JP2020101148A - インジェクタ駆動回路の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】従来の規格による部品を用いたインジェクタ駆動回路において、冷間始動時やインジェクタ弁が貼り付いた時に第1の電界効果トランジスタ(FET),第2の電界効果トランジスタ(FET)の両方をONさせて最大電流にして開弁トルクを上げた場合にもOFF時のインジェクタによる起電力エネルギを低減させるためのツェナーダイオードZD1の破損を防止する。【解決手段】OFF時には初めに第2の電界効果トランジスタ(FET)T2をOFFし、その後所定の時間が経過した後に第1の電界効果トランジスタ(FET)T1をOFFさせることにより閉弁時に生じるインジェクタIからの逆起電圧によりツェナーダイオードZD1の破損を防止する。【選択図】図2
Description
本発明は、例えばLPGやCNG等のガス燃料エンジン等において、各気筒にガス燃料を噴射するインジェクタ(燃料噴射弁)駆動回路の制御方法に関するものである。
LPGやCNG等のガス燃料エンジン等に用いられているインジェクタは、短期間に大容量の天然ガス燃料等の燃料を噴射することが必要であり、インジェクタ駆動回路は、開弁時間の初期に予め設定されている値の起動電流を設定時間インジェクタに供給し、その後開弁状態を保持するのに必要な値以上の保持電流をPWM(Pulse Width Modulation)制御してインジェクタに供給するように構成されており、例えば
、特公昭63−35827号公報、特開平8−144859号公報、特開平11−294
262号公報などに提示されている。
、特公昭63−35827号公報、特開平8−144859号公報、特開平11−294
262号公報などに提示されている。
図1は前記従来のインジェクタ駆動回路の要部を示すものであり、ソレノイドコイル等により開閉動作させるインジェクタIには、電源オン位置を経てオンされるCPUからの命令により第1の駆動回路DC1、第2の駆動回路DC2を介してインジェクタIのソレノイドコイルなどの駆動機構への駆動電流の流れを開閉するスイッチング素子である第1の電界効果トランジスタ(FET)T1および第2の電界効果トランジスタ(FET)T2が備えられている。
そして、エンジン起動操作で電源がオンされるとCPUからの開弁命令信号により第1の駆動回路DC1および第2の駆動回路DC2に開弁信号が送られ、第1の電界効果トランジスタ(FET)T1および第2の電界効果トランジスタ(FET)T2が、それぞれONとなる。
このとき、図2(a)に示すように、第1の電界効果トランジスタ(FET)T1は開弁時から閉弁時までON状態にあり、第2の電界効果トランジスタ(FET)T2は、第1の電界効果トランジスタ(FET)T1と同期して開弁時、開弁トルクを得るため初めにインジェクタ電流として電流(A)を供給してONとし、その後インジェクタ電流をインジェクタIの開弁保持電流である電流(B)になるようにPWM制御によるインジェクタIの開動作保持電流が形成される。
また、閉弁時には、前記第1の電界効果トランジスタ(FET)T1,第2の電界効果トランジスタ(FET)T2の両方を同時にOFFにしてインジェクタ電流を遮断してインジェクタIを閉じるが、この閉弁時に閉動作を短時間で実施するとともにインジェクタIのソレノイドコイルなどによる逆起電圧が電界効果トランジスタ(FET)T1のドレイン、ソース間(図1に示したP箇所)の最大電圧を超えるために生じる電界効果トランジスタ(FET)T1の破損を防止するために図2(a)に示したインジェクタ電流(B
)に合わせた電圧値の定格電圧V1のツェナーダイオードZD1が備えられている。
)に合わせた電圧値の定格電圧V1のツェナーダイオードZD1が備えられている。
ところで、例えば、天然ガス燃料車両では、天然ガス中のメタンガスに含まれている水分や燃焼時に発生する水分等が低温時に凍結すること、また、インジェクタのバルブがゴム等によって形成されていると、ゴムの粘着等によってインジェクタのバルブが貼り付くことなどにより開弁時間の初期に予め設定されている値の起動電流を設定時間供給してもインジェクタのバルブが開きにくくなり、エンジンの始動性が悪化する問題があり、これに対しインジェクタ開弁トルクを大きくすることで改善するために、冷間始動時やインジ
ェクタ弁が貼り付いた時には図2(b)に示すように、噴射時に第1の電界効果トランジスタ(FET)T1,第2の電界効果トランジスタ(FET)T2の両方をONさせてインジェクタ電流を最大電流(C)にして開弁トルクを上げていた。
ェクタ弁が貼り付いた時には図2(b)に示すように、噴射時に第1の電界効果トランジスタ(FET)T1,第2の電界効果トランジスタ(FET)T2の両方をONさせてインジェクタ電流を最大電流(C)にして開弁トルクを上げていた。
しかしながら、前記従来のインジェクタ駆動回路の制御方法はオフ時にインジェクタIにより生じる逆起電圧は図2(a)に示すようにツェナーダイオードZD1のツェナー電圧値にクランピングされた電圧V1となるが、冷間始動時やインジェクタ弁貼り付け時の改善制御方法時に図2(a)に示すようなPMW制御に移行せず、図2(b)に示したようにインジェクタ1の抵抗に対して最大のインジェクタ電流(C)が流れる。
そして、規定の時間に達すると、駆動信号1および駆動信号2がオフし、第1の電界効果トランジスタ(FET)T1,第2の電界効果トランジスタ(FET)T2がOFFとなり前記インジェクタIのソレノイドコイルなどによる逆起電圧V1により消費されるエネルギ量は電流値の2乗に比例し大きくなるため、ツェナーダイオードZD1が破損してしまうという問題があり、ツェナーダイオードZD1の容量を上げる必要が生じるが、容量を上げると形状が大型化して設置空間を必要とするとともに部品価格を上げることになるという問題点がある。
本発明は前記問題点を解決するためになされたものであり、従来の規格による部品を用いたインジェクタ駆動回路において、冷間始動時やインジェクタ弁が貼り付いた時に前記第1の電界効果トランジスタ(FET)T1,第2の電界効果トランジスタ(FET)T2の両方をONさせて最大のインジェクタ電流(C)にして開弁トルクを上げた場合にもOFF時のインジェクタによる起電力エネルギを低減させるためのツェナーダイオードZD1の破損を防止することができるインジェクタ駆動回路の制御方法を提供することを課題とする。
前記課題を解決するためになされた本発明であるインジェクタ駆動回路の制御方法は、インジェクタへの駆動電源を開閉するスイッチング素子である第1の電界効果トランジスタ(FET)と、前記第1の電界効果トランジスタ(FET)がONのときに前記第1の電界効果トランジスタ(FET)と同期して開弁時間の初期に予め設定されている値の起動電流を設定時間インジェクタに供給して短時間に開弁させるとともに、その後、開閉駆動状態を維持するのに必要な値以上の開放維持用駆動電流をインジェクタに供給するためのPWM制御機能を有する第2の電界効果トランジスタ(FET)と、前記第1の電界効果トランジスタ(FET)をOFFしたときにインジェクタのコイルから生じる逆起電圧から第1の電界効果トランジスタ(FET)を保護するためのツェナーダイオードが備えられているインジェクタ駆動回路の制御方法であって、冷間始動時やインジェクタ弁が貼り付いた時に前記第1の電界効果トランジスタ(FET)および第2の電界効果トランジスタ(FET)の両方をONさせて最大電流にすることにより開弁トルクを上げてインジ
ェクタを開き、その後インジェクタを閉じるときには初めに前記第2の電界効果トランジスタ(FET)をOFFし、その後所定の時間が経過した後に前記第1の電界効果トランジスタ(FET)をOFFさせることにより閉弁時に生じるインジェクタからの逆起電圧による前記ツェナーダイオードの破損を防止することを特徴とする。
ェクタを開き、その後インジェクタを閉じるときには初めに前記第2の電界効果トランジスタ(FET)をOFFし、その後所定の時間が経過した後に前記第1の電界効果トランジスタ(FET)をOFFさせることにより閉弁時に生じるインジェクタからの逆起電圧による前記ツェナーダイオードの破損を防止することを特徴とする。
また、本発明において、前記第2の電界効果トランジスタ(FET)をOFFし、その後前記第1の電界効果トランジスタ(FET)をOFFさせる所定の時間が、少なくとも前記第2の電界効果トランジスタ(FET)がOFFした後、インジェクタのコイルからの逆起電力がON状態の前記第1の電界効果トランジスタ(FET)に消費されて前記ツ
ェナーダイオードの電圧値より低くなる時間であると好ましい。
ェナーダイオードの電圧値より低くなる時間であると好ましい。
本発明によると、従来の規格による部品を用いたインジェクタ駆動回路において、冷間始動時やインジェクタ弁貼り付いた時に第1の電界効果トランジスタ(FET),第2の電界効果トランジスタ(FET)の両方をONさせて最大電流にして開弁トルクを上げた場合にもOFF時のインジェクタによる起電力エネルギを低減させるためのツェナーダイオードの破損を防止して、部品の大型化や価格の上昇を防止することができる。
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は本発明で制御方法を実施するために用いられるインジェクタ駆動回路の要部を示す回路図であり、本発明は従来の部品を用いてもOFF時のインジェクタによる逆起電圧エネルギを低減させるためのツェナーダイオードの破損を防止して、部品の大型化や価格の上昇を防止することができるものであり、基本的に従来の駆動回路と共通である。
また、制御方法についても通常時においては前記従来例と同様であり、詳細な説明は省略する。
加えて、本実施の形態は、車両冷間時または弁貼り付け時において、ON時に第1の電界効果トランジスタ(FET)T1および第2の電界効果トランジスタ(FET)T2の両方をONさせて最大電流にすることにより開弁トルクを上げてインジェクタを開くことについては前記図2(b)に示した従来の制御方法と同様である。
そして、本実施の形態による制御方法は、OFF時には初めに前記第2の電界効果トランジスタ(FET)T2をOFFし、その後所定の時間が経過した後に前記第1の電界効果トランジスタ(FET)T1をOFFさせることにより閉弁時に生じるインジェクタIからの逆起電圧による前記ツェナーダイオードZD1の破損を防止するものである。
更に、図1および図2(c)を基にして詳細に説明すると、車両冷間時または弁貼り付け時について、CPUからの指令により第1の駆動回路DC1および第2の駆動回路DC2からの駆動信号1および駆動信号2が第1の電界効果トランジスタ(FET)T1および第2の電界効果トランジスタ(FET)T2に送信されて両者をON作動させてインジ
ェクタIへ最大のインジェクタ電流(X)(図2(b)におけるインジェクタ電流(C)と同じ)を流すことにより開弁トルクを上げてインジェクタIを開き、規定の時間に達した後、従来の前記図2(b)に示したような第1の電界効果トランジスタ(FET)T1および第2の電界効果トランジスタ(FET)T2の両方を同時にOFFするCPUからの指令により第1の駆動回路DC1および第2の駆動回路DC2からの駆動信号により制御するものと異なり、OFF時には、初めに、駆動信号1により第2の電界効果トランジスタ(FET)T2をOFFし、その後駆動信号2により所定の時間t1が経過した後に第1の電界効果トランジスタ(FET)T1をOFFさせる。
ェクタIへ最大のインジェクタ電流(X)(図2(b)におけるインジェクタ電流(C)と同じ)を流すことにより開弁トルクを上げてインジェクタIを開き、規定の時間に達した後、従来の前記図2(b)に示したような第1の電界効果トランジスタ(FET)T1および第2の電界効果トランジスタ(FET)T2の両方を同時にOFFするCPUからの指令により第1の駆動回路DC1および第2の駆動回路DC2からの駆動信号により制御するものと異なり、OFF時には、初めに、駆動信号1により第2の電界効果トランジスタ(FET)T2をOFFし、その後駆動信号2により所定の時間t1が経過した後に第1の電界効果トランジスタ(FET)T1をOFFさせる。
このとき、前記所定の時間t1を、少なくともインジェクタ電流(X)のインジェクタ電流が前記第2の電界効果トランジスタ(FET)T2がOFFした後、インジェクタIに生じる逆起電圧がON状態の前記第1の電界効果トランジスタ(FET)T1により消費されてインジェクタ電流(Y)が小さくなってから第1の電界効果トランジスタ(FET)T1がOFFしたとしても閉弁時に生じるインジェクタIからの逆起電圧V1によりツェナーダイオードZD1の破損を防止することができる。
以上のように、本実施の形態によれば、従来のインジェクタ駆動回路と同様な駆動回路と部品を用いて、車両冷間時または弁貼り付け時においてON時に最大電流にすることにより開弁トルクを上げてインジェクタを開いた制御をしたとしても部品(電界効果トランジスタ(FET)、ツェナーダイオード(ZD1))が破損することを防止できる。
I インジェクタ、T1 第1の電界効果トランジスタ(FET)、T2 第2の電界効果トランジスタ(FET)、DC1 第1の駆動回路、DC2 第2の駆動回路、ZD1 ツェナーダイオード
Claims (2)
- インジェクタへの駆動電源を開閉するスイッチング素子である第1の電界効果トランジスタ(FET)と、前記第1の電界効果トランジスタ(FET)がONのときに前記第1の電界効果トランジスタ(FET)と同期して開弁時間の初期に予め設定されている値の起動電流を設定時間インジェクタに供給して短時間に開弁させるとともに、その後、開閉駆動状態を維持するのに必要な値以上の開放維持用駆動電流をインジェクタに供給するためのPWM制御機能を有する第2の電界効果トランジスタ(FET)と、前記第1の電界効果トランジスタ(FET)をOFFしたときにインジェクタのコイルから生じる逆起電圧から第1の電界効果トランジスタ(FET)を保護するためのツェナーダイオードが備えられているインジェクタ駆動回路の制御方法であって、
冷間始動時やインジェクタ弁が貼り付いた時に前記第1の電界効果トランジスタ(FET)および第2の電界効果トランジスタ(FET)の両方をONさせて最大電流にすることにより開弁トルクを上げてインジェクタを開き、その後インジェクタを閉じるときには初めに前記第2の電界効果トランジスタ(FET)をOFFし、その後所定の時間が経過した後に前記第1の電界効果トランジスタ(FET)をOFFさせることにより閉弁時に生じるインジェクタからの逆起電圧による前記ツェナーダイオードの破損を防止することを特徴とするインジェクタ駆動回路の制御方法。 - 前記第2の電界効果トランジスタ(FET)をOFFし、その後前記第1の電界効果トランジスタ(FET)をOFFさせる所定の時間が、少なくとも前記第2の電界効果トランジスタ(FET)がOFFした後、インジェクタのコイルからの逆起電圧がON状態の前記第1の電界効果トランジスタ(FET)により消費されて前記ツェナーダイオードの電圧値より低くなる時間であることを特徴とする請求項1記載のインジェクタ駆動回路の制御方法。
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