(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加電圧に応じて伸縮する圧電体を複数積層してなるピエゾアクチュエータと、上記ピエゾアクチュエータに印加する高電圧を発生する高電圧発生手段と、充電用スイッチング素子のオン時に上記高電圧発生手段で発生する高電圧を上記ピエゾアクチュエータに印加し、放電用スイッチング素子のオン時に上記ピエゾアクチュエータに蓄積された電荷を放電させる充放電手段と、上記充放電手段に充電信号または放電信号を出力して上記充電用または放電用スイッチング素子のオン・オフを制御する制御手段とを備え、上記制御手段により上記充電用または放電用スイッチング素子をオン・オフするスイッチング動作を繰り返して所定の目標ピエゾアクチュエータ電圧に到達させるピエゾアクチュエータの駆動装置であって、充電時・放電時のスイッチング回数および充電・放電時間のいずれかあるいは両方を検出し、その結果を正常時と比較することにより異常を検出する異常検出手段を設け、上記異常検出手段が、充電時・放電時のスイッチング回数が正常時の規定回数を基に予め設定した基準の回数Ａより少ないか、基準の回数Ｂより多い時、充電時のスイッチング回数と放電時のスイッチング回数の差が基準の回数Ｃより大きい時、あるいは充電・放電時間が基準時間Ｄを越えた時に異常と判断することを特徴とするピエゾアクチュエータの駆動装置。
【請求項２】
上記制御手段は、充電電流または放電電流を検出し、検出された充電電流または放電電流が予め設定した電流値に到達したら、上記所定の目標ピエゾアクチュエータ電圧に到達したと判断して、上記充電用または放電用スイッチング素子をオフする請求項１記載のピエゾアクチュエータの駆動装置。
【請求項３】
上記制御手段は、一回のスイッチング動作において流れる充電電流の値と放電電流の値が同じになるように上記充電用または放電用スイッチング素子のオン・オフを制御する請求項１または２記載のピエゾアクチュエータの駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピエゾアクチュエータの駆動装置に関し、詳しくは、異常を検出する機構を備えたピエゾアクチュエータの駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧電体の伸縮により印加電圧に応じた変位を発生するピエゾアクチュエータは、高応答で制御性に優れることから、車両用駆動装置、例えば、ピエゾインジェクタ等への利用が検討されている。一方、近年、新たな車両規制に対応するために車両搭載機器の故障診断技術を確立する必要が生じており、高電圧が発生するピエゾアクチュエータにおいても、異常時には速やかに駆動を停止する等の対策が要求されている。
【０００３】
ピエゾアクチュエータの高電圧に対する対策として、従来より、ピエゾアクチュエータの駆動装置に異常検出回路を設けることが行われている。例えば、特開平３−１２８６７９号公報には、ピエゾアクチュエータの収縮時に高電圧を所定時間印加した後、蓄積された電荷を放電させる第１の放電手段と、この放電が確実になされたかを検出し、放電がなされなかった時には、以降の高電圧の供給を禁止しかつアクチュエータの電荷を放電させる第２の放電手段を設けることが記載されている。上記装置は、アクチュエータの駆動回路系に何らかの異常が生じた時に確実に放電させることで、安全性を確保している。
【０００４】
また、オンおよびオフ信号によって制御される出力端子の電圧レベル（または電流）を検出し、これを基に異常を判断するようにしたものがある。つまり、吸い込み出力の端子はオン時はＬレベルでオフ時はＨレベルとなり、流し出し出力の端子はその逆になることから、オン・オフ信号と検出された電圧レベルを比較することで、異常の判定が可能である。電流で検出する場合には、オン・オフ時に規定電流に達しているか否かで異常を判断する。そして、異常検出時には、高電圧発生動作を禁止したり、異常表示を行うことで、装置の信頼性を高めている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アクチュエータの駆動装置では、出力端子の断線やショート、さらに、ピエゾアクチュエータの断線、一部断線やショート、電流リーク等、様々な異常の状態がある。特に、充電および放電を段階的に行う複数スイッチング方式の場合、ワイヤの接触不良による断続で充放電されるといった問題も考えられ、全ての異常に対応するには多くの回路を必要とする。多気筒エンジン用のピエゾインジェクタは、流し出し出力と吸い込みの両方の出力端子を持ち、気筒数分の回路が必要となることから、回路構成が複雑になり、コスト高をまねくという問題があった。
【０００６】
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、その目的は、複数スイッチング方式のピエゾアクチュエータの駆動装置において、回路構成の複雑化やコスト高をまねくことがなく、異常の検出を容易にかつ精度よく行うことのできるピエゾアクチュエータの駆動装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１のピエゾアクチュエータの駆動装置は、印加電圧に応じて伸縮する圧電体を複数積層してなるピエゾアクチュエータと、上記ピエゾアクチュエータに印加する高電圧を発生する高電圧発生手段と、充電用スイッチング素子のオン時に上記高電圧発生手段で発生する高電圧を上記ピエゾアクチュエータに印加し、放電用スイッチング素子のオン時に上記ピエゾアクチュエータに蓄積された電荷を放電させる充放電手段と、上記充放電手段に充電信号または放電信号を出力して上記充電用または放電用スイッチング素子のオン・オフを制御する制御手段とを備え、上記制御手段により上記充電用または放電用スイッチング素子をオン・オフするスイッチング動作を繰り返して所定の目標ピエゾアクチュエータ電圧に到達させるピエゾアクチュエータの駆動装置であって、充電時・放電時のスイッチング回数、充電・放電時間のいずれかあるいは両方を検出し、その結果を正常時と比較することにより異常を検出する異常検出手段を設けている。そして、上記異常検出手段が、充電時・放電時のスイッチング回数が正常時の規定回数を基に予め設定した基準の回数Ａより少ないか、基準の回数Ｂより多い時、充電時のスイッチング回数と放電時のスイッチング回数の差が基準の回数Ｃより大きい時、あるいは充電・放電時間が基準時間Ｄを越えた時に異常と判断するようにしたものである。
【０００８】
複数スイッチング方式によるピエゾアクチュエータの駆動では、一般に、充放電時に流れる電流が一定となるように、上記充電用または放電用スイッチング素子のオン・オフを制御しており、充電時と放電時のスイッチング回数は等しく、ほぼ一定の規定回数となる。充放電経路に何らかの異常が生じた場合には、この関係が崩れる。本発明は、これに着目したもので、例えば、充電時・放電時のスイッチング回数が上記規定回数の回数より大幅に少ないか多い時、または充電時・放電時のスイッチング回数の差が大きい時に、異常と判断することができる。また、充電・放電時間もほぼ一定時間となるので、これを大幅に越えた時には異常と判断できる。従って、これら充電時・放電時のスイッチング回数、充電・放電時間を基に、比較的容易に異常判定が可能であり、複雑な検出回路を必要とせず、コスト高をまねくことがない。
この時、正常時の規定回数を基に、正常と判断される充電時・放電時のスイッチング回数の下限および上限を、それぞれ基準の回数Ａ、Ｂとすれば、これらと充電時・放電時のスイッチング回数との比較によって、異常判定が可能である。また、正常時の充電時・放電時のスイッチング回数はほぼ等しいので、その差が予め設定される基準の回数Ｃよりも大きければ、充電または放電側に何らかの異常が生じたと判断できる。あるいは、正常と判断される充放電時間の上限を基準時間Ｄとすれば、充電・放電時間がこれを越えた時に異常と判断できる。
【０００９】
具体的には、請求項２のように、上記制御手段は、充電電流または放電電流を検出し、検出された充電電流または放電電流が、予め設定した電流値に到達したら上記所定の目標ピエゾアクチュエータ電圧に到達したと判断して、上記充電用または放電用スイッチング素子をオフする。
【００１１】
ここで、請求項３のように、上記制御手段は、一回のスイッチング動作において流れる充電電流の値と放電電流の値が同じになるように上記充電用または放電用スイッチング素子のオン・オフを制御するのがよい。この時、充電時のスイッチング回数と放電時のスイッチング回数が等しくなるので、上記異常検出手段による異常判定を効果的に行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を４気筒エンジンに設けたピエゾインジェクタの異常検出に適用した一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、ピエゾインジェクタの駆動装置１の全体構成を示す図で、ＩＮＪ１〜ＩＮＪ４は、各気筒に対応する４つのインジェクタ（＃１〜＃４）を駆動するピエゾアクチュエータのピエゾスタックをそれぞれ表している。各ピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４は、電荷の注入により伸長し電荷の除去により収縮するＰＺＴ等の圧電体を円形または矩形薄板状に成形し積層して一体化したもので、多数の圧電体を電気的に並列に接続した構造を有している。多数の圧電体の間には交互に＋電極と−電極が設けられ、これら＋電極と−電極は積層体の側面に形成される＋電極および−電極を介して、外部へ接続される。
【００１３】
図１において、駆動装置１は、ピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４に印加する高電圧を発生する高電圧発生手段である電圧昇圧回路（ＤＣ−ＤＣ）２と、電圧昇圧回路２で発生するエネルギーのピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４への充電および放電を制御する充放電手段である充放電回路３を有している。電圧昇圧回路２は、インダクタンスＬ５１・スイッチング素子Ｔ５１・ダイオードＤ５１によって構成され、バッテリの給電（＋Ｂ）で数十〜数百Ｖの直流電圧を発生して、コンデンサＣ５１に蓄える。充放電回路３は、いずれもＭＯＳＦＥＴで構成される充電用スイッチング素子Ｔ５２と放電用スイッチング素子Ｔ５３を有し、充電用スイッチング素子のオン時に電圧昇圧回路２で発生する高電圧をピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４に印加し、放電用スイッチング素子のオン時にピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４に蓄積された電荷を放電させる。Ｌ５２は充放電の際の電流制限およびエネルギー回収用のインダクタンスである。
【００１４】
駆動装置１は、また、駆動対象となるピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４を選択するための、気筒切替スイッチング素子Ｔ１１〜Ｔ４１、バンク切替スイッチング素子Ｔ１２、Ｔ３２を備えている。そして、ピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４にそれぞれ直列接続される気筒切替スイッチング素子Ｔ１１〜Ｔ４１と、ピエゾスタックＩＮＪ１、ＩＮＪ２に共通のバンク切替スイッチング素子Ｔ１２およびピエゾスタックＩＮＪ３、ＩＮＪ４に共通のバンク切替スイッチング素子Ｔ３２をオン・オフさせることによって、ピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４を選択する。バンク切替スイッチング素子Ｔ１２、Ｔ３２は、ピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４のいずれかが気筒切替スイッチング素子Ｔ１１〜Ｔ４１により制御不能な状態となった時に、制御不能なピエゾスタックを含む２つを駆動装置１から切り離して、残る２つのピエゾスタックの作動を確保するためのものである（リンプホーム）。
【００１５】
気筒切替スイッチング素子Ｔ１１〜Ｔ４１、バンク切替スイッチング素子Ｔ１２、Ｔ３２はＭＯＳＦＥＴで構成され、その各ゲートには制御手段となるコントローラ４からそれぞれ制御信号が入力している。コントローラ４は、ＣＰＵ５からの信号に基づき、駆動対象のピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４に対応するスイッチング素子Ｔ１１〜Ｔ４１、Ｔ１２、Ｔ３２をオンするとともに、充電用スイッチング素子Ｔ５２と放電用スイッチング素子Ｔ５３のゲートに制御信号を入力してこれらスイッチング素子Ｔ５２、Ｔ５３をオン・オフすることにより、ピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４の充放電を制御する。また、充電制御用に、ピエゾスタックＩＮＪ１、ＩＮＪ２に共通の検出抵抗Ｒ１１と、ピエゾスタックＩＮＪ３、ＩＮＪ４に共通の検出抵抗Ｒ３１が設けられ、その両端間電圧をコントローラ４に入力してピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４の充電電流を検出するようになっている。放電用スイッチング素子Ｔ５３には、放電制御用の検出抵抗Ｒ５１が設けられ、その両端間電圧がコントローラ４に入力してピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４の放電電流が検出されるようになっている。
【００１６】
ＣＰＵ５は、図示しない各種センサからの信号に基づき燃料噴射量・時期を演算し、コントローラ４にインジェクタの駆動信号を出力する。駆動信号は、噴射期間に対応する矩形波信号であり、コントローラ４は、駆動信号の立ち上がりで充電を開始し、立ち下がりで放電を開始する。例えば、ピエゾスタックＩＮＪ１を駆動する場合、充電電流は、コンデンサＣ５１から充電用スイッチング素子Ｔ５２−インダクタＬ５２−バンク切替スイッチング素子Ｔ１２−ＣＯＭＡ端子−ピエゾスタックＩＮＪ１−＃１端子−気筒切替スイッチング素子Ｔ１１−検出抵抗Ｒ１１−ＧＮＤの経路にて流れる。逆に、放電電流は、ＧＮＤ−検出抵抗Ｒ１１−気筒切替スイッチング素子Ｔ１１−＃１端子−ピエゾスタックＩＮＪ１−ＣＯＭＡ端子−バンク切替スイッチング素子Ｔ１２−インダクタＬ１５２−放電用スイッチング素子Ｔ５３−検出抵抗Ｒ５１の経路にて流れる。
【００１７】
充放電の制御には、図２に示す複数スイッチング方式が用いられ、コントローラ４は、パルス状の制御信号（充電信号・放電信号）により、充電時には充電用スイッチング素子Ｔ５２を放電時には放電用スイッチング素子Ｔ５３を複数回オン・オフ制御（スイッチング）することにより、所定の電圧に到達させる。コントローラ４は、例えば、充電制御時には、まず、充電用スイッチング素子Ｔ５２をオンし、検出抵抗Ｒ１１または検出抵抗Ｒ３１で検出された充電電流が予め設定した電流値（例えば１０Ａ）に到達したら、充電用スイッチング素子Ｔ５２をオフする。一定のオフ期間（例えば１０μｓ）後、充電用スイッチング素子Ｔ５２をオンして所定の充電電流を流し、充電用スイッチング素子Ｔ５２をオフする。これを数回（例えば７〜８回）繰り返して、予め設定した電圧（例えば１５０Ｖ）に到達したら充電を完了する。
【００１８】
放電制御時も同様で、まず、放電用スイッチング素子Ｔ５３をオンし、検出抵抗Ｒ５１で検出された放電電流が予め設定した電流値（例えば１０Ａ）に到達したら、放電用スイッチング素子Ｔ５３をオフする。一定のオフ期間（例えば１０μｓ）後、放電用スイッチング素子Ｔ５３をオンして所定の充電電流を流し、放電用スイッチング素子Ｔ５３をオフする。これを数回（例えば７〜８回）繰り返して、電圧が０Ｖに到達したら放電を完了する。
【００１９】
このように、コントローラ４は、検出抵抗Ｒ１１、Ｒ３１で検出された充電電流と、検出抵抗Ｒ５１で検出された放電電流を基に一連の充放電制御を行う。この際、一回のスイッチング動作におけるピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４への充電エネルギーと放電エネルギーが同じで、複数回のスイッチングを繰り返すことによる充電量と放電量が同じならば、図２における充電時のスイッチング回数（充電回数）と放電時のスイッチング回数（放電回数）は等しく、ほぼ一定の回数となる。本発明は、この関係に着目したもので、コントローラ４に、異常検出手段としての異常検出回路４１を設けて、充電回数、放電回数、または充電回数と放電回数の差を、正常時の規定回数と比較することによりピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４や充放電回路の異常判断を行う。この詳細については後述する。
【００２０】
図３は、駆動制御部１によるインジェクタ制御と異常検出のフローチャートで、充電時には、まず、図３（ａ）のステップ１１において、次回の噴射を行うインジェクタのピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４に対応するバンク切替スイッチング素子Ｔ１２、Ｔ３２と気筒切替スイッチング素子Ｔ１１〜Ｔ１４をオンし、ステップ１２でインジェクタ駆動信号がオン（Ｈレベル）かどうかを判定し、オフ（Ｌレベル）であれば充電制御を終了する。オンであればステップ１３で充電電圧が目標値（例えば１５０Ｖ）に到達しているかどうかを判定し、肯定判定された場合はステップ２０へ進んで充電用スイッチング素子Ｔ５２をオフし、充電制御を終了する。否定判定の場合はステップ１４で充電用スイッチング素子Ｔ５２をオンして、ステップ１５で充電電流が所定値（例えば１０Ａ）に到達したかどうかを判定し、否定判定された場合はステップ１８へ進んで充電用スイッチング素子Ｔ５２のオン時間が一定時間以上経過したかどうかを判定する。ステップ１８が否定判定の場合は、ステップ１３へ戻る。
【００２１】
ステップ１５が肯定判定された場合は、ステップ１６で充電用スイッチング素子Ｔ５２をオフし、充電回数カウンタの充電回数に＋１を加算して、ステップ１７へ進み、充電用スイッチング素子Ｔ５２のオフ時間が一定時間（例えば１０μｓ）以上経過したかどうかを判定する。ステップ１７が否定判定された場合は、肯定判定されるまでこれを繰り返した後、ステップ１２へ戻る。ステップ１８で充電用スイッチング素子Ｔ５２のオン時間が一定時間（例えば２５０ｍｓ）以上経過した場合には、充電電流が所定値に達していなくても、ステップ１９で充電用スイッチング素子Ｔ５２のオン時間タイムオーバーフラグをセットし、ステップ２０で充電用スイッチング素子Ｔ５２をオフし、充電制御を終了する。
【００２２】
放電時には、図３（ｂ）のステップ２１において、インジェクタ駆動信号がオフ（Ｌレベル）かどうかを判定し、オン（Ｈレベル）であれば放電制御を終了する。オフであればステップ２２で放電電圧が目標値（例えば０Ｖ）に到達しているかどうかを判定し、肯定判定された場合はステップ２９へ進んで放電用スイッチング素子Ｔ５３をオフし、放電制御を終了する。否定判定の場合はステップ２３で放電用スイッチング素子Ｔ５３をオンして、ステップ２４で放電電流が所定値（例えば１０Ａ）に到達したかどうかを判定し、否定判定された場合はステップ２７へ進んで放電用スイッチング素子Ｔ５３のオン時間が一定時間以上経過したかどうかを判定する。ステップ２７が否定判定の場合は、ステップ２２へ戻る。
【００２３】
ステップ２４が肯定判定された場合は、ステップ２５で放電用スイッチング素子Ｔ５３をオフし、放電回数カウンタの放電回数に＋１を加算して、ステップ２６へ進み、放電用スイッチング素子Ｔ５３のオフ時間が一定時間（例えば１０μｓ）以上経過したかどうかを判定する。ステップ２６が否定判定された場合は、肯定判定されるまでこれを繰り返した後、ステップ２１へ戻る。ステップ２７で放電用スイッチング素子Ｔ５３のオン時間が一定時間（例えば２５０ｍｓ）以上経過した場合には、放電電流が所定値に達していなくても、ステップ２８で放電用スイッチング素子Ｔ５３オン時間のタイムオーバーフラグをセットし、ステップ２９で放電用スイッチング素子Ｔ５３をオフし、放電制御を終了する。
【００２４】
本発明では、この充放電制御と並行して、異常検出回路４１による異常判定を行う。異常判定回路４１は、充電回数カウンタ、放電回数カウンタでカウントされる充電回数と放電回数を、正常時の充放電回数と比較して、あるいは、充電用スイッチング素子Ｔ５２オン時間のタイムオーバーフラグ、放電用スイッチング素子Ｔ５３オン時間のタイムオーバーフラグのセットの有無から、異常の状態を判別する。具体的には、検出された充放電回数が、正常時の充放電回数（＝規定回数、例えば７〜８回）を基に予め設定した基準の回数Ａ（＜規定回数、例えば３回）より少ないか、基準の回数Ｂ（＞規定回数、例えば１２回）より多い時、あるいは充電回数と放電回数の差が基準の回数Ｃ（例えば３回）より大きい時に、さらに、充放電時間が基準の時間Ｄ（例えば２５０ｍｓ）を越えた時に異常と判定する。異常の状態と、充放電用スイッチング素子Ｔ５２、Ｔ５３の充放電回数、ＣＯＭＡまたはＣＯＭＢ端子のモニタ電圧、検出抵抗Ｒ１１、Ｒ３１、Ｒ５１の検出電流（充放電電流）の変化を図４のタイムチャートに示す。また、表１に、異常の内容および状況と異常判定の方法をまとめて示す。この詳細について次に説明する。
【００２５】
【表１】
0004348862.tif 000002
【００２６】
図４（ａ）は、気筒切替スイッチング素子Ｔ１１〜Ｔ４１のオフ故障（オフ状態の継続）、ピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４の断線、またはワイヤの断線が生じた場合で、充放電電流が流れず、ピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４の充電が不可能になる。この時のモニタ電圧（実線）は、正常時（一点鎖線）のように段階的に上昇せず、充放電用スイッチング素子Ｔ５２、Ｔ５３をオンすることにより急上昇するため、充電用スイッチング素子Ｔ５２をオフすることなく、目標電圧に到達したと判断される。表１に示すように、ピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４の一部断線が生じた場合も、ピエゾ容量の低下で少ない充放電回数でも目標電圧に到達したと判断される。従って、充電回数または放電回数が規定回数より大幅に少ない時、ここでは３回（基準の回数Ａ）よりも充電回数または放電回数が少なければ、これらのいずれかの異常が生じたと判定することができる。
【００２７】
図４（ｂ）は、気筒切替スイッチング素子Ｔ１１〜Ｔ４１のオン故障（オン状態の継続）が生じた場合である。例えば、＃１気筒の気筒切替スイッチング素子Ｔ１１のオン故障時に、同一のバンク切替スイッチング素子Ｔ１２で制御される＃２気筒のピエゾスタックＩＮＪ２の充放電制御を行うと、２つのピエゾスタックＩＮＪ１、ＩＮＪ２への通電となるために、モニタ電圧の立ち上がりが遅く、充放電回数が増加する。また、表１のように、ピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４がショートすると、電流は流れるが、充電されないためモニタ電圧が上昇せず、充電回数が増加する。ピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４下流でワイヤのＧＮＤショートが生じた場合も、２つのピエゾスタックへの通電となり充放電回数が増加する気筒がある。従って、充電回数または放電回数が規定回数より大幅に多い時、ここでは１２回（基準の回数Ｂ）よりも充電回数または放電回数が多い時に、異常が生じたと判定することができる。
【００２８】
図４（ｃ）は、充電用スイッチング素子Ｔ５２、バンク切替スイッチング素子Ｔ１２、Ｔ３２のオフ故障（オフ状態の継続）が生じた場合で、ピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４への充電電流が流れず、基準の時間Ｄ（例えば２５０ｍｓ）を越えても充電電流が所定値に達しないために、充電時間がタイムオーバーとなる。同様に、表１のように、放電用スイッチング素子Ｔ５３のオフ故障時には、放電時間がタイムオーバーとなり、放電用スイッチング素子Ｔ５３のオン故障時には、充電後直ちに放電されて電圧が上昇しないために、充電時間がタイムオーバーとなる。ピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４上流でワイヤのＧＮＤショートが生じた場合は、ピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４への充電電流が流れず、充電用スイッチング素子Ｔ５２をオフすることなく、電圧も上昇しないため、充電時間がタイムオーバーとなる。従って、充電時間または放電時間がタイムオーバーとなった時に、異常が生じたと判定することができる。
【００２９】
図４（ｄ）は、ピエゾスタックＩＮＪ１〜ＩＮＪ４の電流リークが生じた場合で、充電時は、電流リークのためモニタ電圧の立ち上がりが遅くなって充電回数が規定回数より多くなり、放電時は、逆にモニタ電圧の立ち下がりが早くなって放電回数が規定回数より多くなる。同様に、表１のように、放電用スイッチング素子Ｔ５３での電流リーク時にも、充電回数が増加し、放電回数が減少する。また、充電用スイッチング素子Ｔ５２での電流リーク時には、充電回数が減少し、放電回数が増加する。従って、充電回数と放電回数の差が大きい時、ここでは｜充電回数−放電回数｜が３回（基準の回数Ｃ）より多い時に、異常が生じたと判定することができる。
【００３０】
また、充電用スイッチング素子Ｔ５２、Ｔ５３オン故障（オン状態の継続）の場合は、常時通電状態となるため、複数スイッチング方式による充電制御が困難となり、充電回数が３回（基準の回数Ａ）より少ないか放電回数が１２回（基準の回数Ｂ）より多くなる。また、バンク切替スイッチング素子Ｔ１２、Ｔ３２のオン故障（オン状態の継続）が生じた場合、ワイヤショート時のリンプホーム機能が効かなくなり、他バンクの気筒制御時に電圧上昇と判断される。この場合は、充電回数が３回（基準の回数Ａ）より少なくなる。さらに、接触不良があると、断続した接触により制御外で充放電されてしまうため、充放電回数が３回（基準の回数Ａ）より少なくなるか、充電回数と放電回数の差が大きくなって、｜充電回数−放電回数｜が３回（基準の回数Ｃ）より多くなる。このように、発生し得る種々の異常を全て基準の回数Ａ〜Ｃまたは基準の時間Ｄとの比較によって検出可能である。
【００３１】
図３（ｃ）は異常判定処理のフローチャートで、ステップ３１において、充電回数が３回より少ないかどうかを判定し、否定判定された場合はステップ３２で、充電回数が１２回より多いかどうかを判定する。ステップ３２が否定判定された場合は、ステップ３３で充電時間のタイムオーバーフラグのセットの有無を確認する。タイムオーバーフラグがセットされていなければ、ステップ３４で放電回数が３回より少ないかどうかを判定し、否定判定された場合はステップ３５で放電回数が１２回より多いかどうかを判定する。ステップ３５が否定判定された場合は、ステップ３６で放電時間のタイムオーバーフラグのセットの有無を確認する。タイムオーバーフラグがセットされていなければ、ステップ３７で｜充電回数−放電回数｜が３回より多いかどうかを判定する。
【００３２】
ステップ３７が否定判定された場合は、異常なしと判断し、ステップ３８で充放電回数等の各種回数カウンタとタイムオーバーフラグをクリアし、異常判定処理を終了する。上記ステップ３１〜ステップ３７のいずれかが肯定判定された場合は、異常ありと判断し、ステップ３８へ進んで異常フラグをセットした後、ステップ３８へ進み、異常判定処理を終了する。
【００３３】
以上のように、本発明は、複数スイッチング方式のピエゾインジェクタ駆動装置に適用されて、ピエゾアクチュエータまたは充放電回路の異常を容易に検出することができる。よって、異常の数に応じた多数の回路を必要とせず、比較的簡単に複数の異常を検出できるので、利用価値が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のピエゾアクチュエータの駆動装置の全体構成を示す図である。
【図２】複数スイッチング方式のスイッチング制御方法を説明するための図である。
【図３】（ａ）は充電制御処理のフローチャート、（ｂ）は放電制御処理のフローチャート、（ｃ）は異常判定処理のフローチャートである。
【図４】充放電回数による異常判定方法を説明するための図で、（ａ）は気筒切替スイッチング素子のオフ故障、ピエゾスタック等の断線時、（ｂ）は気筒切替スイッチング素子のオン故障時、（ｃ）は充電用スイッチング素子等のオフ故障時、（ｂ）はピエゾスタックの電流リーク時の状態を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
ＩＮＪ１〜ＩＮＪ４  ピエゾスタック（ピエゾアクチュエータ）
１  駆動装置
２  高電圧発生回路（高電圧発生手段）
３  充放電回路（充放電手段）
４  コントローラ（制御手段）
４１  異常検出回路（異常検出手段）
【図１】
0004348862.tif 000003
【図２】
0004348862.tif 000004
【図３】
0004348862.tif 000005
【図４】
0004348862.tif 000006