JP4665359B2

JP4665359B2 - Electromagnetic actuator drive device

Info

Publication number: JP4665359B2
Application number: JP2001231767A
Authority: JP
Inventors: 安夫覚前
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-07-31
Filing date: 2001-07-31
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2021-07-31
Also published as: JP2003045717A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁式アクチュエータの駆動装置に関し、例えば、インジェクタ（燃料噴射弁）等の駆動に利用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エネルギ蓄積用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電磁式アクチュエータに対する初期駆動を行う電磁式アクチュエータ駆動装置が知られている。ここで、通常、コンデンサ電圧は充電したのち放置しておくと徐々に放電してしまうため所定タイミングにて充電を繰返し実施する必要がある。
【０００３】
一方、エネルギ蓄積用コンデンサに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、充電時間が延びてしまうことでコンデンサ自身にとどまらず、更には周りの素子までもが損傷されることが想定される。このため、充電制御回路を構成するＤＣ−ＤＣコンバータによるエネルギ蓄積用コンデンサの充電に対して、ロック防止時間を設定し所定時間後に停止させる充電制御が行われている。
【０００４】
即ち、この充電制御では、エネルギ蓄積用コンデンサの充電と同時にロック防止時間設定用コンデンサの充電が開始され、ロック防止時間設定用コンデンサ電圧が所定電圧（閾値電圧）を越えるまでの所定時間がロック防止時間として設定されている。したがって、このロック防止時間を過ぎるとＤＣ−ＤＣコンバータが停止され、エネルギ蓄積用コンデンサに対する充電が停止され、異常なエネルギ蓄積用コンデンサに対して余分な電流が流れないようにされる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述の充電制御では、図３に各種信号等の遷移状態のタイムチャートを示すように、運転者のイグニッションスイッチの操作に伴ってＩＧＳＷ信号がＯＮ（オン）となり、エネルギ蓄積用コンデンサが所定電圧まで昇圧開始される（図３の時刻ｔ21）。これと同時に、ロック防止時間設定用コンデンサが昇圧開始され、ロック防止時間設定用コンデンサ電圧Ｖ′が所定電圧（閾値電圧）Ｖth′を越えると、ＤＣ−ＤＣコンバータ停止信号が「Ｌｏ（Ｌｏｗ）」から「Ｈｉ（Ｈｉｇｈ）」となりエネルギ蓄積用コンデンサに対する充電が停止される。
【０００６】
ところが、前述のように、エネルギ蓄積用コンデンサが正常であっても、運転者の操作によるＩＧＳＷ信号のＯＮからスタータによる内燃機関クランキングのためのＳＴＡ信号のＯＮまでの経過時間（図３の時刻ｔ21〜時刻ｔ31）が長いとエネルギ蓄積用コンデンサ電圧Ｖが降下してしまう。そして、このように電圧降下したエネルギ蓄積用コンデンサ電圧Ｖでは、電磁式アクチュエータとして例えば、インジェクタの駆動信号であるＩＪｔ信号の初回の入力時に、インジェクタを初期駆動させるための十分なエネルギが残っていないこととなる（図３の時刻ｔ32）。つまり、エネルギ蓄積用コンデンサ電圧Ｖが低過ぎて、ＳＴＡ信号のＯＮによる初回のＩＪｔ信号に対するインジェクタの初期駆動ができず燃料噴射が適切に行われないという不具合があった。
【０００７】
なお、ＩＪｔ信号の初回の入力によって、ＤＣ−ＤＣコンバータ停止信号は「Ｈｉ」から「Ｌｏ」となり、ロック防止時間設定用コンデンサ電圧Ｖ′が放電され、エネルギ蓄積用コンデンサの充電が再開される。このため、次回のＩＪｔ信号の入力時からは、エネルギ蓄積用コンデンサに十分な充電エネルギを保持させることができ、インジェクタからの燃料噴射を適切に実施させることができる。
【０００８】
そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、運転者の操作によるイグニッションスイッチのＯＮからスタータのＯＮまでの経過時間の如何にかかわらず、スタータのＯＮ直後における電磁式アクチュエータの初期駆動を確実に実行可能な電磁式アクチュエータ駆動装置の提供を課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の電磁式アクチュエータ駆動装置によれば、エネルギ蓄積用コンデンサが正常であるときには、このエネルギ蓄積用コンデンサと同時に昇圧開始されるロック防止時間設定用コンデンサの両端電圧が所定電圧を越えるまでにエネルギ蓄積用コンデンサの両端電圧が所定電圧に到達するため、放電回路によりこの時点で第１のコンパレータからの出力に基づきロック防止時間設定用コンデンサが放電される。このとき、ロック防止時間設定用コンデンサの両端電圧は常に、所定電圧以下で遷移され、ロック防止時間設定回路により昇圧スイッチング回路によるエネルギ蓄積用コンデンサの昇圧が許容状態のままとなるため、エネルギ蓄積用コンデンサの両端電圧は所定電圧近傍に保持される。これにより、運転者の操作によるイグニッションスイッチのＯＮからスタータのＯＮまでの経過時間の如何にかかわらず、スタータのＯＮ直後におけるインジェクタの初期駆動を確実に実行することができる。
【００１０】
一方、エネルギ蓄積用コンデンサが異常であるときには、エネルギ蓄積用コンデンサの両端電圧が所定電圧に到達するまでにロック防止時間設定用コンデンサの両端電圧が所定電圧を越えるため、ロック防止時間設定回路により第２のコンパレータからの出力に基づき昇圧スイッチング回路によるエネルギ蓄積用コンデンサの昇圧が停止される。これにより、エネルギ蓄積用コンデンサの異常で、その周りの素子までに損傷等が及ぶことを防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる電磁式アクチュエータ駆動装置が適用されたインジェクタ駆動装置の電気的構成を示す回路図である。
【００１３】
図１において、インジェクタ駆動装置（Electric Driver Unit；以下、単に『ＥＤＵ』と記す）１００には、図示しない内燃機関を構成する複数の気筒に対して燃料噴射を実施するインジェクタ（電磁式アクチュエータ）１１０（図には便宜上、１つからなる構成を示す）が接続され、図示しないバッテリからの直流電源であるバッテリ電源ＶB が入力され、また、図示しない周知のＥＣＵ（Electronic Control Unit:電子制御ユニット）からインジェクタ１１０による燃料噴射のための駆動信号であるＩＪｔ信号が入力されている。
【００１４】
電源電圧ＶB は、コイルＬ1 及び電解コンデンサＣ1 からなるフィルタ回路を介してコイルＬ2 の一端に接続されている。このコイルＬ2 の他端は、昇圧スイッチング回路を形成するトランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）からなるスイッチング素子ＳＷ1 及び抵抗Ｒ1 を介してグランドに接続されている。また、スイッチング素子ＳＷ1 のゲート側は抵抗Ｒ2 を介し、ドレイン側はそれぞれ後述のＥＤＵ１００の電圧制御回路１０を形成する充電制御回路２０に接続されている。また、コイルＬ2 の他端は、逆流防止用ダイオードＤ1 を介してエネルギ蓄積用コンデンサＣ2 に接続されている。
【００１５】
このエネルギ蓄積用コンデンサＣ2 の充電エネルギが、トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）からなるスイッチング素子ＳＷ2 を介してインジェクタ１１０のソレノイドコイル１１１の一端に与えられる。また、エネルギ蓄積用コンデンサＣ2 の両端電圧が、抵抗Ｒ3 ，Ｒ4 で分圧され、後述のＥＤＵ１００の電圧制御回路１０を形成する充電制御回路２０に入力されている。
【００１６】
更に、コイルＬ2 、ダイオードＤ1 及びスイッチング素子ＳＷ2 と並列にトランジスタからなるスイッチング素子ＳＷ3 及び逆流防止用ダイオードＤ2 が接続されている。また、インジェクタ１１０のソレノイドコイル１１１の他端は、トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）からなるスイッチング素子ＳＷ4 を介してグランドに接続されている。このスイッチング素子ＳＷ4 のゲート側は抵抗Ｒ5 を介して後述のＥＤＵ１００の電圧制御回路１０に接続されている。
【００１７】
ＥＤＵ１００の電圧制御回路１０は主として、充電制御回路２０、定電圧回路３０及びロック防止回路４０からなる。充電制御回路２０は、図示しないＤＣ−ＤＣコンバータとコンパレータ２１とを有し、コンパレータ２１の非反転（＋）入力端子側には抵抗Ｒ3 ，Ｒ4 で分圧されたエネルギ蓄積用コンデンサＣ2 の両端電圧が入力され、反転（−）入力端子側には所定電圧Ｖcc1 が入力されている。また、定電圧回路３０はロック防止回路４０の抵抗Ｒ6 及びロック防止時間設定用コンデンサＣ3 を介してグランドに接続されている。そして、ロック防止時間設定用コンデンサＣ3 の両端電圧はコンパレータ４１の非反転（＋）入力端子側に入力され、コンパレータ４１の反転（−）入力端子側には所定電圧Ｖcc2 が入力されている。また、コンパレータ４１の出力端子側は充電制御回路２０に接続されている。更に、ロック防止時間設定用コンデンサＣ3 の両端電圧は抵抗Ｒ7 及びトランジスタからなるスイッチング素子ＳＷ5 を介してグランドに接続されている。このスイッチング素子ＳＷ5 のベース側は、充電制御回路２１のコンパレータ２１の出力端子側と接続されている。
【００１８】
次に、図１及び図２を参照し、その動作について説明する。ここで、図２は図１における各種信号等の遷移状態を示すタイムチャートである。
【００１９】
図１及び図２において、図示しないイグニッションスイッチがＯＮとされ、ＩＧＳＷ信号がＯＮとなると、ＥＤＵ１００に電源電圧ＶB が供給開始される。すると、充電制御回路２０において、ＤＣ−ＤＣコンバータからの出力電圧によるスイッチング素子ＳＷ1 のＯＮ／ＯＦＦが繰返され、コイルＬ2 に発生する自己誘導エネルギでダイオードＤ1 を介してエネルギ蓄積用コンデンサＣ2 が充電開始される（図２の時刻ｔ01）。そして、エネルギ蓄積用コンデンサＣ2 は所望の高電圧である所定電圧（閾値電圧）Ｖthとなるまで充電される（図２の時刻ｔ02）。なお、図２に示すように、所定電圧Ｖthには予め所定のヒステリシス分が設定されているため、エネルギ蓄積用コンデンサＣ2 の充電電圧は一旦、所定電圧Ｖthとなったのち、後述のように、充電が繰返され所定電圧Ｖth近傍に保持される。
【００２０】
同時に、定電圧回路３０からの電気エネルギによって、ロック防止回路４０の抵抗Ｒ6 を介してロック防止時間設定用コンデンサＣ3 が充電開始される（図２の時刻ｔ01）。また、エネルギ蓄積用コンデンサＣ2 の両端電圧は、抵抗Ｒ3 ，Ｒ4 で分圧され充電制御回路２０のコンパレータ２１の非反転（＋）入力端子側に入力され反転（−）入力端子側の所定電圧Ｖcc1 と比較される。そして、エネルギ蓄積用コンデンサＣ2 電圧Ｖが、図２に示す所定電圧Ｖthまで到達すると、ＤＣ−ＤＣコンバータが作動停止されエネルギ蓄積用コンデンサＣ2 の充電が一旦停止される。同じく、エネルギ蓄積用コンデンサＣ2 電圧Ｖが、図２に示す所定電圧Ｖthまで到達すると、充電制御回路２０のコンパレータ２１の出力端子側からの出力電圧によってロック防止回路４０のスイッチング素子ＳＷ5 がＯＮとなりコンデンサＣ3 の充電エネルギが抵抗Ｒ7 を介して放電される（図２の時刻ｔ02）。
【００２１】
このため、ロック防止回路４０のロック防止時間設定用コンデンサＣ3 電圧Ｖ′が一点鎖線にて示す所定電圧（閾値電圧）Ｖth′を越えることがない。したがって、エネルギ蓄積用コンデンサＣ2 電圧Ｖが所定電圧Ｖthからヒステリシス分だけ低下すると、充電制御回路２０のＤＣ−ＤＣコンバータが再び作動されエネルギ蓄積用コンデンサＣ2 の充電が繰返される。つまり、ＩＧＳＷ信号ＯＮからの経過時間にかかわらず、エネルギ蓄積用コンデンサＣ2 電圧Ｖが所定電圧Ｖth近傍に保持されることとなる。これにより、ＩＧＳＷ信号がＯＮ（図２の時刻ｔ01）ののちＳＴＡ信号がＯＮ（図２の時刻ｔ11）とされ、ＥＣＵ側からＩＪｔ信号がＯＮ（図２の時刻ｔ12）とされた際、インジェクタ１１０による初回の燃料噴射が確実に達成されることとなる。
【００２２】
一方、図２に二点鎖線にて示すように、エネルギ蓄積用コンデンサＣ2 に何らかの異常が生じており、エネルギ蓄積用コンデンサＣ2 電圧Ｖの上昇が実線にて示す正常なものより遅い場合には、エネルギ蓄積用コンデンサＣ2 電圧Ｖが所定電圧Ｖthになかなか到達しないこととなり、ロック防止時間設定用コンデンサＣ3 電圧Ｖ′がその時間分だけより高く上昇されることとなる。ここで、ロック防止時間設定用コンデンサＣ3 電圧Ｖ′は、コンパレータ４１の非反転（＋）入力端子側に入力されている。このため、ロック防止時間設定用コンデンサＣ3 電圧Ｖ′がコンパレータ４１の反転（−）入力端子側の所定電圧Ｖcc2 （図２に一点鎖線にて示す所定電圧Ｖth′に相当）を越えてしまうこととなる（ＩＧＳＷ信号ＯＮからロック防止時間Ｔののち）。すると、コンパレータ４１の出力端子側からの出力電圧によって充電制御回路２０のＤＣ−ＤＣコンバータに対するＤＣ−ＤＣコンバータ停止信号が「Ｌｏ」から「Ｈｉ」となり（図２の時刻ｔ03）、充電制御回路２０のエネルギ蓄積用コンデンサＣ2 に対する充電が停止される。これにより、エネルギ蓄積用コンデンサＣ2 の異常が周りの素子に影響を与え、それらに損傷等が広がることを防止することができる。
【００２３】
このように、本実施例の電磁式アクチュエータ駆動装置としてのＥＤＵ（インジェクタ駆動装置）１００は、直流電源としてのバッテリ電源ＶB と、バッテリ電源ＶB に一端が接続されたコイルＬ2 と、コイルＬ2 の他端に接続されたスイッチング素子ＳＷ1 、抵抗Ｒ1,Ｒ2 、充電制御回路２０等にて構成される昇圧スイッチング回路と、昇圧スイッチング回路に逆流防止用ダイオードＤ1 を介して並列に接続され、電磁式アクチュエータとしてのインジェクタ１１０に供給するエネルギを蓄積するエネルギ蓄積用コンデンサＣ2 と、エネルギ蓄積用コンデンサＣ2 の両端電圧が抵抗Ｒ3,Ｒ4 で分圧された電圧を所定電圧Ｖcc1 と比較判定する第１のコンパレータ２１と、エネルギ蓄積用コンデンサＣ2 と同時に昇圧開始されるロック防止時間設定用コンデンサＣ3 と、ロック防止時間設定用コンデンサＣ3 の両端電圧を所定電圧Ｖcc2 （図２に示す所定電圧Ｖth′に同じ）と比較判定する第２のコンパレータ４１と、エネルギ蓄積用コンデンサＣ2 の両端電圧の分圧が所定電圧Ｖcc1 に到達したときには、第１のコンパレータ２１からの出力に基づきロック防止時間設定用コンデンサＣ3 を放電する抵抗Ｒ7 、スイッチング素子ＳＷ5 等にて構成される放電回路と、ロック防止時間設定用コンデンサＣ3 の両端電圧が所定電圧Ｖcc2 以下であるときには、前記昇圧スイッチング回路によるエネルギ蓄積用コンデンサＣ2 の両端電圧の所定電圧Ｖthへの昇圧を許容し、ロック防止時間設定用コンデンサＣ3 の両端電圧が所定電圧Ｖcc2 を越えたときには、第２のコンパレータ４１からの出力に基づき前記昇圧スイッチング回路によるエネルギ蓄積用コンデンサＣ2 の昇圧を停止するロック防止時間設定回路とを具備するものである。
【００２４】
つまり、イグニッションスイッチのＯＮで昇圧開始されるエネルギ蓄積用コンデンサＣ2 が正常であるときには、同時に昇圧開始されるロック防止時間設定用コンデンサＣ3 の両端電圧が所定電圧Ｖcc2 を越えるまでにエネルギ蓄積用コンデンサＣ2 の両端電圧が所定電圧Ｖthに到達するため、この時点で第１のコンパレータ２１からの出力に基づきスイッチング素子ＳＷ5 がＯＮとなり、ロック防止時間設定用コンデンサＣ3 が放電されることとなる。このとき、ロック防止時間設定用コンデンサＣ3 の両端電圧は常に、所定電圧Ｖcc2 以下で遷移され、ロック防止回路４０によるＤＣ−ＤＣコンバータ停止信号は「Ｌｏ」のままであり、昇圧スイッチング回路によるエネルギ蓄積用コンデンサＣ2 の昇圧が許容状態のままとなるため、エネルギ蓄積用コンデンサＣ2 の両端電圧は所定電圧Ｖth近傍に保持される。これにより、運転者の操作によるＩＧＳＷ信号のＯＮからＳＴＡ信号のＯＮまでの経過時間（図２の時刻ｔ01〜時刻ｔ11）の如何にかかわらず、ＳＴＡ信号のＯＮ直後におけるＩＪｔ信号のＯＮ（図２の時刻ｔ12）によるインジェクタ１１０の初期駆動を確実に実行することができる。なお、これ以降においても、エネルギ蓄積用コンデンサＣ2 が正常であれば、ＤＣ−ＤＣコンバータ停止信号が「Ｈｉ」となることはない。
【００２５】
一方、イグニッションスイッチのＯＮで昇圧開始されるエネルギ蓄積用コンデンサＣ2 が異常であり、エネルギ蓄積用コンデンサＣ2 の両端電圧が所定電圧Ｖthに到達するまでにロック防止時間設定用コンデンサＣ3 の両端電圧が所定電圧Ｖcc2 を越えると、ＤＣ−ＤＣコンバータ停止信号が「Ｈｉ」となり、昇圧スイッチング回路によるエネルギ蓄積用コンデンサＣ2 の昇圧が停止される。これにより、エネルギ蓄積用コンデンサＣ2 の異常で、その周りの素子までに損傷等が及ぶことを防止することができる。
【００２６】
ところで、上記実施例では、１つのインジェクタに対するエネルギ蓄積用コンデンサの充電制御について説明したが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、内燃機関が多気筒である場合にも各気筒のインジェクタに対するエネルギ蓄積用コンデンサについて同様に充電制御することができる。なお、この場合には、各気筒のインジェクタに対する各ＩＪｔ信号の入力に対処する必要があるため、従来の充電制御回路では増えた気筒数に対してかなりの素子が増加することとなるが、本発明によれば、増えたインジェクタのソレノイドコイルを制御するためには、図１に示すスイッチング素子ＳＷ4 及び抵抗Ｒ5 に相当する素子だけを追加すればよく、最小限の増加に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる電磁式アクチュエータ駆動装置が適用されたＥＤＵの電気的構成を示す回路図である。
【図２】図２は図１における各種信号等の遷移状態を示すタイムチャートである。
【図３】図３は従来のＥＤＵにおける各種信号等の遷移状態を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
２０充電制御回路
２１コンパレータ（第１のコンパレータ）
４０ロック防止回路
４１コンパレータ（第２のコンパレータ）
１００ＥＤＵ（インジェクタ駆動装置）
１１０インジェクタ
Ｃ2 エネルギ蓄積用コンデンサ
Ｃ3 ロック防止時間設定用コンデンサ
Ｄ1 逆流防止用ダイオード
Ｌ2 コイル
ＳＷ1,ＳＷ5 スイッチング素子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a drive device for an electromagnetic actuator, and can be used for driving, for example, an injector (fuel injection valve).
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an electromagnetic actuator driving apparatus that performs initial driving for an electromagnetic actuator using high-voltage charging energy stored in an energy storage capacitor is known. Here, normally, since the capacitor voltage is gradually discharged if it is left after being charged, it is necessary to repeatedly charge at a predetermined timing.
[0003]
On the other hand, if an abnormality occurs in the energy storage capacitor, it will not be possible to boost the voltage sufficiently within a predetermined charging time, and the charging time will be extended, so that not only the capacitor itself but also the surrounding elements will be damaged. Is done. For this reason, with respect to charging of the energy storage capacitor by the DC-DC converter constituting the charge control circuit, charge control is performed in which a lock prevention time is set and stopped after a predetermined time.
[0004]
In other words, in this charge control, the charging of the lock prevention time setting capacitor is started simultaneously with the charging of the energy storage capacitor, and the lock is prevented for a predetermined time until the lock prevention time setting capacitor voltage exceeds a predetermined voltage (threshold voltage). It is set as time. Therefore, when the lock prevention time has passed, the DC-DC converter is stopped, charging to the energy storage capacitor is stopped, and an excessive current is prevented from flowing to the abnormal energy storage capacitor.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described charging control, as shown in the time chart of the transition state of various signals in FIG. 3, the IGSW signal is turned on in accordance with the driver's operation of the ignition switch, and the energy storage capacitor reaches the predetermined voltage. Boosting is started (time t21 in FIG. 3). At the same time, boosting of the lock prevention time setting capacitor starts, and when the lock prevention time setting capacitor voltage V ′ exceeds a predetermined voltage (threshold voltage) Vth ′, the DC-DC converter stop signal becomes “Lo (Low)”. To “Hi (High)”, charging to the energy storage capacitor is stopped.
[0006]
However, as described above, even if the energy storage capacitor is normal, the elapsed time from turning on the IGSW signal by the driver's operation to turning on the STA signal for cranking the internal combustion engine by the starter (time in FIG. 3) If the time t21 to the time t31) is long, the energy storage capacitor voltage V drops. In the energy storage capacitor voltage V that has been dropped in this way, as an electromagnetic actuator, for example, when the IJt signal, which is the drive signal for the injector, is input for the first time, there is not enough energy left to drive the injector initially. (Time t32 in FIG. 3). That is, there is a problem that the energy storage capacitor voltage V is too low, and the initial drive of the injector for the first IJt signal due to the STA signal being ON cannot be performed, so that fuel injection is not properly performed.
[0007]
When the IJt signal is input for the first time, the DC-DC converter stop signal changes from “Hi” to “Lo”, the lock prevention time setting capacitor voltage V ′ is discharged, and charging of the energy storage capacitor is resumed. For this reason, from the next input of the IJt signal, the energy storage capacitor can hold sufficient charging energy, and the fuel injection from the injector can be appropriately performed.
[0008]
Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and the initial stage of the electromagnetic actuator immediately after the starter is turned on regardless of the elapsed time from the ignition switch being turned on by the driver's operation to the starter being turned on. An object of the present invention is to provide an electromagnetic actuator driving device that can reliably perform driving.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to the electromagnetic actuator driving apparatus of the present invention, when the energy storage capacitor is normal, the energy is increased until the voltage across the lock prevention time setting capacitor that starts boosting simultaneously with the energy storage capacitor exceeds a predetermined voltage. Since the voltage across the storage capacitor reaches the predetermined voltage, the lock prevention time setting capacitor is discharged by the discharge circuit at this time based on the output from the first comparator. At this time, the voltage at both ends of the lock prevention time setting capacitor is always transitioned below a predetermined voltage, and the boost of the energy storage capacitor by the boost switching circuit by the lock prevention time setting circuit remains in an allowable state. The voltage across the capacitor is held near a predetermined voltage. Thereby, the initial drive of the injector immediately after the starter is turned on can be surely executed regardless of the elapsed time from the ignition switch being turned on by the driver's operation to the starter being turned on.
[0010]
On the other hand, when the energy storage capacitor is abnormal, the voltage across the lock prevention time setting capacitor exceeds the predetermined voltage until the voltage across the energy storage capacitor reaches the predetermined voltage. The boosting of the energy storage capacitor by the boosting switching circuit is stopped based on the output from the second comparator. As a result, it is possible to prevent damage to the surrounding elements due to an abnormality in the energy storage capacitor.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples.
[0012]
FIG. 1 is a circuit diagram showing an electrical configuration of an injector driving device to which an electromagnetic actuator driving device according to an example of an embodiment of the present invention is applied.
[0013]
In FIG. 1, an injector driver (Electric Driver Unit; hereinafter simply referred to as “EDU”) 100 includes an injector (electromagnetic actuator) 110 that injects fuel into a plurality of cylinders constituting an internal combustion engine (not shown). (A single-unit configuration is shown in the figure for convenience) and a battery power source VB which is a DC power source from a battery (not shown) is input, and a well-known ECU (Electronic Control Unit) (not shown) The IJt signal that is a drive signal for fuel injection by the injector 110 is input.
[0014]
The power supply voltage VB is connected to one end of the coil L2 through a filter circuit comprising the coil L1 and the electrolytic capacitor C1. The other end of the coil L2 is connected to the ground via a switching element SW1 composed of a transistor (MOSFET) forming a step-up switching circuit and a resistor R1. Further, the gate side of the switching element SW1 is connected through a resistor R2, and the drain side is connected to a charge control circuit 20 forming a voltage control circuit 10 of the EDU 100 described later. The other end of the coil L2 is connected to an energy storage capacitor C2 via a backflow prevention diode D1.
[0015]
Charging energy of the energy storage capacitor C2 is applied to one end of the solenoid coil 111 of the injector 110 via a switching element SW2 made of a transistor (MOSFET). The voltage across the energy storage capacitor C2 is divided by resistors R3 and R4 and input to a charge control circuit 20 that forms a voltage control circuit 10 of the EDU 100 described later.
[0016]
Further, a switching element SW3 comprising a transistor and a backflow prevention diode D2 are connected in parallel with the coil L2, the diode D1 and the switching element SW2. The other end of the solenoid coil 111 of the injector 110 is connected to the ground via a switching element SW4 made of a transistor (MOSFET). The gate side of the switching element SW4 is connected to a voltage control circuit 10 of the EDU 100 described later via a resistor R5.
[0017]
The voltage control circuit 10 of the EDU 100 mainly includes a charge control circuit 20, a constant voltage circuit 30, and a lock prevention circuit 40. The charge control circuit 20 has a DC-DC converter (not shown) and a comparator 21, and the non-inverting (+) input terminal side of the comparator 21 has a voltage across the energy storage capacitor C2 divided by resistors R3 and R4. And a predetermined voltage Vcc1 is inputted to the inverting (−) input terminal side. The constant voltage circuit 30 is connected to the ground through the resistor R6 of the lock prevention circuit 40 and the lock prevention time setting capacitor C3. The voltage across the lock prevention time setting capacitor C3 is input to the non-inverted (+) input terminal side of the comparator 41, and the predetermined voltage Vcc2 is input to the inverted (-) input terminal side of the comparator 41. The output terminal side of the comparator 41 is connected to the charge control circuit 20. Further, the voltage across the lock prevention time setting capacitor C3 is connected to the ground via a resistor R7 and a switching element SW5 comprising a transistor. The base side of the switching element SW5 is connected to the output terminal side of the comparator 21 of the charge control circuit 21.
[0018]
Next, the operation will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 2 is a time chart showing transition states of various signals in FIG.
[0019]
1 and 2, when an ignition switch (not shown) is turned on and the IGSW signal is turned on, supply of the power supply voltage VB to the EDU 100 is started. Then, in the charging control circuit 20, the switching element SW1 is repeatedly turned on / off by the output voltage from the DC-DC converter, and charging of the energy storage capacitor C2 is started via the diode D1 with self-inductive energy generated in the coil L2. (Time t01 in FIG. 2). The energy storage capacitor C2 is charged until it reaches a predetermined voltage (threshold voltage) Vth which is a desired high voltage (time t02 in FIG. 2). As shown in FIG. 2, since a predetermined hysteresis is set in advance for the predetermined voltage Vth, the charging voltage of the energy storage capacitor C2 once becomes the predetermined voltage Vth, as will be described later. Charging is repeated and held near the predetermined voltage Vth.
[0020]
At the same time, charging of the lock prevention time setting capacitor C3 is started by the electric energy from the constant voltage circuit 30 via the resistor R6 of the lock prevention circuit 40 (time t01 in FIG. 2). The voltage across the energy storage capacitor C2 is divided by resistors R3 and R4 and input to the non-inverted (+) input terminal side of the comparator 21 of the charge control circuit 20 to be a predetermined voltage Vcc1 on the inverted (-) input terminal side. Compared with When the energy storage capacitor C2 voltage V reaches the predetermined voltage Vth shown in FIG. 2, the operation of the DC-DC converter is stopped and charging of the energy storage capacitor C2 is temporarily stopped. Similarly, when the energy storage capacitor C2 voltage V reaches the predetermined voltage Vth shown in FIG. 2, the switching element SW5 of the lock prevention circuit 40 is turned on by the output voltage from the output terminal side of the comparator 21 of the charge control circuit 20, and the capacitor The charging energy of C3 is discharged through the resistor R7 (time t02 in FIG. 2).
[0021]
Therefore, the lock prevention time setting capacitor C3 voltage V 'of the lock prevention circuit 40 does not exceed the predetermined voltage (threshold voltage) Vth' indicated by the one-dot chain line. Therefore, when the energy storage capacitor C2 voltage V decreases from the predetermined voltage Vth by the hysteresis, the DC-DC converter of the charge control circuit 20 is actuated again, and the energy storage capacitor C2 is repeatedly charged. That is, regardless of the elapsed time from the IGSW signal ON, the energy storage capacitor C2 voltage V is held in the vicinity of the predetermined voltage Vth. Thus, when the IGSW signal is turned on (time t01 in FIG. 2), the STA signal is turned on (time t11 in FIG. 2), and the IJt signal is turned on (time t12 in FIG. 2) from the ECU side, the injector The first fuel injection by 110 will be reliably achieved.
[0022]
On the other hand, as shown by a two-dot chain line in FIG. 2, when some abnormality occurs in the energy storage capacitor C2 and the rise of the voltage V of the energy storage capacitor C2 is slower than the normal value shown by the solid line, The energy storage capacitor C2 voltage V does not readily reach the predetermined voltage Vth, and the lock prevention time setting capacitor C3 voltage V 'is raised higher by that time. Here, the lock prevention time setting capacitor C3 voltage V 'is input to the non-inverted (+) input terminal side of the comparator 41. Therefore, the lock prevention time setting capacitor C3 voltage V 'exceeds the predetermined voltage Vcc2 on the inverting (-) input terminal side of the comparator 41 (corresponding to the predetermined voltage Vth' shown by the one-dot chain line in FIG. 2). (After lock prevention time T from IGSW signal ON). Then, the output voltage from the output terminal side of the comparator 41 changes the DC-DC converter stop signal for the DC-DC converter of the charge control circuit 20 from “Lo” to “Hi” (time t03 in FIG. 2), and the charge control circuit 20 The charging of the energy storage capacitor C2 is stopped. As a result, it is possible to prevent the abnormality of the energy storage capacitor C2 from affecting the surrounding elements and spreading damage to them.
[0023]
As described above, the EDU (injector driving device) 100 as the electromagnetic actuator driving device of this embodiment includes a battery power source VB as a DC power source, a coil L2 having one end connected to the battery power source VB, and the coil L2. A booster switching circuit composed of a switching element SW1, a resistor R1, R2, a charge control circuit 20 and the like connected to the ends and a booster switching circuit connected in parallel via a backflow prevention diode D1 as an electromagnetic actuator An energy storage capacitor C2 for storing energy to be supplied to the injector 110, and a first comparator 21 for comparing the voltage obtained by dividing the voltage across the energy storage capacitor C2 with resistors R3 and R4 with a predetermined voltage Vcc1. , A lock prevention time setting code that starts boosting at the same time as the energy storage capacitor C2. The second comparator 41 for comparing and comparing the voltage across the capacitor C3, the lock prevention time setting capacitor C3 with the predetermined voltage Vcc2 (same as the predetermined voltage Vth 'shown in FIG. 2), and the voltage across the energy storage capacitor C2 When the divided voltage reaches the predetermined voltage Vcc1, a discharge circuit composed of a resistor R7, a switching element SW5, etc. for discharging the lock prevention time setting capacitor C3 based on the output from the first comparator 21, and a lock prevention time When the voltage across the setting capacitor C3 is equal to or lower than the predetermined voltage Vcc2, the voltage across the energy storage capacitor C2 is allowed to be boosted to the predetermined voltage Vth by the step-up switching circuit, and the voltage across the lock prevention time setting capacitor C3 is allowed. When the voltage exceeds a predetermined voltage Vcc2, the boosting is based on the output from the second comparator 41. A lock prevention time setting circuit for stopping the boosting of the energy storage capacitor C2 by the switching circuit.
[0024]
That is, when the energy storage capacitor C2 that starts boosting when the ignition switch is turned on is normal, the energy storage capacitor C2 until the voltage at both ends of the lock prevention time setting capacitor C3 that starts boosting simultaneously exceeds the predetermined voltage Vcc2. Therefore, the switching element SW5 is turned on based on the output from the first comparator 21 at this time, and the lock prevention time setting capacitor C3 is discharged. At this time, the voltage at both ends of the lock prevention time setting capacitor C3 is always transited below the predetermined voltage Vcc2, and the DC-DC converter stop signal by the lock prevention circuit 40 remains "Lo", and energy is stored by the boost switching circuit. Since the boosting of the capacitor C2 remains in an allowable state, the voltage across the energy storage capacitor C2 is held near the predetermined voltage Vth. As a result, the IJt signal is turned on immediately after the STA signal is turned on (FIG. 2) regardless of the elapsed time from the turning on of the IGSW signal to the turning on of the STA signal (time t01 to time t11 in FIG. 2). The initial drive of the injector 110 at time t12) can be reliably executed. Even after this, if the energy storage capacitor C2 is normal, the DC-DC converter stop signal does not become "Hi".
[0025]
On the other hand, the energy storage capacitor C2 that starts boosting when the ignition switch is turned ON is abnormal, and the voltage across the lock prevention time setting capacitor C3 is predetermined until the voltage across the energy storage capacitor C2 reaches the predetermined voltage Vth. When the voltage Vcc2 is exceeded, the DC-DC converter stop signal becomes “Hi”, and the boost of the energy storage capacitor C2 by the boost switching circuit is stopped. As a result, it is possible to prevent damage to the surrounding elements due to an abnormality in the energy storage capacitor C2.
[0026]
In the above embodiment, the charging control of the energy storage capacitor for one injector has been described. However, the present invention is not limited to this, and the internal combustion engine is a multi-cylinder engine. In the same manner, charging control can be similarly performed for the energy storage capacitor for the injector of each cylinder. In this case, since it is necessary to cope with the input of each IJt signal to the injector of each cylinder, a considerable number of elements increase with respect to the increased number of cylinders in the conventional charge control circuit. According to the invention, in order to control the increased solenoid coil of the injector, only the elements corresponding to the switching element SW4 and the resistor R5 shown in FIG. 1 need be added, and the increase can be suppressed to a minimum.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing an electrical configuration of an EDU to which an electromagnetic actuator driving apparatus according to an example of an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a time chart showing transition states of various signals in FIG.
FIG. 3 is a time chart showing transition states of various signals and the like in a conventional EDU.
[Explanation of symbols]
20 charge control circuit 21 comparator (first comparator)
40 Lock prevention circuit 41 Comparator (second comparator)
100 EDU (Injector drive unit)
110 Injector C2 Energy storage capacitor C3 Lock prevention time setting capacitor D1 Backflow prevention diode L2 Coil SW1, SW5 Switching element

Claims

直流電源と、
前記直流電源に一端が接続されたコイルと、
前記コイルの他端に接続され、イグニッションスイッチによって動作するＤＣ−ＤＣコンバータからの出力電圧によりスイッチング素子のＯＮ・ＯＦＦが繰返され、前記スイッチング素子に直列に挿入されたコイルに発生する自己誘導エネルギによって昇圧する昇圧スイッチング回路と、
前記昇圧スイッチング回路に逆流防止用ダイオードを介して並列に接続され、電磁式アクチュエータに供給するエネルギを蓄積するエネルギ蓄積用コンデンサと、
前記エネルギ蓄積用コンデンサの両端電圧をエネルギ蓄積用の所定電圧と比較判定する第１のコンパレータと、
前記エネルギ蓄積用コンデンサと同時に昇圧開始されるロック防止時間設定用コンデンサと、
前記ロック防止時間設定用コンデンサの両端電圧をロック防止時間設定用の所定電圧と比較判定する第２のコンパレータと、
前記エネルギ蓄積用コンデンサの両端電圧が前記エネルギ蓄積用の所定電圧に到達したときには、前記第１のコンパレータからの出力に基づき前記ＤＣ−ＤＣコンバータが作動停止され、前記ロック防止時間設定用コンデンサを放電する放電回路と、
前記ロック防止時間設定用コンデンサの両端電圧が前記ロック防止時間設定用の所定電圧以下であるときには、前記昇圧スイッチング回路による前記エネルギ蓄積用コンデンサの両端電圧の前記エネルギ蓄積用の所定電圧への昇圧を許容し、前記ロック防止時間設定用コンデンサの両端電圧が前記ロック防止時間設定用の所定電圧を越えたときには、前記第２のコンパレータからの出力に基づき前記昇圧スイッチング回路による前記エネルギ蓄積用コンデンサの昇圧を停止するロック防止時間設定回路と
を具備することを特徴とする電磁式アクチュエータ駆動装置。DC power supply,
A coil having one end connected to the DC power source;
The switching element is repeatedly turned on and off by an output voltage from a DC-DC converter connected to the other end of the coil and operated by an ignition switch, and self-inductive energy generated in a coil inserted in series with the switching element. A boost switching circuit for boosting;
An energy storage capacitor that is connected in parallel to the step-up switching circuit via a backflow prevention diode and stores energy supplied to the electromagnetic actuator;
A first comparator for determining the voltage across the energy storage capacitor with a predetermined voltage for energy storage ;
A lock prevention time setting capacitor that starts boosting simultaneously with the energy storage capacitor;
A second comparator for determining a voltage between both ends of the lock prevention time setting capacitor with a predetermined voltage for setting the lock prevention time ;
When the voltage across the energy storage capacitor reaches the predetermined voltage for energy storage, the DC-DC converter is deactivated based on the output from the first comparator, and the lock prevention time setting capacitor is discharged. A discharge circuit to
When the voltage across the lock prevention time setting capacitor is equal to or lower than the predetermined voltage for setting the lock prevention time, the voltage across the energy storage capacitor is boosted to the energy storage predetermined voltage by the boost switching circuit. When the voltage across the lock prevention time setting capacitor exceeds a predetermined voltage for setting the lock prevention time, the boosting switching circuit boosts the energy storage capacitor based on the output from the second comparator. And an anti-lock time setting circuit for stopping the operation.