JP2014145338A - Injector driving device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ソレノイドを備えた複数のインジェクタを駆動するインジェクタ駆動装置に関する。 The present invention relates to an injector driving device that drives a plurality of injectors including solenoids.
内燃機関の各気筒に対する燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置は、インジェクタのソレノイドを駆動するインジェクタ駆動装置を備えている。インジェクタ駆動装置は、電磁弁の開弁応答を高めるために昇圧回路と放電スイッチを備えており、噴射信号が与えられたインジェクタのソレノイドに対し、昇圧電圧に充電されたコンデンサから所定時間幅だけ放電電流を流し出す。その後は定電流駆動に移行する。 A fuel injection control device that controls fuel injection to each cylinder of an internal combustion engine includes an injector driving device that drives a solenoid of an injector. The injector driving device is equipped with a booster circuit and a discharge switch to enhance the valve opening response of the solenoid valve, and discharges the injector solenoid to which the injection signal is given from the capacitor charged to the boosted voltage for a predetermined time width. Current flows out. After that, it shifts to constant current driving.
放電により減少したコンデンサのエネルギーを補うため、噴射信号が与えられたインジェクタのソレノイドへの通電が遮断された時に電流をコンデンサに還流させ、エネルギーを回収する構成が提案されている（特許文献１参照）。具体的には、ソレノイドの低電位側端子とコンデンサの高電位側端子との間にダイオードを備えている。 In order to compensate for the energy of the capacitor reduced by the discharge, a configuration has been proposed in which when the energization to the solenoid of the injector to which the injection signal is applied is cut off, the current is returned to the capacitor to recover the energy (see Patent Document 1). ). Specifically, a diode is provided between the low potential side terminal of the solenoid and the high potential side terminal of the capacitor.
実際のインジェクタ駆動装置では、１回の噴射でコンデンサから失われるエネルギーは例えば数十ｍＪである。一方、定電流駆動されているソレノイドへの通電を遮断した時に回収されるエネルギーは数ｍＪ程度である。従って、上述した従来構成によれば効率を高めることはできるが、依然として放電エネルギーの殆どを昇圧回路を通してコンデンサに供給する必要があった。 In an actual injector driving device, the energy lost from the capacitor by one injection is, for example, several tens of mJ. On the other hand, the energy recovered when the energization to the solenoid driven by the constant current is cut off is about several mJ. Therefore, according to the conventional configuration described above, the efficiency can be increased, but it is still necessary to supply most of the discharge energy to the capacitor through the booster circuit.
その結果、昇圧回路を構成するコイルとスイッチング素子の電流容量を高める必要があり、これらの部品の大型化が避けられなかった。また、昇圧回路のスイッチング素子に集中して生じる損失に対する放熱対策として、放熱板の大型化または筺体の放熱性能の強化も必要となっていた。こうした部品の大型化は、インジェクタ駆動装置の大型化に繋がるという問題がある。 As a result, it is necessary to increase the current capacities of the coils and the switching elements constituting the booster circuit, and the increase in size of these components is inevitable. Further, as a heat dissipation measure against the loss caused by concentration in the switching elements of the booster circuit, it is necessary to increase the size of the heat sink or to enhance the heat dissipation performance of the housing. There is a problem that such an increase in the size of the component leads to an increase in the size of the injector driving device.
この問題は、専用に設けられた昇圧回路を介したコンデンサへの充電エネルギーを低減し、他の手段によるコンデンサへの充電エネルギーを高めることで解決する途が開ける。しかし、他の手段として新たに昇圧回路などの充電回路を追加するのでは、結局のところ装置の大型化を避けられない。 This problem can be solved by reducing the charging energy to the capacitor via a dedicated booster circuit and increasing the charging energy to the capacitor by other means. However, if a charging circuit such as a booster circuit is newly added as another means, it is inevitable that the apparatus will be enlarged.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、放電エネルギーを蓄えるコンデンサに対し、インジェクタのソレノイドとその駆動回路を利用して充電可能なインジェクタ駆動装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an injector driving device capable of charging a capacitor for storing discharge energy by using an injector solenoid and its driving circuit.
請求項１に記載したインジェクタ駆動装置は、ソレノイドを備えた複数のインジェクタを駆動する。インジェクタ駆動装置は、後述する噴射制御に必要な構成として、開弁応答を高めるための放電エネルギーを蓄えるコンデンサ、ソレノイドに流す放電電流を通断電する放電スイッチ、インジェクタを開弁状態に維持する電流を通断電する電源供給スイッチ、および各ソレノイドに流れる電流を個別に通断電する気筒選択スイッチを備えている。
The injector drive device described in
放電スイッチは、コンデンサと各ソレノイドとの間に設けられており、電源供給スイッチは、入力電源と各ソレノイドとの間に設けられている。気筒選択スイッチは、各ソレノイドとグランドとの間にそれぞれ個別に設けられている。制御手段は、噴射指令が与えられて噴射対象とされたインジェクタのソレノイドと直列に設けられた放電スイッチ、電源供給スイッチおよび気筒選択スイッチをオンする噴射制御を行う。 The discharge switch is provided between the capacitor and each solenoid, and the power supply switch is provided between the input power supply and each solenoid. The cylinder selection switch is individually provided between each solenoid and the ground. The control means performs injection control to turn on a discharge switch, a power supply switch, and a cylinder selection switch that are provided in series with the solenoid of the injector that is an injection target given the injection command.
一方、インジェクタ駆動装置は、充電制御に必要な構成として、ソレノイドへの電源供給経路が遮断された時に当該ソレノイドに流れていた電流をコンデンサに還流させる還流回路を備えている。これにより、従来構成と同様に、噴射対象とされたインジェクタのソレノイドへの通電が遮断された時に、その電流がコンデンサに還流してエネルギーを回収できる。 On the other hand, the injector driving device is provided with a recirculation circuit that recirculates the current flowing through the solenoid to the capacitor when the power supply path to the solenoid is shut off as a configuration necessary for charge control. As a result, as in the conventional configuration, when the energization to the solenoid of the injector to be injected is cut off, the current flows back to the capacitor and energy can be recovered.
さらに、制御手段は、従来利用されていなかった非噴射対象のインジェクタのソレノイドと駆動回路（放電スイッチ、電源供給スイッチ、気筒選択スイッチ）と還流回路を利用して、コンデンサにエネルギーを供給する充電制御を行う。すなわち、非噴射対象とされたインジェクタのソレノイドであって上記噴射制御によりオンする放電スイッチおよび電源供給スイッチに非接続のソレノイドと直列に設けられた電源供給スイッチをオンするとともに、当該インジェクタを非噴射状態に維持可能な電流範囲内で、当該ソレノイドと直列に設けられた気筒選択スイッチをオンとオフとの間で繰り返し切り替える。 In addition, the control means uses a solenoid, a drive circuit (discharge switch, power supply switch, cylinder selection switch), and a reflux circuit, which have not been conventionally used, for a non-injection target injector, and charging control for supplying energy to the capacitor I do. That is, the solenoid of the injector that is the target of non-injection, the discharge switch that is turned on by the injection control, and the power supply switch that is provided in series with the solenoid that is not connected to the power supply switch are turned on, and the injector is not injected The cylinder selection switch provided in series with the solenoid is repeatedly switched between ON and OFF within a current range that can be maintained in the state.
この充電制御によれば、噴射対象とされたインジェクタのソレノイドに流れる電流への干渉を避けながら、且つ、非噴射対象のインジェクタを噴射動作させることなく、噴射動作に関与しないインジェクタのソレノイドとその駆動回路を利用して充電動作を行わせることができる。その結果、専用に設けられた昇圧回路などのエネルギー供給手段の充電負担が軽減され、スイッチング素子に生じる損失の分散が図られ、以て装置全体の小型化が可能となる。 According to this charging control, the solenoid of the injector that does not participate in the injection operation and the drive thereof while avoiding the interference with the current flowing through the solenoid of the injector that is the injection target and without causing the injection operation of the non-injection target injector A charging operation can be performed using a circuit. As a result, the burden of charging an energy supply means such as a booster circuit provided for exclusive use is reduced, the loss generated in the switching element is dispersed, and the entire apparatus can be downsized.
請求項２記載の手段によれば、複数のインジェクタは、同時に噴射対象とされることがないｍ（ｍ≧２）ずつのインジェクタからなる駆動回路グループに分けられる。各駆動回路グループに属するインジェクタのソレノイドは、一端が共通に接続されるとともに、グループ内で共通に設けられた放電スイッチおよび電源供給スイッチと直列に接続されている。放電スイッチと電源供給スイッチの共通化により、駆動回路の規模を低減できる。制御手段は、噴射対象とされたインジェクタが含まれていない駆動回路グループに属するインジェクタのうち１つのインジェクタのソレノイドを用いて充電制御を実行する。 According to the second aspect of the present invention, the plurality of injectors are divided into drive circuit groups including m (m ≧ 2) injectors that are not targeted for injection at the same time. The solenoids of the injectors belonging to each drive circuit group are connected at one end in common, and are connected in series with a discharge switch and a power supply switch provided in common within the group. By sharing the discharge switch and the power supply switch, the scale of the drive circuit can be reduced. The control means performs charge control using the solenoid of one injector among the injectors belonging to the drive circuit group that does not include the injector to be injected.
請求項３記載の手段によれば、制御手段は、非噴射対象とされたインジェクタのソレノイドを用いた充電制御の実行中に、当該インジェクタまたは一端が当該ソレノイドと共通に接続されたソレノイドを持つ他のインジェクタが噴射対象とされた時、非噴射対象とされていたインジェクタのソレノイドを用いた充電制御を停止する。これにより、複数の気筒に対し同時に燃料噴射を行う場合、すなわち噴射時期がオーバーラップする場合でも、噴射制御と充電制御との相互干渉を避けることができる。 According to the third aspect of the present invention, the control means includes a solenoid having one of the injector and one end connected in common with the solenoid during the execution of the charge control using the solenoid of the injector that is not to be injected. When the injector is the injection target, the charging control using the solenoid of the injector that has been the non-injection target is stopped. Thereby, even when performing fuel injection simultaneously to a plurality of cylinders, that is, when the injection timing overlaps, mutual interference between the injection control and the charge control can be avoided.
請求項４記載の手段によれば、ソレノイドに流れる電流を検出する電流検出手段を備えている。制御手段は、充電制御を行うソレノイドと直列に設けられた気筒選択スイッチをオンした後、当該ソレノイドに流れる電流が当該インジェクタを非噴射状態に維持可能な電流範囲内に設定された第１しきい値に達した時に気筒選択スイッチをオフする。その後、当該ソレノイドに流れる電流が第１しきい値よりも低い第２しきい値以下に低下した後に、気筒選択スイッチをオンする。このようなスイッチング動作を繰り返すことにより、非噴射対象のインジェクタを噴射動作させることなく充電制御を実行することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the current detection means for detecting the current flowing through the solenoid is provided. The control means turns on a cylinder selection switch provided in series with a solenoid that performs charge control, and then a first threshold in which a current flowing through the solenoid is set within a current range in which the injector can be maintained in a non-injection state. When the value is reached, turn off the cylinder selection switch. Thereafter, the cylinder selection switch is turned on after the current flowing through the solenoid falls below a second threshold value lower than the first threshold value. By repeating such a switching operation, it is possible to execute the charge control without causing the non-injection target injector to perform the injection operation.
請求項５記載の手段によれば、制御手段は、入力電源の投入開始時から噴射制御を開始するまでの間についても充電制御を実行する。これにより、噴射信号が入力されていない期間であっても上述した充電制御が可能となる。 According to the means of the fifth aspect, the control means also executes the charge control from the time when the input power is turned on until the injection control is started. Thereby, even if it is the period when the injection signal is not input, the charge control mentioned above becomes possible.
各実施形態において実質的に同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態について図１から図４を参照しながら説明する。図１に示すインジェクタ駆動装置１は、エンジン（内燃機関）を制御する電子制御装置（図示せず）から与えられる噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４に応じて、エンジンの各気筒（本実施形態では４気筒）のインジェクタ＃１〜＃４を駆動する。噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４は、燃料の噴射を指令するＨレベルと噴射の停止を指令するＬレベルとからなる２値信号である。
In each embodiment, substantially the same parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment will be described with reference to FIGS. The
インジェクタ＃１〜＃４は、それぞれソレノイドＬ１〜Ｌ４を備えた電磁式であり、ソレノイドＬ１〜Ｌ４に所定値以上の電流を流すことにより開弁動作する。インジェクタ＃１〜＃４は、同時に噴射対象とされることがない２（ｍ＝２）ずつのインジェクタからなる駆動回路グループＡ、Ｂ（以下、単にグループＡ、Ｂと称す）に分けられている。ここでは、インジェクタ＃１と＃４がグループＡを構成し、インジェクタ＃２と＃３がグループＢを構成する。
The
インジェクタ＃１、＃４のソレノイドＬ１、Ｌ４のハイサイド側端子は、インジェクタ駆動装置１内でコモンラインＣＯＭ１に接続されている。同様に、インジェクタ＃２、＃３のソレノイドＬ２、Ｌ３のハイサイド側端子は、インジェクタ駆動装置１内でコモンラインＣＯＭ２に接続されている。
The high-side terminals of the solenoids L1 and L4 of the
インジェクタ駆動装置１は、制御回路２（制御手段）、昇圧回路３、コンデンサ４、放電スイッチ５、電源供給スイッチ６、気筒選択スイッチ７、電流検出回路８（電流検出手段）、還流回路９および還流用のダイオードＤf1、Ｄf2を備えている。インジェクタ駆動装置１には、ＩＧスイッチオンにより閉じるメインスイッチ（図示せず）と電源線１０とを介してバッテリ電圧ＶＢが与えられている。
The
コンデンサ４は、電源線１１とグランドとの間に接続されており、開弁駆動時にソレノイドＬ１〜Ｌ４に加える放電エネルギーを蓄える。昇圧回路３は、コイル１２、トランジスタＱｄ、ダイオードＤｄおよび抵抗１３からなる昇圧チョッパ回路である。制御回路２は、バッテリ電圧ＶＢを入力電圧として、電源線１１の昇圧電圧ＶＰが規定値に等しくなるように、トランジスタＱｄに対して昇圧パルス（ゲート信号）を出力する昇圧制御を実行する。
The
放電スイッチ５は、グループＡ、Ｂごとに１つずつ設けられたトランジスタＱ１、Ｑ２である。トランジスタＱ１、Ｑ２は、それぞれ電源線１１とコモンラインＣＯＭ１、ＣＯＭ２との間に接続されている。電源供給スイッチ６は、グループＡ、Ｂごとに１つずつ設けられたトランジスタＱ３、Ｑ４である。トランジスタＱ３、Ｑ４は、それぞれ電源線１０とコモンラインＣＯＭ１、ＣＯＭ２との間に接続されている。還流用のダイオードＤf1、Ｄf2は、それぞれコモンラインＣＯＭ１、ＣＯＭ２とグランドとの間に、グランド側をアノードとして接続されている。
The discharge switch 5 is a transistor Q1, Q2 provided for each of the groups A, B. The transistors Q1 and Q2 are connected between the
ソレノイドＬ１〜Ｌ４のローサイド側端子とグランドとの間には、気筒選択スイッチ７と電流検出回路８が直列に設けられている。気筒選択スイッチ７は、ソレノイドＬ１〜Ｌ４に対してそれぞれ個別に設けられたトランジスタＱ５〜Ｑ８である。グループＡに属するソレノイドＬ１、Ｌ４に対して設けられたトランジスタＱ５、Ｑ８のソースは共通に接続されており、当該ソースとグランドとの間に検出抵抗１４が接続されている。同様に、グループＢに属するソレノイドＬ２、Ｌ３に対して設けられたトランジスタＱ６、Ｑ７のソースは共通に接続されており、当該ソースとグランドとの間に検出抵抗１５が接続されている。
A cylinder selection switch 7 and a current detection circuit 8 are provided in series between the low-side terminals of the solenoids L1 to L4 and the ground. The cylinder selection switch 7 is transistors Q5 to Q8 provided individually for the solenoids L1 to L4, respectively. The sources of the transistors Q5 and Q8 provided for the solenoids L1 and L4 belonging to the group A are connected in common, and the
ソレノイドＬ１〜Ｌ４のローサイド側端子（トランジスタＱ５〜Ｑ８のドレイン）と電源線１１との間は、電源線１１側をカソードとして、還流回路９を構成するダイオードＤ１〜Ｄ４が接続されている。
Between the low-side terminals of the solenoids L1 to L4 (the drains of the transistors Q5 to Q8) and the
制御回路２は、モノリシックＩＣとして形成されており、噴射制御を実行する噴射制御部１６、充電制御を実行する充電制御部１７、および昇圧回路３を制御する昇圧制御部から構成されている。昇圧制御部は図２で省略されている。噴射制御部１６は、噴射信号ＩＪＴｎ（ｎ＝１〜４）がＨレベルの間、そのインジェクタ＃ｎが開弁状態となるようにトランジスタＱ１〜Ｑ８に対しゲート信号を出力する。
The
充電制御部１７は、図２に示すようにＲＳ−Ｆ／Ｆ１８〜２１と電流制御部２２とから構成されている。ＲＳ−Ｆ／Ｆ１８は、噴射信号ＩＪＴ３をセット信号、噴射信号ＩＪＴ４をリセット信号とし、インジェクタ＃１のソレノイドＬ１への通電を指令する充電信号Ｓ１を生成する。ＲＳ−Ｆ／Ｆ１９は、噴射信号ＩＪＴ１をセット信号、噴射信号ＩＪＴ３をリセット信号とし、インジェクタ＃２のソレノイドＬ２への通電を指令する充電信号Ｓ２を生成する。
As shown in FIG. 2, the charging
ＲＳ−Ｆ／Ｆ２０は、噴射信号ＩＪＴ４をセット信号、噴射信号ＩＪＴ２をリセット信号とし、インジェクタ＃３のソレノイドＬ３への通電を指令する充電信号Ｓ３を生成する。ＲＳ−Ｆ／Ｆ２１は、噴射信号ＩＪＴ２をセット信号、噴射信号ＩＪＴ１をリセット信号とし、インジェクタ＃４のソレノイドＬ４への通電を指令する充電信号Ｓ４を生成する。
The RS-F /
電流制御部２２は、充電信号Ｓｎ（ｎ＝１〜４）がＨレベルの期間、インジェクタ＃ｎが開弁動作しない電流範囲内で、ソレノイドＬｎへの電源供給経路を繰り返し通断電するスイッチング制御を行う。充電信号ＳｎがＨレベルであっても、コンデンサ４への充電が目標値に達した場合はスイッチング制御を終了する。
The
次に、本実施形態の作用について図３および図４も参照しながら説明する。噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４は、図３に示すように互いに重なることなくＩＪＴ１、ＩＪＴ３、ＩＪＴ４、ＩＪＴ２の順にＨレベル（噴射指令）となる（時刻ｔ１０、ｔ２０、ｔ３０、ｔ４０）。 Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 3, the injection signals IJT <b> 1 to IJT <b> 4 become H level (injection command) in the order of IJT <b> 1, IJT <b> 3, IJT <b> 4, IJT <b> 2 without overlapping each other (time t <b> 10, t <b> 20, t <b> 30, t <b> 40).
噴射制御部１６は、噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４に従ってソレノイドＬ１〜Ｌ４に通電して弁の開閉を行う。すなわち、図４に示すように、噴射信号ＩＪＴ１がＨレベルの期間、インジェクタ＃１の気筒選択スイッチであるトランジスタＱ５をオンする。時刻ｔ１０で噴射信号ＩＪＴ１がＨレベルになると、インジェクタ＃１が属するグループＡの放電スイッチであるトランジスタＱ１を、時刻ｔ１１までの所定時間幅だけオンする。これにより、コンデンサ４からソレノイドＬ１に昇圧電圧ＶＰが印加され、その放電エネルギーによりソレノイドＬ１の電流が急速に立ち上がり開弁する。
The
噴射制御部１６は、ソレノイドＬ１に流れる電流がしきい値ＩＬより小さいときに、グループＡの電源供給スイッチであるトランジスタＱ３をオンし、ソレノイドＬ１に流れる電流がしきい値ＩＨより大きいときにトランジスタＱ３をオフする。これにより、立ち上がった電流をＩＬとＩＨとの間で定電流制御し、開弁状態を維持する。時刻ｔ１２で噴射信号ＩＪＴ１がＬレベルに戻ると、トランジスタＱ３、Ｑ５をオフする。
The
同様に、噴射制御部１６は、噴射信号ＩＪＴ３がＨレベルの期間、インジェクタ＃３の気筒選択スイッチであるトランジスタＱ７をオンする。時刻ｔ２０で噴射信号ＩＪＴ３がＨレベルになると、インジェクタ＃３が属するグループＢの放電スイッチであるトランジスタＱ２を、時刻ｔ２１までの所定時間幅だけオンする。さらに、ソレノイドＬ３に流れる電流を定電流制御するため、グループＢの電源供給スイッチであるトランジスタＱ４をオンオフ制御する。
Similarly, the
一方、充電制御部１７は、噴射信号ＩＪＴ１がＨレベルになる時刻ｔ１０から噴射信号ＩＪＴ３がＨレベルになる時刻ｔ２０までの間、インジェクタ＃１が含まれていないグループＢに属する１つのインジェクタ＃２のソレノイドＬ２を用いて充電制御を行う。インジェクタ＃３のソレノイドＬ３を用いてもよい。
On the other hand, the charging
充電制御部１７は、充電信号Ｓ２がＨレベルになる時刻ｔ１０から時刻ｔ２０までの間、グループＢの電源供給スイッチであるトランジスタＱ４をオンする。電流制御部２２は、ソレノイドＬ２に流れる電流が第１しきい値Ｉth1以下となるように、インジェクタ＃２の気筒選択スイッチであるトランジスタＱ６をオンとオフとの間で繰り返し切り替える。この第１しきい値Ｉth1は、インジェクタ＃１〜＃４が閉弁状態を維持可能な電流範囲内の値に設定されている。
The charging
図４に示したスイッチング動作では、トランジスタＱ６をオンした後、ソレノイドＬ２に流れる電流が第１しきい値Ｉth1に達した時にトランジスタＱ６をオフする。トランジスタＱ６をオフすると、ソレノイドＬ２に流れていた電流がダイオードＤ２を通してコンデンサ４に還流し昇圧作用が生じる。トランジスタＱ６をオフした時点から一定時間が経過すると、再びトランジスタＱ６をオンする。この一定時間は、ソレノイドＬ１〜Ｌ４に流れる電流が第１しきい値Ｉth1からゼロ（第２しきい値Ｉth2に相当）に低下するのに要する時間、またはその時間にマージンを加えた時間に等しく設定されている。
In the switching operation shown in FIG. 4, after the transistor Q6 is turned on, the transistor Q6 is turned off when the current flowing through the solenoid L2 reaches the first threshold value Ith1. When the transistor Q6 is turned off, the current flowing through the solenoid L2 flows back to the
同様に、充電制御部１７は、噴射信号ＩＪＴ３がＨレベルになる時刻ｔ２０から噴射信号ＩＪＴ４がＨレベルになる時刻ｔ３０までの間、インジェクタ＃３が含まれていないグループＡに属する何れか１つのインジェクタ＃１のソレノイドＬ１を用いて充電制御を行う。すなわち、充電制御部１７は、充電信号Ｓ１がＨレベルになる時刻ｔ２０から時刻ｔ３０までの間、グループＡの電源供給スイッチであるトランジスタＱ３をオンする。電流制御部２２は、ソレノイドＬ１に流れる電流が第１しきい値Ｉth1に達した時にトランジスタＱ５をオフし、ソレノイドＬ１に流れる電流がゼロになった後に再びトランジスタＱ５をオンする。
Similarly, the charging
以降、噴射信号ＩＪＴ４がＨレベルになる時刻ｔ３０から噴射信号ＩＪＴ２がＨレベルになる時刻ｔ４０までの間、インジェクタ＃３のソレノイドＬ３を用いて充電制御を行う。噴射信号ＩＪＴ２がＨレベルになる時刻ｔ４０から噴射信号ＩＪＴ１がＨレベルになる時刻ｔ５０までの間、インジェクタ＃４のソレノイドＬ４を用いて充電制御を行う。このように、噴射を休止しているインジェクタのソレノイドを利用することにより、バッテリ電圧ＶＢを昇圧し、コンデンサ４を充電することができる。
Thereafter, charging control is performed using the solenoid L3 of the injector # 3 from time t30 when the injection signal IJT4 becomes H level to time t40 when the injection signal IJT2 becomes H level. From time t40 when the injection signal IJT2 becomes H level to time t50 when the injection signal IJT1 becomes H level, charging control is performed using the solenoid L4 of the
充電制御によるコンデンサ４への充電ネルギーを概算する。インジェクタ＃ｎのソレノイドＬｎのインダクタンスを、昇圧回路３のコイル１２のインダクタンスの１／２と仮定する。ソレノイドＬｎに流す電流とコイル１２に流す電流が等しいとすれば、充電制御の１回のスイッチングによる充電ネルギーは、昇圧回路３の１回のスイッチングによる充電ネルギーの１／２になる。インダクタンスが１／２であるため、１回の昇圧に要する時間は１／２になり、単位時間当たりの充電ネルギーで比較すると両者は等しくなる。
The charging energy to the
しかし、インジェクタ＃ｎを閉弁状態に維持するため、ソレノイドＬｎに流せる電流は第１しきい値Ｉth1以下に制限される。そこで、ソレノイドＬｎに流す電流をコイル１２に流す電流の１／４と仮定すれば、充電制御の１回のスイッチングによる充電ネルギーは、昇圧回路３の１回のスイッチングによる充電ネルギーの１／３２になる。１回の昇圧に要する時間は１／８になるので、単位時間当たりの充電ネルギーで比較すると、充電制御による充電ネルギーは、昇圧回路３による充電ネルギーの１／４になる。すなわち、充電制御を行えば、昇圧回路３の充電負担を約２５％軽減することができる。
However, in order to maintain injector #n in a closed state, the current that can be passed through solenoid Ln is limited to the first threshold value Ith1 or less. Therefore, assuming that the current flowing through the solenoid Ln is 1/4 of the current flowing through the
なお、従来構成と同様に、噴射信号ＩＪＴｎがＨレベルからＬレベルに変化した時に、ソレノイドＬｎに流れていた電流がダイオードＤｎを介して還流することによりエネルギーの回収を行うことができる。 As in the conventional configuration, when the injection signal IJTn changes from the H level to the L level, the current flowing through the solenoid Ln recirculates through the diode Dn, so that energy can be recovered.
以上説明したように、本実施形態によれば、インジェクタ＃１〜＃４に燃料を噴射させる噴射制御に加え、噴射制御するインジェクタが含まれていないグループに属するインジェクタ＃ｎのソレノイドＬｎを用いて充電制御を実行する。グループごとに設けられた放電スイッチ５と電源供給スイッチ６は互いに独立しているので、充電制御と噴射制御との干渉が生じることはない。
As described above, according to the present embodiment, in addition to the injection control for injecting fuel to the
充電制御においてソレノイドＬｎに流す電流は、閉弁状態を維持可能な範囲内の電流であるため、インジェクタ＃ｎを噴射動作させることはない。充電制御を行うことにより、噴射動作に関与しないソレノイドＬｎと駆動回路（放電スイッチ５、電源供給スイッチ６、気筒選択スイッチ７）と還流回路９を用いて充電動作を行わせることができる。これにより、昇圧回路３に流れる電流が減少し、トランジスタＱｄに生じる損失が低減するので、トランジスタＱｄに使用する放熱板のサイズを小型化できる。また、インジェクタ駆動装置１の温度上昇を抑えることができる。
Since the current that flows through the solenoid Ln in the charge control is a current within a range in which the valve closing state can be maintained, the injector #n is not injected. By performing the charge control, the charging operation can be performed using the solenoid Ln, the drive circuit (the discharge switch 5, the power supply switch 6, the cylinder selection switch 7) and the reflux circuit 9 that are not involved in the injection operation. As a result, the current flowing through the booster circuit 3 is reduced and the loss generated in the transistor Qd is reduced, so that the size of the heat sink used for the transistor Qd can be reduced. Moreover, the temperature rise of the
昇圧回路３の充電負担が軽減する一方で充電制御による充電負担が生じることが懸念されるが、これに伴う損失はトランジスタＱ１〜Ｑ８に分散して生じるので、トランジスタＱ１〜Ｑ８に使用する放熱板の増大は殆ど必要ない。従って、インジェクタ駆動装置１の全体サイズを従来よりも低減することができる。
There is a concern that the charging burden of the booster circuit 3 is reduced, but there is a concern that a charging burden due to the charging control is generated. However, the loss accompanying this occurs in the transistors Q1 to Q8. Almost no increase is required. Accordingly, the overall size of the
（第２の実施形態）
第２の実施形態について図５および図６を参照しながら説明する。図５に示すように、制御回路３１は、噴射制御部１６と充電制御部３２とから構成されている。本実施形態では、異なるグループに属するインジェクタの噴射時期が互いに重なる重なり期間が存在する。図６に示す例では、インジェクタ＃１と＃３の噴射時期およびインジェクタ＃３と＃４の噴射時期がそれぞれ重なりを有している。インジェクタ＃４と＃２の噴射時期およびインジェクタ＃２と＃１の噴射時期が重なる場合もある。
(Second Embodiment)
A second embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 6. As shown in FIG. 5, the
充電制御部３２は、噴射信号ＩＪＴ１がＨレベルになる時刻ｔ１０から、インジェクタ＃１が含まれていないグループＢに属するインジェクタ＃２のソレノイドＬ２を用いて充電制御を開始する。時刻ｔ２０で噴射信号ＩＪＴ３がＨレベルになると、充電信号Ｓ２がＬレベルになるのでソレノイドＬ２を用いた充電制御を終了する。噴射制御部１６は、続く時刻ｔ２０から時刻ｔ２１までの期間、グループＡのインジェクタ＃１とグループＢのインジェクタ＃３を同時に噴射動作させる。充電制御部３２は、噴射制御と充電制御との干渉を避けるため充電制御を停止する。
From time t10 when the injection signal IJT1 becomes the H level, the charging
充電制御部３２は、図２に示した充電制御部１７の構成に加え、重なり期間に対応して充電信号Ｓ１〜Ｓ４を制限するため、ＮＡＮＤゲート３３〜３６を用いてマスク信号を生成し、ＡＮＤゲート３７〜４０を用いてマスク処理している。例えば、噴射信号ＩＪＴ１とＩＪＴ３がともＨレベルになる時刻ｔ２０から時刻ｔ２１の期間では、ＲＳ−Ｆ／Ｆ１８の出力にかかわらず充電信号Ｓ１をＬレベルにするため、噴射信号ＩＪＴ１とＩＪＴ３のＮＡＮＤ信号によりマスク信号を生成している。
In addition to the configuration of the charging
また、噴射信号ＩＪＴ３とＩＪＴ４がともＨレベルになる時刻ｔ３０から時刻ｔ３１の期間では、ＲＳ−Ｆ／Ｆ２０の出力にかかわらず充電信号Ｓ３をＬレベルにするため、噴射信号ＩＪＴ３とＩＪＴ４のＮＡＮＤ信号によりマスク信号を生成している。他の重なり期間についても同様にしてマスク信号を生成する。なお、ＮＡＮＤゲート３３〜３６に替えて、それぞれ噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４を入力とするインバータを備えてもよい。
Further, during the period from time t30 to time t31 when both the injection signals IJT3 and IJT4 are at the H level, the charging signal S3 is set to the L level regardless of the output of the RS-F /
本実施形態によれば、ソレノイドを用いた充電制御を実行中のインジェクタまたはそのインジェクタと同じグループに属する他のインジェクタに噴射指令が与えられた時、充電制御を実行していたインジェクタのソレノイドを用いた充電制御を停止する。また、インジェクタの噴射制御が終了するまでの間、そのインジェクタのソレノイドを用いた充電制御を停止する。 According to this embodiment, when an injection command is given to an injector that is performing charge control using a solenoid or another injector that belongs to the same group as the injector, the solenoid of the injector that was performing charge control is used. Stop charging control. Further, charging control using the solenoid of the injector is stopped until the injection control of the injector is completed.
これにより、複数の気筒に対し同時に燃料噴射を行う場合、すなわち噴射時期が重なる場合でも、噴射制御と充電制御との相互干渉を避けることができる。その他、第１の実施形態と同様の効果が得られる。 Thereby, even when performing fuel injection simultaneously to a plurality of cylinders, that is, when the injection timing overlaps, mutual interference between the injection control and the charge control can be avoided. In addition, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
（第３の実施形態）
第３の実施形態について図７および図８を参照しながら説明する。図７に示すように、制御回路４１は、噴射制御部１６と充電制御部４２とから構成されている。図示しない昇圧制御部は、バッテリ電圧ＶＢの印加時から昇圧回路３への昇圧パルスの出力を開始する。充電制御部４２は、バッテリ電圧ＶＢの印加時（入力電源の投入開始時）から噴射制御を開始するまでの間も充電制御を実行する。
(Third embodiment)
A third embodiment will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 7, the
充電制御部４２は、図５に示した充電制御部３２の構成に対し、さらにパワーオンリセット回路４３、ＯＲゲート４４およびＲＳ−Ｆ／Ｆ４５を備えている。パワーオンリセット回路４３は、抵抗４６とコンデンサ４７との直列回路とコンパレータ４８とから構成されている。図８に示すように、コンデンサ４７の電圧がしきい値Ｖthを超えると、コンパレータ４８の出力信号がＨレベルになりＲＳ−Ｆ／Ｆ４５がセットされる。
The
ＲＳ−Ｆ／Ｆ４５から出力される充電信号Ｓ０がＨレベルになると、電流制御部２２は、グループＡ、Ｂからそれぞれ１つずつ選択されたインジェクタ＃４、＃２のソレノイドＬ４、Ｌ２を用いて充電制御を開始する（時刻ｔ２）。その後、噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４の何れかがＨレベルになると、ＯＲゲート４４の出力信号によりＲＳ−Ｆ／Ｆ４５がリセットされ、充電信号Ｓ０がＬレベルになる（時刻ｔ３）。これ以降、充電制御部４２は、上述した実施形態で説明したように充電信号Ｓ１〜Ｓ４に従って充電制御を実行する。本実施形態によれば、噴射信号ＩＪＴ１〜ＩＪＴ４が入力されていない期間であっても充電制御が可能となる。
When the charging signal S0 output from the RS-F /
（その他の実施形態）
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形、拡張を行うことができる。
(Other embodiments)
As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A various deformation | transformation and expansion | extension can be performed within the range which does not deviate from the summary of invention.
各実施形態では４気筒の場合を説明したが、６気筒以上の場合でも同様に適用できる。６気筒以上の場合には、１つの駆動回路グループに属するインジェクタの数を３以上（ｍ≧３）にしてもよい。 In each embodiment, the case of four cylinders has been described, but the same applies to the case of six or more cylinders. In the case of 6 cylinders or more, the number of injectors belonging to one drive circuit group may be 3 or more (m ≧ 3).
複数のインジェクタをｍずつの駆動回路グループに分けることなく、インジェクタごとに放電スイッチと電源供給スイッチと気筒選択スイッチを備えてもよい。
第２しきい値Ｉth2をゼロとしたが、第２しきい値Ｉth2は、第１しきい値Ｉth1よりも低く設定されていればゼロに限られない。
A plurality of injectors may be provided with a discharge switch, a power supply switch, and a cylinder selection switch for each injector without dividing the injector into m drive circuit groups.
Although the second threshold value Ith2 is set to zero, the second threshold value Ith2 is not limited to zero as long as it is set lower than the first threshold value Ith1.
図面中、１はインジェクタ駆動装置、２、３１、４１は制御回路（制御手段）、４はコンデンサ、５は放電スイッチ、６は電源供給スイッチ、７は気筒選択スイッチ、８は電流検出回路（電流検出手段）、＃１〜＃４はインジェクタ、Ｄ１〜Ｄ４はダイオード（還流回路）、Ｌ１〜Ｌ４はソレノイドである。 In the drawings, 1 is an injector driving device, 2, 31, 41 are control circuits (control means), 4 is a capacitor, 5 is a discharge switch, 6 is a power supply switch, 7 is a cylinder selection switch, 8 is a current detection circuit (current) Detection means), # 1 to # 4 are injectors, D1 to D4 are diodes (circulation circuit), and L1 to L4 are solenoids.
Claims (5)
コンデンサ（４）と、
前記コンデンサと前記各ソレノイドとの間に設けられた放電スイッチ（５）と、
入力電源と前記各ソレノイドとの間に設けられた電源供給スイッチ（６）と、
前記各ソレノイドとグランドとの間にそれぞれ設けられた気筒選択スイッチ（７）と、
前記ソレノイドへの電源供給経路が遮断された時に当該ソレノイドに流れていた電流を前記コンデンサに還流させる還流回路（Ｄ１〜Ｄ４）と、
噴射対象とされたインジェクタのソレノイドと直列に設けられた前記放電スイッチ、前記電源供給スイッチおよび前記気筒選択スイッチをオンする噴射制御に加え、非噴射対象とされたインジェクタのソレノイドであって前記噴射制御によりオンする放電スイッチおよび電源供給スイッチに非接続のソレノイドと直列に設けられた前記電源供給スイッチをオンするとともに、当該インジェクタを非噴射状態に維持可能な電流範囲内で当該ソレノイドと直列に設けられた前記気筒選択スイッチをオンとオフとの間で繰り返し切り替える充電制御を実行する制御手段（２）とを備えていることを特徴とするインジェクタ駆動装置。 In an injector driving device for driving a plurality of injectors (# 1 to # 4) including solenoids (L1 to L4),
A capacitor (4);
A discharge switch (5) provided between the capacitor and each solenoid;
A power supply switch (6) provided between an input power source and each solenoid;
A cylinder selection switch (7) provided between each solenoid and the ground,
A reflux circuit (D1 to D4) for causing the current flowing through the solenoid to flow back to the capacitor when the power supply path to the solenoid is interrupted;
In addition to the injection control that turns on the discharge switch, the power supply switch, and the cylinder selection switch that are provided in series with the solenoid of the injector that is the injection target, the solenoid of the injector that is the non-injection target and the injection control The discharge switch that is turned on by the power supply switch and the power supply switch that is provided in series with the solenoid that is not connected to the power supply switch are turned on, and are provided in series with the solenoid within a current range that can maintain the injector in a non-injection state. In addition, the injector drive device further comprises control means (2) for executing charge control for repeatedly switching the cylinder selection switch between ON and OFF.
前記制御手段は、噴射対象とされたインジェクタが含まれていない前記駆動回路グループに属するインジェクタのうち１つのインジェクタのソレノイドを用いて前記充電制御を実行することを特徴とする請求項１記載のインジェクタ駆動装置。 The plurality of injectors are divided into drive circuit groups composed of m (m ≧ 2) injectors that are not targeted for injection at the same time, and one end of each solenoid of the injectors belonging to each drive circuit group is connected in common. And connected in series with the discharge switch and the power supply switch provided in common,
2. The injector according to claim 1, wherein the control unit performs the charging control using a solenoid of one injector among injectors belonging to the drive circuit group that does not include an injector to be injected. Drive device.
前記制御手段は、前記充電制御を行うソレノイドと直列に設けられた前記気筒選択スイッチをオンした後、当該ソレノイドに流れる電流が当該インジェクタを非噴射状態に維持可能な電流範囲内に設定された第１しきい値に達した時に前記気筒選択スイッチをオフし、その後、当該ソレノイドに流れる電流が前記第１しきい値よりも低い第２しきい値以下に低下した後に前記気筒選択スイッチをオンするスイッチング動作を繰り返すことにより、前記充電制御を実行することを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のインジェクタ駆動装置。 Current detection means (8) for detecting the current flowing through the solenoid;
The control means, after turning on the cylinder selection switch provided in series with the solenoid for performing the charge control, the current flowing through the solenoid is set in a current range within which the injector can be maintained in a non-injection state. When the first threshold value is reached, the cylinder selection switch is turned off, and then the cylinder selection switch is turned on after the current flowing through the solenoid drops below a second threshold value lower than the first threshold value. The injector driving device according to any one of claims 1 to 3, wherein the charging control is executed by repeating a switching operation.
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