JP2008069639A

JP2008069639A - インジェクタ駆動回路

Info

Publication number: JP2008069639A
Application number: JP2006246358A
Authority: JP
Inventors: Hirohisa Yamamura; 博久山村; Kunitoshi Inao; 州俊稲生
Original assignee: Nikki Co Ltd
Current assignee: Nikki Co Ltd
Priority date: 2006-09-12
Filing date: 2006-09-12
Publication date: 2008-03-27

Abstract

【課題】インジェクタ駆動回路について、インジェクタ駆動電流のＯＮからＯＦＦへの切換え時にインジェクタが完全に閉弁するまでの時間差を短縮する。
【解決手段】マイコン５ＡのＰＷＭ制御により所定のタイミングでインジェクタ駆動電流のＯＮ／ＯＦＦを切換えて、所定の燃料噴射量を実現するものとしたインジェクタ駆動回路１Ａにおいて、その回路中にＨブリッジ回路を具えたものとして、インジェクタ駆動電流のＯＮからＯＦＦへの切換え時にそのＨブリッジ回路を介してインジェクタ１０に逆向き駆動電流を出力することにより、インジェクタ１０のコイルを逆励磁させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関に燃料を供給するインジェクタを駆動させるためのインジェクタ駆動回路に関するものである。

内燃機関に燃料を供給するためのシステムにおいて、インジェクタを開閉制御するインジェクタ駆動回路は、一般に図３の配置図に示すように、電源４およびスイッチ手段６を備えた回路中に配設したインジェクタ１０の上流側と下流側に、ＦＥＴ２ａ，３ａ等のスイッチング手段としてのトランジスタを配置してこれらをマイコン５ＢでＯＮ／ＯＦＦすることにより、インジェクタ１０を開閉制御して的確な燃料噴射を実現している。

即ち、このインジェクタ駆動回路１Ｂによるインジェクタ駆動方式は、図４のタイムチャートで示した波形図及びバルブストロークのグラフから分かるように、ハイサイド（ＯＮ側）で噴射時間（Ｔｉ）を制御し、ローサイド（ＯＦＦ側）で吸引時間（Ｔｉｐ）及び電流保持（ＰＷＭ）を制御しながら、インジェクタ１０のＯＮ（開弁）・ＯＦＦ（閉弁）操作を実行して、所望のデューティー比を確保するものである。

しかし、このような制御方式を採用した場合、図４下段のバルブストロークのグラフに示すように、インジェクタ駆動電流のＯＮからＯＦＦへの切換え時において、インジェクタ１０の完全に閉弁する時期が実際に出力された信号の電圧・電流波形よりも遅れるのが通常であり、これが原因で正確な燃料噴射量を実現しにくいものとなっている。

この問題に対し、特開平６−３３０７９７号公報にはインジェクタ駆動電流がＯＦＦとなってインジェクタへの通電を停止するタイミングとなったとき、コンパレータの出力トランジスタをＯＮとしてスイッチングトランジスタのベース電位を強制的にローレベルとすることにより、スイッチングトランジスタを完全に遮断することで、インジェクタの応答性を改善するインジェクタ駆動回路が提案されている。

この改善方式を採用することにより、通電停止からインジェクタが完全に閉弁するまでのタイムラグをある程度縮小することができるが、このように単にインジェクタへの通電を完全に止めただけでは、閉弁時期の遅れの解消は充分ではなく、所望のデューティー比を確保する精度の高い燃料噴射制御を実現することが実際には困難である。
特開平６−３３０７９７号公報

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、インジェクタ駆動回路について、インジェクタ駆動電流のＯＮからＯＦＦへの切換え時にインジェクタが完全に閉弁するまでの時間差を短縮することを課題とする。

そこで、本発明は、インジェクタ駆動電流のＯＮ／ＯＦＦをＰＷＭ制御により所定のタイミングで切換えて所定の燃料噴射量を実現するインジェクタ駆動回路において、前記インジェクタ駆動電流のＯＮからＯＦＦへの切換え時に前記インジェクタ駆動回路に配置したＨブリッジ回路を介して前記インジェクタに逆向き駆動電流を出力することにより前記インジェクタのコイルを逆励磁させることとした。

このように、回路中にＨブリッジ回路を設けてインジェクタＯＦＦ時にインジェクタを強制的に閉弁させるようにしたことで、完全に閉弁するまでの時間差を大幅に短縮できるものとして従来のインジェクタ駆動回路よりも応答性に優れたものとした。

また、そのインジェクタのコイルを逆励磁させる逆向き駆動電流の出力を、制御手段に予め設定した所定の電圧ＭＡＰに応じたパルス幅で行なうことにより、逆励磁によるインジェクタの閉弁に適した出力時間を確保することにより優れた応答性を実現しながら電力の浪費も防ぐことができる。

更に、上述したインジェクタの駆動回路において、そのＨブリッジ回路はＮＰＮ型電界効果トランジスタおよびＰＮＰ型電界効果トランジスタを２組使用して、中央にインジェクタを配してＨ型を形成するように接続してなるものとすれば、マイコン等の電子的制御手段においてインジェクタ制御を正確に実行することができる。

本発明は、インジェクタ駆動電流のＯＮからＯＦＦへの切換え時に、Ｈブリッジ回路でコイルを逆励磁させる逆向きの駆動信号を出力してインジェクタを強制的に閉弁させることにより、インジェクタが完全に閉弁するまでの時間差を大幅に短縮することができる。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は本発明における実施の形態についてのインジェクタ駆動回路１Ａの配置図を示すものであり、インジェクタ駆動回路１Ａは、図３に示した従来のインジェクタ駆動回路１Ｂに、ＮＰＮ型のＦＥＴ（電界効果トランジスタ）２ｂとＰＮＰ型のＦＥＴ３ｂを追加して、ＦＥＴ２ａとＦＥＴ３ａとでインジェクタ１０を中央にしてＨ型に接続してなるＨブリッジ回路を形成している点を特徴としている。

このインジェクタ駆動回路１Ａに制御手段として配設されたマイコン５Ａは、このＨブリッジ回路に接続されてインジェクタ１０への通電をＯＮ／ＯＦＦ切換え制御を行うことに加えて、インジェクタ１０に出力させるインジェクタ駆動電流の向きを逆向きに変更させる制御機能を備えている点が、マイコン５Ｂと相違している。

即ち、ＦＥＴ２ａとＦＥＴ３ａを介してインジェクタ１０をＯＮにする開弁電流を出力させる機能に加えて、インジェクタ駆動電流のＯＮからＯＦＦへの切換え時に、追加したＥＦＴ２ｂとＦＥＴ３ｂを介してインジェクタ１０のコイルを逆励磁させて強制的に閉弁させる逆向きの駆動電流を出力させる機能を有している点が異なる。

また、マイコン５Ａにはインジェクタ１０のコイルを逆励磁させて短時間で確実に閉弁させるのに最適なパルス幅が、予め実験データ等により求められた電圧ＭＡＰとして記憶されており、これを用いてパルス幅を決定して逆向きの駆動電流を出力させるようになっている。このようにすることで、インジェクタ１０を確実に閉弁させることができるとともに、電力の浪費を回避することができるものとなる。

次に、本実施の形態のインジェクタ駆動回路１Ａの作用について、図２に記載したタイムチャート式に示した各波形図及びバルブストロークのグラフを用いながら詳細に説明する。

先ず、図２の上段の波形図に示すように、Ｈブリッジ回路のＮＰＮ型のＦＥＴ２ａ及びＰＮＰ型のＦＥＴ３ａがＯＮとなると、インジェクタ１０がバルブ開動作を行って破線以降は開弁状態が維持される。

そして、マイコン５ＡがＦＥＴ２ａ及びＦＥＴ３ａをＯＦＦに切換えると同時に、新たに追加したＮＰＮ型のＦＥＴ２ｂ及びＰＮＰ型のＦＥＴ３ｂをＯＮにして、予め定めた電圧ＭＡＰによるパルス幅で逆向きの駆動信号を出力させてインジェクタ１０を強制的に閉弁させる。これにより、最下段のバルブストロークのグラフに示すように図４の従来例によるグラフと比べてインジェクタ電流波形のＯＦＦ時から全閉までの時間差を大幅に短縮することを可能とした。

尚、上述した本実施の形態ではＭＯＳ型のＦＥＴを使用した例を示したが、ジャンクション型ＦＥＴでも実施可能である。また、他のスイッチングトランジスタを使用しても実施可能であるが、マイコン制御において微小電流で正確な制御を可能とする点で電圧制御型のＦＥＴが好適である。

以上、述べたようにインジェクタ駆動回路について、インジェクタ駆動電流のＯＮからＯＦＦへの切換え時におけるインジェクタが完全に閉弁するまでの時間差を、本発明により大幅に短縮することが可能となった。これにより、インジェクタ駆動電流ＯＦＦ後の余分な燃料噴射を最小限として的確なデューティー比の燃料噴射を確保可能となり、最適な燃料噴射量を比較的容易に実現できるものとなった。

本発明における実施の形態のインジェクタ駆動回路の配置図。図１のインジェクタ駆動回路の作用を説明するための波形図及びバルブストロークを表すグラフ。従来例によるインジェクタ駆動回路の配置図。図４のインジェクタ駆動回路の作用を説明するための波形図及びバルブストロークを表すグラフ。

符号の説明

１Ａインジェクタ駆動回路、２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂＦＥＴ、４電源、６スイッチ、５Ａマイコン、１０インジェクタ

Claims

インジェクタ駆動電流のＯＮ／ＯＦＦをＰＷＭ制御により所定のタイミングで切換えて所定の燃料噴射量を実現するインジェクタ駆動回路において、前記インジェクタ駆動電流のＯＮからＯＦＦへの切換え時に前記インジェクタ駆動回路に配置したＨブリッジ回路を介して前記インジェクタに逆向き駆動電流を出力することにより前記インジェクタのコイルを逆励磁させることを特徴とするインジェクタ駆動回路。
前記逆向き駆動電流の出力を、前記制御手段に予め設定した所定の電圧ＭＡＰに応じたパルス幅で行うことにより前記逆励磁による前記インジェクタの閉弁に適した出力時間を確保することを特徴とする請求項１に記載したインジェクタ駆動回路。
前記Ｈブリッジ回路が、ＮＰＮ型電界効果トランジスタおよびＰＮＰ型電界効果トランジスタを２組使用して、中央に前記インジェクタを配してＨ型を形成するように接続したこと特徴とする請求項１または２に記載したインジェクタ駆動回路。