(57)【要約】【課題】噴射弁を駆動するためのローサイドスイッチが複数個故障した場合であっても、内燃機関の動作を継続させることのできる内燃機関用制御装置を提供する。【解決手段】この内燃機関用制御装置１０は、噴射弁６１，６２，６３，６４，６５，６６を駆動させるためのスイッチであって、それぞれの噴射弁６１，６２，６３，６４，６５，６６に対応して個別に設けられた複数のローサイドスイッチ４０１，４０２，４０３，４１１，４１２，４１３と、噴射弁６１，６２，６３，６４，６５，６６に対する駆動用電流の供給及び遮断を切り替えるためのスイッチであって、気筒５１，５２，５３の数と同数設けられた複数のハイサイドスイッチ３０１，３０２，３０３と、を備える。それぞれのハイサイドスイッチ３０１，３０２，３０３には、互いに異なる気筒５１，５２，５３に設けられた複数の噴射弁６１，６２，６３，６４，６５，６６が接続される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒（５１，５２，５３）毎に複数の噴射弁（６１，６２，６３，６４，６５，６６）が設けられた内燃機関における、燃料の噴射制御を行う内燃機関用制御装置（１０）であって、
前記噴射弁を駆動させるためのスイッチであって、それぞれの前記噴射弁に対応して個別に設けられた複数のローサイドスイッチ（４０１，４０２，４０３，４１１，４１２，４１３）と、
前記噴射弁に対する駆動用電流の供給及び遮断を切り替えるためのスイッチであって、前記気筒の数と同数設けられた複数のハイサイドスイッチ（３０１，３０２，３０３）と、を備え、
それぞれの前記ハイサイドスイッチには、互いに異なる前記気筒に設けられた複数の前記噴射弁が接続されることを特徴とする内燃機関用制御装置。
【請求項２】
前記ローサイドスイッチが閉状態のままで故障したことを検知した場合には、当該ローサイドスイッチに接続された前記噴射弁への駆動用電流を遮断するよう、対応する前記ハイサイドスイッチを開状態とすることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関用制御装置。
【請求項３】
一部の前記ハイサイドスイッチを開状態とした後は、閉状態となっている他の前記ハイサイドスイッチに接続された前記噴射弁のみを駆動させることにより、前記内燃機関の動作を継続させることを特徴とする、請求項２に記載の内燃機関用制御装置。
【請求項４】
複数の前記ローサイドスイッチが閉状態のままで故障したことを検知し、当該ローサイドスイッチに接続された前記噴射弁への駆動用電流を遮断するよう、対応する１つ以上の前記ハイサイドスイッチを開状態とした後においても、閉状態となっている他の前記ハイサイドスイッチに接続されている前記噴射弁のみを駆動させるよう、対応する前記ローサイドスイッチを動作させることにより、前記内燃機関の動作を継続させることを特徴とする、請求項３に記載の内燃機関用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関における燃料の噴射制御を行う内燃機関用制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に備えられた複数の気筒のそれぞれには、燃料を噴射して気筒内に供給するための噴射弁（インジェクタ）が設けられている。噴射弁は、駆動用電流の供給を受けて内部の弁体を動作させ、これにより開閉する電磁弁である。噴射弁が開かれると燃料の噴射が開始され、噴射弁が閉じられると燃料の噴射が停止される。内燃機関用制御装置は、それぞれの気筒に設けられた噴射弁の開閉動作を制御することにより、内燃機関における燃料の噴射制御を行うための装置である（例えば下記特許文献１を参照）。
【０００３】
下記特許文献１に記載されている内燃機関においては、噴射弁はそれぞれの気筒に１つずつ設けられている。このような態様のほか、近年では、それぞれの気筒に複数の噴射弁が設けられた構成の内燃機関も知られている（例えば下記特許文献２を参照）。１つの気筒に対して複数の噴射弁から燃料が噴射されると、噴射された燃料の粒子が気筒内で広範囲に広がることとなるので、燃焼の効率はより高いものとなる。
【０００４】
複数設けられた噴射弁のそれぞれには、当該噴射弁を駆動させてその開閉を切り替えるためのローサイドスイッチが接続される。ローサイドスイッチが閉状態になると、当該ローサイドスイッチに接続された噴射弁に駆動用電流が供給され、噴射弁が開かれて燃料が噴射される。ローサイドスイッチが開状態になると、当該ローサイドスイッチに接続された噴射弁に対する駆動用電流の供給が停止され、噴射弁が閉じられて燃料の噴射が停止される。
【０００５】
ところで、ローサイドスイッチが閉状態のままで故障してしまった場合には、噴射弁が開かれたままとなり燃料が噴射され続けてしまうこととなる。このような現象を防止するために、噴射弁には、駆動用電流の供給及び遮断を切り替えるためのハイサイドスイッチが接続される。ローサイドスイッチが閉状態のままで故障したことが検知された場合には、ハイサイドスイッチが閉状態から開状態に切り替えられる。これにより、噴射弁は強制的に閉じられた状態となり、当該噴射弁からの燃料の噴射が停止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１８０２１７号公報
【特許文献２】特開２００９−１８５７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ローサイドスイッチ及びハイサイドスイッチの具体的な配置としては、複数の噴射弁のそれぞれにこれらを一対ずつ設けることが考えられる。しかしながら、そのような構成においては、噴射弁の個数と同数のローサイドスイッチ及びハイサイドスイッチがそれぞれ必要になるので、構造が複雑化し、部品コストも大きなものとなってしまう。そこで、１つのハイサイドスイッチに複数の噴射弁が接続された構成とすれば、すなわち、複数の噴射弁でハイサイドスイッチが共有されるような構成とすれば、ハイサイドスイッチの個数を減らすことができる。
【０００８】
具体的な構成例としては、ハイサイドスイッチをそれぞれの気筒毎に１つずつ設け、同じ気筒に設けられた複数の噴射弁は共通のハイサイドスイッチに接続された構成とすることが考えられる。
【０００９】
しかしながら、このような構成とした場合には、１つのローサイドスイッチが閉状態のまま故障すると、当該ローサイドスイッチに対応する気筒（当該ローサイドスイッチに接続された噴射弁が設けられている気筒）に設けられた全ての噴射弁が停止されてしまうことなる。つまり、１つのローサイドスイッチが故障すると、１つの気筒が動作を停止してしまうこととなる。
【００１０】
例えば３気筒からなる内燃機関においては、１つのローサイドスイッチが故障して１つの気筒が動作を停止することとなっても、他の２つの気筒が引き続き動作するため、内燃機関の動作を継続することができる。これにより、異常発生時における退避走行が可能である。しかしながら、２つのローサイドスイッチが故障した場合には、２つの気筒が動作を停止することにより、内燃機関の動作を継続し得なくなってしまう可能性が高い。
【００１１】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、気筒毎に複数の噴射弁が設けられた内燃機関において、噴射弁を駆動するためのローサイドスイッチが複数個故障した場合であっても、内燃機関の動作を継続させることのできる内燃機関用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】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明に係る内燃機関用制御装置は、気筒（５１，５２，５３）毎に複数の噴射弁（６１，６２，６３，６４，６５，６６）が設けられた内燃機関における、燃料の噴射制御を行う内燃機関用制御装置（１０）であって、噴射弁を駆動させるためのスイッチであって、それぞれの噴射弁に対応して個別に設けられた複数のローサイドスイッチ（４０１，４０２，４０３，４１１，４１２，４１３）と、噴射弁に対する駆動用電流の供給及び遮断を切り替えるためのスイッチであって、気筒の数と同数設けられた複数のハイサイドスイッチ（３０１，３０２，３０３）と、を備え、それぞれのハイサイドスイッチには、互いに異なる気筒に設けられた複数の噴射弁が接続されることを特徴とする。
【００１３】
このような構成においては、１つのローサイドスイッチが閉状態のまま故障してしまった場合には、当該ローサイドスイッチに対応するハイサイドスイッチ（当該ローサイドスイッチに接続された噴射弁に接続されたハイサイドスイッチ）が開状態とされる。これにより、故障したローサイドスイッチに接続された噴射弁が閉じられた状態となる。
【００１４】
同時に、開状態とされたハイサイドスイッチに接続された他の噴射弁も閉じられた状態となる。このように、ハイサイドスイッチが開状態とされることにより複数の噴射弁が同時に閉じられた状態となるのであるが、これら（閉じられた）噴射弁は互いに異なる気筒に設けられている。
【００１５】
従って、１つのローサイドスイッチが故障し、これに応じて１つのハイサイドスイッチが開状態とされたとしても、それぞれの気筒において閉じられたままとなる噴射弁の数は多くても１つだけということになる。つまり、設けられた全ての噴射弁が停止され動作し得なくなるような気筒は存在しない。
【００１６】
また、２つのローサイドスイッチが閉状態のまま故障してしまった場合には、ハイサイドスイッチの切換えによって２つの噴射弁が閉じられたままとなってしまうような気筒も生じうる。しかしながら、そのような気筒は多くても１つだけであるから、３気筒からなる内燃機関の場合には引き続き動作を継続させることが可能である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、気筒毎に複数の噴射弁が設けられた内燃機関において、噴射弁を駆動するためのローサイドスイッチが複数個故障した場合であっても、内燃機関の動作を継続させることのできる内燃機関用制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃機関用制御装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】図１に示された内燃機関用制御装置により実行される制御の一例を示すタイムチャートである。
【図３】本発明の比較例に係る内燃機関用制御装置の全体構成を模式的に示す図である。
【図４】本発明の他の比較例に係る内燃機関用制御装置の全体構成を模式的に示す図である。
【図５】図４に示された内燃機関用制御装置により実行される制御の一例を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００２０】
図１を参照しながら、本発明の実施形態に係る内燃機関用制御装置１０の構成について説明する。内燃機関用制御装置１０は、３つの気筒５１、５２、５３を備えた内燃機関（気筒以外は不図示）における燃料の噴射制御を行うための装置である。
【００２１】
気筒５１には、２つの噴射弁６１、６２が設けられている。噴射弁６１、６２は、所謂「インジェクタ」とも称されるものであって、気筒５１の吸気ポートに燃料を噴射するように配置された電磁弁である。このように、気筒５１はポート噴射方式の気筒として構成されている。
【００２２】
噴射弁６１、６２には、不図示の燃料ポンプによって加圧された燃料が供給されている。噴射弁６１、６２に駆動用電流が供給されると、それぞれの内部の弁体が電磁力によって移動することにより開状態となり、噴射弁６１、６２からの燃料の噴射が開始される。噴射弁６１、６２に対する駆動用電流の供給が遮断されると、それぞれの内部の弁体がバネの復元力によって元の位置に戻ることにより閉状態となり、噴射弁６１、６２からの燃料の噴射が停止される。
【００２３】
他の２つの気筒５２、５３も、気筒５１と同様の構成となっている。つまり、気筒５２には２つの噴射弁６３、６４が設けられており、気筒５３には２つの噴射弁６５、６６が設けられている。このように、本実施形態における内燃機関には、３つの気筒５１、５２、５３（以下、これらを総じて「気筒５１等」とも表記する）の全体に計６つの噴射弁６１、６２、６３、６４、６５、６６（以下、これらを総じて「噴射弁６１等」とも表記する）が設けられている。
【００２４】
内燃機関用制御装置１０は、噴射弁６１等のそれぞれに対する駆動用電流の供給及び遮断を行うことにより、燃料の噴射制御を行うものである。内燃機関用制御装置１０は、マイコン２０と、ハイサイドスイッチ群３０と、ローサイドスイッチ群４０とを備えており、全体が一つのＥＣＵとして構成されている。また、内燃機関用制御装置１０には、噴射弁６１等との間で結線を行うための９つの端子（ａ１、ａ２、ａ３、ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｃ１、ｃ２、ｃ３）が備えられている。
【００２５】
マイコン２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から成るマイクロコンピュータであって、内燃機関用制御装置１０の全体の動作を統括するものである。マイコン２０は、後述のローサイドスイッチ４０１等の開閉を切り替えることによって、噴射弁６１等の動作を制御する。マイコン２０によって行われる制御の具体的な内容については後に説明する。
【００２６】
ハイサイドスイッチ群３０は、３つ（気筒５１等の数と同数）のハイサイドスイッチ３０１、３０２、３０３により構成されている。それぞれのハイサイドスイッチ３０１等は、いずれも、マイコン２０によってその開閉が制御されるスイッチング素子である。
【００２７】
内燃機関用制御装置１０には、噴射弁６１等に駆動用電流を供給するための電流源である電源ＶＢが内部に備えられている。ハイサイドスイッチ３０１は、内燃機関用制御装置１０の内部において、電源ＶＢと端子ｃ１とを繋ぐ電流経路上に備えられている。
【００２８】
内燃機関用制御装置１０の外部において、端子ｃ１には、気筒５１の噴射弁６１と、気筒５２の噴射弁６３とが接続（結線）されている。ハイサイドスイッチ３０１は、通常は常に閉状態となっている。このため、噴射弁６１及び噴射弁６３には、いずれも電源ＶＢからの電圧が印加された状態となっている。
【００２９】
ハイサイドスイッチ３０２は、内燃機関用制御装置１０の内部において、電源ＶＢと端子ｃ２とを繋ぐ電流経路上に備えられている。内燃機関用制御装置１０の外部において、端子ｃ２には、気筒５１の噴射弁６２と、気筒５３の噴射弁６５とが接続されている。ハイサイドスイッチ３０２は、通常は常に閉状態となっている。このため、噴射弁６２及び噴射弁６５には、いずれも電源ＶＢからの電圧が印加された状態となっている。
【００３０】
ハイサイドスイッチ３０３は、内燃機関用制御装置１０の内部において、電源ＶＢと端子ｃ３とを繋ぐ電流経路上に備えられている。内燃機関用制御装置１０の外部において、端子ｃ３には、気筒５２の噴射弁６４と、気筒５３の噴射弁６６とが接続されている。ハイサイドスイッチ３０３は、通常は常に閉状態となっている。このため、噴射弁６４及び噴射弁６６には、いずれも電源ＶＢからの電圧が印加された状態となっている。
【００３１】
ローサイドスイッチ群４０は、６つのローサイドスイッチ４０１、４０２、４０３、４１１、４１２、４１３により構成されている。それぞれのローサイドスイッチ４０１、４０２、４０３、４１１、４１２、４１３は、いずれも、マイコン２０によってその開閉が制御されるスイッチング素子である。
【００３２】
ローサイドスイッチ４０１は、内燃機関用制御装置１０の内部において、接地ラインと端子ａ１とを繋ぐ電流経路上に備えられている。内燃機関用制御装置１０の外部において、端子ａ１には気筒５１の噴射弁６１が接続されている。このため、噴射弁６１は、電源ＶＢ、ハイサイドスイッチ３０１、ローサイドスイッチ４０１、及び接地ラインを直列に繋ぐ電流経路上に配置されている。ローサイドスイッチ４０１が閉状態になると、噴射弁６１に駆動用電流が供給されて噴射弁６１が開かれ、噴射弁６１から気筒５１に燃料が噴射される。ローサイドスイッチ４０１が開状態になると、駆動用電流が遮断されて噴射弁６１が閉じられ、噴射弁６１からの燃料の噴射が停止される。
【００３３】
内燃機関用制御装置１０には、ローサイドスイッチ４０１の状態（閉状態又は開状態）を検出するための検出回路４０１ａが備えられている。ローサイドスイッチ４０１の状態は、常に検出回路４０１ａからマイコン２０へと入力されている。このため、ローサイドスイッチ４０１が故障してその開閉が切り換わらなくなってしまった場合には、当該故障はマイコン２０により直ちに検知される。
【００３４】
ローサイドスイッチ４０２は、内燃機関用制御装置１０の内部において、接地ラインと端子ａ２とを繋ぐ電流経路上に備えられている。内燃機関用制御装置１０の外部において、端子ａ２には気筒５２の噴射弁６３が接続されている。このため、噴射弁６３は、電源ＶＢ、ハイサイドスイッチ３０１、ローサイドスイッチ４０２、及び接地ラインを直列に繋ぐ電流経路上に配置されている。ローサイドスイッチ４０２が閉状態になると、噴射弁６３に駆動用電流が供給されて噴射弁６３が開かれ、噴射弁６３から気筒５２に燃料が噴射される。ローサイドスイッチ４０２が開状態になると、駆動用電流が遮断されて噴射弁６３が閉じられ、噴射弁６３からの燃料の噴射が停止される。
【００３５】
内燃機関用制御装置１０には、ローサイドスイッチ４０２の状態（閉状態又は開状態）を検出するための検出回路４０２ａが備えられている。ローサイドスイッチ４０２の状態は、常に検出回路４０２ａからマイコン２０へと入力されている。このため、ローサイドスイッチ４０２が故障してその開閉が切り換わらなくなってしまった場合には、当該故障はマイコン２０により直ちに検知される。
【００３６】
ローサイドスイッチ４０３は、内燃機関用制御装置１０の内部において、接地ラインと端子ａ３とを繋ぐ電流経路上に備えられている。内燃機関用制御装置１０の外部において、端子ａ３には気筒５３の噴射弁６５が接続されている。このため、噴射弁６５は、電源ＶＢ、ハイサイドスイッチ３０２、ローサイドスイッチ４０３、及び接地ラインを直列に繋ぐ電流経路上に配置されている。ローサイドスイッチ４０３が閉状態になると、噴射弁６５に駆動用電流が供給されて噴射弁６５が開かれ、噴射弁６５から気筒５３に燃料が噴射される。ローサイドスイッチ４０３が開状態になると、駆動用電流が遮断されて噴射弁６５が閉じられ、噴射弁６５からの燃料の噴射が停止される。
【００３７】
内燃機関用制御装置１０には、ローサイドスイッチ４０３の状態（閉状態又は開状態）を検出するための検出回路４０３ａが備えられている。ローサイドスイッチ４０３の状態は、常に検出回路４０３ａからマイコン２０へと入力されている。このため、ローサイドスイッチ４０３が故障してその開閉が切り換わらなくなってしまった場合には、当該故障はマイコン２０により直ちに検知される。
【００３８】
ローサイドスイッチ４１１は、内燃機関用制御装置１０の内部において、接地ラインと端子ｂ１とを繋ぐ電流経路上に備えられている。内燃機関用制御装置１０の外部において、端子ｂ１には気筒５１の噴射弁６２が接続されている。このため、噴射弁６２は、電源ＶＢ、ハイサイドスイッチ３０２、ローサイドスイッチ４１１、及び接地ラインを直列に繋ぐ電流経路上に配置されている。ローサイドスイッチ４１１が閉状態になると、噴射弁６２に駆動用電流が供給されて噴射弁６２が開かれ、噴射弁６２から気筒５１に燃料が噴射される。ローサイドスイッチ４１１が開状態になると、駆動用電流が遮断されて噴射弁６２が閉じられ、噴射弁６２からの燃料の噴射が停止される。
【００３９】
内燃機関用制御装置１０には、ローサイドスイッチ４１１の状態（閉状態又は開状態）を検出するための検出回路４１１ａが備えられている。ローサイドスイッチ４１１の状態は、常に検出回路４１１ａからマイコン２０へと入力されている。このため、ローサイドスイッチ４１１が故障してその開閉が切り換わらなくなってしまった場合には、当該故障はマイコン２０により直ちに検知される。
【００４０】
ローサイドスイッチ４１２は、内燃機関用制御装置１０の内部において、接地ラインと端子ｂ２とを繋ぐ電流経路上に備えられている。内燃機関用制御装置１０の外部において、端子ｂ２には気筒５２の噴射弁６４が接続されている。このため、噴射弁６４は、電源ＶＢ、ハイサイドスイッチ３０３、ローサイドスイッチ４１２、及び接地ラインを直列に繋ぐ電流経路上に配置されている。ローサイドスイッチ４１２が閉状態になると、噴射弁６４に駆動用電流が供給されて噴射弁６４が開かれ、噴射弁６４から気筒５２に燃料が噴射される。ローサイドスイッチ４１２が開状態になると、駆動用電流が遮断されて噴射弁６４が閉じられ、噴射弁６４からの燃料の噴射が停止される。
【００４１】
内燃機関用制御装置１０には、ローサイドスイッチ４１２の状態（閉状態又は開状態）を検出するための検出回路４１２ａが備えられている。ローサイドスイッチ４１２の状態は、常に検出回路４１２ａからマイコン２０へと入力されている。このため、ローサイドスイッチ４１２が故障してその開閉が切り換わらなくなってしまった場合には、当該故障はマイコン２０により直ちに検知される。
【００４２】
ローサイドスイッチ４１３は、内燃機関用制御装置１０の内部において、接地ラインと端子ｂ３とを繋ぐ電流経路上に備えられている。内燃機関用制御装置１０の外部において、端子ｂ３には気筒５３の噴射弁６６が接続されている。このため、噴射弁６６は、電源ＶＢ、ハイサイドスイッチ３０３、ローサイドスイッチ４１３、及び接地ラインを直列に繋ぐ電流経路上に配置されている。ローサイドスイッチ４１３が閉状態になると、噴射弁６６に駆動用電流が供給されて噴射弁６６が開かれ、噴射弁６６から気筒５３に燃料が噴射される。ローサイドスイッチ４１３が開状態になると、駆動用電流が遮断されて噴射弁６６が閉じられ、噴射弁６６からの燃料の噴射が停止される。
【００４３】
内燃機関用制御装置１０には、ローサイドスイッチ４１３の状態（閉状態又は開状態）を検出するための検出回路４１３ａが備えられている。ローサイドスイッチ４１３の状態は、常に検出回路４１３ａからマイコン２０へと入力されている。このため、ローサイドスイッチ４１３が故障してその開閉が切り換わらなくなってしまった場合には、当該故障はマイコン２０により直ちに検知される。
【００４４】
図２を参照しながら、マイコン２０によって行われる噴射制御について説明する。図２においては、同じ時間軸に沿った９つのタイムチャートが示されている。最も上段に記載され、符号「ａ１」が付されたタイムチャートは、端子ａ１から出力される駆動電流の変化を示すものである。例えば、時刻ｔ１からｔ３までの期間では端子ａ１からの駆動電流が遮断されており（噴射弁６１が閉じられており）、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間では端子ａ１から駆動電流が供給されている（噴射弁６１が開かれている）ことが示されている。
【００４５】
同様に、符号「ａ２」が付されたタイムチャートは、端子ａ２から出力される駆動電流の変化を示すものである。符号「ａ３」が付されたタイムチャートは、端子ａ３から出力される駆動電流の変化を示すものである。符号「ｂ１」が付されたタイムチャートは、端子ｂ１から出力される駆動電流の変化を示すものである。符号「ｂ２」が付されたタイムチャートは、端子ｂ２から出力される駆動電流の変化を示すものである。符号「ｂ３」が付されたタイムチャートは、端子ｂ３から出力される駆動電流の変化を示すものである。
【００４６】
符号「ｃ１」が付されたタイムチャートは、端子ｃ１に印加される電圧の変化を示すものである。例えば、時刻ｔ１３までの期間では、ハイサイドスイッチ３０１が閉状態となっており、電源ＶＢからの電圧が端子ｃ１に印加されていることが示されている。
【００４７】
同様に、符号「ｃ２」が付されたタイムチャートは、端子ｃ２に印加される電圧の変化を示すものである。符号「ｃ３」が付されたタイムチャートは、端子ｃ３に印加される電圧の変化を示すものである。
【００４８】
検出回路４０１ａ等により、全てのローサイドスイッチ４０１等が正常に動作していることが検知されているときには、全ての噴射弁６１等の開閉が適切なタイミングで切り替えられて、気筒５１等への燃料の噴射が行われる。これにより、全ての気筒５１、５２、５３が動作する。
【００４９】
図２に示される例では、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間において、気筒５２に備えられた２つの噴射弁６３、６４が同時に開かれ、他の気筒５１、５３に備えられた全ての噴射弁は閉じられる。その後、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間において、気筒５１に備えられた２つの噴射弁６１、６２が同時に開かれ、他の気筒５２、５３に備えられた全ての噴射弁は閉じられる。更にその後、時刻ｔ５から時刻ｔ６までの期間において、気筒５３に備えられた２つの噴射弁６５、６６が同時に開かれ、他の気筒５１、５２に備えられた全ての噴射弁は閉じられる。
【００５０】
ところで、ローサイドスイッチ４０１等のうちいずれかが閉状態のままで故障してしまった場合には、当該ローサイドスイッチ（４０１等）に接続された噴射弁（６１等）は開かれたままとなってしまい、燃料が噴射され続けてしまうことになる。このため、マイコン２０は、検出回路４０１ａ等によってローサイドスイッチ４０１等が閉状態のまま故障していることが検知された場合には、当該ローサイドスイッチ（４０１等）に対応するハイサイドスイッチ（４１１等）を開状態に切り替えるように構成されている。
【００５１】
ここで、ローサイドスイッチ（４０１等）に「対応する」ハイサイドスイッチ（４１１等）とは、ローサイドスイッチ（４０１等）に接続された噴射弁（６１等）に接続されているハイサイドスイッチ（４１１等）のことである。例えば、ローサイドスイッチ４０１に対応するのはハイサイドスイッチ３０１であり、ローサイドスイッチ４１１に対応するのはハイサイドスイッチ３０２である。
【００５２】
ローサイドスイッチ（４０１等）が閉状態のまま故障していることが検知された場合には、当該ローサイドスイッチ（４０１等）に対応するハイサイドスイッチ（４１１等）が開状態に切り替えられる。このため、故障したローサイドスイッチ（４０１等）に対する駆動電流の供給は遮断され、当該ローサイドスイッチ（４０１等）は強制的に閉じられた状態となる。
【００５３】
図２には、時刻ｔ７においてローサイドスイッチ４０２が閉状態とされた後（つまり噴射弁６３が開かれた後）、ローサイドスイッチ４０２が閉状態のままで故障してしまった場合の例が示されている。時刻ｔ７以降においては端子ａ２を介して噴射弁６３に駆動電流が供給され続け、噴射弁６３からは燃料が噴射され続ける。
【００５４】
マイコン２０は、ローサイドスイッチ４０２が故障したことを検出回路４０２ａによって検知する。マイコン２０は、時刻ｔ７よりも後の時刻ｔ１３において、故障したローサイドスイッチ４０２に対応するハイサイドスイッチ３０１を開状態に切り替える。これにより、端子ｃ１を介した電圧の印加が行われない状態となるため、端子ａ２を介した噴射弁６３への駆動電流の供給が遮断される。時刻ｔ１３以降は、噴射弁６３は強制的に閉じられた状態となる。
【００５５】
開状態に切り替えられたハイサイドスイッチ３０１には、噴射弁６３の他、噴射弁６１も接続されている。このため、時刻ｔ１３以降は、端子ａ１を介した駆動電流の供給も遮断され、噴射弁６１も強制的に閉じられた状態となる。
【００５６】
このように、時刻ｔ１３以降は２つの噴射弁６１、６３が閉じられたままとなるのであるが、これら噴射弁６１、６３は互いに異なる気筒（５１、５２）にそれぞれ設けられている。このため、気筒５１において動作を停止しているのは噴射弁６１のみであり、噴射弁６２からは引き続き気筒５１への燃料の噴射が行われる。同様に、気筒５２において動作を停止しているのは噴射弁６３のみであり、噴射弁６４からは引き続き気筒５２への燃料の噴射が行われる。
【００５７】
つまり、本実施形態では、一部のハイサイドスイッチ３０１が開状態に切り替えられた後は、閉状態となっている他のハイサイドスイッチ３０２、３０３に接続された噴射弁６２、６４、６５、６６のみを駆動させることにより、内燃機関の動作を継続させる。
【００５８】
このように、１つのローサイドスイッチ４０２が故障しても、全ての気筒５１、５２、５３への燃料の噴射（供給）が行われる。このため、全ての気筒５１、５２、５３は動作を継続することができ、内燃機関の動作も継続される。つまり、内燃機関を備える車両は、時刻ｔ１３以降において退避走行を行うことが可能となっている。
【００５９】
図２には、退避走行中の時刻ｔ１４においてローサイドスイッチ４１１が閉状態とされた後（つまり噴射弁６２が開かれた後）、ローサイドスイッチ４１１が閉状態のままで故障してしまった場合の例が示されている。時刻ｔ１４以降においては端子ｂ１を介して噴射弁６２に駆動電流が供給され続け、噴射弁６２からは燃料が噴射され続ける。
【００６０】
マイコン２０は、ローサイドスイッチ４１１が故障したことを検出回路４１１ａによって検知する。マイコン２０は、時刻ｔ１４よりも後の時刻ｔ１５において、故障したローサイドスイッチ４１１に対応するハイサイドスイッチ３０２を開状態に切り替える。これにより、端子ｃ２を介した電圧の印加が行われない状態となるため、端子ｂ１を介した噴射弁６２への駆動電流の供給が遮断される。時刻ｔ１５以降は、噴射弁６２は強制的に閉じられた状態となる。
【００６１】
開状態に切り替えられたハイサイドスイッチ３０２には、噴射弁６２の他、噴射弁６５も接続されている。このため、時刻ｔ１５以降は、端子ａ３を介した駆動電流の供給も遮断され、噴射弁６５も強制的に閉じられた状態となる。
【００６２】
このように、時刻ｔ１５以降は更に２つの噴射弁６２、６５が閉じられたままとなる。これら噴射弁６２、６５は互いに異なる気筒５１、５３にそれぞれ設けられている。
【００６３】
時刻ｔ１５以降において閉じられたままとなる４つの噴射弁６１、６２、６３、６５のうち、２つ（噴射弁６１、６２）は気筒５１に設けられており、１つ（噴射弁６３）は気筒５２に設けられており、残る１つ（噴射弁６５）は気筒５３に設けられている。
【００６４】
気筒５１は全ての噴射弁６１、６２が閉じられた状態となるので、時刻ｔ１５以降は動作を停止する。一方、気筒５２及び気筒５３は、それぞれに設けられた２つの噴射弁のうち１つからは燃料の噴射が継続されるので、時刻ｔ１５以降も引き続き動作する。内燃機関は、２つの気筒５２、５３によって引き続き動作を継続することができるので、時刻ｔ１５以降においても退避走行を行うことが可能となっている。
【００６５】
つまり、本実施形態においては、複数のローサイドスイッチ４０２、４１１が閉状態のままで故障したことが検知されると、ローサイドスイッチ４０２に接続された噴射弁６３、及びローサイドスイッチ４１１に接続された噴射弁６２への駆動用電流をいずれも遮断するように、それぞれに対応するハイサイドスイッチ３０１、３０２が開状態に切り替えられる。その後においては、閉状態のままとなっている他のハイサイドスイッチ３０３に接続されている噴射弁６４、６６のみを動作させるように、対応するローサイドスイッチ４１２、４１３を動作させる。これにより、内燃機関の動作を継続させる。
【００６６】
このように、本実施形態に係る内燃機関用制御装置１０によれば、それぞれの噴射弁６１等に対応して個別に設けられた６つのローサイドスイッチ４０１等のうち、１つ又は２つが故障した場合であっても、内燃機関の動作を継続させることができる。
【００６７】
図３を参照しながら、本発明の比較例に係る内燃機関用制御装置１０Ａについて説明する。内燃機関用制御装置１０Ａは、ハイサイドスイッチ３０１等の個数、及び、ハイサイドスイッチ３０１等と噴射弁６１等との接続（結線）方法においてのみ、内燃機関用制御装置１０と異なっている。以下では、内燃機関用制御装置１０Ａのうち内燃機関用制御装置１０と異なる点についてのみ説明し、内燃機関用制御装置１０と共通する点については説明を省略する。
【００６８】
内燃機関用制御装置１０Ａのハイサイドスイッチ群３０Ａは、６つのハイサイドスイッチ３０１、３０２、３０３、３０４、３０５、３０６により構成されている。それぞれのハイサイドスイッチ３０１等は、いずれも、マイコン２０によってその開閉が制御されるスイッチング素子である。
【００６９】
ハイサイドスイッチ３０１は、内燃機関用制御装置１０の内部において、電源ＶＢと端子ｃ１とを繋ぐ電流経路上に備えられている。内燃機関用制御装置１０の外部において、端子ｃ１には気筒５１の噴射弁６１のみが接続されている。ハイサイドスイッチ３０１は、通常は常に閉状態となっている。このため、噴射弁６１には電源ＶＢからの電圧が印加された状態となっている。
【００７０】
このように、本比較例では、１つの噴射弁６１に対して１つのハイサイドスイッチ３０１が接続された構成となっている。他の噴射弁６２等についても同様であって、噴射弁６２にはハイサイドスイッチ３０２が接続されており、噴射弁６３にはハイサイドスイッチ３０３が接続されており、噴射弁６４にはハイサイドスイッチ３０４が接続されている。噴射弁６５にはハイサイドスイッチ３０５が接続されており、噴射弁６６にはハイサイドスイッチ３０６が接続されている。
【００７１】
つまり、６つの噴射弁６１等のそれぞれに、ローサイドスイッチ４０１等及びハイサイドスイッチ３０１等が一対ずつ設けられた構成となっている。このような構成においては、例えばローサイドスイッチ４０１が開状態のままで故障してしまった場合には、故障したローサイドスイッチ４０１に対応するハイサイドスイッチ３０１が開状態に切り替えられて、噴射弁６１が強制的に閉じられる。
【００７２】
内燃機関用制御装置１０とは異なり、ハイサイドスイッチ３０１には一つの噴射弁６１のみが接続されている。このため、ハイサイドスイッチ３０１が開状態に切り替えられた後は、噴射弁６１のみが閉じられた状態となり、他の５つの噴射弁６２等からは引き続き燃料が噴射される。このため、３つの気筒５１、５２、５３は引き続き動作を継続することができる。
【００７３】
しかしながら、本比較例は、内燃機関用制御装置１０に比べて２倍の個数のハイサイドスイッチ３０１を備えるものであるから、構造が複雑化しており、部品コストも大きなものとなっている。従って、コスト等の観点からは内燃機関用制御装置１０の方が望ましい。
【００７４】
続いて、図４を参照しながら、本発明の他の比較例に係る内燃機関用制御装置１０Ｂについて説明する。内燃機関用制御装置１０Ｂは、ハイサイドスイッチ３０１等と噴射弁６１等との接続（結線）方法においてのみ、内燃機関用制御装置１０と異なっている。以下では、内燃機関用制御装置１０Ｂのうち内燃機関用制御装置１０と異なる点についてのみ説明し、内燃機関用制御装置１０と共通する点については説明を省略する。
【００７５】
本比較例では、内燃機関用制御装置１０の外部において、端子ｃ１には、気筒５１の噴射弁６１と噴射弁６２とが接続されている。つまり、同一の気筒５１に備えられた２つの噴射弁６１、６２が、１つのハイサイドスイッチ３０１に接続されている。
【００７６】
他の噴射弁６３等についても同様である。内燃機関用制御装置１０の外部において、端子ｃ２には、気筒５２の噴射弁６３と噴射弁６４とが接続されている。また、端子ｃ３には、気筒５３の噴射弁６５と噴射弁６６とが接続されている。
【００７７】
図５を参照しながら、本比較例のマイコン２０によって行われる噴射制御について説明する。図５においては、図２と同様に、同じ時間軸に沿った９つのタイムチャートが示されている。
【００７８】
図５においても、時刻ｔ７においてローサイドスイッチ４０２が閉状態とされた後（つまり噴射弁６３が開かれた後）、ローサイドスイッチ４０２が閉状態のままで故障してしまった場合の例が示されている。時刻ｔ７以降においては端子ａ２を介して噴射弁６３に駆動電流が供給され続け、噴射弁６３からは燃料が噴射され続ける。
【００７９】
マイコン２０は、ローサイドスイッチ４０２が故障したことを検出回路４０２ａによって検知する。マイコン２０は、時刻ｔ７よりも後の時刻ｔ１３において、故障したローサイドスイッチ４０２に対応するハイサイドスイッチ３０２を開状態に切り替える。これにより、端子ｃ２を介した電圧の印加が行われない状態となるため、端子ａ２を介した噴射弁６３への駆動電流の供給が遮断される。時刻ｔ１３以降は、噴射弁６３は強制的に閉じられた状態となる。
【００８０】
開状態に切り替えられたハイサイドスイッチ３０２には、噴射弁６３の他、噴射弁６４も接続されている。このため、時刻ｔ１３以降は、端子ｂ２を介した駆動電流の供給も遮断され、噴射弁６４も強制的に閉じられた状態となる。
【００８１】
このように、時刻ｔ１３以降は２つの噴射弁６３、６４が閉じられたままとなるのであるが、これら噴射弁６３、６４は同一の気筒５２にそれぞれ設けられている。気筒５２は、全ての噴射弁６３、６４が閉じられたままとなってしまうためにその動作を停止する。他の２つの気筒５１、５３は、引き続き動作する。内燃機関は、２つの気筒５１、５３によって引き続き動作を継続することができるので、時刻ｔ１３以降においても退避走行を行うことができる。
【００８２】
図５においても、退避走行中の時刻ｔ１４においてローサイドスイッチ４１１が閉状態とされた後（つまり噴射弁６２が開かれた後）、ローサイドスイッチ４１１が閉状態のままで故障してしまった場合の例が示されている。時刻ｔ１４以降においては端子ｂ１を介して噴射弁６２に駆動電流が供給され続け、噴射弁６２からは燃料が噴射され続ける。
【００８３】
マイコン２０は、ローサイドスイッチ４１１が故障したことを検出回路４１１ａによって検知する。マイコン２０は、時刻ｔ１４よりも後の時刻ｔ１５において、故障したローサイドスイッチ４１１に対応するハイサイドスイッチ３０１を開状態に切り替える。これにより、端子ｃ１を介した電圧の印加が行われない状態となるため、端子ｂ１を介した噴射弁６２への駆動電流の供給が遮断される。時刻ｔ１５以降は、噴射弁６２は強制的に閉じられた状態となる。
【００８４】
開状態に切り替えられたハイサイドスイッチ３０１には、噴射弁６２の他、噴射弁６１も接続されている。このため、時刻ｔ１５以降は、端子ａ１を介した駆動電流の供給も遮断され、噴射弁６１も強制的に閉じられた状態となる。
【００８５】
このように、時刻ｔ１５以降は更に２つの噴射弁６１、６２が閉じられたままとなる。これら噴射弁６１、６２は同一の気筒５１にそれぞれ設けられている。このため、気筒５１は全ての噴射弁６１、６２が閉じられた状態となるので、時刻ｔ１５以降は動作を停止する。
【００８６】
時刻ｔ１５以降は、２つの気筒５１、５２の動作が停止されており、残る１つの気筒５３のみが動作可能な状態となっている。しかしながら、気筒５３のみでは内燃機関の動作を継続させることができないので、時刻ｔ１５以降は退避走行が不可能な状態となってしまう。
【００８７】
このように、本比較例では、６つのローサイドスイッチ４０１等のうち２つが故障してしまうと、内燃機関の動作が停止して退避走行が不可能な状態となってしまう。これに対し、本発明の実施形態に係る内燃機関用制御装置１０では、既に説明したように、６つのローサイドスイッチ４０１等のうち２つが故障した後も退避走行を継続させることができる。これは、一つのハイサイドスイッチ３０１等に接続された２つの噴射弁６１等が、互いに異なる気筒５１等に設けられているからである。
【００８８】
図２に示されるように、内燃機関用制御装置１０では、端子ｃ１から外部に伸びる電力線が途中で２つに分岐しており、その一方が噴射弁６１に接続され、他方が噴射弁６３に接続されている。このような電力線（ハイサイドスイッチ３０１等と噴射弁６１等とを繋ぐ電力線）の分岐箇所は、本実施形態のように内燃機関用制御装置１０の外部に配置されていてもよいのであるが、内燃機関用制御装置１０の内部に配置されていてもよい。全ての分岐箇所が内燃機関用制御装置１０の内部に配置されている構成とすれば、内燃機関用制御装置１０と各ハイサイドスイッチ３０１等との間における電力線の引き回しを簡単なものとすることができる。
【００８９】
本実施形態においては、内燃機関に３つの気筒５１、５２、５３が備えられた構成について説明したが、本発明を実施するにあたり、内燃機関が備える気筒５１等の数は３つに限定されない。
【００９０】
また、本実施形態においては、気筒５１等がポート噴射方式の気筒として構成されている例について説明したが、気筒内部に燃料を直接噴射する筒内直接噴射方式の気筒に対しても本発明を適用することができる。
【００９１】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００９２】
１０：内燃機関用制御装置
２０：マイコン
５１，５２，５３：気筒
６１，６２，６３，６４，６５，６６：噴射弁
３０１，３０２，３０３：ハイサイドスイッチ
４０１，４０２，４０３，４１１，４１２，４１３：ローサイドスイッチ
４０１ａ，４０２ａ，４０３ａ，４１１ａ，４１２ａ，４１３ａ：検出回路
【図１】
2016125461.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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