクタ（１２ｂ
）までのバンク接続部と既知の電圧レベル（Ｖ１、ＶGND）との間で測定電圧（ＶBIAS）を検知し、該測定電圧（ＶBIAS）は、前記駆動回路が故障を持っていない場合には前記既知の電圧（Ｖ１、ＶGND）に関して予期された電圧（ＶPinjN、ＶBcalc）へと偏倚されており、
(b)   前記予期された電圧（ＶPinjN、ＶBcalc）とは異なる測定電圧（ＶBIAS）を検知したとき故障を示す第３の信号を提供するように動作可能である、請求項２乃至８のいずれか１項に記載の駆動回路（２０ａ）。  
【請求項１０】
前記予期された電圧（ＶBcalc）は、前記第３の信号が短絡故障を示すように、前記第１及び第２の燃料インジェクタ（１２ａ、１２ｂ）が前記駆動回路（２０ａ）から選択外とされたとき、前記バンク接続部と前記既知の電圧レベル（ＶGND）との間の電圧である、請求項９に記載の駆動回路（２０ａ）。  
【請求項１１】
前記第３の信号が開回路故障を示すように、前記第１及び第２の燃料インジェクタ（１２ａ、１２ｂ）のうち一つが前記駆動回路（２０ａ）内で選択されたとき、前記予期された電圧（ＶPinjN）は前記既知の電圧（Ｖ１）と選択された前記燃料インジェクタ（１２ａ、１２ｂ）にかかる電圧（ＶinjN）との実質的な総和である、請求項９に記載の駆動回路（２０ａ）。  
【請求項１２】
前記診断手段は、前記第１及び第２の燃料インジェクタ（１２ａ、１２ｂ）のうち１つ又は両方と連係する電流センサ（３６ａ、３６ｂ）を備える、請求項２乃至１１のいずれか１項に記載の駆動回路（２０ａ）。  
【請求項１３】
前記診断手段（ＲＦ）は、グラウンド電位（ＶGND）への前記駆動回路のグラウンド接続部に配置され、前記診断手段（ＲＦ）は、
(a)  検出電流（Ｉdect）を検知し、
(b)  短絡故障の検出に関する第４の信号を提供し、該第４の信号は、前記検出電流（Ｉdect）が第２の閾値電流（Ｉtrip）と異なっているとき提供されるように動作可能である、請求項１乃至１２のうちいずれか１項に記載の駆動回路（２０ａ）。
【請求項１４】
検知された前記電流（Ｉsense）は、許容電流（Ｉstol）より多く前記第１の閾値電流と異なっている場合に前記第１の閾値電流（Ｉlimit）とは異なっているとされる、請求項１乃至１３のうちいずれか１項に記載の駆動回路（２０ａ）。
【請求項１５】
第１の燃料インジェクタ（１２ａ）と、容量性構成要素と、請求項１乃至１４のうちいずれか１項に記載の駆動回路（２０ａ）と、を備え、前記燃料インジェクタ（１２ａ）は前記駆動回路（２０ａ）によって動作可能である、自動車エンジン（８）のためのインジェクタバンク（１０；１０ｂ）。
【請求項１６】
エンジン（８）の動作を制御するためのエンジン制御モジュール（１４）であって、該エンジン制御モジュール（１４）は、前記エンジン（８）の動作を制御するためのマイクロプロセッサ（１６）と、データを記録するためのメモリ（２４）と、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の駆動回路（２０ａ）と、を備え、該駆動回路（２０ａ）は前記マイクロプロセッサ（１６）によって制御可能である、エンジン制御モジュール（１４）。
【請求項１７】
第１の燃料インジェクタ（１２ａ）と容量性構成要素とを並列に有するインジェクタ構成装置のための駆動回路（２０ａ）で故障を検出する方法であって、
(a)  前記容量性構成要素を前記駆動回路内に選択し、前記第１の燃料インジェクタ（１２ａ）を前記駆動回路から選択外とし、
(b)  前記第１の燃料インジェクタ（１２ａ）を通して電流（Ｉsense）を検知し、
(c) 検知された前記電流（Ｉsense）が第１の閾値電流（Ｉlimit）と異なっているとき、前記第１の燃料インジェクタ（１２ａ）と連係するスタックターミナル短絡故障の検出に関する第１の信号を提供する、各工程を備える、方法。
【請求項１８】
前記容量性構成要素は、第２の燃料インジェクタ（１２ｂ）である、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
(a)  前記第２の燃料インジェクタ（１２ｂ）を選択外とし、前記第１の燃料インジェクタ（１２ａ）を選択し、
(b)  前記第２の燃料インジェクタ（１２ｂ）と連係されたスタックターミナル短絡故障をチェックするように、前記選択外とされた第２の燃料インジェクタ（１２ｂ）を通して前記電流（Ｉsense）を検知する、各工程を更に備える、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１及び第２の燃料インジェクタ（１２ａ、１２ｂ）のうち選択された一つを、充電位相の間に第１の電荷貯蔵手段（Ｃ１）に接続動作させ、該選択された燃料インジェクタを通して充電電流を流れさせるか、又は、放電位相の間に第２の電荷貯蔵手段（Ｃ２）に接続動作させ、該選択された燃料インジェクタを通して放電電流を流れさせるためスイッチ手段（Ｑ１、Ｑ２）を制御する工程を更に備える、請求項１８又は１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記スイッチ手段（Ｑ１、Ｑ２）が動作され、前記第１の燃料インジェクタ（１２ａ）又は前記第２の燃料インジェクタ（１２ｂ）のいずれかが選択されたとき、
(a)  前記第１及び第２の燃料インジェクタ（１２ａ、１２ｂ）のうち選択された一つを通して開回路電流（Ｉopsense）を検知し、
(b)  前記開回路電流（Ｉopsense）が前記第１の閾値電流（Ｉlimit）と実質的に同じであるとき前記燃料インジェクタの選択された一つと連係する開回路故障の検出に関する第２の信号を提供する、各工程を更に備える、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記スイッチ手段は、充電位相を作動的に動作させるための充電スイッチ（Ｑ１）を備え、前記方法は、前記第１及び第２の燃料インジェクタ（１２ａ、１２ｂ）のうち少なくとも１つと連係する開回路故障の検出前に前記充電スイッチ（Ｑ１）を動作させる工程を更に備える、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記スイッチ手段は、放電位相を作動的に動作させるための放電スイッチ（Ｑ２）を備え、前記方法は、前記第１及び第２の燃料インジェクタ（１２ａ、１２ｂ）のうち少なくとも１つと連係する開回路故障の検出前に前記放電スイッチ（Ｑ２）を動作させる工程を更に備える、請求項２１又は２２に記載の方法。
【請求項２４】
(a)  前記第１の燃料インジェクタ（１２ａ）から前記第２の燃料インジェクタ（１２ｂ）までのバンク接続部と既知の電圧レベル（Ｖ１、ＶGND）との間で測定電圧（ＶBIAS）を検知し、該測定電圧（ＶBIAS）は、前記駆動回路が故障を持っていない場合には前記既知の電圧（Ｖ１、ＶGND）に関して予期された電圧（ＶPinjN、ＶBcalc）へと偏倚されており、
(b)   前記予期された電圧（ＶPinjN、ＶBcalc）とは異なる測定電圧（ＶBIAS）を検知したとき開回路故障又は短絡故障を示す第３の信号を提供する、各工程を備える、請求項１８乃至２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
(a)   グラウンド電位（ＶGND）への前記駆動回路（２０ａ）のグラウンド接続を通して検出電流（Ｉdect）を検知し、
(b)  前記検出電流（Ｉdect）が第２の閾値電流（Ｉtrip）と異なっているとき短絡故障を示す第４の信号を提供する、各工程を更に備える、請求項１８乃至２４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
前記第１及び第２の燃料インジェクタ（１２ａ、１２ｂ）の各々を前記駆動回路（２０ａ）に選択し、該第１及び第２の燃料インジェクタ（１２ａ、１２ｂ）の各々を前記駆動回路（２０ａ）から選択外とする各工程は、セレクタースイッチ手段（ＳＱ１、ＳＱ２）を動作させる工程を備える、請求項１８乃至２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
前記方法は、前記第１及び第２の燃料インジェクタ（１２ａ、１２ｂ）を順次選択する工程を備える、請求項１８乃至２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
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製品であって、前記コンピュータプログラムソフトウェア部分は、実行環境で実行されたとき、請求項１７乃至２７のいずれか１項に記載の方法のステップのうち１つ以上を実施するように動作可能である、コンピュータプログラム製品。
【請求項２９】
請求項２８に記載の前記コンピュータプログラムソフトウェア部分又は該コンピュータプログラムソフトウェア部分の各々を格納した、データ格納媒体。
【請求項３０】
請求項２９に記載のデータ格納媒体が提供さ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、故障を検出するための診断手段を有するインジェクタ構成のための駆動回路並びにインジェクタ構成の駆動回路のための診断方法に関する。駆動回路は、内燃エンジンにおけるインジェクタ構成であって、該インジェクタ構成はインジェクタバルブニードル運動を制御するための圧電アクチュエータを有する種類のインジェクタを備える、インジェクタ構成のためのものであるが、これに限定されるものではない。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエンジンには、一般に、燃料（例えば、ガソリン又はディーゼル燃料）を個々のシリンダーに噴射するための燃料インジェクタ、又は、エンジンの吸気マニホルドが備え付けられている。エンジン燃料インジェクタは、燃料分配システムを経由して分配される高圧燃料を含む燃料レイルに連結されている。ディーゼルエンジンでは、従来の燃料インジェクタは、典型的には、燃料レイルから計量され且つ対応するエンジンシリンダー又は吸気マニホルド内に噴射される流体燃料の量を制御するため開閉するように動作されるバルブニードルを用いている。
【０００３】
燃料の正確な計量を提供する一つの種類の燃料インジェクタは、圧電燃料インジェクタである。圧電燃料インジェクタは、エンジン内に噴射される燃料を計量するため噴射バルブを開閉するため機械的に直列に配置された圧電要素のスタックから作られた圧電アクチュエータを用いている。圧電燃料インジェクタが自動車で使用することが周知されている。
【０００４】
圧電燃料インジェクタでの燃料の計量は、一般に、圧電要素の伸縮の量を変化させるため圧電要素に適用される電位差を制御することによって達成される。圧電要素の伸縮の量は、バルブニードルの移動距離を変化させ、よって、燃料インジェクタを通過する燃料の量を変化させる。圧電燃料インジェクタは、少量の燃料を正確に計量する能力を提供する。
【０００５】
典型的には、燃料インジェクタは、１つ以上のインジェクタのバンクで一緒にグループ分けされている。ＥＰ１４００６７６で説明されているように、インジェクタの各バンクは、インジェクタの動作を制御するためそれ自身の駆動回路を有する。当該回路は、電源により発生された電圧Ｖｓを段階的に変化させ、即ち１２ボルトからより高い電圧まで段階的に変化させる例えば変圧器等のパワー供給源と、電荷、よってエネルギーを蓄えるための蓄電キャパシタと、を備えている。より高い電圧は、各噴射事象に対して圧電燃料インジェクタの充電及び放電をパワー供給するため使用される蓄電キャパシタに印加される。専用の電源、例えば変圧器等を必要としない駆動回路が、ＷＯ２００５／０２８８３６Ａ１に説明されたように、開発された。
【０００６】
これらの駆動回路の使用は、蓄電キャパシタ、よって圧電燃料インジェクタに亘って印加された電圧を動的に制御することを可能にしている。これは、インジェクタ構成装置に交互に接続された２つの蓄電キャパシタを使用することによって達成される。蓄電キャパシタの一つが、放電電流がインジェクタ構成装置を通って流れて噴射事象を開始するときの放電位相の間にインジェクタ構成装置に接続されている。他の蓄電キャパシタが、噴射事象を終了する放電位相の間にインジェクタ構成装置に接続されている。再生スイッチが、蓄電キャパシタを補充するため、後の放電位相の前に、充電位相の終了時に使用される。
【０００７】
任意の回路と同様に、故障が駆動回路で発生し得る。ディーゼルエンジン燃料噴射システム等の安全危機システムでは、駆動回路内の故障は、噴射システムの故障へとつながりかねず、その結果、エンジンのカタストロフィー的故障を生じさせ得る。従って、特に駆動回路が使用中の間、ロバストな診断システムが圧電アクチュエータ及び連係する駆動回路の重大な故障モードを検出することが要求されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上に鑑みて、本発明の目的は、インジェクタ構成装置及び連係する駆動回路の、重大な故障モード又は故障応答特性を検出することができる診断手段、及び、該診断手段を動作す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、容量性構成要素と並列に第１の燃料インジェクタを備えるインジェクタ構成装置のための駆動回路が提供される。駆動回路は、セレクター手段と、診断手段とを備える。セレクター手段は、前記第１の燃料インジェクタ及び／又は前記容量性構成要素を前記駆動回路内に選択するように動作可能であり、前記第１の燃料インジェクタ及び／又は前記容量性構成要素を前記駆動回路から選択外とするように動作可能である。前記容量性構成要素が選択され、前記第１の燃料インジェクタが選択外とされているとき、診断手段は、第１の燃料インジェクタを通って電流を検知するように動作可能である。次に、検知された前記電流が第１の燃料インジェクタと連係する短絡故障を示す第１の閾値電流と異なっているとき、診断手段は、第１の信号を提供するように動作可能である。好ましくは、第１の燃料インジェクタ及び前記容量性構成部品が実質的に同じキャパシタンスを有する。
【００１０】
燃料インジェクタは、容量性特性を有するアクチュエータを備える。その結果、充電されたアクチュエータを備える燃料インジェクタが選択外とされたとき、燃料インジェクタは、電流を伝達すべきでない。しかし、燃料インジェクタがアクチュエータのターミナルの間の短絡故障を有する（「スタックターミナル短絡故障」と称される）場合、燃料インジェクタは、放電を実行する。単一の選択可能な燃料インジェクタを有するインジェクタ構成装置の一形態では、燃料インジェクタは、燃料インジェクタを該インジェクタ構成装置と連係する駆動回路から選択外とすることができ、電気的要素を選択することができるように容量性構成要素と並列に配置されている。選択外とされた燃料インジェクタのアクチュエータが完全に充電されたとき、それは電流を引き出すべきではない。しかし、選択外とされた燃料インジェクタがスタックターミナル短絡故障を有する場合、それは、選択された容量性構成要素から電流を引き出す。その結果、有利には、選択外とされた燃料インジェクタを通して流れる電流を検出することによって、選択外とされたインジェクタがスタックターミナル短絡故障を有するか否かを決定することが可能となる。第１の信号が診断手段によって提供されるとき、スタックターミナル短絡故障の示唆が提供される。
【００１１】
容量性構成要素が選択外とされ、第１の燃料インジェクタが選択されたとき、診断手段は、好ましくは、容量性構成要素を通して検出電流を検知するように動作可能である。
【００１２】
特に好ましい実施例では、容量性構成要素は、第２の燃料インジェクタであってもよい。好ましくは、第１及び第２のインジェクタの各々が、連係する電流センサと直列に配列される。その結果、第１及び第２の燃料インジェクタの両方を、選択外とすることができ、順次、スタックターミナル故障に関してテストすることができ、スタックターミナ短絡故障をインジェクタ構成装置の特定の燃料インジェクタと連係させることができる。これは、有利な点である。通常の運転条件の間、燃料インジェクタの各々を、他の燃料インジェクタが選択外とされている間に噴射のため順次選択することができるからである。
【００１３】
駆動回路は、第１の電荷貯蔵手段と、第２の電荷貯蔵手段とを備えることができる。第１の電荷貯蔵手段は、充電位相の間に前記第１及び第２の燃料インジェクタのうち選択された一つと作動接続し、該選択された燃料インジェクタを通して充電電流を流れさせる。第２の電荷貯蔵手段は、放電位相の間に前記第１及び第２の燃料インジェクタのうち選択された一つと作動接続し、該選択された燃料インジェクタを通して放電電流を流れさせる。好ましくは、駆動回路は、前記第１及び第２の燃料インジェクタのうち選択された一つの前記第１の電荷貯蔵手段又は前記第２の電荷貯蔵手段への接続を作動的に制御するためのスイッチ手段を備える。有利には、放電位相は噴射事象を開始することができ、充電位相は噴射事象を終了することができる。代替の実施例では、充電位相が噴射事象を開始し、放電位相が噴射事象を終了させる。
【００１４】
前記第１の燃料インジェクタ又は前記第２の燃料インジェクタのいずれかが選択されたとき前記スイッチ手段を動作することができるので、前記診断手段は、前記第１及び第２の燃料インジェクタのうち選択された一つを通して開回路電流を検知するように動作可能とすることができる。診断手段が、開回路電流が前記第１の閾値電流と実質的に同じであることを検知したとき、診断手段は、好ましくは、開回路故障を示す第２の信号を提供する。インジェクタ構成装置の特定の燃料インジェクタを検出された開回路故障と連係させることが可能となるため、本実施態様は有利な効果を奏する。
【００１５】
スイッチ手段は、充電位相を動作させるため閉じるように動作可能である充電スイッチを備えていてもよい。有利には、充電スイッチは、開回路故障を検出することができるように始動時に動作することができる。好ましくは、放電スイッチは、充電位相を動作させるように閉じるように動作可能であり、開回路故障を通常の運転条件の間に検出することを可能としている。
【００１６】
かくして、診断手段は、第１の燃料インジェクタとスイッチ手段とを選択するためセレクター手段の両方の動作時に第１の燃料インジェクタと連係する開回路故障のための検出電流を検知することを有利に可能にしている。しかし、診断手段は、第１の燃料インジェクタを選択外とし、第２の燃料インジェクタを選択するためセレクター手段の動作時に第１の燃料インジェクタと連係するスタックターミナル短絡故障を検出することを可能としている。好ましくは、セレクター手段は、第１及び第２の燃料インジェクタの各々と連係するセレクタースイッチを備える。有利には、第１の燃料インジェクタ及び第２の燃料インジェクタの各々は、その連係するセレクタースイッチ手段の動作によって駆動回路に接続されたり、取り外されたりすることができる。
【００１７】
診断手段は、第１及び第２の燃料インジェクタの各々と連係する電流センサを備えることができる。好ましくは、これらの電流センサは、各々、第１の燃料インジェクタ及び第２の燃料インジェクタの各々の一つと直列に配置される。有利には、電流センサは、第１の燃料インジェクタ及び第２の燃料インジェクタを通した電流を厳密に監視することを可能にする。
【００１８】
第１の閾値電流は、実質的にゼロの電流に等しくてもよい。これは、スタックターミナル短絡故障を検出するため、検出された電流との比較のための参照電流を検知する必要はないという利点を有する。
【００１９】
好ましくは、検知された電流は、許容電流を超えた電流分だけ第１の閾値電流と異なっている場合に第１の閾値電流と異なっているとみなされる。その結果、スタックターミナル短絡故障の検出に関して、電流測定誤差及び取るに足らない迷電流を無視することができる。有利には、診断手段は、燃料インジェクタが満足に機能することができない信号を提供する。従って、検知された開電流は、第１の閾値電流のいずれかの側に開回路許容電流内に収まった場合、第１の閾値電流と実質的に同じであるとみなすことができる。かくして、診断手段は、検出電流を測定する際に小さい系統的誤差が存在する場合でさえ、インジェクタ構成装置内の開回路故障を有利に検出することができる。更には、開回路許容値は非常に小さい。
【００２０】
診断手段は、第１の燃料インジェクタの第２の燃料インジェクタへのバンク接続部と、既知の電圧レベルとの間で測定電圧を検出するように動作可能である。測定電圧は、駆動回路が開回路故障及び短絡故障を有していない場合、既知の電圧に対して、予期された電圧だけ偏倚される。診断手段は、故障を示す第３の信号を提供することができる。故障を示す第３の信号は、予期された電圧とは異なる測定電圧の検出において有利に提供される。その結果、診断手段は、故障を検出し、その種類を同定するため第１の燃料インジェクタと連係された電圧を更に使用することができる。好ましくは、第３の信号は、測定電圧が許容電圧を超えた電圧で、予期された電圧と異なっている場合に提供される。その結果、診断手段は、燃料インジェクタが満足に機能することができないときのみ第３の信号を提供する。
【００２１】
第３の信号は、予期された電圧が、バンク接続部と既知の電圧レベルとの間の電圧差であるとき及び第１の燃料インジェクタ及び第２の燃料インジェクタが駆動回路から選択外とされたとき、短絡故障を示し得る。これは、診断手段が第１の燃料インジェクタと連係する短絡故障を検出することができるという利点を提供する。かくして、第１の燃料インジェクタ又は第２の燃料インジェクタを選択する必要無しに短絡故障を検出することが可能となり、短絡故障によって燃料インジェクタ及び駆動回路の残りの部分に引き起こされ得る損傷を拘束する。
【００２２】
第３の信号は、予期された電圧が、既知の電圧と第１の燃料電池インジェクタ及び第２の燃料インジェクタにかかる電圧との総和に実質的に等しいとき、並びに、第１の燃料電池インジェクタ及び第２の燃料インジェクタの一つが駆動回路内で選択されるとき、インジェクタ構成装置と連係する開回路故障を示すことができる。従って、診断手段は、インジェクタ構成装置と連係する電圧を検知することによって第１の燃料インジェクタと連係する開回路故障を有利に検出することができる。好ましい実施態様では、診断手段は、開回路故障及び短絡故障の両方を検出することができ、それにより第３の信号が両方の種類の故障を示すようにしている。
【００２３】
診断手段は、燃料インジェクタ構成装置と連係する短絡故障を検出することができる。本実施例では、診断手段は、グラウンド電位へのグラウンド接続の状態にあってもよく、検出電流を検知するように動作可能である。好ましくは、診断手段は、短絡故障を示す第４の信号を提供するため検出電流の検知時に動作可能である。典型的には、検出可能な当該種類の短絡は、燃料インジェクタのハイ側又はロー側から、グラウンド電位又はバッテリなどの低電圧源への短絡を含み得る。第４の信号は、検出電流が第２の閾値電流とは異なっているとき、好ましくは、検出電流が第２の閾値電流より大きいとき、提供されてもよい。その結果、診断手段は、短絡故障を検出するため燃料インジェクタと連係する電流を使用し、スタックターミナル故障ではない、燃料電池インジェクタと連係する種類の短絡故障の検出を可能にする。当該種類の短絡故障は、検出電流及び検知電流を評価することによって決定することができる。
【００２４】
駆動回路のグラウンド電位へのグラウンド接続部は、第１の電荷貯蔵手段又は第２の電荷貯蔵手段への燃料インジェクタの接続を作動的に制御するためのスイッチ手段に接続されてもよい。有利には、グラウンド接続部は、２つの電荷貯蔵手段の一方に接続され、好ましくは、放電スイッチに接続される。
【００２５】
一実施態様では、駆動回路は、電源手段を有する。加えて、駆動回路は、再生スイッチ手段を持っていてもよい。再生スイッチ手段の動作は、引き続く放電位相の前に、電源手段から第１の電荷貯蔵手段へと移動することができる。再生スイッチ手段は、故障の検出前に動作されてもよく、好ましくは、電荷を転写するため充電位相の終了時に動作可能となる。
【００２６】
更には、駆動回路は、例えばＥＣＭ等のマイクロプロセッサ内で一体形成されていてもよい。しかし、別の実施態様では、駆動回路は、ＥＣＭの残りの部分に接続されている。
【００２７】
本発明の第２の態様によれば、自動車エンジンのためのインジェクタバンクが存在している。インジェクタバンクは、第１の燃料インジェクタと、容量性構成要素と、本発明の第１の態様に係る駆動回路と、を備え、燃料インジェクタが駆動回路によって動作可能である。好ましくは、容量性構成部品が燃料インジェクタである場合には、駆動回路によって動作可能である。
【００２８】
本発明の第３の態様によれば、エンジンの動作を制御するためのエンジン制御モジュールが提供される。エンジン制御モジュールは、マイクロプロセッサと、メモリと、本発明の第１の態様に係る駆動回路と、を備える。マイクロプロセッサは、駆動回路及びメモリ記録データを介してエンジンの動作を制御する。
【００２９】
本発明の第４の態様によれば、第１の燃料インジェクタと該インジェクタと並列に配置された容量性構成部品とを有するインジェクタ構成装置のための駆動回路におけるスタックターミナル短絡故障を検出する方法が提供される。本方法は、容量性構成部品を駆動回路内に選択し、第１の燃料インジェクタを駆動回路から選択外とする、各工程を備える。電流は、第１の燃料インジェクタを介して検知される。検知電流が第１の閾値電流と異なっているとき、第１の燃料インジェクタと連係するスタックターミナル短絡故障の検出に関する第１の信号が提供される。
【００３０】
本方法は、容量性構成部品を選択外とし、第１の燃料インジェクタを選択する、各工程を更に備えることができる。本方法では、検知電流を、選択外とされた容量性構成要素を介して検知することができる。これは、容量性構成部品が第２の燃料インジェクタであるときに有利となる。第１及び第２の燃料インジェクタの選択を、両者のいずれか一方におけるスタックターミナル故障を検出するために順次可能にするからである。
【００３１】
本方法の一実施態様では、第１の燃料インジェクタを駆動回路内に選択する工程及び該第１の燃料インジェクタを駆動回路から選択外とする工程は、セレクタースイッチ手段を動作させる工程を備える。セレクタースイッチ手段を燃料インジェクタと直列にすることが有利となる。本方法の本実施態様の変形態様では、第２の燃料インジェクタを駆動回路内に選択する工程及び該第２の燃料インジェクタを駆動回路から選択外とする工程は、前記セレクタースイッチ手段を動作させる工程を備える。好ましくは、セレクタースイッチ手段は第２の燃料インジェクタと直列である。
【００３２】
本方法は、第１の燃料インジェクタ及び第２の燃料インジェクタのうち一つの第１の電荷貯蔵手段又は第２の電荷貯蔵手段への接続を動作させるためスイッチ手段を制御する工程を備える。好ましくは、スイッチ手段は、充電位相の間に第１の電荷貯蔵手段に接続動作させ、充電電流を流れさせるように動作する。スイッチ手段は、放電位相の間に第２の電荷貯蔵手段に接続動作させ、充電電流を流れさせるように動作する。
【００３３】
前記スイッチ手段が動作され、前記第１の燃料インジェクタ又は前記第２の燃料インジェクタのいずれかが選択されたとき、本方法は、前記第１及び第２の燃料インジェクタのうち選択された一つを通して開回路電流を検知する工程を備える。検知電流を監視することは、第１の燃料インジェクタと連係する電流センサによりなすことができる。電流センサは、第１の燃料インジェクタと直列であるのが好ましい。前記開回路電流が前記第１の閾値電流と実質的に同じであるとき前記燃料インジェクタの選択された一つと連係する開回路故障の検出に関する第２の信号が提供されてもよい。
【００３４】
前記スイッチ手段は、充電スイッチを備えていてもよい。有利には、充電スイッチは、前記第１及び第２の燃料インジェクタのうち少なくとも１つと連係する故障の検出前に前記充電スイッチを動作させることによって充電位相を実行する。好ましくは、充電スイッチは、開回路故障を検出するため始動時に動作される。スイッチ手段は、放電スイッチを備えていてもよい。本方法の一実施例では、放電スイッチは、前記第１及び第２の燃料インジェクタのうち少なくとも１つと連係する故障の検出前に放電位相が実行されるように動作される。放電スイッチは、開回路故障を検出するため通常の運転条件の間に動作されてもよい。
【００３５】
測定電圧は、前記第１の燃料インジェクタから容量性構成部品へのバンク接続部と既知の電圧レベルとの間で検出することができる。該測定電圧は、前記駆動回路が故障を持っていない場合には前記既知の電圧に関して予期された電圧へと偏倚されている。有利には、前記予期された電圧とは異なる測定電圧を検知したとき開回路故障又は短絡故障を示す第３の信号を提供する工程を備える。
【００３６】
好ましくは、本方法は、グラウンド電位への前記駆動回路のグラウンド接続を通して検出電流を検知する工程を備える。前記検出電流が第２の閾値電流と異なっているとき本方法は短絡故障を示す第４の信号を提供することができる。
【００３７】
本発明の第５の態様によれば、コンピュータプログラム製品が提供される。該コンピュータプログラム製品は、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。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は、実行環境で実行されたとき、本発明の第４の態様に係る方法のステップのうち１つ以上を実施するように動作可能である。
【００３８】
本発明の第６の態様によれば、本発明の第５の態様に係る前記コンピュータプログラムソフトウェア部分又は該コンピュータプログラムソフトウェア部分の各々を格納した、データ格納媒体が提供される。
【００３９】
本発明の第７の態様によれば、本発明の第６の態様に係るデータ格納媒体が提供されたマイクロコンピュータが提供される。
【００４０】
本発明の全ての態様において、第１及び第２の燃料インジェクタが提供される場合、これらの燃料インジェクタは両者とも、負電荷変位式であるのが好ましい。しかし、正電荷変位動作式燃料インジェクタも使用することができ、該燃料インジェクタに対して、充電工程は、噴射事象を開始し、放電工程は燃料噴射事象を終了させる。正電荷変位式燃料インジェクタに関して、診断手段を使用する方法は、幾つかの特徴が逆転されることを除いて、同一である。
【００４１】
「閉じる」及び「動作する」という用語は、スイッチと関連付けられて使用されるとき交換可能であり、スイッチに亘って電気的接続を形成するため任意の適切なスイッチング手段の動作を含むことが意図されている。逆に、「開放する」及び「停止する」という用語は、スイッチと関連付けられて使用されるとき交換可能であり、スイッチに亘って電気的接続を断絶するため任意の適切なスイッチング手段の動作を含むことが意図されている。
【００４２】
以下、本発明の好ましい実施例を、添付図面を参照して、例を用いて説明する。
【実施例】
【００４３】
図１を参照すると、第１の燃料インジェクタ１２ａと第２の燃料インジェクタ１２ｂとを備えるインジェクタ構成装置を有する例えば自動車エンジン等のエンジン８が概略示されている。燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂは、インジェクタバルブニードル１３と圧電アクチュエータ１１とを各々有する。圧電アクチュエータ１１は、エンジン８の連係するシリンダーへの燃料の噴射を制御するためインジェクタバルブニードル１３を開閉させるように動作可能である。燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂは、ディーゼル燃料をエンジン８内に噴射するためディーゼル式内燃エンジン内で用いることができるか、又は、燃焼可能なガソリンをエンジン８内に噴射するためスパーク点火式内燃エンジン内で用いることができる。
【００４４】
燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂは、エンジン８の燃料インジェクタの第１のインジェクタセット１０を形成し、駆動回路２０ａを用いて制御される。駆動回路２０ａは、インジェクタを開閉するように第１及び第２の燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂの動作を各々制御するため、インジェクタのハイ側電圧ＶI1HI、ＶI2HIと、インジェクタのロー側電圧ＶI1LO、ＶI2LOとを監視し、制御するように配置されている。電圧ＶI1HI、ＶI2HIは、各々、インジェクタ１２ａ、１２ｂのハイ側電圧を表し、電圧ＶI1LO、ＶI2LOは、各々、インジェクタ１２ａ、１２ｂのロー側電圧を表している。
【００４５】
実際に、エンジン８は、２つ以上のインジェクタセットが備え付けられていてもよく、各セットは１つ以上の燃料インジェクタを備え、それ自身の駆動回路２０ａから２０Ｎまで有する。以下では、明瞭にするという理由のため、可能な場合には１つだけのインジェクタセットに関連して説明がなされる。以下に述べる本発明の好ましい実施例では、燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂは、負電荷変位式である。従って燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂは、放電位相の間にエンジンシリンダー内に燃料を噴射するように開放され、充電位相の間に燃料の噴射を終了するため閉鎖される。
【００４６】
エンジン８は、エンジン制御モジュール（ＥＣＭ）１４によって制御され、該モジュールの駆動回路２０ａは一体部分を形成する。ＥＣＭ１４は、燃料インジェクタ構成装置の制御を始めとする、エンジン８の動作を制御するため様々なルーチンを実行するように構成された、マイクロプロセッサ１６及びメモリ２４を備える。ＥＣＭ１４は、エンジン速度及び負荷を監視するように配置されている。ＥＣＭは、更に、燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂに供給される燃料の量及び燃料インジェクタの動作のタイミングを制御する。ＥＣＭ１４は、約１２ボルトのバッテリ電圧ＶＢＡＴを有するエンジンバッテリ（図示せず）に接続されている。ＥＣＭ１４は、バッテリ電圧ＶＢＡＴからエンジン８の他の構成部品によって要求された電圧を発生する。
【００４７】
ＥＣＭ１４の動作及びエンジン８を動作させる上でのその機能の更なる詳細、特に、インジェクタ構成装置の噴射サイクルは、ＷＯ２００５／０２８８３６号に詳細に記載されている。信号は、マイクロプロセッサ１６と、駆動回路２０ａとの間で伝達され、駆動回路２０ａから受け取った信号内に含まれるデータは、メモリ２４に記録される。
【００４８】
駆動回路２０ａは、３つの主要な位相、即ち充電位相、放電位相及び再生位相で動作する。放電位相の間、駆動回路２０ａは、燃料を噴射するためインジェクタバルブニードル１３を開放するように燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂの一つを放電するように動作する。充電位相の間、駆動回路２０ａは、燃料の噴射を終了するためインジェクタバルブニードル１３を閉じるように燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂを充電するように動作する。再生位相の間、電荷の形態のエネルギーは、専用の電源が必要でなくなるように引き続く噴射サイクルで使用するため、第１の蓄積キャパシタＣ１及び第２の蓄積キャパシタＣ２（図１には示されていない）に補給される。以下、これらの動作位相の各々を説明する。
【００４９】
図２を参照すると、駆動回路２０ａは、第１の電圧レイルＶ０と、第２の電圧レイルＶ１とを備えている。第１の電圧レイルＶ０は、第２の電圧レイルＶ１より高い電圧である。駆動回路２０ａは、二方向性の電流経路として機能する中央の電流経路３２を有する半Ｈブリッジ回路を更に備えている。中央電流経路３２は、燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂのインジェクタセット１０と直列に連結されたインダクタＬ１を有する。燃料電池インジェクタ１２ａ、１２ｂ並びにそれらの連係するスイッチング回路は、互いに並列に接続されている。
【００５０】
各々の燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂは、その圧電アクチュエータ１１が、該圧電アクチュエータ１１のロー側（＋）ターミナル及びハイ側（−）ターミナル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状態で、キャパシタの電気的特性を有する。
【００５１】
駆動回路２０ａは、第１の貯蔵キャパシタＣ１と、第２の貯蔵キャパシタＣ２と、を更に備えている。貯蔵キャパシタＣ１、Ｃ２の各々は、ハイ側及びロー側を持ち、ハイ側はキャパシタの正のターミナル上にあり、ロー側は負のターミナル上にある。第１の貯蔵キャパシタＣ１は、第１の電圧レイルＶ０と第２の電圧レイルＶ１との間で接続されている。第２の貯蔵キャパシタＣ２は、第２の電圧レイルＶ１とグラウンド電位ＶGNDとの間で接続されている。
【００５２】
更に加えて、駆動回路２０ａが電圧源Ｖｓ又はＥＣＵ１４によって供給される電源２２を有するとき、駆動回路２０ａは、専用の電源を持っていない。電圧源Ｖｓは、第２の電圧レイルＶ１とグラウンド電位ＶGNDとの間で接続され、よって、エネルギーを第２の貯蔵キャパシタＣ２に供給するように配置されている。エネルギーは、再生位相の間の電荷の再生により第１の貯蔵キャパシタＣ１に供給される。典型的には、電圧源Ｖｓは、５０から６０ボルトの間である。
【００５３】
駆動回路２０ａでは、第１及び第２の燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂの充電及び放電動作を各々制御するため、充電スイッチＱ１及び放電スイッチＱ２が設けられている。充電スイッチＱ１及び放電スイッチＱ２は、マイクロプロセッサ１６によって動作可能である。充電スイッチＱ１及び放電スイッチＱ２の各々は、閉じたとき、スイッチの各々を通した単一方向の電流の流れを可能にし、開放したとき電流の流れを防止する。充電スイッチＱ１は、該スイッチに亘って接続された第１の再循環ダイオードＲＤ１を有する。同様に、放電スイッチＱ２は、該スイッチに亘って接続された第２の再循環ダイオードＲＤ２を有する。これらの再循環ダイオードＲＤ１、ＲＤ２は、エネルギーが燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂの少なくとも１つから取り戻される駆動回路２０ａの動作のエネルギー再循環位相の間に、再循環電流が、第１の貯蔵キャパシタＣ１及び第２の貯蔵キャパシタＣ２に電荷を戻すことを可能にしている。
【００５４】
第１の燃料インジェクタ１２ａは、連係する第１のセレクタースイッチＳＱ１と直列に接続され、第２の燃料インジェクタ１２ｂは、連係する第２のセレクタースイッチＳＱ２と直列に接続されている。セレクタースイッチＳＱ１、ＳＱ２の各々は、マイクロプロセッサ１６によって動作可能である。第１のダイオードＤ１は、第１のセレクタースイッチＳＱ１と並列に接続され、第２のダイオードＤ２は、第１のセレクタースイッチＳＱ２と並列に接続されている。第１の燃料インジェクタ１２ａと連係する第１のセレクタースイッチＳＱ１が動作され、放電スイッチＱ２が動作されたとき、電流ＩDISCHARGEは、選択された燃料インジェクタ１２ａを介して放電方向に流れることを可能にされている。第１及び第２のダイオードＤ１、Ｄ２は、各々、電流ＩCHARGEが、第１及び第２の燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂに亘って、回路動作の充電位相の間に充電方向に流れることを可能にする。
【００５５】
再生スイッチ回路は、再生位相を実行するためインジェクタ１２ａ、１２ｂと並列に駆動回路２０ａに備えられている。再生スイッチ回路は、第２の貯蔵キャパシタＣ２をインダクタＬ１に接続するように機能する。再生スイッチ回路は、マイクロプロセッサ１６により動作可能である再生スイッチＲＳＱを備えている。第１の再生スイッチダイオードＲＳＤ１は、再生スイッチＲＳＱと並列に接続されている。第２の再生スイッチダイオードＲＳＤ２は、第１の再生スイッチダイオードＲＳＤ１及び再生スイッチＲＳＱに直列に連結されている。第２の再生スイッチダイオードＲＳＤ２は、保護ダイオードとして機能する。第１及び第２の再生スイッチダイオードＲＳＤ１、ＲＳＤ２は、再生スイッチＲＳＱが閉じられず電流が第２の電圧レイルＶ１から流れないならば、電流が再生スイッチ回路を通っては流れないように互いに対向しているからである。よって、電流は、充電位相の間に再生スイッチ回路を通過して流れることができない。
【００５６】
中央電流経路３２は、マイクロプロセッサ１６と連通するように配置された電流検出及び制御手段３４を備えている。電流検出制御手段３４は、中央電流経路３２の電流を検出し、検出された電流を所定の電流閾値と比較するように構成されている。電流検出制御手段３４は、検出された電流が所定の電流閾値と実質的に等しいとき出力信号を発生する。
【００５７】
電圧検知手段Ｖsense（図示せず）は、噴射のため選択された燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂに亘って検出された電圧Ｖsenseを検知するようにも提供されている。電圧検知手段は、第１及び第２の貯蔵キャパシタＣ１、Ｃ２と電源２２とに亘る電圧ＶＣ１、ＶＣ２を検知するためにも使用される。再生位相は、第１及び第２の貯蔵キャパシタＣ１、Ｃ２に亘って検出された電圧レベルＶＣ１、ＶＣ２が所定の電圧レベルと実質的に同じであるとき終了される。
【００５８】
駆動回路２０ａは、電流検出制御手段３４の出力、燃料インジェクタ１２ａ及び１２ｂのアクチュエータ１１の正のターミナル（＋）から検出された電圧Ｖsense、並びに、マイクロプロセッサ１６及びそのメモリ２４からの様々な出力信号を受信するための制御論理部３０を更に備えている。制御論理部３０は、充電スイッチＱ１及び放電スイッチＱ２、第１及び第２のセレクタースイッチＳＱ１、ＳＱ２、及び、再生スイッチＲＳＱの各々のための制御信号を発生するために様々な入力を処理するマイクロプロセッサ１６によって実行可能なソフトウェアを備えている。
【００５９】
駆動回路２０ａの動作中には、駆動パルス（又は電圧波形）は、インジェクタ１２ａ、１２ｂの各々、例えば第１の燃料インジェクタ１２ａの圧電アクチュエータ１１に印加される。駆動パルスは、充電電圧ＶCHARGEと放電電圧ＶDISCHARGEとの間で変動する。第１の燃料インジェクタ１２ａが非噴射状態にあるとき、噴射前に、駆動パルスは、比較的高い電圧が圧電アクチュエータ１１に印加されるようにＶCHARGEとなる。典型的には、ＶCHARGEは約２００乃至約３００Ｖである。噴射事象を開始することが要求されたとき、駆動パルスは、典型的には約−１００ＶであるＶDISCHARGEにまで低下される。噴射事象を終了するため、駆動パルスの電圧は、その充電電圧レベル、即ちＶCHARGEにまでもう一度昇圧される。
【００６０】
一般には、インジェクタセット１０上で選択された燃料インジェクタ（例えば、第１の燃料インジェクタ１２ａ）を動作させる際には、連係する駆動回路２０ａは、次の態様で動作される。第１に、放電スイッチＱ２及び第１の燃料インジェクタ１２ａの第１のセレクタースイッチＳＱ１が、閉じられる。次に続く放電位相の間には、放電スイッチＱ２は、選択された燃料インジェクタ１２ａにかかる電圧が噴射事象を開始するため適切な電圧放電レベル（即ちＶDISCHARGE）まで減少されるまで、自動的に開閉される。噴射が要求される所定の時間が経過した後、燃料インジェクタ１２ａは、充電スイッチＱ１を閉じることによって閉じられる。充電スイッチＱ１の閉鎖によって、充電電流は第１及び第２の燃料インジェクタ１２ａ及び１２ｂを通って流れさせられる。引き続く充電位相の間、充電スイッチＱ１は、適切な充電電圧レベル（即ち、ＶCHARGE）が達成されるまで連続的に開閉される。再生位相の間、再生スイッチＲＳＱが動作され、放電スイッチＱ２がマイクロプロセッサ１６により発せられた信号の制御の下で周期的に開閉される。放電スイッチＱ２は第１の貯蔵キャパシタＣ１上のエネルギーが所定レベルに達するまで、連続的に動作される。
【００６１】
充電位相、放電位相及び再生位相における駆動回路２０ａの様々な動作モードは、ＷＯ２００５／０２８８３６Ａ１において詳細に記載されている。
【００６２】
駆動回路２０ａ及びそれと連係する燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂの故障は、検出可能な故障応答特性を有する。これらの故障応答特性は、故障の性質、例えば該故障が燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂの少なくとも１つと連係する回路短絡又は開回路故障のいずれであるかを指し示している。駆動回路２０ａに存在する故障は、インジェクタ構成装置の性能に影響を及ぼし、究極的には、エンジン８の性能にとって重大となり得る。前記駆動回路２０ａとその連係するインジェクタ１２ａ、１２ｂが既に開発されたが、これらの故障応答特性を検出するための適切な診断手段及び適切な診断方法は、今日に至るまで、知られていなかった。
【００６３】
図３を参照すると、本発明の駆動回路２０ａには、一体型診断手段が備え付けられている。参照を容易にするため、図２と共通の全ての特徴は、図３の参照番号と同じ番号が付与されている。診断手段は、駆動回路２０ａと該駆動回路と連係する圧電燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂの重大な故障モードを検出するため特定の診断方法に従って動作するロバストな診断システムを提供する。これによって、診断手段は、駆動回路２０ａ及び燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂの完全な故障を防止する、
上記診断手段は、インジェクタセンサ回路、抵抗性バイアスネットワーク及び故障トリップ回路を備えている。
【００６４】
インジェクタセンサ回路は、第１の電流センサ３６ａと、第２の電流センサ３６ｂとを備えている。電流センサ３６ａ、３６ｂは、インジェクタセット１０内に配置されている。第１の電流センサ３６ａは、燃料インジェクタ１２ａのハイ側に、第１の燃料インジェクタ１２ａと直列に接続され、第２の電流センサ３６ｂは、第２の燃料インジェクタ１２ｂのハイ側に、第２の燃料インジェクタ１２ｂと直列に接続されている。その結果、第１及び第２の電流センサ３６ａ、３６ｂは、互いに並列に接続されている。
【００６５】
電流センサ３６ａ、３６ｂは、各々、ＥＣＭ１４のマイクロプロセッサ１６に出力を提供する。マイクロプロセッサ１６は、電流センサ３６ａ、３６ｂの両方を動作するように配置され、各々の燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂを通って流れる電流を示す、電流センサ３６ａ、３６ｂの各々からの信号を受信する。
【００６６】
抵抗性バイアスネットワークは、第１の抵抗器ＲＨと、第２の抵抗器ＲＬと、を備えている。第１の抵抗器ＲＨは、第１の電圧レイルＶ０と、燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂのハイ側と、の間にインダクタＬ１に接続されているバイアスポイントＰＢで接続されている。第２の抵抗器ＲＬは、バイアスポイントＰＢにおける燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂのハイ側と、グラウンド電位ＶGNDとに接続されている。第１の抵抗器ＲＬ及び第２の抵抗器ＲＨは、高いオーダーの大きさの既知の抵抗を各々有している。ボルトセンサ２５は、第２の抵抗器ＲＬに亘って接続され、マイクロプロセッサ１６に出力を提供する。マイクロプロセッサ１６は、ボルトセンサ２５を動作させるように構成され、第２の抵抗器ＲＬにかかるバイアス電圧を示すボルトセンサ２５からの信号を受け取る。
【００６７】
故障トリップ回路では、グラウンド電位ＶGNDへの駆動回路２０ａの接続部分に、故障トリップ抵抗器ＲＦが配置されている。電流センサ２７が、故障トリップ抵抗器ＲＦを通過した電流を検出するため故障トリップ抵抗器ＲＦと直列に接続されている。故障トリップ抵抗器ＲＦは、ミリオームの大きさのオーダーの非常に低い抵抗を有する。マイクロプロセッサ１６は、電流センサ２７に制御信号を送信するように配置され、マイクロプロセッサ１６は、故障トリップ抵抗器ＲＦを通過した電流を示す電流センサ２７からの信号を受け取る。
【００６８】
燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂの一つが選択されたとき、インジェクタセンサ回路は、選択外とされた燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂと連係するスタックターミナル短絡故障と、選択された燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂと連係する開回路故障と、を検出することができる。しかし、燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂは、抵抗性バイアスネットワークと故障トリップ回路とを使用することによって検出することができる、他の種類の故障を持ち得る。故障トリップ回路は、可能となる短絡回路を接地するためハイ側及びロー側を検出し、抵抗性バイアスネットワークは、全ての種類の短絡故障並びに開回路故障を検出することができる。加えて、異なる診断手段は、異なる状況下で同じ種類の故障を検出することができる。その結果、同じ駆動回路２０ａにおいて３つの診断手段を有することが有利となり、それにより、異なる動作条件下で全ての異なる種類の故障を検出することができる。このことは、診断手段の一つを独立に使用することによっては可能とはならない。
【００６９】
抵抗性バイアスネットワーク及び故障トリップ回路の特徴、並びに、それらの使用方法は、個別に及び両方一緒に、係属中のヨーロッパ特許出願番号０６２５１８８１．６号で詳細に記載されている。
【００７０】
次の説明は、通常の運転条件の下で動作する駆動回路２０ａのインジェクタ回路についての説明である。これらの条件の下では、連係する燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂの圧電アクチュエータ１１の電荷が、噴射サイクルの間の任意の時刻で正確に予測可能となる。
【００７１】
図３では、駆動回路２０ａの全てのスイッチ（Ｑ１、Ｑ２、ＳＱ１、ＳＱ２及びＲＳＱ）が開放状態で示されており、それにより、電流センサ３６ａ、３６ｂの各々が開放回路内に配置される。インジェクタ１２ａ、１２ｂの両方の圧電アクチュエータ１１が完全に充電された場合、電流センサ３６ａ、３６ｂは、事実上ゼロアンペアに等しい検出電流Ｉsenseを検出する（第１の閾値電流Ｉlimitと称される）。
【００７２】
図４を参照すると、選択外とされた第１の燃料インジェクタ１２ａは、スタックターミナル短絡故障を有する。インジェクタ１２ａ、１２ｂの両方が完全に充電されたとき、第１の燃料インジェクタ１２ａがその抵抗性故障要素ＲＳＣを通って放電される。第２のセレクタースイッチＳＱ２が閉じられたとき、第１の燃料インジェクタ１２ａと第２の燃料インジェクタ１２ｂとの間の電位差が、第２の燃料インジェクタ１２ｂから、第１及び第２の電流センサ３６ａ、３６ｂを介して、抵抗性故障要素ＲＳＣ及び第１の燃料インジェクタ１２ａを介して、第１のダイオードＤ１を介して、並びに、第２のセレクタースイッチＳＱ２を介して、（矢印３９により示されるように）電流を流させる。第２の燃料インジェクタ１２ｂが放電するとき、故障した第１の燃料インジェクタ１２ａが再充電する。かくして、第１の電流センサ３６ａにより検出された検知電流Ｉsenseは、第１の閾値電流Ｉlimitよりも大きい。選択外とされた燃料インジェクタ１２ａと連係される電流センサ３６ａにより検出された検知電流Ｉsenseが第１の閾値電流Ｉlimitを超えたとき、マイクロプロセッサ１６は、故障信号を発信する。第１の燃料インジェクタ１２ａがスタックターミナル短絡回路（図示されていない状況）を持っていない場合、検知電流Ｉsenseは第１の閾値電流Ｉlimitと実質的に等しくなる。それにより、Ｉsenseを測定するため選択外とされた燃料インジェクタ１２ａと連係する電流センサ３６ａを通って流れる電流を監視することによって、選択外とされた燃料インジェクタ１２ａがスタックターミナル短絡故障を有しているか否かを決定することが可能となる。
【００７３】
選択された第２の燃料インジェクタ１２ｂがスタックターミナル短絡故障を有するか否かを決定するため、第２のインジェクタ１２ａが第２のセレクタースイッチＳＱ２を開放することによって選択されず、第１のセレクタースイッチＳＱ１が第１の燃料インジェクタ１２ａを選択するため閉じられる。第２の電流センサ３６ｂが第１の閾値電流Ｉlimitを超えた電流Ｉsenseを検出した場合、これは、第２の燃料インジェクタ１２ｂがスタックターミナル短絡故障を有し、マイクロプロセッサ１６が故障信号を発するという表示となる。燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂの各々を順次選択することによって、インジェクタセット１０の選択外とされた燃料インジェクタに対応する電流センサ３６ａ、３６ｂを監視することによって、各インジェクタがスタックターミナル短絡故障を有しているか否かを決定することが可能となる。
【００７４】
時折、スタックターミナル故障が非常に小さい（即ち、短絡故障の抵抗が非常に高いので）ため、故障と連係する燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂが故障を無視する上で十分に良好に機能することがある。その結果、マイクロプロセッサ１６は、検知電流Ｉsenseが許容電流Ｉstolだけ第１の閾値電流Ｉlimitを超える場合にのみ故障を示す信号を提供するように構成されている。典型的には、許容電流Ｉstolは数ミリアンペアである。
【００７５】
開回路故障を有する燃料インジェクタが放電スイッチＱ２の動作と連係して選択されているとき（図示されていない状況）、該スイッチは電流を伝達しない。例えば、図４で選択された燃料インジェクタ１２ｂが回回路故障を有している場合、電流センサ３６ｂは、第１の閾値電流Ｉlimitに実質的に等しい開いた検知電流Ｉopsenseを検出する。選択された燃料インジェクタ１２ｂが開回路故障を有しているか否かを決定するため、電流センサ３６ｂ（選択された燃料インジェクタ１２ｂと連係されている）が、第２のセレクタースイッチＳＱ２及び放電スイッチＱ２が閉じられている間に可能化される。
【００７６】
インジェクタセンサ回路を使用してスタックターミナル短絡故障のための選択外とされた燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂをテストする際に、各々の燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂが順次選択される。選択されたとき、燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂの各々は、開回路故障のためにもテストされる。最初に、放電スイッチＱ２が、スタックターミナル短絡故障に関する選択外とされた燃料インジェクタ１２ｂのテストが完了した後、短時間で動作される。次に、選択された燃料インジェクタ１２ａと連係される電流センサ３６ａによって検出された検知電流Ｉsenseが第１の閾値電流Ｉlimitに等しい場合、電流センサ３６ｂに接続されているマイクロプロセッサ１６が開回路故障を示す信号を発する。かくして、各燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂと連係された電流センサ３６ａ、３６ｂの存在は、各燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂ上に開回路故障の検出を可能にしている。
【００７７】
燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂは、たとえ、それが開回路故障を有するときでさえ、非常に小さい電流を伝達することができる。マイクロプロセッサ１６は、従って、検知電流Ｉsenseが第１の閾値電流Ｉlimitの大きさを開回路許容電流Ｉoptol以下で超えた場合、開回路故障を示す信号を提供するように構成されている。典型的には、許容電流は数ミリアンペアである。
【００７８】
通常の運転条件の下では、駆動回路２０ａ及びそのインジェクタセンサ回路は、スタックターミナル短絡故障を検出するための動作方法に従う。本方法、又は診断テストは、図５に示されるように、選択された燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂの噴射サイクルの間実行される特定のステップの形態にある。診断方法の各ステップは、噴射サイクルの特定の期間に亘って実行される。選択されたインジェクタ１２ａ、１２ｂの放電位相は、放電スイッチＱ２を動作させることで放電電圧レベルＶDISCHARGEへの駆動パルス（選択された燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂに亘る電圧）を減少させることによって、第１の期間７８で開始される。選択された燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂの噴射事象は、第２の期間７９の間に発生する。しかし、噴射事象は、当該期間７９には限定されない。噴射事象は、選択された燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂが完全に放電される前に、選択された燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂと連係するバルブニードル１３が開放したとき、典型的には第１の期間７８の終了時に向かって、開始する。噴射事象は、一旦、選択された燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂと連係するバルブニードル１３が閉じられたならば、終了する。これは、放電位相の開始後に、第３の期間７０の開始に向かって発生する。放電位相を始めるために、駆動パルスは、放電スイッチＱ１を動作させることによって、放電電圧レベルＶCHARGEへと増大される。インジェクタセット１０は、第４の期間７２で再生位相を経験する。
【００７９】
燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂの一つは、第１の期間７８の開始前、及び、これによって放電スイッチＱ２の動作前に選択される。燃料インジェクタ１２ｂの一つを選択する際に、対応する第２のセレクタースイッチＳＱ２は閉じられ、他の燃料インジェクタ１２ａは、対応する第１のセレクタースイッチＳＱ１を開放することによって取り除かれる。一旦、セレクタースイッチＳＱ１、ＳＱ２が動作されたならば、選択外とされた（噴射しない）燃料インジェクタ１２ａと連係する電流センサ３６ａは、選択外とされた燃料インジェクタ１２ａと連係するスタックターミナル短絡故障を検出するため可能化される。所定期間後には、放電スイッチＱ２が動作され、選択された（噴射する）燃料インジェクタ１２ｂと連係する電流センサ３６ｂが、開回路故障を検出するため可能化される。電流センサ３６ａ、３６ｂは、一旦、選択されたインジェクタ１２ｂの噴射事象が完了したならば、第３の期間７０の開始に向かって、不能にされる。以前に選択外とされた燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂのいずれかも噴射のため選択され、その逆も真である。
【００８０】
インジェクタセンサ回路は、選択されたインジェクタ１２ｂの噴射シーケンスの間に、選択外とされたインジェクタ１２ａ及び選択された燃料インジェクタ１２ｂを通して電流を監視する。燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂの各々が、連続的な噴射サイクルを通して、順次、選択されたり、選択外とされたとき、燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂの両方が、スタックターミナル短絡故障及び開回路故障のためにテストされた。その結果として、スタックターミナル及び開回路故障は、噴射サイクルへの追加のステージを追加する必要無しにその動作方法においてインジェクタセンサ回路を使用することによって有利に検出することができる。
【００８１】
更には、インジェクタセンサ回路を使用することによってこれらの故障の検出には遅延が存在しない。電流センサ３６ａ、３６ｂが可能化されるや否や、それらは各燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂを通って流れる検知電流Ｉsenseに直ちに応答するからである。
【００８２】
通常の運転条件の間に、圧電アクチュエータ１１上の電荷が一般に知られているが、始動時に、圧電アクチュエータ１１の電荷は知られていない。従って、アクチュエータ１１上の電荷が知られていることを確実にするように、インジェクタセット１０が動作中のとき使用される方法とは異なる方法を使用して始動時の故障をテストすることが必要となる。
【００８３】
燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂの圧電アクチュエータ１１上の電荷が始動時に知られているように、アクチュエータ１１上に与えられる電荷を予めセットすることが必要となる。予備的な工程では、セレクタースイッチＳＱ１、ＳＱ２が開放され、電流センサ３６ａ、３６ｂが、開回路故障を検出するため可能化され、連係する燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂは充電スイッチＱ１を閉じることによって充電される。開回路燃料インジェクタは、この時点で検出することができ、充電時には、燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂの両方を通って、連係する電流センサ３６ａ、３６ｂの両方を通って、電流が流れることが予期される。電流を検出することができない電流センサ３６ａ、３６ｂは、該センサと連係する燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂが開回路故障を有するという示唆を提供する。
【００８４】
引き続く診断方法の工程では、始動時における方法は、バンクがスタックターミナル短絡故障を検出するための通常の運転条件の下で動作する間にインジェクタセンサ回路を使用して実行されたのと正確に同じである。しかし、存在し得るスタックターミナル故障の抵抗を通して放電する選択外とされた燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂに時間を与えるようにスタックターミナル短絡故障のための診断テストが開始される前に所定の時間が経過する。更には、インジェクタセット１０に存在する開回路故障が既に検出されたとき、通常の運転条件の間に開回路故障を検出するためのステップは省略される。
【００８５】
テストが、スタックターミナル短絡故障も開回路故障を検出すること無く完了したならば、インジェクタセット１０の活動が可能にされる。
【００８６】
インジェクタセンサ回路はスタックターミナル短絡故障を検出することができるが、他の種類の短絡故障を検出することはできない。しかし、前述されたように、図３に示されるように抵抗性バイアスネットワークは、燃料インジェクタと連係する３種類の短絡故障、即ち、スタックターミナル短絡故障、燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂの一つのアクチュエータ１１のロー側からグラウンド電位ＶGNDへの短絡、及び、アクチュエータ１１のハイ側からグラウンド電位ＶGNDへの短絡を検出することができる。
【００８７】
短絡故障を検出するため抵抗性バイアスネットワークを使用する際には、駆動回路２０ａの全てのスイッチ（Ｑ１、Ｑ２、ＳＱ１、ＳＱ２及びＲＳＱ）は、図３に示されるように開放され、インジェクタ１２ａ、１２ｂの両方の圧電アクチュエータ１１が完全に充電される。インジェクタセット１０における燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂの任意のものと連係する短絡故障は、バイアスポイントＰＢにおける測定バイアス電圧ＶBIASが所定のバイアス電圧ＶBcalcでない場合に、検出される。しかし、スタックターミナル故障及び低抵抗でのハイ側からグラウンド電位への短絡故障は、同じ測定バイアス電圧ＶBIASを持ち得る。従って、抵抗性バイアスネットワークは、これらの２種類の故障の間を区別することができない。しかし、インジェクタセンサ回路は、アクチュエータ１１のスタックターミナル故障を詳細に検出する。従って、抵抗性バイアスネットワーク及びインジェクタセンサ回路を一緒に使用するとき、ハイ側からグラウンドへの短絡故障を検出し、スタックターミナル故障から区別することが可能となる。その結果、燃料インジェクタ構成装置内に存在する全ての異なる種類の短絡故障を検出することが可能となる。
【００８８】
更には、燃料インジェクタ故障を診断するため、抵抗性バイアスネットワークは、バイアスポイントＰＢで測定されたバイアス電圧ＶＢ上に故障したインジェクタの効果の正確な予測に依存している。スタックターミナル故障では、抵抗性要素ＲSCの抵抗の大きさ及び故障したインジェクタの残りの要素のキャパシタンスの大きさは知られない。従って、抵抗性要素ＲSC及び燃料インジェクタの残りの容量性要素の等価な並列回路を正確に予測することは困難であり、よって測定されたバイアス電圧ＶBIAS上のそのような故障した燃料電池インジェクタの効果を正確に予測することは困難である。インジェクタセンサ回路は、スタックターミナル故障の信頼性を検出することができるので、インジェクタセンサ回路は、抵抗性バイアスネットワークよりもこの種の短絡故障のためのよりロバストな故障検出の計測方法を提供する。
【００８９】
前述されたように、抵抗性バイアスネットワークは、燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂのうち選択された一つの開回路故障をすることもできる。開回路を検出するため、選択された燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂのためのセレクタースイッチＳＱ１、ＳＱ２の各々一つが動作される。測定されたバイアス電圧ＶBIASが予測された選択インジェクタ電圧ＶPinjNに実質的に等しくない場合に、開回路故障が検出される。
【００９０】
抵抗性バイアスネットワークが開回路故障及び短絡故障を検出するため、セレクタースイッチＳＱ１、ＳＱ２のうち一つが動作される。しかし、セレクタースイッチＳＱ１、ＳＱ２の動作と読み取りとの間に時間遅延が存在している。この時間遅延は、抵抗性バイアスネットワークを使用して２つの読み取りが行われるために存在している。一方の読み取りは、燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂのうち一つを選択すること無しに行われ、他方の読み取りは、燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂのうち一つを選択することにより行われる。
【００９１】
第１の読み取りの後に第２の読み取りを実行するとき、燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂのうち一つ（例えば、第１の燃料インジェクタ１２ａ）が、その連係するセレクタースイッチＳＱ１を閉じることによって選択される。測定されたバイアス電圧ＶBIASが予測された選択インジェクタ電圧ＶPinjNにまで所定時間に亘って増大する。予測された選択インジェクタ電圧ＶPinjNは第２のレイル電圧Ｖ１と、選択されたインジェクタ１２ａにかかる電圧ＶinjNとの電圧の総和に実質的に等しい。第２の読み取りの後に第１の読み取りが行われたとき、燃料インジェクタ１２ａは、連係するセレクタースイッチＳＱ１を開放することによって選択外とされ、測定されたバイアス電圧ＶBIASが抵抗性バイアスネットワークにより設定された電圧レベルへと所定時間に亘って指数関数的に減衰する。
【００９２】
その結果、各読み取りは、測定されたバイアス電圧ＶBIASの指数関数的減衰、燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂの選択又は選択外により引き起こされた不可避の誤差を有している。この誤差源は、２つの読み取りの間に短時間が経過することを可能にすることによって最小にすることができる。読み取りを進行するため更なる遅延が存在している。従って、抵抗性バイアスネットワークを使用して開回路及び短絡故障を検出するため測定されたバイアス電圧ＶBIASの正確な測定をなすことは、時間を費やしかねない。
【００９３】
かくして、通常の運転条件の間に抵抗性バイアスネットワークを使用するとき、バイアス電圧ＶBIASをセレクタースイッチ（ＳＱ１、ＳＱ２）の動作後に設定することを可能とするためインジェクタセット１０の全ての活動を終了することが必要となる。その結果として、噴射サイクルは、余剰ステップ、即ち第４の期間７２の再生位相の間に生じる第５の期間（図示せず）を持つように構成される。第５の期間の追加は、噴射サイクルの持続期間を長くし、駆動回路２０ａの動作速度を制限し、エンジン８に適用することができる負荷範囲を拘束する。高い速度を達成するため、第５の期間は、例えばあらゆる第５の噴射サイクルで周期的に存在するように、ほとんどの噴射サイクルから切り取られている。インジェクタセンサ回路の電流センサ３６ａ、３６ｂは、直ちに、各々の燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂを通って流れる検知電流Ｉsenseに各々応答するので、インジェクタセンサ回路は、スタックターミナル故障又は開回路故障を迅速に診断するために使用することができる。インジェクタセンサ回路に関しては、開回路故障及びスタックターミナル短絡故障を検出するため追加のステップを有するように噴射サイクルを変えることは必ずしも必要ではない。
【００９４】
しかし、燃料インジェクタと連係する全ての種類の故障を検出するため、抵抗性バイアスネットワーク及びインジェクタセンサ回路を動作する方法を結合することができる。通常の運転条件の間、これらの２つの診断手段の動作は、第５の期間内で結合される。第５の期間では、インジェクタ構成装置は、セレクタースイッチＳＱ１、ＳＱ２が開放された状態で、抵抗性バイアスネットワークを使用して短絡故障に関してテストされる。セレクタースイッチＳＱ１、ＳＱ２の一つが燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂの一つを選択するため閉じられるとき、抵抗性バイアスネットワークが選択された燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂと連係する開回路故障を検出し、インジェクタセンサ回路は、選択外とされた燃料インジェクタと連係するスタックターミナル短絡故障を検出するように可能化される。同様に、始動時には、開回路故障を検出するように抵抗性バイアスネットワークの動作中にインジェクタセレクタースイッチＳＱ１、ＳＱ２の一つが閉じられている間、インジェクタセンサ回路は、スタックターミナル短絡故障を検出するため動作される。
【００９５】
前述されたように、図３に示された故障トリップ回路は、ロー側、ハイ側、グラウンド電位ＶGNDへの短絡故障のいずれかである、インジェクタ構成装置と連係する短絡故障を検出することができる。インジェクタセンサ回路がスタックターミナル故障を検出することができるので、始動時及び通常の動作条件の間にインジェクタ構成装置内の短絡故障の３つの形態の全ての存在を検出するため故障トリップ回路及びインジェクタセンサ回路を一緒に使用することが可能となる。
【００９６】
故障トリップ回路では、故障トリップ抵抗器ＲＦを通した電流が、マイクロプロセッサ１６により動作可能である電流センサ２７により監視される。使用中には、検出された電流ＩDECTが所定の第２の閾値電流Ｉtripを超えた場合、故障トリップ回路は、トリップするように構成され、マイクロプロセッサ１６は信号を発するように構成される。駆動回路２０ａの異なるスイッチ（Ｑ１、Ｑ２、ＳＱ１、ＳＱ２及びＲＳＱ）が、グラウンド電位への短絡故障の２つの異なる種類を検出するように動作される。スイッチ（Ｑ１、Ｑ２、ＳＱ１、ＳＱ２及びＲＳＱ）が噴射サイクルで全て動作されたとき、故障トリップ回路は、通常の運転状態の間に動作する。その結果、駆動回路２０ａが動作しているとき、故障トリップ回路及びインジェクタセンサ回路を、噴射サイクルに余剰ステップを追加すること無く一緒に使用することができる。更には、これらの２つの診断手段を一緒に使用することによって、噴射構成部に存在する短絡及び開回路を検出することが可能となる。
【００９７】
要約すると、好ましい実施例では、駆動回路２０ａは、インジェクタセンサ回路と、故障トリップ回路と、抵抗性バイアスネットワークとを備えている。３つの異なる診断手段は、様々な種類の回路故障を検出するため独立に使用されてもよい。しかし、前記した説明から認めることができるように、３つの異なる診断手段は、相補的であり、異なる状況の下で異なる種類の故障を検出するため組み合わせて使用することができる。
【００９８】
本発明の好ましい実施例を説明したとき、問題とする実施例は単なる例示にしか過ぎず、適切な知識及び技術を持つ当業者に想到されるように、添付された請求項に記載された本発明の発明から逸脱すること無く、様々な変更及び変形をなすことができることが認められるべきである。
【００９９】
インジェクタセンサ回路が使用される診断方法は、短絡故障及び開故障の両方を検出することができる。これらの方法は、好ましい実施例に関して説明されたように一緒に検出することに代えて、これらの２種類の故障を別々に検出するため使用されてもよい。かくして、インジェクタセンサ回路は、スタックターミナル短絡故障のみ又は開回路故障のみをテストするように適合されてもよい。
【０１００】
一実施例では、駆動回路２０ａは、３つの異なる診断手段のインジェクタセンサ回路のみを備えている。他の実施例では、駆動回路２０ａは、インジェクタセンサ回路、抵抗性バイアスネットワーク又は故障トリップ回路のいずれかを備えている。
【０１０１】
本明細書で説明された駆動回路２０ａは、一般的な駆動回路である。インジェクタセンサ回路と、抵抗性バイアスネットワーク及び故障トリップ回路は、同様の駆動回路、例えばＷＯ２００５／０２８８３６に記載された駆動回路で使用するように各々適合することができる。
【０１０２】
他の種類の駆動回路を診断手段の各々で使用することができる。例えば、駆動回路は、１ボルトレイルを有するだけでもよく、又は、再生位相で使用される回路を持っていなくてもよい。駆動手段は、単一の電荷貯蔵手段だけを持っていてもよい。
【０１０３】
全て並列に配列された少なくとも２つのインジェクタを有するインジェクタセットを有する任意の駆動回路にインジェクタセンサ回路を実装することができる。インジェクタセンサ回路は、インジェクタセット１０内に一体化されているからである。例えば、インジェクタセット１０は、単一の電荷貯蔵手段を有する駆動回路内にあってもよい。
【０１０４】
別の実施例では、図３のインジェクタセット１０の第２の燃料インジェクタ１２ｂは、容量性構成要素に置換されてもよい。この駆動回路は、前述したように、インジェクタセンサ回路を使用して、スタックターミナル短絡故障及び開回路故障のための故障検出ステップを第１の燃料インジェクタ１２ａのために使用することをなおも可能にすることができる。この実施例の変形態様では、インジェクタセット１０は、第１の燃料インジェクタ１２ａと連係される唯一の電流センサ電流センサ３６ａを有する。
【０１０５】
更なる変形態様では、燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂの一つ（例えば、第１の燃料インジェクタ１２ａ）と連係される、インジェクタセット１０内に唯一の電流センサ３６ａが存在している。電流センサ３６ａは、第１の燃料インジェクタ１２ａと連係される開回路故障を該第１の燃料インジェクタが選択されたとき検出することができ、第１の燃料インジェクタ１２ａが選択外とされたときスタックターミナル短絡故障を検出することができる。加えて、第１の燃料インジェクタ１２ａが選択されたとき、選択外とされた第２の燃料インジェクタ１２ｂと連係するスタックターミナル短絡故障の存在を検出することができる。
【０１０６】
開回路故障をテストするためインジェクタセンサ回路を使用するとき、放電スイッチＱ２又は充電スイッチＱ１のいずれかが動作されるとき選択された燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂと連係される電流センサ３６ａ、３６ｂが開回路故障を検出するため可能化されるように、前述された診断方法を変えることができる。
【０１０７】
正電荷変位式燃料インジェクタを、負電荷変位式燃料インジェクタの代わりに使用することができる。始動時にはアクチュエータ上の電荷は知られておらず、電荷を予め設定するように、放電スイッチＱ２を動作することによって最初に圧電アクチュエータを放電することができる。
【０１０８】
好ましい実施例の更なる変形態様では、故障トリップ抵抗器ＲＦと電流センサ２７とは、同じ機能を提供する単一の電流検出手段内に配置することができる。
【０１０９】
グラウンド電位ＶGNDへの短絡故障のため駆動回路２０ａをテストする診断方法は、エンジンバッテリの電圧ＶBATへの等価な短絡を検出することもできる。
【０１１０】
インジェクタセンサ回路の別の実施例では、電流センサ３６ａ、３６ｂの各々を、連係する燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂのハイ側に接続する代わりに、連係する燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂのロー側に又はセレクタースイッチＳＱ１のロー側に直列に接続することができる。更には、電流センサを、連係する燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂのロー側と、連係するセレクタースイッチＳＱ１、ＳＱ２のハイ側との間で直列に接続してもよい。
【０１１１】
噴射サイクルの変形態様では、燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂの他方で噴射事象を実行する前に、一連の噴射事象を単一の燃料インジェクタ１２ａ、１２ｂで実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】図１は、エンジン内の圧電燃料インジェクタ構成装置を制御するための駆動回路を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１の圧電駆動回路を示す回路図である。
【図３】図３は、本発明の一実施例に係る第１の診断手段（インジェクタセンサ回路）と、第２の診断手段（抵抗性バイアスネットワーク）と、第３の診断手段（故障トリップ回路）と、を更に備える、図２に示された回路図である。
【図４】図４は、インジェクタセンサ回路を使用して燃料電池インジェクタにおけるスタックターミナル短絡故障を検出するように構成された図３の回路図である。
【図５】図５は、図３に示されたインジェクタセンサ回路の、噴射サイクルにおける使用のタイミングを示す、１組のインジェクタに亘る電圧波形の概略表現図である。
【図１】
0004550861.tif 000002
【図２】
0004550861.tif 000003
【図３】
0004550861.tif 000004
【図４】
0004550861.tif 000005
【図５】
0004550861.tif 000006