JP4110751B2 - インジェクタ駆動制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関に燃料を供給するインジェクタ駆動制御装置に関わり、特に前記インジェクタへの供給燃料圧力(燃圧)を広範囲で変化させて使用するのに対し、電流波形にて燃料噴射量制御し、広い燃圧範囲で広いダイナミックレンジを実現するための技術に関わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術では、特開平６−２４１１３７号公報に記載されているように燃料供給圧力の変化に応じた励磁電流制御により吸引初期時の高目標電流と低電流目標の２段の電流の目標値が決めれれており、燃料噴射用電磁弁の耐久・信頼性および効率の向上を図っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
インジェクタは通電時間により噴射量を制御する。広い燃圧範囲でリニアリティ（インジェクタ通電時間とインジェクタ噴射量の間の比例関係）を確保しながら稼動させようとすると以下のような現象が発生する。
低燃圧時と高燃圧時では通電開始から開弁にいたる時間(開弁遅れ)が変化する。燃圧が増加すると開弁遅れは増加する。
開弁後、通電が終了してから閉弁に至るまでの時間は、通電終了時のコイル電流値と関係があり、このときのコイル電流値が高いと閉弁に至るまでの時間(閉弁遅れ)が長くなり、この時間に噴射される燃料が多くなる。
【０００４】
これらの現象は、次のような課題を生む。
【０００５】
燃圧が低いときに合わせて電流値を設定すると、燃圧が増加したときに開弁できなくなるか、開弁しても、開弁遅れが大きくなってしまうため、開弁した時にはバッテリ電圧よりも大きな電圧の印加が終了してしまっており、開弁を保持することができなくなる（電流波形のうち時間に関する問題）。
【０００６】
一方、燃圧が高いときに合わせて電流値を設定すると、燃圧が低いときには早期に開弁することになる。少ない量の燃料を噴射するために通電時間を短くすると、まだバッテリ電圧よりも大きな電圧の印加が終了していない時点で電流値が高いときに通電を終了することになる。このような状況では、通電時間が長くなり低い電流値から通電が終了する場合に比べ、閉弁遅れが長くなり、このため噴射量が増加し、小噴射量域におけるリニアリティが悪化する（電流波形のうち電流値に関する問題）。
【０００７】
また、インジェクタの開閉弁応答を向上させるためインジェクタのコイルは低抵抗、低インダクタンスとする必要がある。
【０００８】
これらの課題に特開平６−２４１１３７号公報の図４で開示されている技術を適用しようとすると、コイルが低インダクタンスのため、高目標電流の目標値を大きく変化させなければ、上述の電流波形の時間に関する問題をクリアできず、回路素子の規模、発熱の上で現実的でない。また、特開平６−２４１１３７号公報の図９で開示されている技術を適用しようとするとバッテリ電圧よりも大きな電圧の印加時間が増加してしまい、昇圧電圧低下、大きな発熱のため採用できない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するためには、昇圧電圧をコイルに印加していない状態でコイル電流値の値、あるいは電流値を大きく保っている時間を調整する必要がある。このためには、開弁時には昇圧電圧を印加しコイル電流を大きな値まで立ち上げ、開弁直後には還流ダイオードを用いて、インジェクタのコイルと閉回路を構成し、電圧の印加無しでコイルに貯えられる磁気エネルギにより通電し続け、この電流還流時間を燃料圧力に応じて調整すれば良い。
【００１０】
このために、インジェクタのコイルに第一の目標電流値となるまで電圧を印加し、前記第一の目標電流値になると、前記コイルと還流ダイオードで閉回路を構成し前記閉回路を還流する電流を流すように制御する手段を備えたインジェクタ駆動制御装置において、噴射時期と噴射継続時間に対応した噴射パルス信号を出力する手段と、インジェクタのバルブが開弁位置に達し、開弁保持状態に移行するのに十分な時間に対応する長さの開弁パルス信号を出力する手段と、前記閉回路を電流が還流している状態から電流の還流を止め、開弁状態を保持するために前記第一の目標電流値よりも小さな値に設定された第二の目標電流値まで前記電流を急峻に立ち下げる電流急峻立ち下げ手段と、前記電流急峻立ち下げ手段の稼動タイミングを決定する稼動タイミング決定手段と、を備える。
【００１１】
そして、前記開弁パルス信号を出力する手段は、燃料圧力が低い場合は高い場合と比較して長さの短い開弁パルス信号を生成し、前記稼動タイミング決定手段は、前記開弁パルス信号に応じて燃料圧力が低い場合は高い場合と比較して、電流が還流する時間が短くなるように、前記電流急峻立ち下げ手段の稼動タイミングを変更するようにする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明のインジェクタ駆動制御装置の一実施形態を詳細に説明する。
【００１３】
図１は本発明の動作を実現するブロック図である。
インジェクタ駆動制御装置０は少なくとも、内燃機関回転検出器３で検出する内燃機関のピストンの位置状態を示す基準位置信号３ａ、内燃機関の回転数を示す角度信号３ｂをＣＰＵ５に入力する。ＣＰＵ５ではインジェクタ８に燃料を供給する燃料ポンプ６を燃料ポンプ制御信号５ａにて制御し、インジェクタ８に供給する燃料の圧力を燃料圧力センサ９にて検出し燃料圧力信号９ａにてＣＰＵ５に返している。またインジェクタ駆動制御装置０の電源は、バッテリ１の電圧をバッテリ電源信号１ａにより供給し、定電圧回路４によりＣＰＵ５に最適な電圧レベルに変換し定電圧信号４ａにて供給する。バッテリ１の電圧レベルは分圧回路２にて、ＣＰＵ５の入力として最適な電圧レベルに変換され、ＣＰＵ５にバッテリ分圧信号２ａとして入力される。これらを基にＣＰＵ５では内燃機関への燃料噴射時期を最適になるように演算を行ない、噴射パルス信号５ｂ、開弁パルス信号５ｃを介して、それぞれインジェクタ駆動回路７に送る。インジェクタ駆動回路７はこれらの信号を基にインジェクタ８をインジェクタ駆動信号７ａとインジェクタ駆動ＧＮＤ信号７ｂにて制御する。
【００１４】
本実施例では単気筒の内燃機関を想定し、ＣＰＵ５で演算された内燃機関の運転状況に応じた最適な燃料噴射がインジェクタ８に反映されるまでを説明する。
【００１５】
ＣＰＵ５では、最適な燃料量をインジェクタから噴射させるために、噴射燃料圧力、噴射パルス、及び開弁パルスをそれぞれ信号線５ａ、５ｂ、５ｃを介して燃料ポンプ６、インジェクタ駆動回路７に送る。噴射パルス５ｂはＣＰＵ５が内燃機関回転検出器３の出力である基準位置信号３ａと角度信号３ｂ、燃料圧力信号９ａ、バッテリ分圧信号２ａ等の信号を基に演算した最適燃料噴射量をインジェクタ８の開弁時間に換算したものである。また開弁パルス５ｃは燃料圧力信号９ａに応じてインジェクタ８のバルブが開弁運動を開始してから、バルブが開弁位置に達し、開弁保持状態に移行するのに十分な時間を、燃料圧力信号９ａ、バッテリ分圧信号２ａ等の信号を基にＣＰＵ５が演算した結果である。
【００１６】
インジェクタ駆動回路７は噴射パルス５ｂ及び開弁パルス５ｃを用いて、インジェクタ８のバルブを信号線７ａと７ｂにて制御する。
【００１７】
図２に本発明の動作を説明するフローチャートを示す。
ＣＰＵ５にて内燃機関の回転数と負荷などの運転状態よりその状態に最適な燃料噴射量を算出し、それを燃料圧力と噴射時期、噴射継続時間に換算して噴射パルス５ｂをインジェクタ駆動回路７に出力する（Ｓ１００）。また同時に検出した燃料圧力に対してインジェクタのバルブが開弁運動を開始してから、バルブが開弁位置に達し、開弁保持状態に移行するのに十分な時間をＣＰＵ５にて算出して、開弁パルス５ｃをインジェクタ駆動回路７に出力する（Ｓ１００）。インジェクタ駆動回路７は噴射パルス５ｂが入力されると（Ｓ１０１）、インジェクタのバルブが開弁運動を開始するための第一の目標電流値Ｉ１を設定し（Ｓ１０２）、バッテリ電圧よりも大きな昇圧電圧にてインジェクタを通電する（Ｓ１０３）。この時インジェクタに流れる電流値をモニタし（Ｓ１０４）、インジェクタのバルブが開弁運動を開始して、第一の目標電流値Ｉ１に達すると（Ｓ１０５）通電を停止する（Ｓ１０６）。同時にバルブを開弁保持まで運動を継続させるために、第一の目標電流値Ｉ１よりも小さなクランプ電流値Ｉ２を設定する（Ｓ１０６）。この電流値は図３の回路構成で示される、ツエナーダイオードで構成された急峻電流たち下げ回路の駆動開始条件の一つとなる。もう一つの条件は開弁パルス信号の立ち下がりである。
【００１８】
インジェクタに流れる電流値をモニタし（Ｓ１０７）、インジェクタに流れる電流がＩ２よりも小さくなる（Ｓ１０８）か、あるいは開弁パルス入力が立ち下がる（Ｓ１０９）とインジェクタ駆動回路７はツェナーダイオードにてコイル電流を消費し、電流を急峻に立ち下げると同時に、開弁状態を保持するためにクランプ電流値Ｉ２よりも小さな第二の目標電流値Ｉ３を設定する（Ｓ１１０）。この時インジェクタに流れる電流値をモニタし（Ｓ１１１）、インジェクタに流れる電流値がＩ３まで下がると（Ｓ１１２）、バッテリ電圧にてインジェクタに流れる電流を目標電流値Ｉ３になるように制御する（Ｓ１１３）。噴射パルス５ｂの入力が止まると（Ｓ１１４）、バッテリ電圧での通電を停止して（Ｓ１１５）、インジェクタのバルブを閉弁位置に移動させる。
【００１９】
図３は図２のインジェクタ駆動回路７の内部回路例である。
【００２０】
インジェクタ８を駆動する一方の信号線７ａは、昇圧回路１０（例えばＤＣ−ＤＣコンバータ）にて生成されたブースト電圧信号１０ａを印加するためのＦＥＴ３７のソースと、ダイオード３４のカソードを接続する。またダイオード３４のアノードはバッテリ電圧１ａをインジェクタ８に印加するためのＦＥＴ３３のソースに接続する。ダイオード３４はＦＥＴ３７がオンの時に、ＦＥＴ３３の寄生ダイオードを介してバッテリ電圧１ａと昇圧電圧１０ａのショートを防止するためである。またダイオード３８は昇圧電圧１０ａがＦＥＴ３７にて切断された時に、インジェクタ８に流れていた電流をフリーホイールするためにある。
【００２１】
またインジェクタ８を駆動する他方の信号線７ｂは、噴射パルス５ｂが入力された時に、インジェクタ８に流れる電流経路を確立させるためにＦＥＴ３５のドレインに接続する。またＦＥＴ３５のソースは、インジェクタ８に流れる電流を検出するために、抵抗３６を介して、前記バッテリ１のＧＮＤ信号１ｂに接続する。インジェクタ８に流れる電流は抵抗３６にて電圧値に変換されて、信号線３６ａを介して、コンパレータ１８とコンパレータ２０の−端子に入力される。
【００２２】
また、ＦＥＴ３５が切断されたときには、コイル電流はツェナーダイオード４０で消費され、熱エネルギーへと変化し、発熱の原因となる。特に高い電流値からＦＥＴ３５が切断されると発熱が顕著となる。
さらに４２は１ショットパルス発生装置であり、ツエナーダイオード４０で実現される電流急峻立ち下げの開始時期を決定するパルスを構築するのに必要である。
【００２３】
図３と図４を用いて、以下回路動作を説明する。
【００２４】
まず、インジェクタ８にブースト電圧１０ａを印加する動作を説明する。
コンパレータ１８の＋端子は、定電圧回路４の出力４ａの電圧を抵抗１５と抵抗１６にて分圧された１８ａが接続される。また信号線１８ａの電圧レベルは抵抗１７によりヒステリシスを持たせている。信号線１８ａは、インジェクタ８に流れる電流値を電圧値に変換した結果３６ａに相関を持った電圧レベルを設定する。つまり第一の目標電流値Ｉ１に相当する電圧レベルを信号線１８ａに設定する。コンパレータ１８は、−端子に接続されているインジェクタに流れている電流値に相当する電圧レベル３６ａと、＋端子に接続されている設定電流値、つまり第一の目標電流値Ｉ１に相当する電圧レベル１８ａを比較している。噴射パルス５ｂ入力直後は、インジェクタ８に電流が流れ始めたばかりで電流値は小さく、それに相当する電圧値３６ａは小さい。つまりコンパレータ１８の−端子は＋端子よりも小さいので、コンパレータ１８の出力１８ｂはハイレベルを出力する。インジェクタ８に流れる電流値が徐々に大きくなると、それに相当する電圧値３６ａは大きくなり、コンパレータ１８の−端子の電圧レベルが＋端子の電圧レベルよりも大きくなる。その時コンパレータ１８の出力１８ｂはロウレベルを出力する。コンパレータ１８の出力１８ｂがハイレベルの時、噴射パルス５ｂが出力されている時に限り、ＡＮＤゲート２３はハイレベルを出力する。このハイレベル信号はベース抵抗２５を介してトランジスタ２９をオンさせる。トランジスタ２９がオンのとき、ＦＥＴ３７のゲートには、ブースト電圧１０ａを抵抗２７と抵抗２８の分圧された電圧３７ａが印加されて、ＦＥＴ３７はオンしてブースト電圧１０ａをインジェクタ８の一方７ａに印加する。同様にコンパレータ１８の出力１８ｂがロウレベルになった時は、ＦＥＴ３７はオフしてインジェクタ８に印加していたブースト電圧１０ａを切断する。このようにしてインジェクタ８に印加する前記第一の目標電流値Ｉ１を制御している。
【００２５】
ここで抵抗１５、１６、１７の値は、Ｉ１、Ｉ３のスライスレベルに設定されている。
【００２６】
次にインジェクタ８の還流モードについて動作を説明する。ＦＥＴ３７がオフとなり昇圧電圧の印加が終了した時点で、噴射指令信号がハイレベルなときは、ＦＥＴ３５がオンになっている。このときは、インジェクタ８のコイルは端子７ｂ、検出抵抗３６，ＦＥＴ３５、フリーホイールダイオード（還流ダイオード）３８、端子７ａとで閉回路が構成される。このため、昇圧電圧により高められたコイル電流がこの閉回路を流れることになり、そのエネルギはコイル抵抗、検出抵抗３７により消費されるが、前述したようにコイル抵抗は応答性の要求から小さく作られているため、電流の減衰は緩慢である。したがってこの還流モードでは、電圧印加無しで高い電流をコイルに流し続けることができる。
【００２７】
次に、急峻電流立ち下げモードについて、その動作を説明する。開弁パルスが入力しているときには、還流している電流値がＩ２になったときに昇圧電圧停止時にローとなっていた電圧１８ｂがアクティブとなる（図４）。これにより１ショットパルス発生器４２は、短いパルスを発生する。これによりこの反転信号と噴射指令パルス入力の５ａとのＡＮＤをとることによりＦＥＴ３５の駆動信号が得られる。ＦＥＴ３５がオフになると、それまでＦＥＴ３５に流れていた電流はツエナーダイオード４０で消費され電流は急峻に立ち下がる。
【００２８】
次に、第２番目の目標コイル電流Ｉ３へ電流を追従させるためのインジェクタ８にバッテリ電圧１ａを印加する動作を説明する。
開弁パルス５ｃが出力されている時、ＦＥＴ１２はオンして、コンパレータ２０の＋端子は、定電圧回路４の出力４ａの電圧を、抵抗１１と抵抗１３の並列抵抗と抵抗１４にて分圧された２０ａが接続される。また信号線２０ａの電圧レベルは抵抗１９によりヒステリシスを持たせている。コンパレータ２０は、−端子に接続されているインジェクタに流れている電流値に相当する電圧レベル３６ａと、＋端子に接続されている設定電流値、つまり第二の目標電流値Ｉ３に相当する電圧レベル２０ａを比較している。−端子が＋端子の電圧よりも小さい時、つまり第二の目標電流値Ｉ２よりもインジェクタ８に流れる電流が小さい時はコンパレータ２０の出力はハイレベルを出力する。また−端子が＋端子の電圧よりも大きい時、つまり第二の目標電流値Ｉ３よりもインジェクタ８に流れる電流が大きい時はコンパレータ２０の出力はロウレベルを出力する。コンパレータ２０の出力２０ｂがハイレベルの時、噴射パルス５ｂが出力されている時に限り、ＡＮＤゲート２４はハイレベルを出力する。このハイレベル信号はベース抵抗２６を介してトランジスタ３２をオンさせる。トランジスタ３２がオンのとき、ＦＥＴ３３のゲートには、バッテリ電圧１ａを抵抗３０と抵抗３１の分圧された電圧３３ａが印加されて、ＦＥＴ３３はオンしてバッテリ電圧１ａをインジェクタ８の一方７ａに印加する。同様にコンパレータ２０の出力２０ｂがロウレベルになった時は、ＦＥＴ３３はオフしてインジェクタ８に印加していたバッテリ電圧１ａを切断する。このようにしてインジェクタ８に印加する前記第二の目標電流値Ｉ２を制御している。
【００２９】
以下、上述の構成を有する制御回路を用いた本発明の実施例について述べる。図５は、噴射パルス、開弁パルス、コイル電流、弁体駆動力、インジェクタ８の弁変位、そして噴射パルス幅に対する噴射量を示す。
【００３０】
特に、開弁パルス幅Tbが長い状態で、開弁パルス立ち下がりではなく、あらかじめ設定された電流Ｉ２に到達することにより急峻立ち下げ回路が働いている例である。また、燃料圧力は比較的低い状況を想定している。
【００３１】
弁体駆動力がゼロを超える(T1)と弁変位が発生し、燃料噴射が開始する。
【００３２】
弁体駆動力は、コイルにより励磁される磁気吸引力、弁体を閉弁方向に戻す力を付与するスプリング力、弁体を閉弁方向に押し戻そうとする燃料圧力による力等の合力で、燃圧が上昇すると負の方向に移動することになる。これにより燃圧が上昇したときには開弁遅れが大きくなるのである。
【００３３】
つぎに噴射パルスが立ち下がり、通電が終了し磁気吸引力が減衰していくと、弁体駆動力が低下し、ゼロ以下となる点(T2)で閉弁を開始する。したがってT2が長くなるとその間にも、燃料を噴射し続けることになる。
【００３４】
図５の例においてはコイル電流はI2近辺から減衰しており、図示はしていないが、噴射パルス幅が長くなると、コイル電流はI3から減衰することになる。この場合、噴射パルス幅が短い領域でのT2は、噴射パルス幅が長いときのT2に比べ長くなり、当然噴射量も多くなる。この結果、図５に示すように低噴射量域においてリニアリティが低下することになる。
【００３５】
これは、想定している燃料圧力に対して、電流を還流している時間(Tc)が長すぎるため、投入電流が大きすぎることを示している。
【００３６】
図６はこのような状況で、本発明を適用し、開弁パルスTbをより短い値のTb'に設定し、電流還流期間を開弁パルスTbにて切断し、急峻立ち下げモードに移行させている例を示している。コイル電流はTb'にて急峻に立ち下がったあと、第2の保持電流レベルI3となるように制御される。結局、噴射パルス立ち下がり時点では、コイル電流はI3から減衰することになる。従って、弁体駆動力は図６の実線で示すようにゼロ以下となる点（T2'）は大幅に低減し、これにより閉弁も早く行われ図の斜線で示す領域での噴射量が少なくなる。
【００３７】
これにより、噴射パルス幅Taに対する燃料噴射量の直線性（リニアリティ）は大きく改善されることになる。
【００３８】
図７は、図６で選んだ、リニアリティを最適とする開弁パルス幅Tb'を用い、図６よりも高い圧力の燃料をインジェクタ８に供給し、駆動したときの状況を示す図である。高い燃料圧力により弁体を閉じる方向の大きな力が働き、弁体駆動力は、非常に小さくなる。このため、開弁時のゼロクロスポイントT1hは大幅に遅れ、閉弁時のゼロクロスポイントは噴射パルスが継続して出力されているにも関わらず、それよりも短い値(Ta-T2h')となる。このことは噴射パルス幅Taを(Ta-T2h')以上に伸ばしても開弁時間が増加せず、燃料噴射量が増加しないことを示している。高燃圧においては、図６で採用した開弁パルス幅Tb'では図７に示すように噴射パルス幅Taにより噴射量制御ができないことを示している。
【００３９】
図７で想定している高燃圧に対しては、電流還流時間が短すぎることを示している。
【００４０】
図８に示すように、この状況で開弁パルス幅を、図５で想定したTbに戻すと電流還流期間が伸び、インジェクタ８の弁体は噴射パルス幅Ta以降で閉弁するようになる。これにより噴射パルス幅により噴射制御可能となると同時に、図5に比べ直線性も良好となる。
【００４１】
結局、図５で設定した電流還流時間は、低燃圧では長すぎて高燃圧には適度な長さである。また、図６で設定した電流還流時間は低燃圧には適度な値であるのに対し、高燃圧では短すぎるということになる。
【００４２】
本発明においては燃料圧力を検出しこれに従い、燃料圧力が増加したときは開弁パルス幅Ｔｂを長くすることにより電流還流時間を長くして、燃料圧力が減少したときはＴｂを短くすることにより電流還流時間を短くし、各燃圧における噴射量直線性を改善するように機能させている。
【００４３】
図９はインジェクタへの供給燃圧と開弁パルス時間の関係を示す図である。(A)に示すように低燃圧では開弁パルス時間を短くし、高燃圧では開弁パルス時間を長くするようにＣＰＵ５内で設定している。
【００４４】
また、(B)の例は(A)のように無段階に開弁パルス時間を制御するのでは無く、高燃圧と低燃圧に分けて、それぞれに適当な開弁パルス時間を設定している。
これにより、記憶容量、ロジックの低減が図れる。本実施例では2段階であるが2段階以上、実用的な範囲で切り替え段階を決定すればよい。
【００４５】
図１０は、本発明のインジェクタ駆動制御装置の発熱に対する優位性を示す図である。低燃圧では還流時間が短い状態(図１０ａではゼロ)で駆動している状況を示している。時刻Ｔ１０まで高電圧を印加し、電流値が大きな状態（Ｉ１近辺）で保持のための電流I3に減衰させている。このとき、急峻電流立ち下げのためツェナーダイオード40にて消費されるエネルギーΔELPは大きいため、駆動一回あたりの発熱が大きくなる。しかしながら燃圧が低い状態で燃料を噴射するのは低回転で駆動する状況がほとんどであるため、インジェクタの駆動周波数は小さく、発熱上の問題は少なくなる。
【００４６】
一方、高燃圧状態では還流時間が長くなり、急峻電流立ち下げのためツェナーダイオード40にて消費されるエネルギーΔEHPはΔELPに比べはるかに小さくなり、駆動一回あたりの発熱が小さくなる。一般に高回転においては、高燃圧を利用して燃料噴射することが多いが、一回当たりの発熱量が少ないため発熱上の問題は少なくなる。
【００４７】
高燃圧、低燃圧に関わらず昇圧高電圧印加時間は、Ｔ１０で一定であり、これは昇圧電圧、バッテリ電圧をコイルに印加する時間を増加する必要がなく、発熱低減に非常に有効である。
【００４８】
本実施例においては図３に、その回路構成を開示したが、本発明の構成がこれにとらわれるものではなく、同等な機能を有する回路において本発明は有効である。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、可変燃圧にて使用されるインジェクタの流量特性のリニアリティを確保することが可能であると同時に発熱も大幅に低減可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の構成を示すブロック図である。
【図２】 図１の動作を示すフローチャートである。
【図３】 図１のインジェクタ駆動回路の内部回路である。
【図４】 図３の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】 低燃圧で長い還流時間で駆動した状況を示す図である。
【図６】 低燃圧で短い還流時間で駆動した状況を示す図である。
【図７】 高燃圧で短い還流時間で駆動した状況を示す図である。
【図８】 高燃圧で長い還流時間で駆動した状況を示す図である。
【図９】 燃料圧力と設定電流還流時間を示す図である。
【図１０】 低燃圧及び高燃圧での電流比較図である。
【符号の説明】
０…インジェクタ駆動制御装置、１…バッテリ、１ａ…バッテリ電源信号、１ｂ…バッテリＧＮＤ信号、２…分圧回路、２ａ…バッテリ分圧信号、３…回転検出器、３ａ…基準位置信号、３ｂ…角度信号、４…定電圧回路、４ａ…定電圧信号、５…ＣＰＵ、５ａ…燃料ポンプ制御信号、５ｂ…噴射パルス信号、５ｃ…開弁パルス信号、５ｄ…電流値設定パルス信号、６…燃料ポンプ、６ａ…燃料ポンプ圧力信号、６ｂ…燃料供給経路、７…インジェクタ駆動回路、７ａ…インジェクタ駆動信号、７ｂ…インジェクタ駆動ＧＮＤ信号、８…インジェクタ、９…電流値設定回路、９ａ…電流値設定電圧信号、１０…ブースト回路、１０ａ…ブースト電圧信号、１１…抵抗、１２…ＦＥＴ、１３…抵抗、１４…抵抗、１５…抵抗、１６…抵抗、１７…抵抗、１８…コンパレータ、１８ａ…コンパレータ＋入力、１８ｂ…コンパレータ出力、１９…抵抗、２０…コンパレータ、２０ａ…コンパレータ＋入力、２０ｂ…コンパレータ出力、２１…抵抗、２２…抵抗、２３…ＡＮＤゲート、２４…ＡＮＤゲート、２５…抵抗、２６…抵抗、２７…抵抗、２８…抵抗、２９…トランジスタ、２９ａ…トランジスタベース入力、３０…抵抗、３１…抵抗、３２…トランジスタ、３２ａ…トランジスタベース入力、３…ＦＥＴ、３３ａ…ＦＥＴゲート入力、３４…ダイオード、３５…ＦＥＴ、３６…抵抗、３７…ＦＥＴ、３７ａ…ＦＥＴゲート入力、３８…ダイオード、４２…１ショットパルス発生器、４０…ツエナーダイオード、４１…アンド回路。
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関に燃料を供給するインジェクタ駆動制御装置に関わり、特に前記インジェクタへの供給燃料圧力(燃圧)を広範囲で変化させて使用するのに対し、電流波形にて燃料噴射量制御し、広い燃圧範囲で広いダイナミックレンジを実現するための技術に関わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術では、特開平６−２４１１３７号公報に記載されているように燃料供給圧力の変化に応じた励磁電流制御により吸引初期時の高目標電流と低電流目標の２段の電流の目標値が決めれれており、燃料噴射用電磁弁の耐久・信頼性および効率の向上を図っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
インジェクタは通電時間により噴射量を制御する。広い燃圧範囲でリニアリティ（インジェクタ通電時間とインジェクタ噴射量の間の比例関係）を確保しながら稼動させようとすると以下のような現象が発生する。
低燃圧時と高燃圧時では通電開始から開弁にいたる時間(開弁遅れ)が変化する。燃圧が増加すると開弁遅れは増加する。
開弁後、通電が終了してから閉弁に至るまでの時間は、通電終了時のコイル電流値と関係があり、このときのコイル電流値が高いと閉弁に至るまでの時間(閉弁遅れ)が長くなり、この時間に噴射される燃料が多くなる。
【０００４】
これらの現象は、次のような課題を生む。
【０００５】
燃圧が低いときに合わせて電流値を設定すると、燃圧が増加したときに開弁できなくなるか、開弁しても、開弁遅れが大きくなってしまうため、開弁した時にはバッテリ電圧よりも大きな電圧の印加が終了してしまっており、開弁を保持することができなくなる（電流波形のうち時間に関する問題）。
【０００６】
一方、燃圧が高いときに合わせて電流値を設定すると、燃圧が低いときには早期に開弁することになる。少ない量の燃料を噴射するために通電時間を短くすると、まだバッテリ電圧よりも大きな電圧の印加が終了していない時点で電流値が高いときに通電を終了することになる。このような状況では、通電時間が長くなり低い電流値から通電が終了する場合に比べ、閉弁遅れが長くなり、このため噴射量が増加し、小噴射量域におけるリニアリティが悪化する（電流波形のうち電流値に関する問題）。
【０００７】
また、インジェクタの開閉弁応答を向上させるためインジェクタのコイルは低抵抗、低インダクタンスとする必要がある。
【０００８】
これらの課題に特開平６−２４１１３７号公報の図４で開示されている技術を適用しようとすると、コイルが低インダクタンスのため、高目標電流の目標値を大きく変化させなければ、上述の電流波形の時間に関する問題をクリアできず、回路素子の規模、発熱の上で現実的でない。また、特開平６−２４１１３７号公報の図９で開示されている技術を適用しようとするとバッテリ電圧よりも大きな電圧の印加時間が増加してしまい、昇圧電圧低下、大きな発熱のため採用できない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するためには、昇圧電圧をコイルに印加していない状態でコイル電流値の値、あるいは電流値を大きく保っている時間を調整する必要がある。このためには、開弁時には昇圧電圧を印加しコイル電流を大きな値まで立ち上げ、開弁直後には還流ダイオードを用いて、インジェクタのコイルと閉回路を構成し、電圧の印加無しでコイルに貯えられる磁気エネルギにより通電し続け、この電流還流時間を燃料圧力に応じて調整すれば良い。
【００１０】
このために、インジェクタのコイルに第一の目標電流値となるまで電圧を印加し、前記第一の目標電流値になると、前記コイルと還流ダイオードで閉回路を構成し前記閉回路を還流する電流を流すように制御する手段を備えたインジェクタ駆動制御装置において、噴射時期と噴射継続時間に対応した噴射パルス信号を出力する手段と、インジェクタのバルブが開弁位置に達し、開弁保持状態に移行するのに十分な時間に対応する長さの開弁パルス信号を出力する手段と、前記閉回路を電流が還流している状態から電流の還流を止め、開弁状態を保持するために前記第一の目標電流値よりも小さな値に設定された第二の目標電流値まで前記電流を急峻に立ち下げる電流急峻立ち下げ手段と、前記電流急峻立ち下げ手段の稼動タイミングを決定する稼動タイミング決定手段と、を備える。
【００１１】
そして、前記開弁パルス信号を出力する手段は、燃料圧力が低い場合は高い場合と比較して長さの短い開弁パルス信号を生成し、前記稼動タイミング決定手段は、前記開弁パルス信号に応じて燃料圧力が低い場合は高い場合と比較して、電流が還流する時間が短くなるように、前記電流急峻立ち下げ手段の稼動タイミングを変更するようにする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明のインジェクタ駆動制御装置の一実施形態を詳細に説明する。
【００１３】
図１は本発明の動作を実現するブロック図である。
インジェクタ駆動制御装置０は少なくとも、内燃機関回転検出器３で検出する内燃機関のピストンの位置状態を示す基準位置信号３ａ、内燃機関の回転数を示す角度信号３ｂをＣＰＵ５に入力する。ＣＰＵ５ではインジェクタ８に燃料を供給する燃料ポンプ６を燃料ポンプ制御信号５ａにて制御し、インジェクタ８に供給する燃料の圧力を燃料圧力センサ９にて検出し燃料圧力信号９ａにてＣＰＵ５に返している。またインジェクタ駆動制御装置０の電源は、バッテリ１の電圧をバッテリ電源信号１ａにより供給し、定電圧回路４によりＣＰＵ５に最適な電圧レベルに変換し定電圧信号４ａにて供給する。バッテリ１の電圧レベルは分圧回路２にて、ＣＰＵ５の入力として最適な電圧レベルに変換され、ＣＰＵ５にバッテリ分圧信号２ａとして入力される。これらを基にＣＰＵ５では内燃機関への燃料噴射時期を最適になるように演算を行ない、噴射パルス信号５ｂ、開弁パルス信号５ｃを介して、それぞれインジェクタ駆動回路７に送る。インジェクタ駆動回路７はこれらの信号を基にインジェクタ８をインジェクタ駆動信号７ａとインジェクタ駆動ＧＮＤ信号７ｂにて制御する。
【００１４】
本実施例では単気筒の内燃機関を想定し、ＣＰＵ５で演算された内燃機関の運転状況に応じた最適な燃料噴射がインジェクタ８に反映されるまでを説明する。
【００１５】
ＣＰＵ５では、最適な燃料量をインジェクタから噴射させるために、噴射燃料圧力、噴射パルス、及び開弁パルスをそれぞれ信号線５ａ、５ｂ、５ｃを介して燃料ポンプ６、インジェクタ駆動回路７に送る。噴射パルス５ｂはＣＰＵ５が内燃機関回転検出器３の出力である基準位置信号３ａと角度信号３ｂ、燃料圧力信号９ａ、バッテリ分圧信号２ａ等の信号を基に演算した最適燃料噴射量をインジェクタ８の開弁時間に換算したものである。また開弁パルス５ｃは燃料圧力信号９ａに応じてインジェクタ８のバルブが開弁運動を開始してから、バルブが開弁位置に達し、開弁保持状態に移行するのに十分な時間を、燃料圧力信号９ａ、バッテリ分圧信号２ａ等の信号を基にＣＰＵ５が演算した結果である。
【００１６】
インジェクタ駆動回路７は噴射パルス５ｂ及び開弁パルス５ｃを用いて、インジェクタ８のバルブを信号線７ａと７ｂにて制御する。
【００１７】
図２に本発明の動作を説明するフローチャートを示す。
ＣＰＵ５にて内燃機関の回転数と負荷などの運転状態よりその状態に最適な燃料噴射量を算出し、それを燃料圧力と噴射時期、噴射継続時間に換算して噴射パルス５ｂをインジェクタ駆動回路７に出力する（Ｓ１００）。また同時に検出した燃料圧力に対してインジェクタのバルブが開弁運動を開始してから、バルブが開弁位置に達し、開弁保持状態に移行するのに十分な時間をＣＰＵ５にて算出して、開弁パルス５ｃをインジェクタ駆動回路７に出力する（Ｓ１００）。インジェクタ駆動回路７は噴射パルス５ｂが入力されると（Ｓ１０１）、インジェクタのバルブが開弁運動を開始するための第一の目標電流値Ｉ１を設定し（Ｓ１０２）、バッテリ電圧よりも大きな昇圧電圧にてインジェクタを通電する（Ｓ１０３）。この時インジェクタに流れる電流値をモニタし（Ｓ１０４）、インジェクタのバルブが開弁運動を開始して、第一の目標電流値Ｉ１に達すると（Ｓ１０５）通電を停止する（Ｓ１０６）。同時にバルブを開弁保持まで運動を継続させるために、第一の目標電流値Ｉ１よりも小さなクランプ電流値Ｉ２を設定する（Ｓ１０６）。この電流値は図３の回路構成で示される、ツエナーダイオードで構成された急峻電流たち下げ回路の駆動開始条件の一つとなる。もう一つの条件は開弁パルス信号の立ち下がりである。
【００１８】
インジェクタに流れる電流値をモニタし（Ｓ１０７）、インジェクタに流れる電流がＩ２よりも小さくなる（Ｓ１０８）か、あるいは開弁パルス入力が立ち下がる（Ｓ１０９）とインジェクタ駆動回路７はツェナーダイオードにてコイル電流を消費し、電流を急峻に立ち下げると同時に、開弁状態を保持するためにクランプ電流値Ｉ２よりも小さな第二の目標電流値Ｉ３を設定する（Ｓ１１０）。この時インジェクタに流れる電流値をモニタし（Ｓ１１１）、インジェクタに流れる電流値がＩ３まで下がると（Ｓ１１２）、バッテリ電圧にてインジェクタに流れる電流を目標電流値Ｉ３になるように制御する（Ｓ１１３）。噴射パルス５ｂの入力が止まると（Ｓ１１４）、バッテリ電圧での通電を停止して（Ｓ１１５）、インジェクタのバルブを閉弁位置に移動させる。
【００１９】
図３は図２のインジェクタ駆動回路７の内部回路例である。
【００２０】
インジェクタ８を駆動する一方の信号線７ａは、昇圧回路１０（例えばＤＣ−ＤＣコンバータ）にて生成されたブースト電圧信号１０ａを印加するためのＦＥＴ３７のソースと、ダイオード３４のカソードを接続する。またダイオード３４のアノードはバッテリ電圧１ａをインジェクタ８に印加するためのＦＥＴ３３のソースに接続する。ダイオード３４はＦＥＴ３７がオンの時に、ＦＥＴ３３の寄生ダイオードを介してバッテリ電圧１ａと昇圧電圧１０ａのショートを防止するためである。またダイオード３８は昇圧電圧１０ａがＦＥＴ３７にて切断された時に、インジェクタ８に流れていた電流をフリーホイールするためにある。
【００２１】
またインジェクタ８を駆動する他方の信号線７ｂは、噴射パルス５ｂが入力された時に、インジェクタ８に流れる電流経路を確立させるためにＦＥＴ３５のドレインに接続する。またＦＥＴ３５のソースは、インジェクタ８に流れる電流を検出するために、抵抗３６を介して、前記バッテリ１のＧＮＤ信号１ｂに接続する。インジェクタ８に流れる電流は抵抗３６にて電圧値に変換されて、信号線３６ａを介して、コンパレータ１８とコンパレータ２０の−端子に入力される。
【００２２】
また、ＦＥＴ３５が切断されたときには、コイル電流はツェナーダイオード４０で消費され、熱エネルギーへと変化し、発熱の原因となる。特に高い電流値からＦＥＴ３５が切断されると発熱が顕著となる。
さらに４２は１ショットパルス発生装置であり、ツエナーダイオード４０で実現される電流急峻立ち下げの開始時期を決定するパルスを構築するのに必要である。
【００２３】
図３と図４を用いて、以下回路動作を説明する。
【００２４】
まず、インジェクタ８にブースト電圧１０ａを印加する動作を説明する。
コンパレータ１８の＋端子は、定電圧回路４の出力４ａの電圧を抵抗１５と抵抗１６にて分圧された１８ａが接続される。また信号線１８ａの電圧レベルは抵抗１７によりヒステリシスを持たせている。信号線１８ａは、インジェクタ８に流れる電流値を電圧値に変換した結果３６ａに相関を持った電圧レベルを設定する。つまり第一の目標電流値Ｉ１に相当する電圧レベルを信号線１８ａに設定する。コンパレータ１８は、−端子に接続されているインジェクタに流れている電流値に相当する電圧レベル３６ａと、＋端子に接続されている設定電流値、つまり第一の目標電流値Ｉ１に相当する電圧レベル１８ａを比較している。噴射パルス５ｂ入力直後は、インジェクタ８に電流が流れ始めたばかりで電流値は小さく、それに相当する電圧値３６ａは小さい。つまりコンパレータ１８の−端子は＋端子よりも小さいので、コンパレータ１８の出力１８ｂはハイレベルを出力する。インジェクタ８に流れる電流値が徐々に大きくなると、それに相当する電圧値３６ａは大きくなり、コンパレータ１８の−端子の電圧レベルが＋端子の電圧レベルよりも大きくなる。その時コンパレータ１８の出力１８ｂはロウレベルを出力する。コンパレータ１８の出力１８ｂがハイレベルの時、噴射パルス５ｂが出力されている時に限り、ＡＮＤゲート２３はハイレベルを出力する。このハイレベル信号はベース抵抗２５を介してトランジスタ２９をオンさせる。トランジスタ２９がオンのとき、ＦＥＴ３７のゲートには、ブースト電圧１０ａを抵抗２７と抵抗２８の分圧された電圧３７ａが印加されて、ＦＥＴ３７はオンしてブースト電圧１０ａをインジェクタ８の一方７ａに印加する。同様にコンパレータ１８の出力１８ｂがロウレベルになった時は、ＦＥＴ３７はオフしてインジェクタ８に印加していたブースト電圧１０ａを切断する。このようにしてインジェクタ８に印加する前記第一の目標電流値Ｉ１を制御している。
【００２５】
ここで抵抗１５、１６、１７の値は、Ｉ１、Ｉ３のスライスレベルに設定されている。
【００２６】
次にインジェクタ８の還流モードについて動作を説明する。ＦＥＴ３７がオフとなり昇圧電圧の印加が終了した時点で、噴射指令信号がハイレベルなときは、ＦＥＴ３５がオンになっている。このときは、インジェクタ８のコイルは端子７ｂ、検出抵抗３６，ＦＥＴ３５、フリーホイールダイオード（還流ダイオード）３８、端子７ａとで閉回路が構成される。このため、昇圧電圧により高められたコイル電流がこの閉回路を流れることになり、そのエネルギはコイル抵抗、検出抵抗３７により消費されるが、前述したようにコイル抵抗は応答性の要求から小さく作られているため、電流の減衰は緩慢である。したがってこの還流モードでは、電圧印加無しで高い電流をコイルに流し続けることができる。
【００２７】
次に、急峻電流立ち下げモードについて、その動作を説明する。開弁パルスが入力しているときには、還流している電流値がＩ２になったときに昇圧電圧停止時にローとなっていた電圧１８ｂがアクティブとなる（図４）。これにより１ショットパルス発生器４２は、短いパルスを発生する。これによりこの反転信号と噴射指令パルス入力の５ａとのＡＮＤをとることによりＦＥＴ３５の駆動信号が得られる。ＦＥＴ３５がオフになると、それまでＦＥＴ３５に流れていた電流はツエナーダイオード４０で消費され電流は急峻に立ち下がる。
【００２８】
次に、第２番目の目標コイル電流Ｉ３へ電流を追従させるためのインジェクタ８にバッテリ電圧１ａを印加する動作を説明する。
開弁パルス５ｃが出力されている時、ＦＥＴ１２はオンして、コンパレータ２０の＋端子は、定電圧回路４の出力４ａの電圧を、抵抗１１と抵抗１３の並列抵抗と抵抗１４にて分圧された２０ａが接続される。また信号線２０ａの電圧レベルは抵抗１９によりヒステリシスを持たせている。コンパレータ２０は、−端子に接続されているインジェクタに流れている電流値に相当する電圧レベル３６ａと、＋端子に接続されている設定電流値、つまり第二の目標電流値Ｉ３に相当する電圧レベル２０ａを比較している。−端子が＋端子の電圧よりも小さい時、つまり第二の目標電流値Ｉ２よりもインジェクタ８に流れる電流が小さい時はコンパレータ２０の出力はハイレベルを出力する。また−端子が＋端子の電圧よりも大きい時、つまり第二の目標電流値Ｉ３よりもインジェクタ８に流れる電流が大きい時はコンパレータ２０の出力はロウレベルを出力する。コンパレータ２０の出力２０ｂがハイレベルの時、噴射パルス５ｂが出力されている時に限り、ＡＮＤゲート２４はハイレベルを出力する。このハイレベル信号はベース抵抗２６を介してトランジスタ３２をオンさせる。トランジスタ３２がオンのとき、ＦＥＴ３３のゲートには、バッテリ電圧１ａを抵抗３０と抵抗３１の分圧された電圧３３ａが印加されて、ＦＥＴ３３はオンしてバッテリ電圧１ａをインジェクタ８の一方７ａに印加する。同様にコンパレータ２０の出力２０ｂがロウレベルになった時は、ＦＥＴ３３はオフしてインジェクタ８に印加していたバッテリ電圧１ａを切断する。このようにしてインジェクタ８に印加する前記第二の目標電流値Ｉ２を制御している。
【００２９】
以下、上述の構成を有する制御回路を用いた本発明の実施例について述べる。図５は、噴射パルス、開弁パルス、コイル電流、弁体駆動力、インジェクタ８の弁変位、そして噴射パルス幅に対する噴射量を示す。
【００３０】
特に、開弁パルス幅Tbが長い状態で、開弁パルス立ち下がりではなく、あらかじめ設定された電流Ｉ２に到達することにより急峻立ち下げ回路が働いている例である。また、燃料圧力は比較的低い状況を想定している。
【００３１】
弁体駆動力がゼロを超える(T1)と弁変位が発生し、燃料噴射が開始する。
【００３２】
弁体駆動力は、コイルにより励磁される磁気吸引力、弁体を閉弁方向に戻す力を付与するスプリング力、弁体を閉弁方向に押し戻そうとする燃料圧力による力等の合力で、燃圧が上昇すると負の方向に移動することになる。これにより燃圧が上昇したときには開弁遅れが大きくなるのである。
【００３３】
つぎに噴射パルスが立ち下がり、通電が終了し磁気吸引力が減衰していくと、弁体駆動力が低下し、ゼロ以下となる点(T2)で閉弁を開始する。したがってT2が長くなるとその間にも、燃料を噴射し続けることになる。
【００３４】
図５の例においてはコイル電流はI2近辺から減衰しており、図示はしていないが、噴射パルス幅が長くなると、コイル電流はI3から減衰することになる。この場合、噴射パルス幅が短い領域でのT2は、噴射パルス幅が長いときのT2に比べ長くなり、当然噴射量も多くなる。この結果、図５に示すように低噴射量域においてリニアリティが低下することになる。
【００３５】
これは、想定している燃料圧力に対して、電流を還流している時間(Tc)が長すぎるため、投入電流が大きすぎることを示している。
【００３６】
図６はこのような状況で、本発明を適用し、開弁パルスTbをより短い値のTb'に設定し、電流還流期間を開弁パルスTbにて切断し、急峻立ち下げモードに移行させている例を示している。コイル電流はTb'にて急峻に立ち下がったあと、第2の保持電流レベルI3となるように制御される。結局、噴射パルス立ち下がり時点では、コイル電流はI3から減衰することになる。従って、弁体駆動力は図６の実線で示すようにゼロ以下となる点（T2'）は大幅に低減し、これにより閉弁も早く行われ図の斜線で示す領域での噴射量が少なくなる。
【００３７】
これにより、噴射パルス幅Taに対する燃料噴射量の直線性（リニアリティ）は大きく改善されることになる。
【００３８】
図７は、図６で選んだ、リニアリティを最適とする開弁パルス幅Tb'を用い、図６よりも高い圧力の燃料をインジェクタ８に供給し、駆動したときの状況を示す図である。高い燃料圧力により弁体を閉じる方向の大きな力が働き、弁体駆動力は、非常に小さくなる。このため、開弁時のゼロクロスポイントT1hは大幅に遅れ、閉弁時のゼロクロスポイントは噴射パルスが継続して出力されているにも関わらず、それよりも短い値(Ta-T2h')となる。このことは噴射パルス幅Taを(Ta-T2h')以上に伸ばしても開弁時間が増加せず、燃料噴射量が増加しないことを示している。高燃圧においては、図６で採用した開弁パルス幅Tb'では図７に示すように噴射パルス幅Taにより噴射量制御ができないことを示している。
【００３９】
図７で想定している高燃圧に対しては、電流還流時間が短すぎることを示している。
【００４０】
図８に示すように、この状況で開弁パルス幅を、図５で想定したTbに戻すと電流還流期間が伸び、インジェクタ８の弁体は噴射パルス幅Ta以降で閉弁するようになる。これにより噴射パルス幅により噴射制御可能となると同時に、図5に比べ直線性も良好となる。
【００４１】
結局、図５で設定した電流還流時間は、低燃圧では長すぎて高燃圧には適度な長さである。また、図６で設定した電流還流時間は低燃圧には適度な値であるのに対し、高燃圧では短すぎるということになる。
【００４２】
本発明においては燃料圧力を検出しこれに従い、燃料圧力が増加したときは開弁パルス幅Ｔｂを長くすることにより電流還流時間を長くして、燃料圧力が減少したときはＴｂを短くすることにより電流還流時間を短くし、各燃圧における噴射量直線性を改善するように機能させている。
【００４３】
図９はインジェクタへの供給燃圧と開弁パルス時間の関係を示す図である。(A)に示すように低燃圧では開弁パルス時間を短くし、高燃圧では開弁パルス時間を長くするようにＣＰＵ５内で設定している。
【００４４】
また、(B)の例は(A)のように無段階に開弁パルス時間を制御するのでは無く、高燃圧と低燃圧に分けて、それぞれに適当な開弁パルス時間を設定している。
これにより、記憶容量、ロジックの低減が図れる。本実施例では2段階であるが2段階以上、実用的な範囲で切り替え段階を決定すればよい。
【００４５】
図１０は、本発明のインジェクタ駆動制御装置の発熱に対する優位性を示す図である。低燃圧では還流時間が短い状態(図１０ａではゼロ)で駆動している状況を示している。時刻Ｔ１０まで高電圧を印加し、電流値が大きな状態（Ｉ１近辺）で保持のための電流I3に減衰させている。このとき、急峻電流立ち下げのためツェナーダイオード40にて消費されるエネルギーΔELPは大きいため、駆動一回あたりの発熱が大きくなる。しかしながら燃圧が低い状態で燃料を噴射するのは低回転で駆動する状況がほとんどであるため、インジェクタの駆動周波数は小さく、発熱上の問題は少なくなる。
【００４６】
一方、高燃圧状態では還流時間が長くなり、急峻電流立ち下げのためツェナーダイオード40にて消費されるエネルギーΔEHPはΔELPに比べはるかに小さくなり、駆動一回あたりの発熱が小さくなる。一般に高回転においては、高燃圧を利用して燃料噴射することが多いが、一回当たりの発熱量が少ないため発熱上の問題は少なくなる。
【００４７】
高燃圧、低燃圧に関わらず昇圧高電圧印加時間は、Ｔ１０で一定であり、これは昇圧電圧、バッテリ電圧をコイルに印加する時間を増加する必要がなく、発熱低減に非常に有効である。
【００４８】
本実施例においては図３に、その回路構成を開示したが、本発明の構成がこれにとらわれるものではなく、同等な機能を有する回路において本発明は有効である。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、可変燃圧にて使用されるインジェクタの流量特性のリニアリティを確保することが可能であると同時に発熱も大幅に低減可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の構成を示すブロック図である。
【図２】 図１の動作を示すフローチャートである。
【図３】 図１のインジェクタ駆動回路の内部回路である。
【図４】 図３の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】 低燃圧で長い還流時間で駆動した状況を示す図である。
【図６】 低燃圧で短い還流時間で駆動した状況を示す図である。
【図７】 高燃圧で短い還流時間で駆動した状況を示す図である。
【図８】 高燃圧で長い還流時間で駆動した状況を示す図である。
【図９】 燃料圧力と設定電流還流時間を示す図である。
【図１０】 低燃圧及び高燃圧での電流比較図である。
【符号の説明】
０…インジェクタ駆動制御装置、１…バッテリ、１ａ…バッテリ電源信号、１ｂ…バッテリＧＮＤ信号、２…分圧回路、２ａ…バッテリ分圧信号、３…回転検出器、３ａ…基準位置信号、３ｂ…角度信号、４…定電圧回路、４ａ…定電圧信号、５…ＣＰＵ、５ａ…燃料ポンプ制御信号、５ｂ…噴射パルス信号、５ｃ…開弁パルス信号、５ｄ…電流値設定パルス信号、６…燃料ポンプ、６ａ…燃料ポンプ圧力信号、６ｂ…燃料供給経路、７…インジェクタ駆動回路、７ａ…インジェクタ駆動信号、７ｂ…インジェクタ駆動ＧＮＤ信号、８…インジェクタ、９…電流値設定回路、９ａ…電流値設定電圧信号、１０…ブースト回路、１０ａ…ブースト電圧信号、１１…抵抗、１２…ＦＥＴ、１３…抵抗、１４…抵抗、１５…抵抗、１６…抵抗、１７…抵抗、１８…コンパレータ、１８ａ…コンパレータ＋入力、１８ｂ…コンパレータ出力、１９…抵抗、２０…コンパレータ、２０ａ…コンパレータ＋入力、２０ｂ…コンパレータ出力、２１…抵抗、２２…抵抗、２３…ＡＮＤゲート、２４…ＡＮＤゲート、２５…抵抗、２６…抵抗、２７…抵抗、２８…抵抗、２９…トランジスタ、２９ａ…トランジスタベース入力、３０…抵抗、３１…抵抗、３２…トランジスタ、３２ａ…トランジスタベース入力、３…ＦＥＴ、３３ａ…ＦＥＴゲート入力、３４…ダイオード、３５…ＦＥＴ、３６…抵抗、３７…ＦＥＴ、３７ａ…ＦＥＴゲート入力、３８…ダイオード、４２…１ショットパルス発生器、４０…ツエナーダイオード、４１…アンド回路。
Claims (1)
- インジェクタのコイルに第一の目標電流値となるまで電圧を印加し、前記第一の目標電流値になると、前記コイルと還流ダイオードで閉回路を構成し前記閉回路を還流する電流を流すように制御する手段を備えたインジェクタ駆動制御装置において、
噴射時期と噴射継続時間に対応した噴射パルス信号を出力する手段と、
インジェクタのバルブが開弁位置に達し、開弁保持状態に移行するのに十分な時間に対応する長さの開弁パルス信号を出力する手段と、
前記閉回路を電流が還流している状態から電流の還流を止め、開弁状態を保持するために前記第一の目標電流値よりも小さな値に設定された第二の目標電流値まで前記電流を急峻に立ち下げる電流急峻立ち下げ手段と、
前記電流急峻立ち下げ手段の稼動タイミングを決定する稼動タイミング決定手段と、
を備え、
前記開弁パルス信号を出力する手段は、燃料圧力が低い場合は高い場合と比較して長さの短い開弁パルス信号を生成し、
前記稼動タイミング決定手段は、前記開弁パルス信号に応じて燃料圧力が低い場合は高い場合と比較して、電流が還流する時間が短くなるように、前記電流急峻立ち下げ手段の稼動タイミングを変更することを特徴とするインジェクタ駆動制御装置。
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| WO2008009313A1 (de) * | 2006-07-17 | 2008-01-24 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum einspritzen von brennstoff mittels eines brennstoffeinspritzsystems |
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| DE102008054512B4 (de) * | 2008-12-11 | 2021-08-05 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine |
| JP4785910B2 (ja) * | 2008-12-16 | 2011-10-05 | 三菱電機株式会社 | 内燃機関の点火装置 |
| DE102009006179B4 (de) * | 2009-01-26 | 2010-12-30 | Continental Automotive Gmbh | Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines Einspritzventils |
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| JP2010255444A (ja) * | 2009-04-21 | 2010-11-11 | Hitachi Automotive Systems Ltd | 内燃機関の燃料噴射制御装置及び方法 |
| GB2470211B (en) * | 2009-05-14 | 2013-07-31 | Gm Global Tech Operations Inc | Hysteresis-type electronic controlling device for fuel injectors and associated method |
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| US5975053A (en) * | 1997-11-25 | 1999-11-02 | Caterpillar Inc. | Electronic fuel injection quiet operation |
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