JP7135809B2 - Injection control device - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関に燃料を噴射する噴射弁が有するソレノイドの駆動を制御する噴射制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE
例えば特許文献１に開示されるような内燃機関の燃料噴射を制御する噴射制御装置は、噴射弁が備えるソレノイドの駆動を制御する機能を有している。このような噴射制御装置は、設定された駆動期間の開始時、ソレノイドに対してバッテリ電圧を昇圧して得られる昇圧電圧を印加することによりピーク電流を供給する。このようなピーク電流制御により、噴射弁が速やかに開弁される。その後、噴射制御装置は、駆動期間が終了するまで、ソレノイドに対してバッテリ電圧を印加することによりピーク電流よりも低い一定の電流を供給する。このような定電流制御により、噴射弁の開弁状態が保持される。
For example, an injection control device for controlling fuel injection of an internal combustion engine, such as that disclosed in
このような噴射制御装置は、バッテリ電圧が供給される直流電源線からソレノイドへと至る給電経路のうち上流側に設けられた第１上流側スイッチと、昇圧電圧が供給される昇圧電源線からソレノイドへと至る給電経路のうち上流側に設けられた第２上流側スイッチとを備えている。このような構成によれば、第１上流側スイッチがオンされることによりソレノイドにバッテリ電圧が印加され、第２上流側スイッチがオンされることによりソレノイドに昇圧電圧が印加される。 Such an injection control device includes a first upstream switch provided on the upstream side of a power supply path from a DC power supply line supplied with battery voltage to a solenoid, and a boosted power supply line supplied with a boosted voltage to the solenoid. and a second upstream switch provided on the upstream side of the power feed path leading to. According to such a configuration, when the first upstream switch is turned on, the battery voltage is applied to the solenoid, and when the second upstream switch is turned on, the boosted voltage is applied to the solenoid.
上記構成では、第１上流側スイッチおよび第２上流側スイッチの双方がオフされてソレノイドへの電流供給が遮断された際に還流電流を流すための還流用ダイオードが設けられる。この場合、還流電流が流れる期間、還流用ダイオードに順方向電流が流れることから、還流用ダイオードにより熱損失が生じる。この熱損失は、還流用ダイオードの順方向電圧に応じた比較的大きなものとなるため、噴射制御装置の設計上において問題となる可能性がある。 In the above configuration, a freewheeling diode is provided for allowing a return current to flow when both the first upstream switch and the second upstream switch are turned off and the current supply to the solenoid is interrupted. In this case, a forward current flows through the freewheeling diode during the period in which the freewheeling current flows, resulting in heat loss due to the freewheeling diode. Since this heat loss is relatively large depending on the forward voltage of the freewheeling diode, it may pose a problem in the design of the injection control device.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱損失の低減を図ることができる噴射制御装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an injection control device capable of reducing heat loss.
請求項１に記載の噴射制御装置は、内燃機関に燃料を噴射する噴射弁が有するソレノイド（２、３）の駆動を制御するものであり、設定された駆動期間の開始時にソレノイドに対してピーク電流を供給するピーク電流制御を行うとともに、その後、駆動期間が終了するまでピーク電流よりも低い一定の電流を供給する定電流制御を行う。噴射制御装置は、第１上流側スイッチ（Ｑ１）、第２上流側スイッチ（Ｑ３）、下流側スイッチ（Ｑ４、Ｑ５）、還流用ダイオード（Ｄ２）、短絡スイッチ（Ｑ２）および駆動制御部（１０）を備える。第１上流側スイッチは、直流電圧が供給される直流電源線（Ｌ１）からソレノイドへと至る給電経路のうち上流側に設けられる。第２上流側スイッチは、直流電圧を昇圧して得られる昇圧電圧が供給される昇圧電源線（Ｌ２）からソレノイドへと至る給電経路のうち上流側に設けられる。下流側スイッチは、２つの給電経路の下流側に共通に設けられる。
The injection control device according to
還流用ダイオードは、ソレノイドの上流側端子とグランドとの間にグランド側をアノードとして設けられる。短絡スイッチは、ソレノイドの上流側端子とグランドとの間に還流用ダイオードと並列に設けられる。駆動制御部は、第１上流側スイッチ、第２上流側スイッチ、下流側スイッチおよび短絡スイッチのオンとオフを制御するものであり、下流側スイッチをオンするとともに第１上流側スイッチおよび第２上流側スイッチのうち一方をオンすることによりソレノイドを駆動する。駆動制御部は、ピーク電流制御が行われる期間に第２上流側スイッチをオンするともに、定電流制御が行われる期間に第１上流側スイッチをオンオフするようになっている。駆動制御部は、ソレノイドに正方向の電流が流れる期間であり、且つ第１上流側スイッチおよび第２上流側スイッチのうち少なくとも一方がオンする期間には、短絡スイッチがオフするように、それらスイッチのオンとオフを制御する。駆動制御部は、ピーク電流制御から定電流制御へと遷移する遷移期間および駆動期間の終了時点以降の期間には第１上流側スイッチ、第２上流側スイッチおよび短絡スイッチをオフするようになっている。 The freewheeling diode is provided between the upstream terminal of the solenoid and the ground, with the ground side as the anode. The short-circuit switch is provided in parallel with the freewheeling diode between the upstream terminal of the solenoid and the ground. The drive control unit controls turning on and off of the first upstream switch, the second upstream switch, the downstream switch and the short-circuit switch, and turns on the downstream switch and turns on the first upstream switch and the second upstream switch. Turning on one of the side switches drives the solenoid. The drive control unit turns on the second upstream switch during the peak current control period, and turns on and off the first upstream switch during the constant current control period. The drive control unit controls the switches such that the short-circuit switch is turned off during a period in which a forward current flows through the solenoid and at least one of the first upstream switch and the second upstream switch is turned on. control on and off. The drive control unit turns off the first upstream switch, the second upstream switch, and the short-circuit switch during a period after the end of the transition period from the peak current control to the constant current control and the drive period. there is
上記構成では、第１上流側スイッチおよび下流側スイッチがオンされるとソレノイドに直流電圧が印加され、第２上流側スイッチおよび下流側スイッチがオンされるとソレノイドに昇圧電圧が印加される。また、上記構成では、短絡スイッチがオフされると還流用ダイオードの両端が短絡されていない状態となり、短絡スイッチがオンされると還流用ダイオードの両端が短絡された状態となる。 In the above configuration, a DC voltage is applied to the solenoid when the first upstream switch and the downstream switch are turned on, and a boosted voltage is applied to the solenoid when the second upstream switch and the downstream switch are turned on. In the above configuration, when the short-circuit switch is turned off, both ends of the freewheel diode are not short-circuited, and when the short-circuit switch is turned on, both ends of the freewheel diode are short-circuited.
そこで、上記構成において、第１上流側スイッチおよび第２上流側スイッチの双方がオフされてソレノイドへの電流供給が遮断された際、短絡スイッチがオンされるようにすれば、オンされた短絡スイッチを介して還流電流が流れることになる。このようにすれば、還流電流が流れる期間、還流用ダイオードに順方向電流が流れることがない。そのため、上記構成によれば、還流電流が流れる期間、還流用ダイオードによる熱損失が生じることがない。したがって、上記構成によれば、従来の構成に比べ、熱損失の低減を図ることができるという優れた効果が得られる。 Therefore, in the above configuration, if the short-circuit switch is turned on when both the first upstream switch and the second upstream switch are turned off and the current supply to the solenoid is interrupted, the turned-on short-circuit switch A return current will flow through. In this way, the forward current does not flow through the freewheeling diode during the period when the freewheeling current flows. Therefore, according to the above configuration, heat loss due to the return diode does not occur during the period in which the return current flows. Therefore, according to the above configuration, it is possible to obtain an excellent effect of being able to reduce heat loss as compared with the conventional configuration.
以下、本発明の複数の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１実施形態）
以下、第１実施形態について図１および図２を参照して説明する。
A plurality of embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code|symbol is attached|subjected to the substantially same structure in each embodiment, and description is abbreviate|omitted.
(First embodiment)
A first embodiment will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.
図１に示す噴射制御装置１は、車両に搭載される複数の電子制御装置、つまり複数のＥＣＵのうちの１つである。噴射制御装置１は、車両に搭載された内燃機関に相当するエンジンの燃料噴射を制御するもので、エンジンＥＣＵに相当する。エンジンＥＣＵは、車両の様々な運転状態における各種センサ信号に基づいて各種アクチュエータを統合的に制御し、最適なエンジン状態での動作を実現するものである。
An
噴射制御装置１は、エンジンの気筒内に高圧に圧縮された燃料を噴射供給するインジェクタの駆動を制御する。この場合、インジェクタは、ソレノイド式電磁弁を備えている。なお、以下では、ソレノイド式電磁弁のことをソレノイドと呼ぶこととする。噴射制御装置１は、インジェクタが有するソレノイド２、３への通電電流を制御して電磁弁を開閉駆動する。
The
噴射制御装置１は、ソレノイド２、３の駆動を制御する機能を有している。なお、図１では、２つのソレノイド２、３だけを図示しているが、実際には、エンジンの気筒数に応じた数のソレノイドが存在しており、噴射制御装置１には、それら複数のソレノイドを駆動するための構成が設けられている。
The
噴射制御装置１には、図示しない車載バッテリから出力されるバッテリ電圧ＶＢが直流電源線Ｌ１を介して供給されている。なお、バッテリ電圧ＶＢは直流電圧に相当する。噴射制御装置１は、ソレノイド２、３を接続するための端子Ｐ１～Ｐ３を備えている。端子Ｐ１には、ソレノイド２、３の各上流側端子が接続されている。端子Ｐ２には、ソレノイド２の下流側端子が接続されている。端子Ｐ３には、ソレノイド３の下流側端子が接続されている。
A battery voltage VB output from a vehicle-mounted battery (not shown) is supplied to the
この場合、噴射制御装置１は、設定された駆動期間の開始時、ソレノイド２、３に対してピーク電流を供給するピーク電流制御を行い、電磁弁を速やかに開弁させる。その後、噴射制御装置１は、駆動期間が終了するまでソレノイド２、３に対してピーク電流よりも低い一定の電流を供給する定電流制御を行い、電磁弁の開弁状態を保持する。
In this case, the
噴射制御装置１は、駆動回路４および制御ＩＣ５を備えている。駆動回路４は、トランジスタＱ１～Ｑ５、ダイオードＤ１～Ｄ５、抵抗Ｒ１～Ｒ４、コンデンサＣ１、Ｃ２などを備えている。トランジスタＱ１～Ｑ５は、Ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタであり、いずれもドレイン・ソース間にソース側をアノードとして接続されたボディダイオードを備えている。なお、図１では、トランジスタＱ１、Ｑ２のボディダイオードであるダイオードＤ１、Ｄ２だけを示し、他のボディダイオードの図示は省略している。
The
トランジスタＱ１のドレインは、バッテリ電圧ＶＢが供給される直流電源線Ｌ１に接続され、そのソースはダイオードＤ３を順方向に介して端子Ｐ１に接続されている。トランジスタＱ１は、直流電源線Ｌ１からソレノイド２、３へと至る給電経路のうち上流側に設けられるものであり、第１上流側スイッチに相当する。 The drain of transistor Q1 is connected to DC power supply line L1 to which battery voltage VB is supplied, and the source is connected to terminal P1 through diode D3 in the forward direction. The transistor Q1 is provided on the upstream side of the power supply path from the DC power supply line L1 to the solenoids 2 and 3, and corresponds to a first upstream switch.
トランジスタＱ３のドレインは、バッテリ電圧ＶＢを昇圧して得られる昇圧電圧Ｖboostが供給される昇圧電源線Ｌ２に接続され、そのソースは端子Ｐ１に接続されている。トランジスタＱ３は、昇圧電源線Ｌ２からソレノイド２、３へと至る給電経路のうち上流側に設けられる第２上流側スイッチに相当する。昇圧電圧Ｖboostは、ソレノイド２、３に前述したピーク電流を流すためのものであり、図示しない昇圧回路により生成される。その昇圧回路は、例えば昇圧型のスイッチング電源回路として構成されており、バッテリ電圧ＶＢを昇圧することにより昇圧電圧Ｖboostを生成する。 The drain of the transistor Q3 is connected to a boosted power supply line L2 supplied with a boosted voltage Vboost obtained by boosting the battery voltage VB, and its source is connected to the terminal P1. Transistor Q3 corresponds to a second upstream switch provided on the upstream side of the power supply path from boosted power supply line L2 to solenoids 2 and 3. As shown in FIG. The boost voltage Vboost is for causing the aforementioned peak current to flow through the solenoids 2 and 3, and is generated by a booster circuit (not shown). The booster circuit is configured, for example, as a boost-type switching power supply circuit, and generates a boosted voltage Vboost by boosting the battery voltage VB.
前述したダイオードＤ３は、ソレノイド２、３に昇圧電圧Ｖboostが印加される際、昇圧電源線Ｌ２から直流電源線Ｌ１へと流れる逆流の発生を防止するために設けられている。したがって、ダイオードＤ３は、ソレノイド２、３の上流側端子とトランジスタＱ１との間に接続された逆流防止用ダイオードに相当する。 The diode D3 described above is provided to prevent a reverse current flowing from the boosted power supply line L2 to the DC power supply line L1 when the boosted voltage Vboost is applied to the solenoids 2 and 3 . Therefore, the diode D3 corresponds to a backflow prevention diode connected between the upstream terminals of the solenoids 2 and 3 and the transistor Q1.
ダイオードＤ２のカソードは端子Ｐ１に接続され、そのアノードは回路の基準電位となるグランド電位（０Ｖ）が与えられるグランドに接続されている。ダイオードＤ２は、トランジスタＱ１、Ｑ３の双方がオフされてソレノイド２、３への電流供給が遮断された際に還流電流を流すために設けられている。したがって、ダイオードＤ２は、ソレノイド２、３の上流側端子とグランドとの間に接続された還流用ダイオードに相当する。トランジスタＱ２のソースは、グランドに接続され、そのドレインは端子Ｐ１に接続されている。トランジスタＱ２は、ソレノイド２、３の上流側端子とグランドとの間にダイオードＤ２と並列に設けられた短絡スイッチに相当する。 The cathode of the diode D2 is connected to the terminal P1, and its anode is connected to the ground to which the ground potential (0 V) is applied as the reference potential of the circuit. The diode D2 is provided to allow a return current to flow when both the transistors Q1 and Q3 are turned off and the current supply to the solenoids 2 and 3 is interrupted. Therefore, the diode D2 corresponds to a freewheeling diode connected between the upstream terminals of the solenoids 2 and 3 and the ground. The source of transistor Q2 is connected to ground and its drain is connected to terminal P1. The transistor Q2 corresponds to a short-circuit switch provided in parallel with the diode D2 between the upstream terminals of the solenoids 2 and 3 and the ground.
トランジスタＱ４のドレインは端子Ｐ２に接続され、そのソースは抵抗Ｒ１を介してグランドに接続されている。トランジスタＱ５のドレインは端子Ｐ３に接続され、そのソースは抵抗Ｒ２を介してグランドに接続されている。トランジスタＱ４、Ｑ５は、上記各給電経路のうち下流側に共通に設けられる下流側スイッチに相当する。トランジスタＱ１～Ｑ５の各ゲートには、制御ＩＣ５から出力される駆動信号がそれぞれ与えられており、それによりトランジスタＱ１～Ｑ５のオンとオフが制御される。つまり、この場合、トランジスタＱ１～Ｑ５は、それぞれ独立した駆動信号により駆動される。
The drain of transistor Q4 is connected to terminal P2, and its source is connected to ground through resistor R1. The drain of transistor Q5 is connected to terminal P3, and its source is grounded via resistor R2. Transistors Q4 and Q5 correspond to downstream switches provided in common on the downstream side of the power supply paths. A drive signal output from the
抵抗Ｒ１、Ｒ２は、ソレノイド２、３に流れる電流を検出するためのシャント抵抗に相当する。抵抗Ｒ１、Ｒ２の各端子電圧は、制御ＩＣ５に入力されている。制御ＩＣ５が備える電流検出部６は、例えば増幅回路などを備えた構成となっている。電流検出部６は、抵抗Ｒ１の端子電圧を増幅した電圧に基づいてソレノイド２に流れる電流であるソレノイド電流を検出する。また、電流検出部６は、抵抗Ｒ２の端子電圧を増幅した電圧に基づいてソレノイド３に流れる電流であるソレノイド電流を検出する。
The resistors R1 and R2 correspond to shunt resistors for detecting currents flowing through the solenoids 2 and 3, respectively. Each terminal voltage of the resistors R1 and R2 is input to the control IC5. The
端子Ｐ１～Ｐ３の電圧は、制御ＩＣ５に入力されている。制御ＩＣ５が備える電圧検出部７は、例えば分圧回路などを備えた構成となっている。電圧検出部７は、端子Ｐ１の電圧を分圧した電圧に基づいてソレノイド２、３の上流側端子の電圧を検出する。また、電圧検出部７は、端子Ｐ２、Ｐ３の各電圧を分圧した電圧に基づいてソレノイド２、３の各下流側端子の電圧を検出する。さらに、電圧検出部７は、上述したように検出されるソレノイド２、３の上流側端子の電圧および下流側端子の電圧から、ソレノイド２、３に印加される印加電圧を検出する。したがって、電圧検出部７は、端子電圧検出部および印加電圧検出部に相当する。
The voltages of the terminals P1 to P3 are input to the control IC5. The
ダイオードＤ４のアノードは端子Ｐ２に接続され、そのカソードは昇圧電源線Ｌ２に接続されている。ダイオードＤ５のアノードは端子Ｐ３に接続され、そのカソードは昇圧電源線Ｌ２に接続されている。つまり、ダイオードＤ４、Ｄ５は、昇圧電源線Ｌ２とソレノイド２、３の下流側端子との間にソレノイド２、３の下流側端子側をアノードとして接続されている。ダイオードＤ４、Ｄ５は、トランジスタＱ４、Ｑ５がオフしている期間にソレノイド２、３に流れる電流を昇圧電源線Ｌ２、ひいては図示しない昇圧回路が有するコンデンサへと回生させるように作用するもので、回生用ダイオードに相当する。 Diode D4 has an anode connected to terminal P2 and a cathode connected to boosted power supply line L2. Diode D5 has an anode connected to terminal P3 and a cathode connected to boosted power supply line L2. That is, the diodes D4 and D5 are connected between the boosted power line L2 and the downstream terminals of the solenoids 2 and 3 with the downstream terminals of the solenoids 2 and 3 as anodes. The diodes D4 and D5 act to regenerate the current flowing through the solenoids 2 and 3 while the transistors Q4 and Q5 are off to the boost power supply line L2 and further to the capacitor of the booster circuit (not shown). equivalent to a diode for
コンデンサＣ１の一方の端子は制御ＩＣ５のブートストラップ用端子に接続され、その他方の端子は抵抗Ｒ３を介してトランジスタＱ１のソースに接続されている。トランジスタＱ１のソースは、制御ＩＣ５のブートストラップ用端子に接続されている。コンデンサＣ１および抵抗Ｒ３は、制御ＩＣ５に内蔵される図示しないダイオードとともに、トランジスタＱ１をオン駆動するためのオン駆動電圧を生成するブートストラップ回路８を構成する。
One terminal of the capacitor C1 is connected to the bootstrap terminal of the control IC5, and the other terminal is connected to the source of the transistor Q1 via the resistor R3. The source of transistor Q1 is connected to the bootstrap terminal of control IC5. Capacitor C1 and resistor R3, together with a diode (not shown) incorporated in
コンデンサＣ２の一方の端子は制御ＩＣ５のブートストラップ用端子に接続され、その他方の端子は抵抗Ｒ４を介してトランジスタＱ３のソースに接続されている。トランジスタＱ３のソースは、制御ＩＣ５のブートストラップ用端子に接続されている。コンデンサＣ２および抵抗Ｒ４は、制御ＩＣ５に内蔵される図示しないダイオードとともに、トランジスタＱ３をオン駆動するためのオン駆動電圧を生成するブートストラップ回路９を構成する。
One terminal of the capacitor C2 is connected to the bootstrap terminal of the control IC5, and the other terminal is connected to the source of the transistor Q3 via the resistor R4. The source of transistor Q3 is connected to the bootstrap terminal of control IC5. Capacitor C2 and resistor R4, together with a diode (not shown) incorporated in
制御ＩＣ５が備える駆動制御部１０は、図示しない外部のマイコンから与えられる指令、電流検出部６による電流検出の結果、電圧検出部７による電圧検出の結果などに基づいて、駆動回路４の動作、つまりトランジスタＱ１～Ｑ５のオンとオフを制御する。具体的には、制御ＩＣ５は、上記マイコンから与えられる指令に基づいて複数のソレノイドの中から通電を行うものを選択し、設定された駆動期間、トランジスタＱ４、Ｑ５のうち選択されたソレノイドに対応して設けられたトランジスタをオン駆動する。
A
そして、制御ＩＣ５は、ピーク電流制御が行われる期間にトランジスタＱ３をオン駆動し、定電流制御が行われる期間にトランジスタＱ１をオンオフ駆動する。また、この際、制御ＩＣ５は、電流検出部６による電流検出の結果に基づいて、ソレノイド電流が所望する電流値となるようにトランジスタＱ１、Ｑ３の駆動を制御する。
The
このように、駆動制御部１０は、トランジスタＱ４をオンするとともに、トランジスタＱ１およびＱ３のうち一方をオンすることによりソレノイド２を駆動する。また、駆動制御部１０は、トランジスタＱ５をオンするとともに、トランジスタＱ１およびＱ３のうち一方をオンすることによりソレノイド３を駆動する。
Thus, the
トランジスタＱ１は、Ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタであるため、それをオン駆動するためのオン駆動電圧としては、バッテリ電圧ＶＢよりも高い電圧が必要となる。一方、駆動制御部１０が設けられる制御ＩＣ５に供給される電源電圧は、例えば５Ｖであり、バッテリ電圧ＶＢよりも低い電圧となっている。そこで、駆動制御部１０は、前述したブートストラップ回路８を用いてトランジスタＱ１のオン駆動電圧を生成するようになっている。
Since the transistor Q1 is an N-channel MOS transistor, a voltage higher than the battery voltage VB is required as an on-driving voltage for turning it on. On the other hand, the power supply voltage supplied to the
また、トランジスタＱ３は、Ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタであるため、それをオン駆動するためのオン駆動電圧としては、昇圧電圧Ｖboostよりも高い電圧が必要となる。一方、駆動制御部１０が設けられる制御ＩＣ５に供給される電源電圧は、例えば５Ｖであり、昇圧電圧よりも低い電圧となっている。そこで、駆動制御部１０は、前述したブートストラップ回路９を用いてトランジスタＱ３のオン駆動電圧を生成するようになっている。
Also, since the transistor Q3 is an N-channel MOS transistor, a voltage higher than the boosted voltage Vboost is required as an on-driving voltage for turning it on. On the other hand, the power supply voltage supplied to the
次に、上記構成の作用について図２を参照して説明する。
ここでは、ソレノイド２を駆動する際における制御ロジックを説明するが、ソレノイド３を駆動する際における制御ロジックも同様のものとなる。駆動制御部１０は、設定された駆動期間ＴＱの開始時点である時刻ｔ１において、トランジスタＱ３およびトランジスタＱ４をオン駆動する。これにより、ソレノイド２に対し昇圧電圧Ｖboostが印加され、ソレノイド電流が増加に転じる。また、駆動制御部１０は、時刻ｔ１において、トランジスタＱ２をオフ駆動する。これにより、ダイオードＤ２の両端が短絡されていない状態となる。
Next, the operation of the above configuration will be described with reference to FIG.
Although the control logic for driving the solenoid 2 will be described here, the control logic for driving the solenoid 3 is also the same. The
駆動制御部１０は、ソレノイド電流がピーク電流の目標値に応じて設定された遮断電流値に達した時刻ｔ２において、トランジスタＱ３をオフ駆動する。これにより、ソレノイド２への印加電圧が０Ｖになり、ソレノイド電流が減少に転じる。このように、トランジスタＱ３がオン駆動されている期間はピーク電流制御が行われる放電期間に相当する。
The
駆動制御部１０は、このような放電期間中、つまり時刻ｔ１～ｔ２の期間、トランジスタＱ２をオフ駆動している。言い換えると、駆動制御部１０は、トランジスタＱ３をオン駆動する期間、トランジスタＱ２をオフ駆動する。なお、放電期間中、ソレノイド２への印加電圧が漸減しているのは、前述した昇圧回路のコンデンサでの放電がその充電よりも大きくなっているためである。
The
駆動制御部１０は、放電期間が経過した後、駆動期間ＴＱが終了するまでの定電流期間にトランジスタＱ１をオンオフ駆動することにより、電磁弁を開弁状態に保つための一定の電流をソレノイド２に供給する。具体的には、駆動制御部１０は、放電期間が経過した後、ソレノイド電流が減少して定電流下限値に達した時点、例えば時刻ｔ３の時点でトランジスタＱ１をオン駆動する。これにより、ソレノイド２に対しバッテリ電圧ＶＢが印加され、ソレノイド電流が再び増加に転じる。
The
駆動制御部１０は、ソレノイド電流が増加して定電流上限値に達した時点、例えば時刻ｔ４の時点でトランジスタＱ１をオフ駆動する。これにより、ソレノイド２への印加電圧が０Ｖになり、ソレノイド電流が再び減少に転じる。このような制御が繰り返されることによりソレノイド２に対し一定の電流が供給される。
The
この場合、駆動制御部１０は、ソレノイド電流が遮断電流値に達してトランジスタＱ３がオフ駆動される時刻ｔ２の時点において、トランジスタＱ２をオン駆動する。その後、駆動制御部１０は、駆動期間ＴＱが終了するまでの定電流期間にトランジスタＱ２をオンオフ駆動する。具体的には、駆動制御部１０は、ソレノイド電流が減少して定電流下限値に達した時点、例えば時刻ｔ３の時点でトランジスタＱ２をオフ駆動する。また、駆動制御部１０は、ソレノイド電流が増加して定電流上限値に達した時点、例えば時刻ｔ４の時点でトランジスタＱ２をオン駆動する。
In this case, the
駆動制御部１０は、駆動期間ＴＱの終了時点である時刻ｔ５において、トランジスタＱ１、Ｑ３およびＱ４をオフ駆動する。これにより、ソレノイド電流が時間の経過とともに減少して時刻ｔ６においてゼロとなり、電磁弁が閉弁状態となる。駆動制御部１０は、ソレノイド電流がゼロになる時点である時刻ｔ６において、トランジスタＱ２をオフ駆動する。このように、駆動制御部１０は、ソレノイド電流がゼロよりも大きい電流である間、つまりソレノイド２に正方向の電流が流れている間、トランジスタＱ１およびＱ３の双方がオフされてソレノイド２への電流供給が遮断された際、トランジスタＱ２をオン駆動するようになっている。これにより、ソレノイド２への電流供給が遮断された際、ダイオードＤ２の両端が短絡された状態となり、オンされたトランジスタＱ２を介して還流電流が流れることになる。なお、上述した正方向の電流とは、ソレノイドの上流側端子から下流側端子に向けて流れる電流のことを意味している。
Drive
この場合、駆動期間ＴＱにおいて、トランジスタＱ２がオンされてダイオードＤ２の両端が短絡される期間Ｔｓは、下記（１）式に示すように、駆動期間ＴＱからトランジスタＱ１がオンされる期間Ｔｑ１およびトランジスタＱ３がオンされる期間Ｔｑ３を減算した期間となる。
Ｔｓ＝ＴＱ－（Ｔｑ１＋Ｔｑ３） …（１）
In this case, in the driving period TQ, the period Ts during which the transistor Q2 is turned on and both ends of the diode D2 are short-circuited is, as shown in the following equation (1), a period Tq1 during which the transistor Q1 is turned on from the driving period TQ and a period Tq1 during which the transistor Q1 is turned on. The period is obtained by subtracting the period Tq3 during which Q3 is turned on.
Ts=TQ-(Tq1+Tq3) (1)
以上説明した本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
本実施形態の噴射制御装置１では、トランジスタＱ１およびトランジスタＱ４またはＱ５がオンされるとソレノイド２または３にバッテリ電圧ＶＢが印加され、トランジスタＱ３およびトランジスタＱ４またはＱ５がオンされるとソレノイド２または３に昇圧電圧Ｖboostが印加される。また、噴射制御装置１では、トランジスタＱ２がオフされるとダイオードＤ２の両端が短絡されていない状態となり、トランジスタＱ２がオンされるとダイオードＤ２の両端が短絡された状態となる。
According to this embodiment described above, the following effects are obtained.
In the
そして、噴射制御装置１では、駆動期間ＴＱの開始時点である時刻ｔ１からソレノイド電流がゼロになる時点である時刻ｔ６までの期間、つまりソレノイド２、３に正方向の電流が流れる期間において、トランジスタＱ１およびトランジスタＱ３の双方がオフされた際、トランジスタＱ２がオンされるようになっている。このようにすれば、ソレノイド２、３への電流供給が遮断された際、オンされたトランジスタＱ２を介して還流電流が流れることになる。そのため、還流電流が流れる期間、ダイオードＤ２に順方向電流が流れることがなく、ダイオードＤ２による熱損失が生じることがない。なお、この場合、トランジスタＱ２による熱損失が生じることになるが、ＭＯＳトランジスタであるトランジスタＱ２による熱損失はダイオードＤ２による熱損失に比べて格段に小さいものとなる。
In the
したがって、上記構成によれば、従来の構成に比べ、熱損失の低減を図ることができるという優れた効果が得られる。このような熱損失の増加は、ソレノイド２、３に供給される電流が大きくなるほど、一層顕在化する。したがって、エンジンの性能アップに伴いソレノイド２、３に流す電流が大電流化すればするほど、本実施形態により得られる熱損失の低減効果が一層有益なものとなる。 Therefore, according to the above configuration, it is possible to obtain an excellent effect of being able to reduce heat loss as compared with the conventional configuration. Such an increase in heat loss becomes more conspicuous as the current supplied to the solenoids 2 and 3 increases. Therefore, as the current flowing through the solenoids 2 and 3 increases as the performance of the engine increases, the effect of reducing heat loss obtained by the present embodiment becomes more beneficial.
駆動制御部１０は、ソレノイド２、３に正方向の電流が流れる期間において、トランジスタＱ１およびトランジスタＱ３のうち少なくとも一方がオンする期間には、トランジスタＱ２がオフするように、それらトランジスタＱ１～Ｑ３のオンとオフを制御するようになっている。トランジスタＱ１またはＱ３がオンしているときにトランジスタＱ２がオンすると、直流電源線Ｌ１または昇圧電源線Ｌ２からグランドへと過大な短絡電流が流れるおそれがある。上述したようにトランジスタＱ１～Ｑ３のオンとオフを制御することにより、このような短絡電流の発生を確実に防止することができる。
The
噴射制御装置１は、トランジスタＱ４、Ｑ５がオフしている期間にソレノイド２、３に流れる電流を昇圧電源線Ｌ２へと回生させるためのダイオードＤ４、Ｄ５を備えている。そして、駆動制御部１０は、トランジスタＱ４、Ｑ５がオフする期間には、トランジスタＱ１、Ｑ３がいずれもオフするように、それらトランジスタＱ１、Ｑ３のオンとオフを制御するようになっている。このようにすれば、ダイオードＤ４、Ｄ５による回生の作用を確実に得ることができる。
The
なお、本実施形態の制御ロジックは、次のように変形することが可能である。すなわち、駆動制御部１０は、電圧検出部７により検出されるソレノイド２、３への印加電圧がゼロ（０Ｖ）より高い電圧である期間にトランジスタＱ２がオフするように制御するとともに、上記印加電圧がゼロ以下である期間にトランジスタＱ２がオンするように制御してもよい。このようにした場合でも、駆動期間ＴＱにおいて、トランジスタＱ２がオンされてダイオードＤ２の両端が短絡される期間Ｔｓは、上記（１）式に示した期間と同様のものとなる。
Note that the control logic of this embodiment can be modified as follows. That is, the
あるいは、駆動制御部１０は、電圧検出部７により検出されるソレノイド２、３の上流側端子の電圧が下流側端子の電圧より低い電圧である期間にトランジスタＱ２がオンするように制御してもよい。このようにした場合でも、駆動期間ＴＱにおいて、トランジスタＱ２がオンされてダイオードＤ２の両端が短絡される期間Ｔｓは、上記（１）式に示した期間と同様のものとなる。
Alternatively, the
したがって、このような各変形例によっても、上述した実施形態と同様の効果が得られる。さらに、上記各変形例では、ソレノイド２、３への印加電圧の検出値またはソレノイド２、３の上流側端子の電圧の検出値および下流側端子の電圧の検出値に基づいてトランジスタＱ２を制御するようになっている。そのため、上記各変形例によれば、ソレノイド電流の検出値に基づいてトランジスタＱ２を制御するものに比べ、一層確実に、トランジスタＱ２を用いて還流電流を流すことが可能となり、その結果、熱損失の低減効果を一層確実に得ることができる。 Therefore, each of these modifications can also provide the same effects as the above-described embodiment. Furthermore, in each of the modifications described above, the transistor Q2 is controlled based on the detected value of the voltage applied to the solenoids 2 and 3 or the detected value of the voltage at the upstream terminal of the solenoids 2 and 3 and the detected value of the voltage at the downstream terminal of the solenoids 2 and 3. It's like Therefore, according to each of the modifications described above, it is possible to flow return current using the transistor Q2 more reliably than in the case where the transistor Q2 is controlled based on the detected value of the solenoid current, resulting in heat loss. can be obtained more reliably.
（第２実施形態）
以下、第２実施形態について図３を参照して説明する。
第２実施形態では、ソレノイド２、３を駆動する際における制御ロジックの内容が第１実施形態と異なっている。なお、噴射制御装置１の構成は、第１実施形態と共通する。
(Second embodiment)
A second embodiment will be described below with reference to FIG.
In the second embodiment, the content of the control logic when driving the solenoids 2 and 3 is different from that in the first embodiment. The configuration of the
本実施形態の制御ロジックでは、第１実施形態の制御ロジックに対し、トランジスタＱ２のオンとオフの制御が異なっている。すなわち、本実施形態では、駆動制御部１０は、第１実施形態と同様、放電期間中にはトランジスタＱ２をオフ駆動し、放電期間が終了する時刻ｔ２の時点でトランジスタＱ２をオン駆動する。
The control logic of the present embodiment differs from the control logic of the first embodiment in the ON/OFF control of the transistor Q2. That is, in the present embodiment, as in the first embodiment, the
そして、駆動制御部１０は、ソレノイド電流が減少して最初に定電流下限値に達した時刻ｔ３の時点でトランジスタＱ２をオフ駆動する。その後、駆動制御部１０は、少なくとも駆動期間ＴＱが終了するまでトランジスタＱ２をオフし続ける。このように、本実施形態では、トランジスタＱ２は、時刻ｔ２においてオフからオンに転じるとともに、時刻ｔ３においてオンからオフに転じる。つまり、駆動期間ＴＱにおいて、トランジスタＱ２がオンされてダイオードＤ２の両端が短絡される期間Ｔｓは、下記（２）式に示すように、駆動期間ＴＱから放電期間Ｔｄおよび定電流期間Ｔｃを減算した期間となる。
Ｔｓ＝ＴＱ－（Ｔｄ＋Ｔｃ） …（２）
Then, the
Ts=TQ-(Td+Tc) (2)
以上説明した本実施形態によっても、ソレノイド２、３に正方向の電流が流れる期間において、トランジスタＱ１およびトランジスタＱ３の双方がオフされた際にトランジスタＱ２がオンされるようになっているため、第１実施形態と同様、熱損失低減の効果が得られる。なお、この場合、ピーク電流制御から定電流制御へと遷移する遷移期間の還流電流はオンされたトランジスタＱ２を介して流れるものの、定電流期間中の還流電流はダイオードＤ２を介して流れることになる。 According to the present embodiment described above, the transistor Q2 is turned on when both the transistor Q1 and the transistor Q3 are turned off during the period in which the forward current flows through the solenoids 2 and 3. As in the first embodiment, the effect of reducing heat loss can be obtained. In this case, while the return current during the transition period from peak current control to constant current control flows through the turned-on transistor Q2, the return current during the constant current period flows through the diode D2. .
上記遷移期間には、ソレノイド２、３に比較的高い昇圧電圧Ｖboostが印加された状態から還流が行われることから、その還流電流も大きなものとなる。したがって、本実施形態のように、還流電流が流れる遷移期間および定電流期間のうち、比較的大きくなる遷移期間中の還流電流だけをトランジスタＱ２を介して流すようにした場合でも、従来の構成に比べ、熱損失を十分に低減することができる。 During the transition period, the return current is also large because the return is performed from the state in which the relatively high boosted voltage Vboost is applied to the solenoids 2 and 3 . Therefore, as in the present embodiment, of the transition period in which the return current flows and the constant current period, only the return current during the relatively large transition period is allowed to flow through the transistor Q2. In comparison, heat loss can be sufficiently reduced.
（第３実施形態）
以下、第３実施形態について図４を参照して説明する。
第３実施形態では、ソレノイド２、３を駆動する際における制御ロジックの内容が第１実施形態と異なっている。なお、噴射制御装置１の構成は、第１実施形態と共通する。
(Third Embodiment)
A third embodiment will be described below with reference to FIG.
In the third embodiment, the content of the control logic when driving the solenoids 2 and 3 is different from that in the first embodiment. The configuration of the
本実施形態の制御ロジックでは、第１実施形態の制御ロジックに対し、トランジスタＱ２のオンとオフの制御が異なっている。すなわち、本実施形態では、駆動制御部１０は、第１実施形態と同様、放電期間中にはトランジスタＱ２をオフ駆動する。また、この場合、駆動制御部１０は、ピーク電流制御から定電流制御へと遷移する遷移期間、つまり時刻ｔ２～ｔ３の期間にもトランジスタＱ２をオフ駆動する。
The control logic of the present embodiment differs from the control logic of the first embodiment in the ON/OFF control of the transistor Q2. That is, in the present embodiment, the
その後、駆動制御部１０は、第１実施形態と同様、駆動期間ＴＱが終了するまでの定電流期間にトランジスタＱ２をオンオフ駆動する。この場合、駆動期間ＴＱにおいて、トランジスタＱ２がオンされてダイオードＤ２の両端が短絡される期間Ｔｓは、下記（３）式に示すように、放電期間Ｔｄ、駆動期間ＴＱから遷移期間Ｔｔ、トランジスタＱ１がオンされる期間Ｔｑ１およびトランジスタＱ３がオンされる期間Ｔｑ３を減算した期間となる。
Ｔｓ＝ＴＱ－（Ｔｄ＋Ｔｔ＋Ｔｑ３） …（３）
Thereafter, as in the first embodiment, the
Ts=TQ-(Td+Tt+Tq3) (3)
以上説明した本実施形態によっても、ソレノイド２、３に正方向の電流が流れる期間において、トランジスタＱ１およびトランジスタＱ３の双方がオフされた際にトランジスタＱ２がオンされるようになっているため、第１実施形態と同様、熱損失低減の効果が得られる。なお、この場合、定電流期間中の還流電流はオンされたトランジスタＱ２を介して流れるものの、ピーク電流制御から定電流制御へと遷移する遷移期間の還流電流はダイオードＤ２を介して流れることになる。 According to the present embodiment described above, the transistor Q2 is turned on when both the transistor Q1 and the transistor Q3 are turned off during the period in which the forward current flows through the solenoids 2 and 3. As in the first embodiment, the effect of reducing heat loss can be obtained. In this case, the return current during the constant current period flows through the turned-on transistor Q2, but the return current during the transition period from peak current control to constant current control flows through the diode D2. .
一般に、定電流期間は、遷移期間よりも長い期間となる。したがって、本実施形態のように、還流電流が流れる遷移期間および定電流期間のうち、比較的長い定電流期間中の還流電流だけをトランジスタＱ２を介して流すようにした場合でも、従来の構成に比べ、熱損失を十分に低減することができる。
（その他の実施形態）
In general, the constant current period will be longer than the transition period. Therefore, even if only the return current during a relatively long constant current period out of the transition period and the constant current period in which the return current flows is caused to flow through the transistor Q2 as in the present embodiment, the conventional configuration can be used. In comparison, heat loss can be sufficiently reduced.
(Other embodiments)
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で任意に変形、組み合わせ、あるいは拡張することができる。
上記各実施形態で示した数値などは例示であり、それに限定されるものではない。
The present invention is not limited to the embodiments described above and illustrated in the drawings, and can be arbitrarily modified, combined, or expanded without departing from the scope of the invention.
The numerical values and the like shown in each of the above embodiments are examples, and are not limited to them.
本発明は、エンジンの燃料噴射を制御するエンジンＥＣＵに適用される噴射制御装置に限らず、内燃機関に燃料を噴射する噴射弁が有するソレノイドの駆動を制御する噴射制御装置全般に適用することができる。
トランジスタＱ１～Ｑ５としては、Ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタに限らずとよく、様々な種類の半導体スイッチング素子を用いることができる。
還流用ダイオードとしては、トランジスタＱ２のボディダイオードにより構成するものに限らずともよく、別途ダイオードを追加してもよい。
駆動制御部１０は、駆動期間ＴＱの終了時点である時刻ｔ５からソレノイド電流がゼロになる時点である時刻ｔ６までの期間、トランジスタＱ２をオフ駆動するようにしてもよい。この場合、駆動期間ＴＱの終了時点からソレノイド電流がゼロになる時点までの期間の還流電流はダイオードＤ２を介して流れることになる。ただし、上記期間はソレノイド電流がゼロへと漸減する期間であることから、その還流電流も比較的小さいものとなる。したがって、このようにした場合でも、従来の構成に比べ、熱損失を十分に低減することができる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is not limited to an injection control device applied to an engine ECU that controls fuel injection of an engine, but can be applied to general injection control devices that control driving of solenoids of injection valves that inject fuel into an internal combustion engine. can.
The transistors Q1 to Q5 are not limited to N-channel MOS transistors, and various types of semiconductor switching elements can be used.
The freewheeling diode is not limited to the body diode of the transistor Q2, and a separate diode may be added.
The
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。 Although the present disclosure has been described with reference to examples, it is understood that the present disclosure is not limited to such examples or structures. The present disclosure also includes various modifications and modifications within the equivalent range. In addition, various combinations and configurations, as well as other combinations and configurations, including single elements, more, or less, are within the scope and spirit of this disclosure.
１…噴射制御装置、２、３…ソレノイド、７…電圧検出部、１０…駆動制御部、Ｄ２、Ｄ４、Ｄ５…ダイオード、Ｌ１…直流電源線、Ｌ２…昇圧電源線、Ｑ１～Ｑ５…トランジスタ。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
直流電圧が供給される直流電源線（Ｌ１）から前記ソレノイドへと至る給電経路のうち上流側に設けられる第１上流側スイッチ（Ｑ１）と、
前記直流電圧を昇圧して得られる昇圧電圧が供給される昇圧電源線（Ｌ２）から前記ソレノイドへと至る給電経路のうち上流側に設けられる第２上流側スイッチ（Ｑ３）と、
２つの前記給電経路の下流側に共通に設けられる下流側スイッチ（Ｑ４、Ｑ５）と、
前記ソレノイドの上流側端子とグランドとの間に前記グランド側をアノードとして設けられる還流用ダイオード（Ｄ２）と、
前記ソレノイドの上流側端子と前記グランドとの間に前記還流用ダイオードと並列に設けられる短絡スイッチ（Ｑ２）と、
前記第１上流側スイッチ、前記第２上流側スイッチ、前記下流側スイッチおよび前記短絡スイッチのオンとオフを制御するものであり、前記下流側スイッチをオンするとともに前記第１上流側スイッチおよび前記第２上流側スイッチのうち一方をオンすることにより前記ソレノイドを駆動する駆動制御部（１０）と、
を備え、
前記駆動制御部は、
前記ピーク電流制御が行われる期間に前記第２上流側スイッチをオンするともに、前記定電流制御が行われる期間に前記第１上流側スイッチをオンオフするようになっており、
前記ソレノイドに正方向の電流が流れる期間であり、且つ前記第１上流側スイッチおよび前記第２上流側スイッチのうち少なくとも一方がオンする期間には、前記短絡スイッチがオフするように、それらスイッチのオンとオフを制御し、
前記ピーク電流制御から前記定電流制御へと遷移する遷移期間および前記駆動期間の終了時点以降の期間には前記第１上流側スイッチ、前記第２上流側スイッチおよび前記短絡スイッチをオフするようになっている噴射制御装置。 It controls driving of solenoids (2, 3) of injection valves that inject fuel into an internal combustion engine, and performs peak current control to supply a peak current to the solenoids at the start of a set drive period. and thereafter performing constant current control to supply a constant current lower than the peak current until the drive period ends, wherein :
a first upstream switch (Q1) provided on the upstream side of a power supply path from a DC power supply line (L1) to which a DC voltage is supplied to the solenoid;
a second upstream switch (Q3) provided on the upstream side of a power supply path from a boosted power supply line (L2) to which a boosted voltage obtained by boosting the DC voltage is supplied to the solenoid;
downstream switches (Q4, Q5) provided in common on the downstream side of the two power supply paths;
a freewheeling diode (D2) provided between the upstream terminal of the solenoid and the ground with the ground side as an anode;
a short-circuit switch (Q2) provided in parallel with the freewheeling diode between the upstream terminal of the solenoid and the ground;
It controls on and off of the first upstream switch, the second upstream switch, the downstream switch and the short-circuiting switch, turning on the downstream switch and turning on the first upstream switch and the second upstream switch. a drive control unit (10) for driving the solenoid by turning on one of two upstream switches;
with
The drive control unit
The second upstream switch is turned on during the period when the peak current control is performed, and the first upstream switch is turned on and off during the period when the constant current control is performed,
During a period during which a forward current flows through the solenoid and at least one of the first upstream switch and the second upstream switch is turned on, the switches are turned off so that the short-circuit switch is turned off. control on and off,
The first upstream switch, the second upstream switch, and the short-circuit switch are turned off during a transition period from the peak current control to the constant current control and during a period after the end of the driving period. injection control device .
前記駆動制御部は、前記下流側スイッチがオフする期間には、前記第１上流側スイッチおよび前記第２上流側スイッチがいずれもオフするように、それらスイッチのオンとオフを制御する請求項１に記載の噴射制御装置。 Further, a regeneration diode (D4, D5) connected between the boosted power supply line and the downstream terminal of the solenoid with the downstream terminal side of the solenoid as an anode,
2. The drive control unit controls on and off of the first upstream switch and the second upstream switch so that both of the first upstream switch and the second upstream switch are off during a period when the downstream switch is off. The injection control device according to .
前記駆動制御部は、前記印加電圧検出部により検出される前記印加電圧がゼロより高い電圧である期間には、前記短絡スイッチがオフするように制御する請求項１または２に記載の噴射制御装置。 Furthermore, an applied voltage detection unit (7) for detecting an applied voltage applied to the solenoid is provided,
3. The injection control device according to claim 1, wherein the drive control section controls the short-circuit switch to be turned off during a period in which the applied voltage detected by the applied voltage detection section is higher than zero. .
前記駆動制御部は、前記印加電圧検出部により検出される前記印加電圧がゼロ以下の電圧である期間には、前記短絡スイッチがオンするように制御する請求項１から３のいずれか一項に記載の噴射制御装置。 Furthermore, an applied voltage detection unit (7) for detecting an applied voltage applied to the solenoid is provided,
4. The drive controller according to any one of claims 1 to 3 , wherein the short-circuit switch is turned on during a period in which the applied voltage detected by the applied voltage detector is zero or less. An injection control device as described.
前記駆動制御部は、前記端子電圧検出部により検出される前記ソレノイドの上流側端子の電圧が前記ソレノイドの下流側端子の電圧より低い電圧である期間には、前記短絡スイッチがオンするように制御する請求項１から３のいずれか一項に記載の噴射制御装置。 Furthermore, a terminal voltage detection unit (7) for detecting the terminal voltage of the solenoid is provided,
The drive control unit controls to turn on the short-circuit switch during a period in which the voltage of the upstream terminal of the solenoid detected by the terminal voltage detection unit is lower than the voltage of the downstream terminal of the solenoid. The injection control device according to any one of claims 1 to 3 .
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