JP2011001821A - Engine control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、筒内噴射エンジン用燃料噴射弁駆動回路に関する。 The present invention relates to a fuel injection valve drive circuit for a direct injection engine.
筒内噴射エンジン用燃料噴射弁を駆動するには、燃料噴射弁に高電圧を印加して過励磁電流を流すことで弁を開き、バッテリ電圧を印加して保持電流を流すことで開弁状態を維持し、燃料噴射弁を駆動する。 To drive a fuel injection valve for a direct injection engine, a high voltage is applied to the fuel injection valve to open the valve by applying an overexcitation current, and a battery voltage is applied to supply a holding current to open the valve. And the fuel injection valve is driven.
昨今、エンジン出力向上、排気ガス規制等により、コンデンサへの充電時間(昇圧時間)を短縮することにより分割噴射を行いたいという要請がある。ここで、マイクロコンピュータにより、燃料噴射毎に昇圧回路のコイルに流す電流のスイッチング周期や、当該周期内で昇圧回路のコイルに通電している時間と通電を停止している時間の割合(デューティ比)をバッテリ電圧に応じて変えることで、充電時間を短縮する技術がある(特許文献1参照)。 In recent years, there has been a demand for split injection by shortening the charging time (boosting time) to the capacitor due to engine output improvement, exhaust gas regulation, and the like. Here, the switching period of the current passed through the coil of the booster circuit for each fuel injection by the microcomputer, and the ratio of the time during which the coil of the booster circuit is energized and the time when the energization is stopped within the period (duty ratio) ) In accordance with the battery voltage, there is a technique for shortening the charging time (see Patent Document 1).
特許文献1によれば、まず周期を決めて、その周期内でデューティ比を決めるため、スイッチング制御が複雑になる、という課題がある。又、燃料噴射毎にバッテリ電圧からスイッチング周期とデューティ比を計算するので、燃料噴射から次回の燃料噴射までの間にバッテリ電圧が変動すると、昇圧時間が長くなるという、課題がある。
According to
そこで、本発明の目的は、昇圧時間が長くならないようにしてスイッチング制御を簡略化したエンジン制御装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an engine control device that simplifies switching control so as not to increase the boost time.
上記課題を解決するため、本発明の望ましい態様の1つは次の通りである。 In order to solve the above problems, one of the desirable aspects of the present invention is as follows.
エンジン制御装置は、電源を供給するバッテリと、バッテリから電流を供給される昇圧コイルと、昇圧コイルに電流を流すスイッチング素子と、電流を遮断するダイオードと、ダイオードを介して充電される昇圧コンデンサと、バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出部と、昇圧コイルの通電時間を制御する通電時間制御部と、昇圧コイルに対する一定期間の通電を遮断する遮断部を備え、バッテリの電圧が所定電圧より高い場合、昇圧コイルの通電時間を所定時間より短くし、バッテリの電圧が所定電圧より低い場合、昇圧コイルの通電時間を所定時間より長くする昇圧制御部を備える。 The engine control device includes: a battery that supplies power; a booster coil that is supplied with current from the battery; a switching element that passes current through the booster coil; a diode that interrupts current; and a booster capacitor that is charged via the diode A battery voltage detection unit for detecting the voltage of the battery, an energization time control unit for controlling the energization time of the booster coil, and a blocking unit for interrupting energization of the booster coil for a certain period, and the battery voltage is higher than a predetermined voltage In this case, a boost control unit is provided that makes the energization time of the booster coil shorter than the predetermined time and makes the energization time of the booster coil longer than the predetermined time when the voltage of the battery is lower than the predetermined voltage.
本発明によれば、昇圧時間が長くならないようにしてスイッチング制御を簡略化したエンジン制御装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the engine control apparatus which simplified switching control so that pressure | voltage rise time may not become long can be provided.
以下、実施例について図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
図1は、実施例1のエンジン制御装置の構成を示す図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an engine control apparatus according to the first embodiment.
当該エンジン制御装置は、バッテリ電源1とその電源グランド4によって電源供給を受ける昇圧回路100、この昇圧回路100で昇圧された昇圧電圧を使ってインジェクタ3を駆動する駆動回路200、及び、インジェクタ3の回生電流を昇圧回路100に回生するための電流回生ダイオード2を備える。
The engine control apparatus includes a
尚、エンジン制御装置は、エンジン回転センサやインジェクタに燃料を供給するコモンレールの燃料圧力を始めとする各種センサの入力回路、それらの入力信号に応じてインジェクタ3の通電タイミングを演算する演算装置,種々の駆動回路(点火コイル駆動回路,スロットル駆動回路等)、他の制御装置との通信回路,各種診断やフェールセーフに対応した制御回路、及び、それらに電源供給する電源回路などを備えることもある。 The engine control device includes an input circuit of various sensors including a fuel pressure of a common rail that supplies fuel to an engine rotation sensor and an injector, an arithmetic device that calculates an energization timing of the injector 3 according to those input signals, Drive circuit (ignition coil drive circuit, throttle drive circuit, etc.), communication circuit with other control devices, control circuit corresponding to various diagnoses and fail safe, power supply circuit for supplying power to them, etc. .
昇圧回路100は、バッテリ電源1の電圧を昇圧するためのインダクタンス成分を持った昇圧コイル101,この昇圧コイルへの電流を通電/遮断する昇圧スイッチ素子102−2,昇圧スイッチ素子をマイナスサージから保護するスイッチング側ダイオード102−1,昇圧スイッチ素子を遮断することにより昇圧コイルに蓄えられたエネルギーを発生させる高電圧を昇圧コンデンサ111に充電させる経路,昇圧コンデンサ111からバッテリ電源1への逆流を防止する充電ダイオード110−1、及び、昇圧制御回路120から構成される。
The
昇圧制御回路120は、昇圧制御部124,昇圧電圧検出部122,電源電圧検出部127、及び、発振器131からの基本クロックにより昇圧制御部124に昇圧通電タイミング信号を生成するカウンタ126から構成される。
The step-
駆動回路200が昇圧電圧を用いてインジェクタ3に対しインジェクタ電流の通電を行い、その結果、昇圧電圧が昇圧開始電圧401以下に低下したことを昇圧電圧検出部122が検出すると(図2参照)、昇圧制御部124が昇圧動作を開始する。昇圧動作を開始すると、昇圧制御部124は、昇圧スイッチ素子102−2を通電させるための昇圧制御信号をLOWからHIGHにすると同時に、カウンタ126が通電時間の計測を開始する。これにより、昇圧コイル101にバッテリ電源1から電流が流れ、昇圧コイル101にエネルギーが蓄積される。
When the
図3は、エンジン制御装置の代表的な動作波形を示す図である。 FIG. 3 is a diagram illustrating typical operation waveforms of the engine control apparatus.
電源電圧検出部127はバッテリ電源1の電圧を検出し、昇圧制御部124は、当該電圧に応じた昇圧コイル電流上昇時間501を算出する。昇圧コイル電流上昇時間501は、昇圧コイル101に通電を開始してから、カウンタ126によるカウンタ値が昇圧コイル通電時間501に達すると、昇圧制御部124からリセット信号をカウンタ126に出力し、カウンタ値が0にクリアされ、昇圧制御部124が、昇圧スイッチ素子102−2の開閉を制御する昇圧制御信号をHIGHからLOWにして、昇圧スイッチング電流を遮断するまでの時間である。
The power supply voltage detection unit 127 detects the voltage of the
昇圧制御信号がHIGHからLOWになると、カウンタ126が昇圧コイル電流充電時間502の計測を開始する。昇圧コイル101に流れている電流は、昇圧スイッチ素子102−2を通じて電源グランドへ流れることができなくなり、昇圧コイル101のインダクタンス成分によって蓄えられたエネルギーは高電圧を発生する。そして、この電圧が、昇圧コンデンサ111に蓄えられた昇圧電圧と充電ダイオード110−1の順方向電圧を加えた電圧より高くなると、昇圧コイル101に蓄えられたエネルギーは、充電ダイオード110−1を通じて、充電電流として昇圧コンデンサ111に移行する。
When the boost control signal changes from HIGH to LOW, the
この際、充電電流は、昇圧スイッチ素子102−2が遮断する直前にコイルに流れていたスイッチング停止電流410から始まり、昇圧コンデンサ111へのエネルギー移行に伴って急速に減少する。昇圧制御部124は、予め設定された昇圧コイル電流充電時間502が経過すると、リセット信号をカウンタ126に出力し、カウンタ値が0にクリアされ、昇圧電圧検出部122が上記の動作により昇圧した昇圧電圧が所定の昇圧停止電圧402に満たないことを検出した場合、昇圧制御部124は、昇圧スイッチ素子102−2を通電させるために昇圧制御信号をLOWからHIGHにし、カウンタ126は、昇圧コイル電流上昇時間501の計測を開始する。この動作は、昇圧電圧が所定の昇圧停止電圧402になるまで、繰り返す。
At this time, the charging current starts from the switching
図4は、昇圧コイルに流れる電流上昇時間と電源電圧特性を示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing the rise time of the current flowing through the booster coil and the power supply voltage characteristics.
一般に、コイルに流れる電流は式1で求められる。この時、電流値を一定にした場合、コイルに流れる電流が一定値までに達する時間と電源電圧の関係は式2となり、コイル電流が一定値まで達する時間と電源電圧は反比例する関係となる。即ち、バッテリ電源1の電圧を常にモニタすると、バッテリ電源1の電圧が高い時には速く、低い時には遅くなることが分かるため、その特性に合わせた昇圧コイル電流上昇時間501にすることができ、更に、始動時や過大な電気負荷によりバッテリ電源1の電圧が変動した場合でも昇圧電圧復帰時間を短縮することができ、インジェクタの分割噴射にも対応可能となる。
In general, the current flowing in the coil is obtained by
尚、昇圧コイル電流上昇時間501には、上限値を設けておき、昇圧回路を過大電流より保護することが望ましい。
Note that it is desirable to set an upper limit for the boost coil
図5は、実施例2のエンジン制御装置の構成を示す図である。図1との相違点は、電源電圧検出部127の代わりに、電流検出抵抗103及び、電流検出部121を用いる事以外は実施例1と同一である。
FIG. 5 is a diagram illustrating the configuration of the engine control apparatus according to the second embodiment. The difference from FIG. 1 is the same as that of the first embodiment except that the
実施例2は、昇圧コイルに流れる電流の上昇時間が、バッテリ電源1の電圧値により変わるという図4の特性を用いて、昇圧コイルに流れる電流が閾値に達するまでの時間を昇圧コイル電流上昇時間501とする。昇圧コイル電流上昇時間501は、昇圧コイル電流が電流検出抵抗103に流れる事により発生する電圧を電流検出部121が検出し、電流閾値410に達すると、昇圧制御部124からリセット信号をカウンタ126に出力し、カウンタ値が0にクリアされ、昇圧制御部124が、昇圧スイッチ素子102−2の開閉を制御する昇圧制御信号をHIGHからLOWにして、昇圧スイッチング電流を遮断するまでの時間である。
The second embodiment uses the characteristic of FIG. 4 that the rise time of the current flowing through the booster coil varies depending on the voltage value of the
実施例2でも、カウンタ値には上限値を設け、バッテリ電源1電圧が低く昇圧コイル電流が電流閾値410まで達しなかった場合でも、昇圧スイッチ素子102−2が常時通電するのを防止することが望ましい。
Also in the second embodiment, the counter value is provided with an upper limit value, and even when the
本発明によれば、昇圧用コイルへの通電時間と、通電停止時間の制御を別々に行うことで、制御を簡素化でき、バッテリ電圧の変動にも即対応可能なため、昇圧時間を短縮することができる。 According to the present invention, by separately controlling the energization time and the energization stop time for the boosting coil, the control can be simplified and the battery voltage fluctuation can be dealt with immediately, thereby shortening the boosting time. be able to.
1 バッテリ電源
2 電流回生ダイオード
3 インジェクタ
4 電源グランド
100 昇圧回路
101 昇圧コイル
102−1 スイッチング側ダイオード
102−2 昇圧スイッチ素子
103 電流検出抵抗
110−1 充電ダイオード
111 昇圧コンデンサ
120 昇圧制御回路
121 電流検出部
122 昇圧電圧検出部
124 昇圧制御部
126 カウンタ
127 電源電圧検出部
131 発振器
200 駆動回路
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記バッテリから電流を供給される昇圧コイルと、
前記昇圧コイルに電流を流すスイッチング素子と、
前記電流を遮断するダイオードと、
前記ダイオードを介して充電される昇圧コンデンサと、
前記バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出部と、
前記昇圧コイルの通電時間を制御する通電時間制御部と、
前記昇圧コイルに対する一定期間の通電を遮断する遮断部と、
前記バッテリの電圧が所定電圧より高い場合、前記昇圧コイルの通電時間を所定時間より短くし、前記バッテリの電圧が所定電圧より低い場合、前記昇圧コイルの通電時間を所定時間より長くする昇圧制御部を備える、エンジン制御装置。 A battery for supplying power;
A booster coil supplied with current from the battery;
A switching element for passing a current through the booster coil;
A diode that cuts off the current;
A step-up capacitor charged via the diode;
A battery voltage detector for detecting the voltage of the battery;
An energization time control unit for controlling the energization time of the booster coil;
A shut-off unit that shuts off the energization of the booster coil for a certain period;
When the voltage of the battery is higher than a predetermined voltage, the energization time of the booster coil is made shorter than the predetermined time, and when the battery voltage is lower than the predetermined voltage, the energization time of the booster coil is made longer than the predetermined time An engine control device comprising:
前記電流検出部が前記電流が一定になったと検出すると、前記昇圧制御部は、スイッチング素子をオフする、請求項1記載のエンジン制御装置。 A current detector for detecting a current flowing through the booster coil;
The engine control device according to claim 1, wherein when the current detection unit detects that the current becomes constant, the boost control unit turns off a switching element.
前記バッテリから電流を供給される昇圧コイルと、
前記昇圧コイルに電流を流すスイッチング素子と、
前記電流を遮断するダイオードと、
前記ダイオードを介して充電される昇圧コンデンサと、
前記電流を検出するための抵抗を示す電流検出抵抗と、
前記昇圧コイルの通電時間を制御する通電時間制御部と、
前記昇圧コイルに対する一定期間の通電を遮断する遮断部を備え、
前記バッテリの電圧が所定電圧より高い場合、前記昇圧コイルの通電時間を所定時間より短くし、前記バッテリの電圧が所定電圧より低い場合、前記昇圧コイルの通電時間を所定時間より長くする昇圧制御部を備える、エンジン制御装置。 A battery for supplying power;
A booster coil supplied with current from the battery;
A switching element for passing a current through the booster coil;
A diode that cuts off the current;
A step-up capacitor charged via the diode;
A current detection resistor indicating a resistance for detecting the current;
An energization time control unit for controlling the energization time of the booster coil;
Including a shut-off unit that shuts off the energization of the booster coil for a certain period,
When the voltage of the battery is higher than a predetermined voltage, the energization time of the booster coil is made shorter than the predetermined time, and when the battery voltage is lower than the predetermined voltage, the energization time of the booster coil is made longer than the predetermined time An engine control device comprising:
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