JP4442258B2 - 電磁式アクチュエータ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、電磁弁を備えるインジェクタ等の電磁式アクチュエータを駆動する駆動装置に関する。

従来、昇圧回路（ＤＣＤＣコンバータ）によりコンデンサに蓄積された高電圧な充電エネルギを利用して、インジェクタ等の電磁式アクチュエータを駆動する電磁式アクチュエータ駆動装置（以下、ＥＤＵと呼ぶ）が知られている。このＥＤＵは、コンデンサに耐圧低下等の異常が発生すると、所定の充電時間で十分に昇圧できなくなり、充電時間が延びることで、コンデンサが損傷する恐れがある。このため、ＥＤＵは、コンデンサの保護機能として、ＤＣＤＣコンバータが動作できる時間（ロック防止時間）を限定するＤＣＤＣロック防止回路を内蔵している。これにより、コンデンサに内部リーク等の異常が発生すると、ロック防止時間内に目標電圧まで昇圧できなくなるため、ＥＤＵが性能低下することで故障検出できる。

ロック防止時間は、図６に示す様に、ＩＧスイッチのＯＮ信号により開始された後、ＥＣＵからの噴射信号によりリセットするＡ方式と、図７に示す様に、ＩＧスイッチのＯＮ信号により開始された後、コンデンサが目標電圧に昇圧されたことを示す信号によりリセットするＢ方式（特許文献１参照）。
Ａ方式の場合は、ロック防止時間内に噴射信号が無いと、ロック防止時間の終了と共にＤＣＤＣコンバータが停止する。
Ｂ方式の場合は、ロック防止時間内に噴射信号が無くても、ＤＣＤＣコンバータが継続して動作する。
特開２００３−４５７１７号公報

ところが、上記のＡ方式では、エンジン作動状態でＥＣＵから噴射信号が送信されない（例えば、車両減速時に燃料カットされる）場合に、ＤＣＤＣロック防止回路が働いてＤＣＤＣコンバータが停止するため、その後、噴射信号が再開されるまでの経過時間が長いと、コンデンサ電圧が大きく降下してしまう。その結果、インジェクタを駆動するために必要なコンデンサ電圧が得られず、噴射性能が低下するという問題がある。特に、近年では、昇圧したエネルギを蓄えるコンデンサの容量が大きくなっており、性能低下する時間が拡大する傾向がある。

一方、Ｂ方式では、エンジンが停止してバッテリ電圧のみが供給された状態で放置された場合（例えば、エンスト時）に、噴射信号が無くてもＤＣＤＣコンバータが継続して動作するため、ラジオノイズが悪化したり、ユーザが触れると感電する恐れがある。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、エンジン停止時にバッテリ電圧のみが供給された状態では、ＤＣＤＣコンバータを停止させ、且つ、エンジン作動状態では、噴射信号が送信されない場合でも、ＤＣＤＣコンバータを動作させることのできる電磁式アクチュエータ駆動装置を提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明は、電源リレーを介してバッテリに接続され、電源リレーが閉制御されると、バッテリ電圧を目標電圧まで昇圧して、電磁式アクチュエータに供給するエネルギを蓄積するＤＣＤＣコンバータと、このＤＣＤＣコンバータの動作開始と共に、ＤＣＤＣコンバータの動作時間（ロック防止時間）を設定し、以後、ＤＣＤＣコンバータの電圧が目標電圧まで昇圧されたことを示す検出信号に基づき、ロック防止時間をリセットするロック防止時間設定回路とを備える電磁式アクチュエータ駆動装置であって、スタータの始動を指令するスタータＯＮ信号が検出された時に、電源リレーが閉制御されてＤＣＤＣコンバータの動作を開始すると共に、ロック防止時間設定回路によりロック防止時間を設定することを特徴とする。

上記の構成によれば、スタータＯＮ信号が検出されるまでは、ＤＣＤＣコンバータが停止しているため、バッテリ電圧のみが供給された状態（エンジン停止状態）でＤＣＤＣコンバータが動作することはなく、ラジオノイズの発生や感電の恐れを回避できる。
また、ロック防止時間設定回路は、ＤＣＤＣコンバータの動作開始と共にロック防止時間を設定し、それ以後、ＤＣＤＣコンバータの電圧が目標電圧まで昇圧されたことを示す検出信号に基づき、ロック防止時間をリセットするので、噴射信号の有無に係わらず、ＤＣＤＣコンバータを動作状態に保持できる。その結果、エンジン作動状態で噴射信号が検出されない場合（例えば、減速時の燃料カット時）でも、ＤＣＤＣコンバータが停止することはなく、ＤＣＤＣコンバータの電圧が大きく低下することを防止できる。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

図１は実施例１に係る電磁式アクチュエータ駆動装置の動作タイムチャートであり、図２は電磁式アクチュエータ駆動装置の回路図である。
実施例１に係る電磁式アクチュエータ駆動装置１は、内燃機関の気筒に対して燃料噴射を実施するインジェクタ２（本発明の電磁式アクチュエータ）を駆動するためのインジェクタ駆動装置（以下ＥＤＵ１と呼ぶ）である。

このＥＤＵ１は、図２に示す様に、バッテリ電圧を目標電圧まで昇圧するためのＤＣＤＣコンバータ３と、このＤＣＤＣコンバータ３の動作時間（ロック防止時間）を設定するロック防止時間設定回路（図３参照）と、ＤＣＤＣコンバータ３に蓄積されたエネルギを利用してインジェクタ２を駆動する駆動回路４等を備え、この駆動回路４には、インジェクタ２による燃料噴射を指令する噴射信号が、周知のＥＣＵ５（電子制御ユニット）より入力される。

ＤＣＤＣコンバータ３は、電源リレー６を介してバッテリ７に接続されるコイル８と、このコイル８の低電位側に逆流防止用ダイオード９を介して接続されるエネルギ蓄積用コンデンサ１０と、同じくコイル８の低電位側に接続されるスイッチング素子１１（例えばトランジスタ）等より構成され、スイッチング素子１１のＯＮ／ＯＦＦ動作に基づき、コイル８に発生する自己誘導エネルギでエネルギ蓄積用コンデンサ１０が充電開始され、目標電圧（図１に示す目標値）まで充電される。なお、目標電圧には、予め所定のヒステリシスが設定されている。

ロック防止時間設定回路は、図３に示す様に、ＤＣＤＣコンバータ３の電圧が目標電圧まで昇圧されたことを示す検出信号によってＯＮするトランジスタ１２と、抵抗１３を介して定電圧Ｖｃｃに接続されるロック防止時間設定用コンデンサ１４と、このコンデンサ１４の電圧が所定電圧Ｖｒｅｆを超えるとロック防止検出信号（ＤＣＤＣコンバータ３の停止信号）を出力するコンパレータ１５等より構成されるロック防止時間演算回路１６を有している。なお、ロック防止時間演算回路１６は、駆動回路４に内蔵されている。
ＥＣＵ５は、図示しないスタータ（エンジン始動装置）を起動させるためのスタータスイッチ１７がＯＮ操作されると、そのＯＮ信号（スタータＯＮ信号）を検出して、電源リレー６を閉制御する（コイル６ａが通電されてスイッチ６ｂが閉じる）。

次に、ＥＤＵ１の動作を図１に示すタイミングチャートを基に説明する。
ＥＣＵ５は、スタータスイッチ１７（図２参照）がＯＮ操作されると、そのＯＮ信号を検出して、ＥＤＵ１の電源リレー６を閉制御する。
これにより、ＤＣＤＣコンバータ３の動作が開始され、エネルギ蓄積用コンデンサ１０が目標電圧まで充電される。
一方、ロック防止時間設定回路は、ＤＣＤＣコンバータ３の動作開始と共に、ＤＣＤＣコンバータ３のロック防止時間を設定し、それ以後、ＤＣＤＣコンバータ３の電圧が目標電圧まで昇圧されたことを示す検出信号によって、ロック防止時間をリセットする。

（実施例１の効果）
上記のＥＤＵ１は、ＥＣＵ５によりスタータスイッチ１７のＯＮ信号が検出されると、電源リレー６が閉制御されて、ＤＣＤＣコンバータ３の動作が開始される。言い換えると、ＥＣＵ５によりスタータスイッチ１７のＯＮ信号が検出されるまでは、ＤＣＤＣコンバータ３が停止している。これにより、スタータスイッチ１７がＯＦＦであり、且つバッテリ電圧のみが供給されている状態（エンジン停止状態）では、ＤＣＤＣコンバータ３が動作することはなく、ラジオノイズの発生や感電の恐れを回避できる。

また、ロック防止時間設定回路は、ＤＣＤＣコンバータ３の動作開始と共にロック防止時間を設定し、それ以後、ＤＣＤＣコンバータ３の電圧が目標電圧まで昇圧されたことを示す検出信号に基づき、ロック防止時間をリセットするので、噴射信号の有無に係わらず、ＤＣＤＣコンバータ３を動作状態に保持できる。その結果、エンジン作動状態で噴射信号が検出されない場合（例えば、減速時の燃料カット時）でも、ＤＣＤＣコンバータ３が停止することはなく、目標電圧を維持できるので、噴射性能の低下を防止できる。

図４は実施例２に係るＥＤＵ１の動作タイムチャートである。
本実施例のＥＤＵ１は、ＩＧスイッチ（図示せず）がＯＮ操作された後、最初の噴射信号が検出されるまでの間、ロック防止時間設定回路によるロック防止時間のリセットを禁止する場合の一例である。
ロック防止時間設定回路は、図５に示す様に、最初の噴射信号が検出されるまで、ロック防止時間のリセットを禁止するリセット禁止回路１８と、ロック防止時間を演算するロック防止時間演算回路１６（実施例１と同じ）とで構成される。

リセット禁止回路１８は、ＲＳ型フリップフロップ（ＦＦ）回路１９と、アンド回路２０とで構成される。
ＦＦ回路１９は、始動信号（ＩＧスイッチのＯＮ信号）によってリセットされた後、セット端子に最初の噴射信号が入力されると、出力Ｑが「１」となり、ＤＣＤＣコンバータ３の電圧が目標電圧まで昇圧されたことを示す検出信号との論理演算を行うアンド回路２０の出力が「１」となる。従って、ＦＦ回路１９のセット端子に最初の噴射信号が入力されるまでは、ＤＣＤＣコンバータ３の電圧が目標電圧まで昇圧されたことを示すリセット信号の出力（アンド回路２０の出力）を禁止している。

次に、ＥＤＵ１の動作を図４に示すタイミングチャートを基に説明する。
ＥＣＵ５は、ＩＧスイッチがＯＮ操作されると、そのＯＮ信号を検出して、ＥＤＵ１の電源リレー６を閉制御する。
これにより、ＤＣＤＣコンバータ３の動作が開始され、エネルギ蓄積用コンデンサ１０が目標電圧（図４に示す目標値）まで充電される。

一方、ロック防止時間設定回路は、ＤＣＤＣコンバータ３の動作開始と共に、ＤＣＤＣコンバータ３のロック防止時間を設定した後、インジェクタ２に対する最初の噴射信号が検出されるまでは、ロック防止時間のリセットが禁止される。最初の噴射信号が検出されると、その後、ＤＣＤＣコンバータ３の電圧が目標電圧まで昇圧されたことを示す検出信号に基づき、ロック防止時間をリセットする。

（実施例２の効果）
上記のＥＤＵ１は、最初の噴射信号が検出されるまで、ロック防止時間設定回路によるロック防止時間のリセットが禁止されるので、バッテリ電圧のみが供給された状態（エンジン停止状態）では、ＤＣＤＣコンバータ３が動作することはなく、ラジオノイズの発生や感電の恐れを回避できる。

また、ロック防止時間設定回路は、最初の噴射信号が検出されると、それ以後、ＤＣＤＣコンバータ３の電圧が目標電圧まで昇圧されたことを示す検出信号に基づき、ロック防止時間をリセットするので、噴射信号の有無に係わらず、ＤＣＤＣコンバータ３を動作状態に保持できる。その結果、エンジン作動状態で噴射信号が検出されない場合（例えば、減速時の燃料カット時）でも、ＤＣＤＣコンバータ３が停止することはなく、ＤＣＤＣコンバータ３の電圧が大きく低下することを防止できる。

ＥＤＵの動作タイミングチャートである（実施例１）。 ＥＤＵの回路図である（実施例１）。 ロック防止時間演算回路の構成図である（実施例１）。 ＥＤＵの動作タイミングチャートである（実施例２）。 ロック防止時間設定回路の内部構成を示す回路図である（実施例２）。 ＥＤＵの動作タイミングチャートである（従来技術）。 ＥＤＵの動作タイミングチャートである（従来技術）。

符号の説明

１ ＥＤＵ（電磁式アクチュエータ駆動装置）
２ インジェクタ（電磁式アクチュエータ）
３ ＤＣＤＣコンバータ
６ 電源リレー
７ バッテリ
１６ ロック防止時間演算回路（ロック防止時間設定回路）
１８ リセット禁止回路（ロック防止時間設定回路）

Claims (1)

1. 電源リレーを介してバッテリに接続され、前記電源リレーが閉制御されると、バッテリ電圧を目標電圧まで昇圧して、電磁式アクチュエータに供給するエネルギを蓄積するＤＣＤＣコンバータと、
   このＤＣＤＣコンバータの動作開始と共に、前記ＤＣＤＣコンバータの動作時間（ロック防止時間）を設定し、以後、前記ＤＣＤＣコンバータの電圧が前記目標電圧まで昇圧されたことを示す検出信号に基づき、前記ロック防止時間をリセットするロック防止時間設定回路とを備える電磁式アクチュエータ駆動装置であって、
   スタータの始動を指令するスタータＯＮ信号が検出された時に、前記電源リレーが閉制御されて前記ＤＣＤＣコンバータの動作を開始すると共に、前記ロック防止時間設定回路により前記ロック防止時間を設定することを特徴とする電磁式アクチュエータ駆動装置。

Images