JP2013142347A - Injector drive control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の気筒内に、直接、燃料を噴射するインジェクタ(直噴インジェクタ)を駆動するためのインジェクタ駆動制御装置に関する。 The present invention relates to an injector drive control device for driving an injector (direct injection injector) that directly injects fuel into a cylinder of an internal combustion engine.
ガソリンや軽油などを燃料とする内燃機関において、燃料の燃焼効率の向上などを目的として、内燃機関の気筒(シリンダー)内に、直接、燃料を噴射するいわゆる直噴インジェクタを用いることが知られている。 In an internal combustion engine using gasoline or light oil as a fuel, it is known to use a so-called direct injection injector that directly injects fuel into a cylinder of the internal combustion engine for the purpose of improving the combustion efficiency of the fuel. Yes.
直噴インジェクタによるシリンダー内への燃料の噴射は、成層燃焼時には、内燃機関の圧縮工程において実行される。この際、圧縮工程により高圧となったシリンダー内に、適切な燃料粒径及び噴射形状で燃料を噴射するためには、直噴インジェクタから噴射する燃料の圧力を相応の圧力まで高める必要がある。そのため、直噴インジェクタを備えた燃料供給システムにおいては、燃料圧力を必要な圧力まで高めることが可能なフューエルポンプや、その燃料圧力の上限値を規定するリリーフ弁などが設けられる。 The injection of fuel into the cylinder by the direct injection injector is executed in the compression process of the internal combustion engine during stratified combustion. At this time, in order to inject fuel with an appropriate fuel particle size and injection shape into the cylinder that has become high pressure by the compression process, it is necessary to increase the pressure of the fuel injected from the direct injection injector to a corresponding pressure. Therefore, a fuel supply system including a direct injection injector is provided with a fuel pump that can increase the fuel pressure to a required pressure, a relief valve that defines an upper limit value of the fuel pressure, and the like.
一方、直噴インジェクタは、このような燃料圧力の高圧化に伴い、高い燃料圧力に打ち勝って開弁動作を行わなければならず、その開弁動作には、大きなエネルギーが必要となる。そのため、例えば特許文献1に記載されるように、直噴インジェクタを駆動する駆動制御装置には、車載バッテリによる電圧を昇圧する昇圧回路が設けられ、当該昇圧回路によって生成された昇圧電圧を用いて、直噴インジェクタへの通電電流を、開弁動作に必要な電流値まで上昇させることができるようにしている。
On the other hand, with the increase in fuel pressure, the direct injection injector must overcome the high fuel pressure to perform the valve opening operation, and the valve opening operation requires a large amount of energy. Therefore, as described in
なお、特許文献1における昇圧回路では、昇圧コンデンサに充電された昇圧電圧が、直噴インジェクタへの通電によって、昇圧停止電圧を下回ると、昇圧制御を開始するとともに、昇圧停止電圧を上回ると、昇圧制御を終了する。そして、その昇圧制御の前半と後半とで、車載バッテリから昇圧コイルへの通電電流の大きさを変化させたり、車載バッテリから昇圧コイルへの通電と非通電とを切り替える周期を変化させたりしている。
In the booster circuit in
上述したフューエルポンプは、高圧の燃料を吐出すべく、一般的に、駆動源として内燃機関を利用している。そして、フェーエルポンプには、ポンプの吐出量を調節する電磁弁が設けられており、この電磁弁を用いて、フューエルポンプから吐出される燃料圧力を目標燃圧に制御するようにしている。この目標燃圧は、内燃機関の運転状態や運転負荷などに応じて変化される場合がある。 The fuel pump described above generally uses an internal combustion engine as a drive source in order to discharge high-pressure fuel. The fuel pump is provided with an electromagnetic valve for adjusting the discharge amount of the pump, and the fuel pressure discharged from the fuel pump is controlled to the target fuel pressure by using the electromagnetic valve. This target fuel pressure may be changed according to the operating state or operating load of the internal combustion engine.
フューエルポンプの目標燃圧が変化される場合、実際にフューエルポンプから吐出される燃料圧力も、目標燃圧に追従するように変化する。すると、直噴インジェクタに導入される燃料圧力も変化するので、当該直噴インジェクタに開弁動作を行わせるために必要なエネルギーも変化することになる。 When the target fuel pressure of the fuel pump is changed, the fuel pressure actually discharged from the fuel pump also changes so as to follow the target fuel pressure. Then, since the fuel pressure introduced into the direct injection injector also changes, the energy required for causing the direct injection injector to perform the valve opening operation also changes.
しかしながら、従来装置では、単に、昇圧回路において、昇圧電圧が所定の昇圧開始電圧値以下に低下したことが検出されたときに昇圧動作を開始し、その昇圧動作により、昇圧電圧が所定の昇圧停止電圧値に達したことが検出されると、昇圧動作を停止するだけであった。つまり、従来装置では、必要なエネルギーの変化に応じて、昇圧動作の内容を変化させたりしていなかった。このため、開弁動作に必要なエネルギーが大きいとき、昇圧電圧が大きく低下し、その昇圧電圧を、開弁電流を通電可能なレベルまで回復させるのに比較的長い時間を要することになる。また、例えば、フューエルポンプに異常が生じたりして、燃料圧力がリリーフ弁にて規定される上限値となった場合には、開弁電流を通電するには昇圧電圧が不足する虞があった。 However, in the conventional device, the boosting operation is simply started when the booster circuit detects that the boosted voltage has fallen below the predetermined boosting start voltage value. When it is detected that the voltage value has been reached, the boosting operation is only stopped. That is, in the conventional device, the content of the boosting operation is not changed according to the required energy change. For this reason, when the energy required for the valve opening operation is large, the boosted voltage is greatly reduced, and it takes a relatively long time to restore the boosted voltage to a level at which the valve opening current can be supplied. In addition, for example, when an abnormality occurs in the fuel pump and the fuel pressure reaches the upper limit defined by the relief valve, there is a possibility that the boosted voltage is insufficient to pass the valve opening current. .
本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、インジェクタに開弁動作を行わせるのに必要なエネルギーが大きくなった場合でも、昇圧電圧が大きく低下することを抑制すること、及び開弁電流を通電するための適切な昇圧電圧を確保することが可能なインジェクタの駆動制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described points. Even when the energy required for causing the injector to perform the valve opening operation is increased, it is possible to prevent the boost voltage from being greatly reduced and to be opened. It is an object of the present invention to provide an injector drive control device capable of ensuring an appropriate boosted voltage for energizing a valve current.
上記目的を達成するために、請求項1に記載のインジェクタの駆動制御装置は、
内燃機関の気筒内に、直接、燃料を噴射するインジェクタを駆動するためのものであって、
内燃機関の気筒内へ噴射すべく、インジェクタに導入される燃料の圧力を検出する圧力センサと、
チャージコンデンサを含み、車載バッテリの電圧を用いて当該チャージコンデンサを充電することにより昇圧電圧を生成する昇圧回路と、
インジェクタに開弁動作を行わせるべく、チャージコンデンサに充電された昇圧電圧を用いて、燃料圧力に応じた開弁電流を通電して、インジェクタから燃料を噴射させる通電回路と、
チャージコンデンサからインジェクタに開弁電流が通電される間に、昇圧回路に昇圧動作を行わせるとき、燃料圧力が高くなるほど、チャージコンデンサを充電する際の単位時間当たりの充電電荷量を増加させる昇圧制御手段と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an injector drive control device according to
In order to drive an injector that directly injects fuel into a cylinder of an internal combustion engine,
A pressure sensor for detecting the pressure of fuel introduced into the injector for injection into the cylinder of the internal combustion engine;
A boosting circuit that includes a charge capacitor and generates a boosted voltage by charging the charge capacitor using the voltage of the in-vehicle battery;
An energization circuit for injecting fuel from the injector by energizing a valve opening current according to the fuel pressure using the boosted voltage charged in the charge capacitor in order to cause the injector to perform a valve opening operation;
Boost control that increases the amount of charge per unit of time when charging the charge capacitor as the fuel pressure increases when the booster circuit performs boost operation while the valve opening current flows from the charge capacitor to the injector And means.
閉弁しているインジェクタを開弁させるための開弁電流は、インジェクタ内に導入される燃料圧力に抗してインジェクタに開弁動作を行わせる必要があるため、チャージコンデンサに充電された昇圧電圧を用いて通電される。その際、開弁電流の電流値が、燃料圧力に応じて調節されることで、燃料圧力の大小に係わらず、インジェクタに開弁動作を行わせることが可能になる。 The valve opening current for opening the closed injector needs to cause the injector to open against the fuel pressure introduced into the injector, so the boost voltage charged in the charge capacitor It is energized using. At this time, the current value of the valve opening current is adjusted according to the fuel pressure, so that the injector can perform the valve opening operation regardless of the fuel pressure.
そのような開弁電流が、チャージコンデンサからインジェクタに通電される間に、昇圧回路に昇圧動作を行わせるときには、燃料圧力が高くなるほど、チャージコンデンサを充電する際の単位時間当たりの充電電荷量を増加させる。これにより、チャージコンデンサから開弁電流が通電されるときに、その開弁電流の大きさに応じた電荷量がチャージコンデンサに充電される。そのため、チャージコンデンサの昇圧電圧が大きく低下することを抑制することができる。また、フューエルポンプが吐出する燃料圧力が上限値となった場合でも、チャージコンデンサに充電されている昇圧電圧を補って、インジェクタに開弁動作を行わせることが可能な開弁電流を通電することができるようになる。 When such a valve opening current is applied to the injector from the charge capacitor, when the booster circuit performs a boost operation, the higher the fuel pressure, the less the charge amount per unit time for charging the charge capacitor. increase. Thus, when a valve opening current is supplied from the charge capacitor, a charge amount corresponding to the magnitude of the valve opening current is charged in the charge capacitor. For this reason, it is possible to suppress a significant decrease in the boost voltage of the charge capacitor. In addition, even when the fuel pressure discharged from the fuel pump reaches the upper limit, the boost voltage charged in the charge capacitor is supplemented to supply a valve opening current that can cause the injector to perform the valve opening operation. Will be able to.
単位時間当たりの充電電荷量を増加させるには、請求項2又は請求項3に記載した構成を採用すれば良い。すなわち、請求項2では、昇圧回路は、チャージコイルとスイッチング素子とを備え、スイッチング素子により車載バッテリからチャージコイルへの通電を周期的にオン、オフすることにより、チャージコイルに蓄積された磁気エネルギーを電気エネルギーとして放出させて、チャージコンデンサを充電することにより昇圧電圧を生成するものであり、昇圧制御手段は、スイッチング素子をオフする際のチャージコイルの通電電流値を変化させることにより、単位時間当たりの充電電荷量を制御する。あるいは、請求項3のように、昇圧制御手段は、チャージコイルへの通電をオフする期間を変化させることにより、単位時間当たりの充電電荷量を制御するようにしても良い。
In order to increase the charge amount per unit time, the configuration described in claim 2 or
ここで、上述したような構成の昇圧回路においては、スイッチング素子をオンしたときに、車載バッテリからチャージコイルへの通電が行われ、スイッチング素子をオフしたときに、チャージコイルからチャージコンデンサへと充電電流が流れる。チャージコンデンサからインジェクタへ開弁電流を通電していないときには、チャージコンデンサには、その充電電流のみが流れるので、その充電電流の大きさを検出することができる。充電電流の大きさを検出することができれば、その充電電流が所定値以下に低下したときに、スイッチング素子をオフからオンに切り替えることが可能となり、そのようにスイッチング素子の切り替えを制御することにより、効率的にチャージコンデンサを充電することができる。 Here, in the booster circuit configured as described above, when the switching element is turned on, current is supplied from the in-vehicle battery to the charge coil, and when the switching element is turned off, the charge coil is charged to the charge capacitor. Current flows. When the valve opening current is not supplied from the charge capacitor to the injector, only the charging current flows through the charge capacitor, so that the magnitude of the charging current can be detected. If the magnitude of the charging current can be detected, the switching element can be switched from OFF to ON when the charging current falls below a predetermined value. By controlling the switching of the switching element as described above, The charge capacitor can be charged efficiently.
しかしながら、チャージコンデンサからインジェクタに開弁電流が通電される期間においては、チャージコンデンサからの放電(すなわち、開弁電流の通電)と、チャージコンデンサへの充電(すなわち、充電電流の通電)とが同時に行われる。従って、その期間は、チャージコンデンサの充電電流の大きさを検出することができない。そのため、この場合には、スイッチング素子のオフ期間を時間によって管理せざるを得ない。つまり、充電電流が十分に低下するまでの時間のばらつきを考慮してスイッチング素子のオフ期間を定め、そのオフ期間が経過した時点で、スイッチング素子をオフからオンに切り替えることになる。すると、必然的に、充電電流が十分に低下して、スイッチング素子をオフからオンに切り替えるべきであるにも係わらず、スイッチング素子がオフのままとなる遊び期間が生じてしまい、充電効率が悪化してしまう。 However, during the period in which the valve opening current is passed from the charge capacitor to the injector, the discharge from the charge capacitor (that is, the energization of the valve opening current) and the charging of the charge capacitor (that is, the energization of the charging current) are performed simultaneously. Done. Therefore, the magnitude of the charging current of the charge capacitor cannot be detected during that period. Therefore, in this case, the switching element off period must be managed by time. That is, an off period of the switching element is determined in consideration of variation in time until the charging current sufficiently decreases, and the switching element is switched from off to on when the off period elapses. As a result, the charging current is inevitably lowered, and there is a play period in which the switching element remains off, although the switching element should be switched from off to on, and the charging efficiency deteriorates. Resulting in.
その点、上述した請求項2あるいは請求項3に記載した構成を採用し、通電電流値を高めたり、スイッチング素子のオフ期間を短くしたりすることで、少なくとも、そのような遊び期間を短縮させることが可能となる。そのため、チャージコンデンサへの充電効率が向上し、単位時間当たりの充電電荷量を増加させることが可能となる。
In that respect, at least such a play period is shortened by adopting the configuration described in claim 2 or
請求項4に記載したように、昇圧制御手段は、圧力センサによって検出される燃料圧力を所定の閾値と比較することにより、当該燃料圧力の高低を少なくとも2段階に判別し、高燃料圧力と判別されたときには、低燃料圧力と判別されたときと比較して、単位時間当たりの充電電荷量を大きくするようにしても良い。つまり、燃料圧力に応じて、連続的に単位時間当たりの充電電荷量を増加させるようにしても良いが、請求項4に記載したように、燃料圧力の範囲を複数段階に判別し、単位時間当たりの充電電荷量を、その判別した範囲に応じた大きさとしても良い。 According to a fourth aspect of the present invention, the boost control means compares the fuel pressure detected by the pressure sensor with a predetermined threshold value to determine the level of the fuel pressure in at least two stages, and determines it as a high fuel pressure. When this is done, the charge amount per unit time may be increased compared to when it is determined that the fuel pressure is low. That is, the charge charge amount per unit time may be continuously increased according to the fuel pressure. However, as described in claim 4, the range of the fuel pressure is determined in a plurality of stages, and the unit time is determined. The hit charge amount may be set to a size according to the determined range.
請求項5に記載したように、内燃機関は、燃料圧力が上昇して高圧異常となると、機関回転数を制限した運転状態である退避走行モードに移行するものであり、上記の閾値は、燃料圧力の高圧異常を判定するための閾値と等しいものであることが好ましい。フューエルポンプに異常が生じて、内燃機関の運転状態が退避走行モードとなった場合、機関回転数が制限されるため、インジェクタ駆動制御装置を含め、内燃機関の制御装置の負荷は低くなり、発熱の度合も抑制された状態となる。従って、このように熱環境が比較的良い状態であれば、チャージコンデンサへの単位時間当たりの充電電荷量を増加しても、その発熱のために、特別な放熱構造を採用する等の設計を行う必要がないので、コストの上昇を招くこともないためである。 According to a fifth aspect of the present invention, when the fuel pressure rises and the high-pressure abnormality occurs, the internal combustion engine shifts to the retreat travel mode that is an operation state in which the engine speed is limited. It is preferably equal to a threshold value for determining a high pressure abnormality. When an abnormality occurs in the fuel pump and the operating state of the internal combustion engine enters the retreat traveling mode, the engine speed is limited, so the load on the control device for the internal combustion engine, including the injector drive control device, is reduced, and the heat generation The degree of is also suppressed. Therefore, if the thermal environment is relatively good in this way, even if the charge charge amount per unit time to the charge capacitor is increased, a special heat dissipation structure is adopted for the heat generation. This is because there is no need to do so, and the cost does not increase.
請求項6に記載したように、インジェクタ駆動制御装置内の温度を検出する温度センサを備え、昇圧制御手段は、温度センサによって検出される温度が所定の閾値温度以上である場合、単位時間当たりの充電電荷量を増加する制御を行わないようにしても良い。このようにすれば、より確実に、素子の発熱による装置内温度上昇を抑制することが可能になる。 According to a sixth aspect of the present invention, the temperature sensor for detecting the temperature in the injector drive control device is provided, and the step-up control means has a temperature per unit time when the temperature detected by the temperature sensor is equal to or higher than a predetermined threshold temperature. The control for increasing the charge amount may not be performed. In this way, it is possible to more reliably suppress an increase in the temperature inside the apparatus due to the heat generated by the element.
以下、本発明の実施形態によるインジェクタ駆動制御装置について、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an injector drive control device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態によるインジェクタ駆動制御装置10を含む構成を示す構成図である。図1において、直噴インジェクタ50は、図示しない内燃機関(エンジン)の各気筒(シリンダー)の上部に取り付けられ、燃料をシリンダー内に直接噴射するものである。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration including an injector
エンジンには、いずれも図示しないが、吸入空気量を検出するエアフローメータ、スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサ、クランク軸が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ、吸気管内の圧力を検出する吸気管圧力センサ、冷却水温を検出する冷却水温センサ、排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ等の各種のセンサが設けられている。 Although not shown, the engine has an air flow meter that detects the intake air amount, a throttle opening sensor that detects the opening of the throttle valve, and a crank angle sensor that outputs a pulse signal each time the crankshaft rotates a predetermined crank angle. Various sensors such as an intake pipe pressure sensor for detecting the pressure in the intake pipe, a cooling water temperature sensor for detecting the cooling water temperature, and an air-fuel ratio sensor for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas are provided.
これら各種センサの出力は、エンジン制御マイコン1に入力される。エンジン制御マイコン1は、内蔵されたROMに記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、上述した各種のセンサ出力から把握されるエンジン運転状態に応じて、直噴インジェクタ50の燃料噴射量、燃料噴射時期や、図示しない点火プラグの点火時期等を制御する。
The outputs of these various sensors are input to the
直噴インジェクタ50の燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御するために、エンジン制御マイコン1は、インジェクタ駆動制御装置10に対して、適切なタイミングでインジェクタ通電信号を出力する。インジェクタ駆動制御装置10は、そのインジェクタ通電信号を受信すると、まず、閉弁している直噴インジェクタ50に開弁動作を行わせるように、開弁電流を通電する。その開弁電流の通電後、さらに、インジェクタ駆動制御装置10は、インジェクタ通電信号が出力されている間は直噴インジェクタ50に開弁状態を保持させるように、直噴インジェクタ50に保持電流を通電する。従って、インジェクタ通電信号が出力される期間及び時期によって、直噴インジェクタ50の燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御することができる。
In order to control the fuel injection amount and fuel injection timing of the
なお、エンジン制御マイコン1とインジェクタ駆動制御装置10とは、エンジン制御装置として、共通の筐体内に配置されている。
The
エンジン制御マイコン1には、その共通の筐体内の温度を検出するための温度センサとしてのサーミスタ2から、温度検出信号が入力される。さらに、エンジン制御マイコン1には、エンジンにより駆動され、高圧の燃料を吐出する高圧燃料ポンプ5から、直噴インジェクタ50に供給される燃料圧力を検出する燃圧センサ3からの圧力検出信号も入力される。燃圧センサ3は、図1に示すように、高圧燃料ポンプ5から吐出された高圧燃料を直噴インジェクタ50に導く燃料供給配管に配置されている。
The
なお、図示しないが、高圧燃料ポンプ5から直噴インジェクタ50までの燃料供給配管には、高圧燃料ポンプ5などに異常が生じて、その燃料供給配管内の燃料圧力が上昇したときに開弁して、燃料を燃料タンクに戻すリリーフ弁が設けられている。従って、高圧燃料ポンプ5により供給される燃料の圧力の上限値は、リリーフ弁によるリリーフ圧によって規定される。
Although not shown, the fuel supply pipe from the high-
インジェクタ駆動制御装置10は、主として、直噴インジェクタ50に通電する駆動電流を制御するための通電回路部20と、車両に搭載されたバッテリ(図示せず)の電圧を用いてチャージコンデンサ33に電荷を充電することにより昇圧電圧を生成するための昇圧回路部30とからなっている。なお、通電回路部20における制御部と、昇圧回路部30における制御部とは、集積IC21により集積化されている。
The injector
通電回路部20は、閉弁している直噴インジェクタ50を開弁させるための開弁電流を直噴インジェクタ50に通電するためのスイッチング素子24,25を有している。これらのスイッチング素子24,25は、チャージコンデンサ33及び直噴インジェクタ50に対して直列に接続され、開弁電流を通電すべき時に開弁電流制御信号により同時にオンされる。すると、チャージコンデンサ33に充電されている昇圧電圧により、スイッチング素子24,25を介して、閉弁している直噴インジェクタ50を開弁させることが可能な開弁電流が、直噴インジェクタ50に通電される(開弁電流制御)。なお、直噴インジェクタ50内には、弁体及びその弁体を移動させるための磁気力を発生させるためのソレノイドコイルが設けられている。このため、図2に示すように、直噴インジェクタ50に通電される駆動電流は、そのソレノイドコイルのインダクタンスにより、開弁電流値(Ipeak)まで徐々に上昇していく。
The
ここで、直噴インジェクタ50に導入される燃料の圧力に応じて、直噴インジェクタ50を開弁させるために必要な開弁電流値(Ipeak)は変化する。そのため、エンジン制御マイコン1は、直噴インジェクタ50内に導入される燃料圧力と開弁電流値(Ipeak)との対応関係を制御マップとして記憶している。そして、燃圧センサ3によって検出された燃料圧力に対応する開弁電流値(Ipeak)を通電回路部20の制御部に指示する。通電回路部20の制御部は、開弁電流として、直噴インジェクタ50に実際に通電される駆動電流の値を、抵抗26の端子電圧に基づいて算出する。そして、通電回路部20の制御部は、指示された開弁電流値(Ipeak)に相当する駆動電流が直噴インジェクタ50に通電されるようになるまで、開弁電流制御信号を2つのスイッチング素子24,25に出力する。なお、直噴インジェクタ50の通電経路下流側に接続されたスイッチング素子25は、原則として、常時オンされている。
Here, the valve opening current value (Ipeak) required for opening the
直噴インジェクタ50の駆動電流が、開弁電流値(Ipeak)に達すると、通電回路部20の制御部は、スイッチング素子24に対する開弁電流制御信号の出力を停止し、開弁電流制御を終了する。このときには、既に、直噴インジェクタ50は、開弁した状態となっており、その開弁した状態を維持するためだけであれば、開弁電流値(Ipeak)ほど大きな駆動電流は不要であるためである。
When the drive current of the
開弁電流制御を終了した後は、インジェクタ通電信号がオフするまでの期間、通電回路部20の制御部は、直噴インジェクタ50に通電される駆動電流が、開弁状態を維持するための保持電流値(Ihold)となるように、直噴インジェクタ50に通電される駆動電流を制御する(保持電流制御)。保持電流値(Ihold)は、燃料圧力によらず、一定値に定められている。
After the valve opening current control is completed, the controller of the
保持電流制御では、大きな駆動電流は必要とされないので、チャージコンデンサ33に充電された昇圧電圧は使用せず、バッテリ電圧を利用して行われる。すなわち、車載バッテリに接続されたスイッチング素子22に対して、直噴インジェクタ50に通電される駆動電流の値に基づいて保持電流制御信号を出力することにより、その駆動電流が保持電流値(Ihold)に一致するようにスイッチング素子22の導通状態を制御する。
In the holding current control, since a large drive current is not required, the boosted voltage charged in the
このように、保持電流制御においては、バッテリ電圧を利用して、直噴インジェクタ50に保持電流を通電する。このため、図2に示すように、開弁電流制御が終了した時点で、チャージコンデンサ33の昇圧電圧の低下は終わって、その後、保持電流制御の開始とともに、チャージコンデンサ33の昇圧電圧は上昇し始める。
Thus, in the holding current control, the holding current is supplied to the
なお、保持電流は、ダイオード23を介して直噴インジェクタ50に通電される。また、説明するまでもないが、保持電流制御信号によりスイッチング素子22がオンされる保持電流制御中も、スイッチング素子25は常時オンされている。
The holding current is applied to the
次に、昇圧回路部30について説明する。昇圧回路部30は、図1に示すように、チャージコイル31、スイッチング素子32、整流ダイオード34、チャージコンデンサ33などを備えている。以下、これらの構成要素による、昇圧回路部30の通常の昇圧制御による昇圧動作について説明する。なお、図2には、チャージコンデンサ33に充電されている昇圧電圧が、昇圧開始電圧値V1以下に低下したときに、昇圧動作が開始され、昇圧停止電圧値V2以上に上昇したときに、昇圧動作が停止される例を示している。
Next, the
昇圧動作を実行する際には、まず、昇圧回路部30の制御部としてのロジック回路部44が、スイッチング素子32をオンする。これにより、車載バッテリから、チャージコイル31、スイッチング素子32、及び抵抗37を介して電流が流れる。このとき、抵抗37の端子電圧は、昇圧回路部30の制御部に取り込まれ、増幅器42によって増幅された後、比較器43によって所定の閾値(Vth_coil)と比較される。そして、抵抗37の端子電圧が、閾値(Vth_coil)を上回り、抵抗37を流れる電流、すなわち、チャージコイル31を流れる電流の電流値が所定値(Icoil_A)に達したと判定されると、ロジック回路部44はスイッチング素子32をオフする。すると、スイッチング素子32がオフされるまでに通電されていた電流によりチャージコイル31に蓄えられた磁気エネルギーが電気エネルギーとして放電され、整流ダイオード34を介してチャージコンデンサ33の充電が開始される。
When executing the boosting operation, first, the
スイッチング素子32をオフからオンへ切り替える条件は、開弁電流制御中と、保持電流制御中とでは異なっている。保持電流制御中は、上述したように、バッテリ電圧を利用して、直噴インジェクタ50に保持電流を通電する。このため、チャージコンデンサ33から直噴インジェクタ50へ開弁電流が通電されないので、チャージコンデンサ33には、チャージコイル31からの充電電流のみが流れる。このように、チャージコンデンサ33に充電電流のみが流れている状況においては、チャージコンデンサ33に直列接続された抵抗38の端子電圧から、コンデンサ充電電流(Ico)の大きさを検出することができる。
The conditions for switching the switching
従って、保持電流制御中は、昇圧回路部30の制御部が、抵抗38の端子電圧を取り込み、増幅器40にて増幅した後、比較器41において所定の閾値(Vth_co)と比較する。そして、図2に示すように、コンデンサ充電電流(Ico)に対応する端子電圧が所定の閾値(Vth_co)以下に低下したとき、チャージコイル31からの充電電流により、チャージコンデンサ33の充電が完了したとみなして、スイッチング素子32をオフからオンに切り替える。このように、コンデンサ充電電流(Ico)の大きさに基づいて、スイッチング素子32のオフからオンへの切り替えを制御することにより、効率的にチャージコンデンサ33の充電を実行することができる。
Therefore, during the holding current control, the control unit of the
一方、開弁電流制御中は、チャージコンデンサ33から直噴インジェクタ50へと開弁電流が流れる。従って、開弁電流制御中に昇圧動作が行われるときには、開弁電流の通電のためのチャージコンデンサ33からの放電と、チャージコイル31からの充電電流の通電によるチャージコンデンサ33への充電とが同時に行われることになる。このため、開弁電流制御中に昇圧動作が行われている間は、抵抗38の端子電圧からチャージコンデンサ33の充電電流(Ico)の大きさを正確に検出することができない。
On the other hand, during the valve opening current control, the valve opening current flows from the
そこで、本実施形態では、開弁電流制御中に昇圧動作が行われるときには、スイッチング素子32をオフする期間を時間によって管理する。つまり、図2に示すように、コンデンサ充電電流(Ico)が十分に低下するまでの時間のばらつきを考慮してスイッチング素子32のオフ期間(T_A)を定め、そのオフ期間(T_A)が経過した時点で、スイッチング素子32をオフからオンに切り替える。このような理由から、コンデンサ充電電流(Ico)が十分に低下して、スイッチング素子32をオフからオンに切り替えるべきであるにも係わらず、スイッチング素子32がオフのままとなる遊び期間が生じてしまい、充電効率が多少悪化することは避けられない。
Therefore, in the present embodiment, when the boosting operation is performed during the valve opening current control, the period during which the
昇圧回路部30においては、直列接続された抵抗35、36が、チャージコンデンサ33と並列に接続されており、昇圧回路部30の制御部は、それらの抵抗35、36によって分圧された電圧を取り込む。この分圧電圧は、チャージコンデンサ33に充電された昇圧電圧に相関するものであり、増幅器39によって増幅された後、ロジック回路部44に入力される。このようにして、ロジック回路部44は、チャージコンデンサ33の昇圧電圧をモニタしており、その昇圧電圧が、昇圧開始電圧値V1を下回ったときには昇圧動作を開始し、昇圧停止電圧値V2を上回ったときには昇圧動作を停止するように、スイッチング素子32を制御する。
In the
また、ロジック回路部44には、オフタイマ45が接続されている。このオフタイマ45は、開弁電流制御中に、昇圧回路部30に昇圧動作を行わせるときに、スイッチング素子32のオフ期間(T_A)をカウントするためのものである。
In addition, an
上述したように、開弁電流制御中に、昇圧回路部30において通常の昇圧制御によって昇圧動作が行われるときには、保持電流制御中に昇圧動作が行われるときに比較して、充電効率が悪化する傾向にある。
As described above, when the boosting operation is performed by the normal boosting control in the boosting
一方で、図2に示すように、チャージコンデンサ33の昇圧電圧は、開弁電流制御中に低下するが、その間のチャージコンデンサ33の充電効率が低いことと相まって、昇圧電圧の低下の度合いがより大きくなってしまう。さらに、開弁電流制御中にあっては、上述したように、直噴インジェクタ50に、燃料圧力に応じた開弁電流値(Ipeak)が通電される。このため、燃料圧力が高くなり、開弁動作に必要なエネルギーが大きくなるほど、チャージコンデンサ33の昇圧電圧の低下の度合いが大きくなる。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the boosted voltage of the
このような原因によって、チャージコンデンサ33の昇圧電圧が大きく低下してしまうと、その低下した昇圧電圧を、開弁電流を通電可能なレベルまで回復させるのに比較的長い時間を要することになる。すると、例えば、エンジン回転数が上昇したとき、直噴インジェクタ50に開弁電流を通電すべき時までに、チャージコンデンサ33に十分な昇圧電圧を充電できなくなる虞が生じる。
If the boosted voltage of the
また、高圧燃料ポンプ5に異常が生じたりして、燃料圧力がリリーフ弁にて規定される上限値となった場合には、開弁電流値(Ipeak)を最大値まで高める必要が生じるが、そのような開弁電流を通電する場合には、エンジン回転数によらず、チャージコンデンサ33の昇圧電圧が不足する虞が生じる。
In addition, when an abnormality occurs in the high-
そのため、本実施形態では、開弁電流制御中に、昇圧回路部30において昇圧動作が行われるときの昇圧制御方法を、燃料圧力に応じて変更することとした。具体的には、燃料圧力が所定圧力以上の高圧となった場合には、それよりも燃料圧力が低い場合と比較して、チャージコンデンサ33を充電する際の単位時間当たりの充電電荷量が増加するように昇圧制御方法を変更することとした。これにより、チャージコンデンサ33から直噴インジェクタ50に開弁電流が通電されるとき、燃料圧力に応じて変化する開弁電流の大きさに応じた電荷量がチャージコンデンサに充電される。従って、チャージコンデンサ33の昇圧電圧が大きく低下することを抑制することができる。また、燃料圧力が高圧となっている場合にも、チャージコンデンサ33に充電されている昇圧電圧を補って、直噴インジェクタ50に開弁動作を行わせることが可能な開弁電流を通電することができる。
Therefore, in the present embodiment, the boost control method when the boost operation is performed in the
図3は、昇圧制御方法を変更する処理を示すフローチャートであり、まずステップS100において、燃料圧力が、所定圧力(例えば、20Mpa)以上であるか否かを判定する。燃料圧力が所定圧力以上となっている場合には、昇圧制御方法を変更する必要があるため、ステップS110の処理に進む。ステップS110では、サーミスタ2によって検出される制御装置内の温度が第1所定温度(例えば、90℃)以下であるか否かを判定する。このように制御装置内温度について判定するのは、単位時間当たりの充電電荷量を増加させるように昇圧制御方法を変更すると、特に昇圧回路部30の負荷が増加するので、制御装置内の各素子へ悪影響を及ぼす可能性が生じるほど、素子温度や雰囲気温度が上昇する虞があるか否かを見極めるためである。
FIG. 3 is a flowchart showing a process for changing the pressure increase control method. First, in step S100, it is determined whether or not the fuel pressure is equal to or higher than a predetermined pressure (for example, 20 Mpa). If the fuel pressure is equal to or higher than the predetermined pressure, it is necessary to change the pressure increase control method, and the process proceeds to step S110. In step S110, it is determined whether or not the temperature in the control device detected by the thermistor 2 is equal to or lower than a first predetermined temperature (for example, 90 ° C.). In this way, the temperature in the control device is determined by changing the boost control method so as to increase the amount of charge per unit time, in particular, because the load on the
制御装置内の温度が第1所定温度以下と判定した場合には、チャージコンデンサ33を充電する際の単位時間当たりの充電電荷量を増加するように昇圧制御方法を変更しても、各素子に悪影響を及ぼすほどまで温度は上昇しないと考えられる。このため、ステップS120の処理に進み、昇圧制御の方法を、通常の昇圧制御から、高圧時の昇圧制御に変更する。なお、高圧時の昇圧制御について、後に詳細に説明する。一方、制御装置内温度が第1所定温度より大きいと判定した場合には、昇圧制御方法を変更せず、ステップS100の処理に戻る。
If it is determined that the temperature in the control device is equal to or lower than the first predetermined temperature, even if the boost control method is changed so as to increase the amount of charge per unit time when charging the
本実施形態では、このように、制御装置内の熱的な環境が良好な場合にのみ、昇圧制御方法の変更を実施する。このため、制御装置における放熱設計や放熱構造にコストをかける必要がなくなるとのメリットがある。 In this embodiment, the boost control method is changed only when the thermal environment in the control device is good. For this reason, there is a merit that it is not necessary to cost the heat dissipation design and the heat dissipation structure in the control device.
なお、制御装置内温度が第1所定温度であって、昇圧制御方法の変更が行われない場合、通常の昇圧制御では、昇圧電圧が不足して、直噴インジェクタ50から燃料を噴射させることができなくなる可能性が生じる。ただし、燃料噴射ができない場合には、エンジンの回転数が低下するので、その結果、高圧燃料ポンプ5から吐出される燃料の圧力が低下したり、直噴インジェクタ50からの燃料の噴射間隔が長くなったりする。そのため、通常の昇圧制御によっても、やがて直噴インジェクタ50から燃料を噴射させることが可能となり、エンジンを回転した状態に維持することは可能である。
If the control device internal temperature is the first predetermined temperature and the boost control method is not changed, the boost voltage is insufficient in normal boost control, and fuel is injected from the
続くステップS130では、制御装置内温度が第2所定温度(例えば、100℃)以上に上昇したか否かを判定する。昇圧制御方法を変更したことに起因して、制御装置内温度が第2所定温度以上まで上昇した場合、各素子へ悪影響を及ぼす可能性が生じたとみなし、ステップS150に進んで、昇圧制御方法を元の通常の昇圧制御に戻す。一方、ステップS130において、制御装置内温度が第2所定温度未満と判定された場合には、ステップS140に進んで、燃料圧力が所定圧力未満まで低下したか否かを判定する。燃料圧力が所定圧力未満まで低下すれば、高圧時の制御方法を採用する必要はないので、ステップS150に進み、昇圧制御方法を元に戻す。 In subsequent step S130, it is determined whether or not the temperature inside the control device has risen to a second predetermined temperature (for example, 100 ° C.) or more. When the temperature inside the control device rises to the second predetermined temperature or more due to the change in the boost control method, it is considered that there is a possibility of adversely affecting each element, and the process proceeds to step S150 and the boost control method is Return to the original normal boost control. On the other hand, if it is determined in step S130 that the temperature in the control device is lower than the second predetermined temperature, the process proceeds to step S140, and it is determined whether or not the fuel pressure has decreased below the predetermined pressure. If the fuel pressure drops below the predetermined pressure, there is no need to adopt the high pressure control method, so the process proceeds to step S150, and the boost control method is restored.
次に、高圧時の昇圧制御について図4,5を参照しつつ説明する。高圧時の昇圧制御には、2パターンあり、図4は、高圧時の昇圧制御の1つ目のパターンを示している。つまり、図4に示す例では、開弁電流制御中に昇圧動作が行われるとき、スイッチング素子32をオフする期間は、通常の昇圧制御と同じにしつつ、チャージコイル31に流す電流を、通常の昇圧制御時の電流値(Icoil_A)よりも高い電流値(Icoil_B)まで上昇させる。これにより、スイッチング素子32がオンされている期間に、チャージコイル31には、より大きなエネルギーが蓄積される。そのため、スイッチング素子32をオフしたときに、チャージコイル31からチャージコンデンサ33に流れる充電電流の最大値(Ico_B)は、通常の昇圧制御による充電電流の最大値(Ico_A)よりも大きくなる。
Next, boost control at high pressure will be described with reference to FIGS. There are two patterns of boost control at high pressure, and FIG. 4 shows a first pattern of boost control at high pressure. That is, in the example shown in FIG. 4, when the boosting operation is performed during the valve opening current control, the period during which the
なお、図4に示す例では、開弁電流制御が終了し、保持電流制御に移行した後にも、チャージコイル31の通電電流値を高い値(Icoil_B)にしたままにしているが、通常の昇圧制御と同じ値に戻しても良い。保持電流制御中は、コンデンサ充電電流(Ico)に基づいて、効率が良くなるように、チャージコンデンサ33が充電される。従って、チャージコイル31の通電電流値がIco_A、Ico_Bのいずれであっても、チャージコンデンサ33の単位時間当たりの充電量は実質的に変化しないためである。
In the example shown in FIG. 4, the energizing current value of the
また、図5に示す2つ目のパターンによる例では、開弁電流制御中に昇圧動作が行われるとき、チャージコイル31に流す電流は、通常の昇圧制御時の電流値(Icoil_A)と同じにしつつ、スイッチング素子32をオフする期間を、通常の昇圧制御のオフ期間(T_A)よりも短い期間(T_B)にしている。これにより、図5に示すように、開弁電流制御中における、スイッチング素子32のオン、オフの回数を増加させることができる。
Further, in the example of the second pattern shown in FIG. 5, when the boosting operation is performed during the valve opening current control, the current flowing through the
ここで、上述したように、閉弁電流制御中の、通常の昇圧制御による昇圧動作においては、スイッチング素子32のオフ期間に遊び期間がある。図4及び図5のいずれのパターンにおいても、そのような遊び期間を短縮させることが可能となる。そのため、いずれのパターンによっても、チャージコンデンサ33への充電効率が向上し、単位時間当たりの充電電荷量を増加させることが可能となる。
Here, as described above, in the boosting operation by the normal boosting control during the valve closing current control, there is an idle period in the OFF period of the switching
図6は、燃料圧力と開弁電流値に対する、通常の昇圧制御によって開弁動作を行わせることが可能な範囲と、高圧時の昇圧制御によって開弁動作を行わせることが可能な範囲との一例を示している。図6に示すように、燃料圧力が高くなったり、開弁電流値が高くなったりした場合には、通常の昇圧制御では、直噴インジェクタ50に開弁動作を行わせるために必要な昇圧電圧をチャージコンデンサ33に充電することができない虞が生じる。
FIG. 6 shows a range in which the valve opening operation can be performed by the normal pressure increase control with respect to the fuel pressure and the valve opening current value, and a range in which the valve opening operation can be performed by the pressure increase control at the time of high pressure. An example is shown. As shown in FIG. 6, when the fuel pressure is increased or the valve opening current value is increased, the boost voltage required for causing the
その点、本実施形態では、燃料圧力が上昇したとき、高圧時の昇圧制御に変更するので、そのような状況においても、開弁動作を行わせるのに十分な昇圧電圧をチャージコンデンサ33に充電することができる。
In this respect, in this embodiment, when the fuel pressure rises, the control is changed to the boost control at the time of high pressure. Therefore, even in such a situation, the
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能なものである。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. It is.
例えば、上述した実施形態では、高圧燃料ポンプ5から吐出される燃料の圧力が、所定圧力以上となったときに、通常の昇圧制御から、高圧時の昇圧制御へと昇圧制御方法を変更するものであった。しかしながら、昇圧制御方法の切換は、2段階に限らず、燃料圧力に応じて3段階以上の多段階に切り替えるようにしても良い。さらに、燃料圧力に応じて、チャージコイル31への通電電流値や、スイッチング素子32のオフ期間を連続的に変化させるようにして、昇圧制御内容を変更しても良い。
For example, in the above-described embodiment, when the pressure of the fuel discharged from the high-
また、上述した実施形態では、サーミスタ(温度センサ)2により制御装置内温度を検出し、昇圧制御方法の変更を実行するか否かを判定していた。しかし、例えば高圧燃料ポンプ5から吐出される燃料の圧力が、(昇圧制御方法を変更するか否か判断する基準となる)所定圧力以上の高圧となったとき、高燃圧異常とみなし、エンジン制御装置が、エンジンの回転数を所定回転数以下に制限する退避走行モードに移行するような制御を行うものである場合、必ずしも温度センサを設ける必要はない。つまり、エンジン回転数が制限されることにより、インジェクタ駆動制御装置10を含め、制御装置における負荷は低くなり、発熱の度合も抑制された状態となるためである。
In the above-described embodiment, the thermistor (temperature sensor) 2 detects the temperature in the control device and determines whether or not to change the boost control method. However, for example, when the pressure of the fuel discharged from the high-
さらに、上述した実施形態では、開弁電流の通電により、チャージコンデンサ33の昇圧電圧が昇圧開始電圧V1以下に低下したときに、昇圧回路部30において昇圧動作が開始された。しかしながら、開弁電流の通電開始と同期して、昇圧動作を開始するようにしても良い。
Further, in the above-described embodiment, the boosting operation is started in the
1 エンジン制御マイコン
2 サーミスタ
3 燃圧センサ
5 高圧燃料ポンプ
10 インジェクタ駆動制御装置
20 通電回路部
30 昇圧回路部
33 チャージコンデンサ
50 直噴インジェクタ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記内燃機関の気筒内へ噴射すべく、前記インジェクタに導入される燃料の圧力を検出する圧力センサと、
チャージコンデンサを含み、車載バッテリの電圧を用いて当該チャージコンデンサを充電することにより昇圧電圧を生成する昇圧回路と、
前記インジェクタに開弁動作を行わせるべく、前記チャージコンデンサに充電された昇圧電圧を用いて、前記燃料圧力に応じた開弁電流を通電して、前記インジェクタから燃料を噴射させる通電回路と
前記チャージコンデンサから前記インジェクタに開弁電流が通電される間に、前記昇圧回路に昇圧動作を行わせるとき、前記燃料圧力が高くなるほど、前記チャージコンデンサを充電する際の単位時間当たりの充電電荷量を増加させる昇圧制御手段と、を備えることを特徴とするインジェクタ駆動制御装置。 An injector drive control device for driving an injector that directly injects fuel into a cylinder of an internal combustion engine,
A pressure sensor for detecting the pressure of fuel introduced into the injector for injection into the cylinder of the internal combustion engine;
A boosting circuit that includes a charge capacitor and generates a boosted voltage by charging the charge capacitor using the voltage of the in-vehicle battery;
An energization circuit for injecting fuel from the injector by energizing a valve opening current corresponding to the fuel pressure using a boosted voltage charged in the charge capacitor in order to cause the injector to perform a valve opening operation; When a boosting operation is performed by the booster circuit while a valve opening current is supplied from the capacitor to the injector, the amount of charge per unit time when charging the charge capacitor increases as the fuel pressure increases. An injector drive control device comprising: a step-up control unit that causes
前記昇圧制御手段は、前記スイッチング素子をオフする際の前記チャージコイルの通電電流値を変化させることにより、前記単位時間当たりの充電電荷量を制御することを特徴とする請求項1に記載のインジェクタ駆動制御装置。 The booster circuit includes a charge coil and a switching element, and the switching element periodically turns on and off the energization from the in-vehicle battery to the charge coil, thereby using the magnetic energy accumulated in the charge coil as electric energy. Discharging and charging the boost voltage to the charge capacitor,
2. The injector according to claim 1, wherein the boosting control unit controls a charge amount per unit time by changing an energization current value of the charge coil when the switching element is turned off. Drive control device.
前記昇圧制御手段は、前記チャージコイルへの通電をオフする期間を変化させることにより、前記単位時間当たりの充電電荷量を制御することを特徴とする請求項1に記載のインジェクタ駆動制御装置。 The booster circuit includes a charge coil and a switching element, and the switching element periodically turns on and off the energization from the in-vehicle battery to the charge coil, thereby using the magnetic energy accumulated in the charge coil as electric energy. Discharging and charging the boost voltage to the charge capacitor,
2. The injector drive control device according to claim 1, wherein the boosting control unit controls a charge amount per unit time by changing a period during which the energization to the charge coil is turned off.
前記閾値は、前記燃料圧力の高圧異常を判定するための閾値と等しいことを特徴とする請求項4に記載のインジェクタ駆動制御装置。 The internal combustion engine, when the fuel pressure rises and becomes a high pressure abnormality, shifts to a retreat travel mode that is an operation state in which the engine speed is limited,
5. The injector drive control device according to claim 4, wherein the threshold value is equal to a threshold value for determining a high pressure abnormality of the fuel pressure.
前記昇圧制御手段は、前記温度センサによって検出される温度が所定の閾値温度以上である場合、前記単位時間当たりの充電電荷量を増加する制御を行わないことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のインジェクタ駆動制御装置。 It has a temperature sensor that detects the temperature in the injector drive control device,
6. The boost control unit according to claim 1, wherein when the temperature detected by the temperature sensor is equal to or higher than a predetermined threshold temperature, the boost control unit does not perform control to increase the charge amount per unit time. The injector drive control device according to any one of the above.
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