JP2017129022A - Discharge power control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インジェクタを駆動するときに用いられる放電電力制御装置に関する。 The present invention relates to a discharge power control device used when driving an injector.
インジェクタを駆動するときには電磁弁を駆動して燃料を噴射制御する(例えば特許文献1参照)。例えば特許文献1記載の技術では、昇圧電源装置がバッテリ電圧を昇圧して出力用コンデンサを充電し、出力用コンデンサに充電される電気エネルギをインジェクタの開弁用電気負荷に放電させる。このとき、充電制御回路が出力用コンデンサの充電電圧が目標電圧となるように充電回路を動作させている。
When driving the injector, the electromagnetic valve is driven to control fuel injection (see, for example, Patent Document 1). For example, in the technique described in
昇圧回路は例えばスイッチ素子(昇圧スイッチ相当)を用いて構成され、スイッチ素子をオンオフ動作することにより電源電圧のエネルギを充放電し、コンデンサはこのとき放電されるエネルギを充電する。このコンデンサの充電電圧はインジェクタのコイルに流れる電流(以下、インジェクタ電流と略す)の通電経路内に存在する抵抗成分(例えば出力用コンデンサのESR、充電電流の検出抵抗など)により低下し、インジェクタのコイルにかかる電圧が低下する。このとき、コンデンサの充電電圧を検出し、この検出された充電電圧が閾値より下回ると昇圧回路のスイッチ素子を通じて充電を開始し、すなわちコンデンサの蓄積電荷を放電中に充電を開始する。 The booster circuit is configured using, for example, a switch element (corresponding to a booster switch), and the power of the power supply voltage is charged / discharged by turning on / off the switch element, and the capacitor is charged with the energy discharged at this time. The charging voltage of this capacitor is reduced by a resistance component (for example, ESR of the output capacitor, detection resistance of the charging current, etc.) existing in the energization path of the current flowing through the coil of the injector (hereinafter referred to as injector current). The voltage applied to the coil decreases. At this time, the charging voltage of the capacitor is detected, and when the detected charging voltage falls below the threshold value, charging is started through the switch element of the booster circuit, that is, charging is started while discharging the accumulated charge of the capacitor.
例えばインジェクタ電流がピーク電流閾値に達する直前に、昇圧回路のインダクタに蓄積されたエネルギがコンデンサに放出されると、ピーク電流閾値に達することが検出される直前にコンデンサの電圧が急激に上昇する。このコンデンサの急激な電圧上昇に応じて、インジェクタ電流がピーク電流に達する直前に当該ピーク電流の傾きが変化し、この傾きの違いによりピーク電流閾値を超えて流れてしまい、これにより噴射開始タイミングが標準よりも速くなってしまう虞がある。インダクタの充放電周期及び充電電流の傾きは、昇圧回路に入力される電源電圧の高低に応じて変化する。このため、昇圧回路のエネルギ放出タイミングを前述したような影響を受けないタイミングとすることは困難であり、噴射開始タイミングがばらついてしまう。 For example, if the energy stored in the inductor of the booster circuit is released to the capacitor immediately before the injector current reaches the peak current threshold, the voltage of the capacitor rapidly increases immediately before it is detected that the peak current threshold is reached. The slope of the peak current changes immediately before the injector current reaches the peak current according to the rapid voltage rise of the capacitor, and the difference in the slope causes the peak current to flow beyond the threshold. There is a risk of becoming faster than the standard. The charging / discharging cycle of the inductor and the slope of the charging current change according to the level of the power supply voltage input to the booster circuit. For this reason, it is difficult to set the energy release timing of the booster circuit so as not to be affected as described above, and the injection start timing varies.
本発明の開示の目的は、インジェクタの噴射タイミングを安定化できるようにした放電電力制御装置を提供することにある。 An object of the present disclosure is to provide a discharge power control apparatus that can stabilize the injection timing of an injector.
請求項1記載の発明によれば、次のように作用する。充電コンデンサは昇圧回路により昇圧された電源電圧の昇圧電圧を充電する。分離回路は充電コンデンサと放電コンデンサとの間を通電/分離可能になっているが、通電するときには充電コンデンサに充電された電圧を放電コンデンサに再充電する。放電切替回路は放電コンデンサからインジェクタの誘導性負荷に放電切替可能になっているが、放電するときには放電コンデンサの再充電電圧を誘導性負荷に放電する。ここで制御部は、放電コンデンサに再充電される電圧を、放電切替回路を通じてインジェクタの誘導性負荷に印加するときには、分離回路を分離するように制御する。すなわち、放電コンデンサに再充電された電圧を誘導性負荷に印加するときには、制御部が分離回路を分離状態にするため、昇圧回路による電源電圧の昇圧動作は放電コンデンサの端子間電圧の変動に影響することがなくなる。分離回路が通電オフしている間、インジェクタの誘導性負荷の電流の上昇度は緩やかに低下することになり、急激に上昇変化することはなくなる。これにより、たとえ昇圧スイッチのオンオフ動作に応じたエネルギの充放電周期及び充電電流の傾きが電源電圧の高低に応じて変化したとしても、噴射タイミングを極力標準タイミングとするように制御でき、噴射タイミングを安定化できる。
According to invention of
以下、燃料噴射制御装置の内部に構成される放電電力制御装置の幾つかの実施形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明する各実施形態において、同一又は類似の動作を行う構成については、同一又は類似の符号を付して必要に応じて説明を省略する。なお、各種のスイッチとしてのトランジスタはMOSトランジスタを用いて以下の説明を行うが、これはバイポーラトランジスタなど他種類のトランジスタを用いても良い。 Hereinafter, some embodiments of a discharge power control device configured inside the fuel injection control device will be described with reference to the drawings. In each embodiment described below, configurations that perform the same or similar operations are denoted by the same or similar reference numerals, and description thereof is omitted as necessary. The following description will be given by using MOS transistors as transistors as various switches, but other types of transistors such as bipolar transistors may be used.
(第1実施形態)
図1は燃料噴射制御装置としての電子制御装置(ECU:Electronic Control Unit)101の電気的構成例を概略的なブロック図により示す。電子制御装置101は、例えば自動車などの車両に搭載されたN(≧1)気筒のエンジンに燃料を噴射供給するN個のソレノイド式のインジェクタ2を駆動する装置であり、そのインジェクタ2を構成する誘導性負荷としてのコイル3a、3bの通電開始タイミング及び通電時間を制御する。本実施形態ではN=2気筒の例を示す。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic block diagram showing an electrical configuration example of an electronic control unit (ECU: Electronic Control Unit) 101 as a fuel injection control device. The
図1に示すように、電子制御装置101は、制御IC4、昇圧回路5、分離回路としての分離スイッチ6、放電コンデンサ7、放電切替回路としての放電スイッチ8、定電流スイッチ9、気筒選択スイッチ10a、10b、を主構成として備えている。また、電子制御装置101は、これらの主構成に付随する周辺回路、例えばダイオード11〜14、電流検出抵抗R1、R2、R3などを備えている。電子制御装置101は放電電力制御装置として構成される。
As shown in FIG. 1, the
制御IC4は、例えばASIC(Application Specific Integrated Circuit)による集積回路装置であり、例えばロジック回路、CPUなどによる制御主体となる制御部、RAM、ROM、EEPROMなどの非遷移的実体的記録媒体となる記憶部、予め定められる閾値と電流検出抵抗R1、R2、R3の検出電流とを比較する比較部、信号を増幅する各種増幅部など(何れも図示せず)を備え、ハードウェア及びソフトウェアに基づいて各種制御を実行するように構成される。特に、制御IC4は、昇圧スイッチ16、分離スイッチ6、放電スイッチ8、定電流スイッチ9、及び、気筒選択スイッチ10a、10bをオン/オフ制御し、電流検出抵抗R1、R2、R3に流れる電流を当該電流検出抵抗R1、R2、R3の端子間電圧により検出し、この検出信号に応じて各種制御を実行する。
The
本実施形態では、2気筒分のインジェクタ2a、2bのコイル3a、3bが同一の一のコモンラインL1に接続されることにより構成されている。この一のコモンラインL1には、昇圧回路5、分離スイッチ6、放電コンデンサ7、放電スイッチ8、及び、定電流スイッチ9が電気的に接続されている。
In the present embodiment, the
昇圧回路5は、インダクタ15、昇圧スイッチ16、ダイオード17、及び、充電コンデンサ18を主とした昇圧型のDCDCコンバータにより構成され、さらに電流検出抵抗R2、R3を備える。昇圧スイッチ16は、例えばNチャネル型のMOSトランジスタにより構成され、制御IC4からオン/オフ駆動される。電源電圧としてのバッテリ電圧VBの供給ノードNBとグランド電位のノードNSとの間には、インダクタ15、昇圧スイッチ16を構成するMOSトランジスタのドレインソース間、及び、電流検出抵抗R2が直列接続されている。
The
制御IC4には電流検出抵抗R2の端子電圧が入力されており、これにより制御IC4は昇圧スイッチ16、インダクタ15に流れる電流を検出可能になっている。インダクタ15と昇圧スイッチ16との共通接続ノードにはダイオード17のアノードが接続されており、ダイオード17のカソードのノードN1とグランド電位のノードNSとの間には、充電コンデンサ18と電流検出抵抗R3とが直列接続されている。
The terminal voltage of the current detection resistor R2 is input to the
充電コンデンサ18は、例えば電解コンデンサにより構成され、インダクタ15からダイオード17を通じて供給される電力を充電する。電流検出抵抗R3が充電コンデンサ18と直列接続されているが、制御IC4にはこの電流検出抵抗R3の両端電圧が入力されている。これにより、制御IC4は充電コンデンサ18の充電電流を検出可能になっている。
The
この充電コンデンサ18の後段には分離スイッチ6が構成されている。この分離スイッチ6は、充電コンデンサ18と放電コンデンサ7との間を通電/分離可能に構成されており、本実施形態ではNチャネル型のMOSトランジスタにより構成されている。分離スイッチ6を構成するトランジスタのゲートは制御IC4に接続され、そのドレインはダイオード17のカソードに接続され、ソースは放電コンデンサ7の一端子に接続されている。制御IC4は、この分離スイッチ6のトランジスタのゲートに制御信号を入力することでドレインソース間を通電オン/通電オフに制御する。なお、分離スイッチ6のオン期間と昇圧スイッチ16のオン期間との関係を述べると、例えば制御IC4は分離スイッチ6が充電コンデンサ18と放電コンデンサ7との間を通電する期間よりも短い期間を単位周期として昇圧スイッチ16をオン/オフする。
A
分離スイッチ6の後段には放電コンデンサ7が構成されている。この放電コンデンサ7は例えば電解コンデンサにより構成される。この放電コンデンサ7は、分離スイッチ6を構成するMOSトランジスタのソースとグランド電位のノードNSとの間に接続されており、充電コンデンサ18とは別体に構成されている。放電コンデンサ7は、充電コンデンサ18の蓄積電荷を再充電可能になっている。放電コンデンサ7の容量値は充電コンデンサ18の容量値よりも小さく設定されていることが望ましい。後述するように、充電コンデンサ18の蓄積電荷を放電コンデンサ7に再充電させるが、このときの充放電効率性を考慮すると、放電コンデンサ7の容量値は充電コンデンサ18の容量値よりも小さく設定されていることが望ましいためである。
A
放電コンデンサ7の後段には放電スイッチ8が構成されている。この放電スイッチ8は、放電コンデンサ7とコイル3a、3bとの間に接続され、放電コンデンサ7からコイル3a、3bに当該放電コンデンサ7の蓄積電荷を放電切替可能に構成されており、本実施形態ではNチャネル型のMOSトランジスタにより構成されている。
A
放電スイッチ8を構成するMOSトランジスタのゲートは制御IC4に接続されており、そのドレインは分離スイッチ6を構成するトランジスタのソースと放電コンデンサ7との共通接続ノードN2に接続され、ソースは電子制御装置101の上流側の出力端子1cに接続されている。
The gate of the MOS transistor constituting the
また、バッテリ電圧VBの供給ノードNBと上流側の出力端子1cとの間には、定電流スイッチ9とダイオード11とが直列接続されている。定電流スイッチ9はNチャネル型のMOSトランジスタを用いて構成される。定電流スイッチ9を構成するMOSトランジスタのゲートは制御IC4に接続され、ドレインはバッテリ電圧VBの供給ノードNBに接続され、ソースは電子制御装置101の上流側の出力端子1cに接続されている。この定電流スイッチ9のトランジスタのソースと出力端子1cとの間にはダイオード11が順方向接続されている。また、この上流側の出力端子1cとグランド電位のノードNSとの間には還流用のダイオード12が逆方向接続されている。
A constant
電子制御装置101の上流側の端子1cと下流側の端子1a、1bとの間には、駆動対象となるインジェクタ2a、2bのコイル3a、3bがそれぞれ接続されている。ここで一のコモンラインL1に対して一対のインジェクタ2a、2bのコイル3a、3bが接続されている。下流側の端子1aとグランド電位のノードNSとの間には気筒選択スイッチ10aが構成されている。また下流側の端子1bとグランド電位のノードNSとの間には気筒選択スイッチ10bが構成されている。これらの気筒選択スイッチ10a、10bはNチャネル型のMOSトランジスタにより構成されている。
Between the
気筒選択スイッチ10aを構成するMOSトランジスタは、そのドレインが端子1aに接続されており、そのソースが電流検出抵抗R1の一端子に接続されている。気筒選択スイッチ10bを構成するMOSトランジスタは、そのドレインが端子1bに接続されており、そのソースが電流検出抵抗R1の一端子に接続されると共に、気筒選択スイッチ10aのトランジスタのソースに共通接続されている。
The MOS transistor constituting the
電流検出抵抗R1は、これらの一対の気筒選択スイッチ10a、10bを構成するトランジスタのドレインソース間に直列接続されている。この電流検出抵抗R1の端子間電圧は制御IC4に入力され、制御IC4は、電流検出抵抗R1の端子間電圧を検出することによって、気筒選択スイッチ10a、10b、コイル3a、3bに流れる電流の情報を取得できる。
The current detection resistor R1 is connected in series between the drain and source of the transistors constituting the pair of cylinder selection switches 10a and 10b. The voltage between the terminals of the current detection resistor R1 is input to the
下流側の端子1aと充電コンデンサ18の充電ノードN1との間には、ダイオード13が順方向接続されている。このため、下流側の端子1aの電圧が、充電コンデンサ18の充電ノードN1の電圧よりダイオード13の順方向電圧Vf以上に上昇するときには、電流がダイオード13を通じて充電コンデンサ18に流されることになり、充電コンデンサ18を充電できる。
A
また下流側の端子1bと充電コンデンサ18の充電ノードN1との間にもダイオード14が順方向接続されている。このため、下流側の端子1bの電圧が、充電コンデンサ18の充電ノードN1の電圧よりダイオード14の順方向電圧Vf以上に上昇するときには、電流がダイオード14を通じて充電コンデンサ18に流されることになり、充電コンデンサ18を充電できる。これらのダイオード13、14はフライバック電流に応じたエネルギを回収する回収回路として用いられる。
A
前述構成の動作について説明する。図2は全体の流れをタイミングチャートにより概略的に示している。通常、制御IC4は、各気筒に燃料を噴射するため、予め昇圧回路5に昇圧動作を行わせる。このとき制御IC4は昇圧スイッチ16をオン/オフする。昇圧スイッチ16のオン時にはインダクタ15はエネルギを蓄積し、昇圧スイッチ16のオフ時にはインダクタ15のエネルギが充電コンデンサ18に充電される。この動作が繰り返されることにより、充電コンデンサ18の充電ノードN1の電圧がバッテリ電圧VBを超える所定電圧に達するように上昇する。その後、制御IC4は、分離スイッチ6を構成するトランジスタをオン制御し、分離スイッチ6を接続状態に制御することによって放電コンデンサ7にも昇圧電圧を充電させる。これにより、例えば図2のタイミングt1において、充電コンデンサ18及び放電コンデンサ7には所定の昇圧電圧が充電されることになる。
The operation of the above configuration will be described. FIG. 2 schematically shows the overall flow with a timing chart. Normally, the
ある気筒に燃料を噴射するときには、制御IC4は、噴射駆動信号のアクティブレベル「H」をその気筒に対応した気筒選択スイッチ10aに出力することで、図2のタイミングt2において気筒選択スイッチ10aをオンさせる。このタイミングt2と同時またはその直後に、制御IC4は分離スイッチ6をオフすることで分離スイッチ6の両端を分離状態とし、タイミングt2と同時またはその直後に放電スイッチ8をオンする。
When fuel is injected into a cylinder, the
気筒選択スイッチ10a及び放電スイッチ8がオンされると、放電コンデンサ7の充電電圧がコイル3aに放電され、図2のタイミングt2〜t3に示すように、コイル3aの負荷電流が上昇する。制御IC4は、電流検出抵抗R1の端子間電圧を検出し、このコイル3aの負荷電流の上昇を検出する。そして制御IC4は、図2のタイミングt3において、コイル3aの負荷電流がピーク電流閾値Ptに達したことを検知すると放電スイッチ8をオフする。制御IC4は、このタイミングt3において放電スイッチ8をオフすると同時又はその後に分離スイッチ6をオンすることで分離スイッチ6の両端を接続状態とする。
When the
制御IC4は、分離スイッチ6をオンすることで、充電コンデンサ18に充電された昇圧電圧を放電コンデンサ7に再充電できるようになり、放電コンデンサ7には再充電昇圧電圧として充電される。また、制御IC4は昇圧回路5により生成される昇圧電圧を放電コンデンサ7に直接充電させることができる。
By turning on the
放電スイッチ8がオフしたときには、インジェクタ2aのコイル3aの両端には誘導起電圧を生じているため、その後、このコイル3aの接続経路にフライバック電流を生じる。このフライバック電流は、図3に矢印A0で示すように、ダイオード12、インジェクタ2aのコイル3a、ダイオード13、及び、充電コンデンサ18を通じて流れる。すなわち本実施形態の回路構成を適用すると、フライバックエネルギを充電コンデンサ18に回収できる。
When the
このフライバックエネルギの回収に応じて、図2のタイミングt3〜t4に示すように、コイル3aの負荷電流は低下する。その後、制御IC4は、図2のタイミングt4〜t5に示すように、電流検出抵抗R1により検出されるコイル3aの負荷電流が予め定められた定電流の範囲になるように定電流スイッチ9をオン/オフ制御する。その後、制御IC4は、コイル3aの噴射駆動信号をノンアクティブレベル「L」とすることで、気筒選択スイッチ10aをオフ制御し、当該気筒に対する噴射制御を停止する。
In response to the recovery of the flyback energy, the load current of the
ある気筒の噴射制御はこのような基本的流れで行われる。その後、制御IC4が一対の他の気筒を選択するときには、気筒選択スイッチ10bをオン制御し、前述と同様の流れにより、分離スイッチ6、放電スイッチ8、定電流スイッチ9をオン/オフ制御することで、図2のタイミングt12〜t16に示すように、コイル3aの負荷電流と同様の負荷電流をコイル3bに通電できる。この結果、一対の気筒、すなわち2気筒分のインジェクタ2a、2bのコイル3a、3bに通電制御できる。
The injection control of a certain cylinder is performed in such a basic flow. Thereafter, when the
以下、昇圧回路5の昇圧スイッチ16の切替タイミング、及び、コイル3aの負荷電流がピーク電流閾値Ptの付近となるときの要部の電流、電圧の詳細な変化について、図4及び図5を参照しながら詳細に説明する。
4 and FIG. 5 for the change timing of the
図4は図2のタイミングt2〜t3の時間に流れる電流経路を理解しやすく矢印A1〜A3を用いて図示している。制御IC4は、放電スイッチ8がオンする期間よりも短い期間を単位周期として昇圧スイッチ16をオン/オフする。このため、制御IC4が昇圧スイッチ16をオンすると図4の矢印A1に示すように電流を流し、昇圧スイッチ16をオフすると図4の矢印A2に示すように電流を流す。
FIG. 4 is illustrated using arrows A1 to A3 for easy understanding of a current path that flows during the time t2 to t3 in FIG. The
また、放電スイッチ8がオンしている最中には、図4の矢印A3に示すように、コイル3aの負荷電流が放電コンデンサ7からコイル3a、気筒選択スイッチ10a及び電流検出抵抗R1を通じて流れる。このため、図2のタイミングt2〜t3においては、昇圧回路5と放電コンデンサ7とは電気的に遮断されるため、昇圧回路5の昇圧ポンピング動作が放電コンデンサ7の端子間電圧の変動に影響することはない。
While the
図5は、コイル3aの負荷電流がピーク電流閾値Ptの付近となるときの、コイル3aの負荷電流、放電コンデンサ7の端子間電圧、充電コンデンサ18の端子間電圧、昇圧スイッチ16がオンしたときにインダクタ15にエネルギを蓄積するときの電流、及び、充電コンデンサ18にエネルギを蓄積するときの充電電流、をタイミングチャートにより概略的に示している。
FIG. 5 shows the load current of the
図5に示すように、制御IC4が昇圧スイッチ16をオンすると、図5のタイミングt21〜t22に示すように、電流検出抵抗R2により検出される電流はインダクタ15のインピーダンスに応じて上昇し、昇圧スイッチ16をオフすると、図5のタイミングt22〜t23に示すように、インダクタ15の蓄積エネルギに応じた電流が充電コンデンサ18に流れる。充電コンデンサ18の端子間電圧はインダクタ15の蓄積エネルギが充電コンデンサ18に流れ込むタイミングt22で瞬間的に上昇する。これにより、図5のタイミングt21〜t25に示すように、制御IC4が昇圧回路5の昇圧スイッチ16をオン/オフすることで充電コンデンサ18の端子間電圧を周期的に上昇させることができる。
As shown in FIG. 5, when the
他方、制御IC4が、図5のタイミングt31〜t32に示すように、放電スイッチ8をオンすることで放電コンデンサ7からコイル3aに負荷電流を通電すると、放電コンデンサ7の端子間電圧は、コイル3aの通電経路内に存在する抵抗成分(例えば放電コンデンサ7のESR、電流検出抵抗R1)の電力消費によって低下し続ける。前述したように、昇圧回路5の昇圧動作が放電コンデンサ7の端子値電圧の変動に影響することはないため、分離スイッチ6がオフしており分離スイッチ6の両端が分離状態である限り、コイル3aの負荷電流の上昇度は緩やかに低下することになり、急激な上昇変化を伴うことはなくなる。これにより、たとえ、インダクタ15の充放電周期及び充電電流の傾きがバッテリ電圧VBの高低に応じて変化したとしても、噴射タイミングを極力標準タイミングとするように制御でき、噴射タイミングを安定化できる。
On the other hand, when the
例えば、充電コンデンサ18と放電コンデンサ7とを一体化して昇圧回路5の充電用コンデンサとして用いて動作させたときには、図6に模式的に示すように図5のタイミングチャートに対応したコイル3aの負荷電流の信号波形を得ている。
For example, when the charging
図6に示す技術においては、充電用コンデンサの充電電圧がタイミングt31において充電開始閾値Vthを下回ると、昇圧回路5は昇圧スイッチ16をオン制御しインダクタ15に通電開始するようになっており、この後、昇圧回路5が昇圧スイッチ16をオフするとインダクタ15のエネルギが充電用コンデンサに通電され充電用コンデンサの充電電圧を上昇させるようになっている。
In the technique shown in FIG. 6, when the charging voltage of the charging capacitor falls below the charging start threshold value Vth at timing t31, the
このとき、昇圧スイッチ16がオンからオフに切り替わると、図6のタイミングt32において充電電流が急激に充電用コンデンサに流れることになり当該充電用コンデンサの電圧が急激に上昇する。制御IC4はピーク電流を検出するために所定の回路遅延時間Tを要するため、ピーク電流が検出されたときには、実際にコイル3aの電流がピーク電流閾値Ptよりも大幅に高い電流値Ptaまで流れてしまっていることが判明した。これにより噴射タイミングが標準よりも速くなる。
At this time, when the
インダクタ15の充放電周期及び充電用コンデンサの充電電流の傾きは、バッテリ電圧VBの高低に応じて変化する。このため、昇圧回路5のエネルギ放出タイミングを前述したような影響を受けないタイミングとすることは困難であり、噴射開始タイミングがばらついてしまうことが判明している。
The charging / discharging cycle of the
<本実施形態のまとめ>
本実施形態によれば、充電コンデンサ18、放電コンデンサ7、分離スイッチ6、及び、放電スイッチ8を設け、制御IC4が、放電コンデンサ7に再充電される電圧を、放電スイッチ8を通じてコイル3aに印加するときには、分離スイッチ6をオフ制御して分離スイッチ6の両端を分離状態に制御した。これにより、昇圧回路5の昇圧動作が放電コンデンサ7の端子間電圧の変動に影響することはなくなり、分離スイッチ6がオフしている間、インジェクタ2aのコイル3aの負荷電流の上昇度は緩やかに低下することになり、急激に上昇変化することはなくなる。このため、たとえ制御IC4がピーク電流を検出するために負荷電流がピーク電流閾値Ptに達してから回路遅延時間Tを要したとしても、図5のタイミングt32付近に示すように、その変化は微小電流となる。これにより、たとえインダクタ15の充放電周期及び充電コンデンサ18の充電電流の傾きがバッテリ電圧VBの高低に応じて変化したとしても、この影響が放電コンデンサ7の放電電流には影響されなくなり、噴射タイミングを極力標準タイミングとするように制御でき、噴射タイミングを安定化できる。
<Summary of this embodiment>
According to the present embodiment, the charging
制御IC4が放電スイッチ8をオフに制御することで放電オフしたときには充電コンデンサ18と放電コンデンサ7との間に接続される分離スイッチ6をオンしている。このため、放電コンデンサ7の放電期間中以外において昇圧回路5が昇圧動作していれば昇圧電圧を充電コンデンサ18及び放電コンデンサ7に充電させることができる。
When the
また、放電コンデンサ7の容量値が充電コンデンサ18の容量値よりも小さく設定されているときには、充電コンデンサ18から放電コンデンサ7への再充電効率を良好にすることができる。
Further, when the capacitance value of the
また、回収回路としてのダイオード13、14が、放電スイッチ8をオフにすることでコイル3aに生じるフライバック電流を充電コンデンサ18に回収するように接続されているため電力使用効率を向上できる。
Further, since the
(第2実施形態)
図7から図9は第2実施形態の追加説明図を示す。本実施形態ではN=4気筒分の燃料噴射制御装置に適用した構成例を示す。電子制御装置201は、制御IC4、昇圧回路5、分離回路としての分離スイッチ61、62、放電コンデンサ71、72、放電切替回路としての放電スイッチ81、82、定電流スイッチ91、92、気筒選択スイッチ101a、101b、102a、102bを主構成として備えている。また、電子制御装置201は、これらの主構成に付随する周辺回路、例えばダイオード111、112、121、122、131、132、141、142、電流検出抵抗R11、R12などを備えている。
(Second Embodiment)
7 to 9 show additional explanatory views of the second embodiment. In this embodiment, a configuration example applied to a fuel injection control device for N = 4 cylinders is shown. The
図7に示すように、充電コンデンサ18を備える昇圧回路5の構成は、第1実施形態と同様であるため説明を省略する。本実施形態においては、コモンラインL1、L2が2つ設けられている。また、分離スイッチ61、62、放電コンデンサ71、72、放電スイッチ81、82、定電流スイッチ91、92は、それぞれ2つ並列に設けられている。分離スイッチ61、放電コンデンサ71、放電スイッチ81、及び、定電流スイッチ91は、同一のコモンラインL1に接続されている。分離スイッチ62、放電コンデンサ72、放電スイッチ82、及び、定電流スイッチ92は、同一のコモンラインL2に接続されている。充電コンデンサ18と分離スイッチ61、62とはノードN1で共通接続されており、これにより、充電コンデンサ18に充電された昇圧電圧はコモンラインL1、L2に接続された放電コンデンサ71、72に再充電可能に構成されている。
As shown in FIG. 7, the configuration of the
また、コモンラインL1には端子11cを通じて一対のインジェクタ21a、21bのコイル31a、31bが接続されており、これらのインジェクタ21a、21bのコイル31a、31bに対応するように一対の気筒選択スイッチ101a、101bが設けられている。また、コモンラインL2には端子12cを通じて一対のインジェクタ22a、22bのコイル32a、32bが接続されており、これらのインジェクタ22a、22bのコイル32a、32bに対応するように一対の気筒選択スイッチ102a、102bが設けられている。
The common line L1 is connected to
上流側の端子11cにはインジェクタ21a、21bのコイル31a、31bが共通接続されると共に、上流側の端子12cにはインジェクタ22a、22bのコイル32a、32bが共通接続されている。また、下流側の端子11a、11bにはインジェクタ21a、21bのコイル31a、31bがそれぞれ接続されている。また、下流側の端子12a、12bにはインジェクタ22a、22bのコイル32a、32bがそれぞれ接続されている。
The
下流側の端子11a、11bとグランド電位のノードNSとの間には、気筒選択スイッチ101a、101bがそれぞれ接続されている。下流側の端子12a、12bとグランド電位のノードNSとの間には、気筒選択スイッチ102a、102bがそれぞれ接続されている。
Cylinder selection switches 101a and 101b are connected between the
また、下流側の端子11a、11bと充電コンデンサ18の充電ノードN1との間にはダイオード131、141が順方向接続されている。また、下流側の端子12a、12bと充電コンデンサ18の充電ノードN1との間にはダイオード132、142が順方向接続されている。
In addition,
電流検出抵抗R11は、同一のコモンラインL1に接続される一対のインジェクタ21a、21bのコイル31a、31bに対応して設けられており、一対の気筒選択スイッチ101a、101bに直列接続されている。電流検出抵抗R12も同様に、同一のコモンラインL2に接続される一対のインジェクタ22a、22bのコイル32a、32bに対応して設けられており、一対の気筒選択スイッチ102a、102bに直列接続されている。そして、これらの電流検出抵抗R11、R12の端子間電圧が制御IC4に入力されている。個々の要素は第1実施形態と同様の構成であり、本実施形態では、これらの各要素が2対存在する構成に相当するものであるため、同一機能を備える部分には同一の符号に10を乗じた符号を10以上の位に付すと共に、当該符号の一の位に「1」「2」を付して基本的な構成説明及びその機能説明を省略する。
The current detection resistor R11 is provided corresponding to the
前述構成の動作について第1実施形態と異なる部分を中心に説明する。本実施形態では、充電コンデンサ18が1つ構成され、その後段の分離スイッチ61、62、放電コンデンサ71、72、放電スイッチ81、82は、2つのコモンラインL1、L2に1つずつ構成されている。このため、充電コンデンサ18が4気筒分のインジェクタ21a、21b、22a、22bのコイル31a、31b、32a、32bを十分に駆動するための昇圧エネルギを蓄積するための容量値に設定することが望ましいが、この充電コンデンサ18による昇圧電圧の供給能力が低下したときには、当該充電能力が低下するまでの間に昇圧回路5が充電コンデンサ18を再充電することが望ましい。
The operation of the above-described configuration will be described focusing on the differences from the first embodiment. In the present embodiment, one charging
特に、制御IC4が、コモンラインL1、L2に接続されるインジェクタ21a、21b、22a、22bを交互に切り替えて噴射制御処理するという、いわゆる近接多段噴射処理するときには、2つのコモンラインL1、L2を交互に切り替え、一方のコモンライン(例えばL1)においてフライバックエネルギを回収しているときに、他方のコモンライン(例えばL2)において、昇圧回路5から昇圧電圧をコイル(例えば32b)に供給することにより、制御対象となるインジェクタを素早く切り替えることが望ましい。このような場合、昇圧回路5の昇圧電圧が大きく低下することがあるため、充電コンデンサ18に素早く充電することが望ましく、以下の手順を用いて各回路を動作させることが望ましい。
In particular, when the
図8は全体の流れをタイミングチャートにより概略的に示している。まず、制御IC4は各気筒に燃料を噴射するため昇圧回路5に昇圧動作を行わせる。このため、制御IC4は昇圧スイッチ16をオン/オフし、充電コンデンサ18の充電電圧を、バッテリ電圧VBを超える所定電圧に達するように上昇させる。このとき、制御IC4は図8のタイミングt41に示すように、分離スイッチ61、62をオン制御することで分離スイッチ61、62を共に接続状態とし、放電コンデンサ71、72にも昇圧電圧を充電させる。これにより、充電コンデンサ18及び放電コンデンサ71、72には予め定められた所定の昇圧電圧が充電される。
FIG. 8 schematically shows the overall flow with a timing chart. First, the
制御IC4が、一のコモンラインL1に接続されるインジェクタ21aのコイルに通電することで所定の第1気筒に燃料を噴射するときには、図8のタイミングt42に示すように、噴射駆動信号のアクティブレベル「H」を当該所定の第1気筒に対応した気筒選択スイッチ101aの制御端子に出力することで気筒選択スイッチ101aをオン制御する。このタイミングt42と同時またはその直後に、制御IC4は、分離スイッチ61をオフし、このタイミングt42と同時またはその直後に放電スイッチ81をオンする。
When the
気筒選択スイッチ101a及び放電スイッチ81がオンされると、放電コンデンサ71の充電電圧がコイル31aに放電され、図8のタイミングt42〜t43に示すように、コイル31aの負荷電流が上昇する。制御IC4は、電流検出抵抗R11の端子間電圧を検出することで、コイル31aの負荷電流を検出する。そして制御IC4は、図8のタイミングt43において、コイル31aの負荷電流がピーク電流閾値Ptに達したことを検知すると、放電スイッチ81をオフする。制御IC4は、放電スイッチ81をオフすると同時又はその後に分離スイッチ61をオンする。制御IC4が分離スイッチ61をオンすることで、充電コンデンサ18に充電された充電電圧を放電コンデンサ71に再充電できる。また、昇圧回路5が昇圧電圧を放電コンデンサ71に直接充電させることができる。
When the cylinder selection switch 101a and the
制御IC4が、放電スイッチ81を切り替えることにより放電コンデンサ7から放電オフしたときにおいても、インジェクタ21aのコイル31aの両端には電圧を生じているため、放電スイッチ81をオフした後においてもこのコイル31aにフライバック電流を生じる。このフライバック電流は、図9の矢印A4に示すように、ダイオード121、インジェクタ21aのコイル31a、ダイオード131、及び、充電コンデンサ18の経路で流れる。すなわち、本実施形態の回路構成を適用すると、フライバックエネルギを充電コンデンサ18に回収できる。なお、コモンラインL1に接続される分離スイッチ61はオンしているため、フライバック電流はこの分離スイッチ61の後段に接続された放電コンデンサ71にも流れることになり、この放電コンデンサ71にもフライバックエネルギを回収できる。このフライバックエネルギの回収に応じて、コイル31aの負荷電流は低下するが、その後、制御IC4は、電流検出抵抗R11により検出される負荷電流が予め定められた定電流の範囲になるように制御する。
Even when the
他方、例えばこのフライバックエネルギを回収している間、制御IC4は、所定の第1気筒の気筒選択スイッチ101aをオンしたまま、他のコモンラインL2に接続されるインジェクタ22bのコイル32bに通電することで所定の第2気筒に燃料を噴射する。このとき制御IC4は、図8のタイミングt44に示すように、コイル32bの噴射駆動信号のアクティブレベル「H」を当該所定の第2気筒に対応した気筒選択スイッチ102bの制御端子に出力することで気筒選択スイッチ102bをオンさせる。
On the other hand, for example, while recovering this flyback energy, the
また、制御IC4は、このタイミングt44と同時またはその直後に放電スイッチ82をオン制御する。気筒選択スイッチ102b及び放電スイッチ82がオンされると、図8のタイミングt44〜t45に示すように、放電コンデンサ72の充電電圧がインジェクタ22bのコイル32bに放電され、インジェクタ22bのコイル32bの負荷電流が上昇する。このとき、コモンラインL2の分離スイッチ62はオフ状態とされることで当該分離スイッチ62の両端は分離状態とされる。このため、放電コンデンサ72がインジェクタ22bのコイル32bに印加する負荷電流は、昇圧回路5の昇圧動作によって影響されることもなく、また図9に電流の流れを矢印A5に示すように、一のコモンラインL1に流れているフライバック電流から影響されることもない。このため放電電流を安定化できる。
Further, the
昇圧回路5がこの第2気筒のインジェクタ22bのコイル32bへ昇圧電圧を印加するときには、その直前に行われた第1気筒のインジェクタ21aのコイル31aへの昇圧電圧の印加に伴い、充電コンデンサ18の端子間電圧が低下している可能性があるが、本実施形態においても、昇圧回路5は図5に示すように、分離スイッチ62により充電コンデンサ18と放電コンデンサ72との間を分離している最中も充電コンデンサ18の端子間電圧を充電している。このため、放電コンデンサ72の放電中においても充電コンデンサ18には独立して充電することができる。このため、たとえ制御IC4が放電コンデンサ71、72から近接多段噴射処理するように連続して放電させるように制御したとしても、これらの放電コンデンサ71、72の放電能力を極力低下させないように保持することができる。この結果、各インジェクタ21a、22bのコイル31a、32bへの負荷電流を十分に上昇させることができる。その後の動作は前述実施形態と同様であるため基本的な動作については説明を省略する。この結果、二対の気筒、すなわち4気筒分のインジェクタ21a、21b、22a、22bのコイル31a、31b、32a、32bに所謂近接多段噴射技術を用いて通電制御できる。
When the
例えば従来技術を適用すれば、放電コンデンサから放電中に昇圧回路が充電制御を停止させてしまうと近接多段噴射時に充電能力が足りなくなる虞があるが、本実施形態によれば、放電コンデンサ71、72からコイル31a、32bに放電するときに、それぞれ分離スイッチ61、62をオフするようにしているため、放電コンデンサ71、72から放電している最中に昇圧回路5が充電コンデンサ18に昇圧電圧を充電できるようになる。これにより、昇圧回路5の昇圧タイミングの影響が放電コンデンサ71、72の充電状態に影響することがなくなり、前述実施形態と同様の作用効果を奏する。
For example, if the conventional technique is applied, if the booster circuit stops the charge control during discharging from the discharge capacitor, there is a risk that the charging capability may be insufficient at the time of proximity multistage injection, but according to the present embodiment, the
コモンラインL2に接続される放電コンデンサ72が放電している最中に、コモンラインL1から図9に示す矢印A4の経路でコイル31aに生じるフライバックエネルギを充電コンデンサ18に回収できる。また、このコモンラインL1に生じる電流を回収するときには、制御IC4はコモンラインL2に接続される分離スイッチ62を通電オフに制御している。このため、コモンラインL1に接続される放電コンデンサ72の放電中であっても、コモンラインL1に流れるフライバック電流に応じた電力を充電コンデンサ18に適切に回収できる。
While the
(他の実施形態)
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することができ、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。例えば以下に示す変形又は拡張が可能である。前述した複数の実施形態を組み合わせて構成することができる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, can be implemented with various modifications, and can be applied to various embodiments without departing from the gist thereof. For example, the following modifications or expansions are possible. The plurality of embodiments described above can be combined.
制御IC4に代えて各種の制御装置を用いても良い。この制御装置が提供する手段および/または機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェア、ハードウェア、あるいはそれらの組み合わせによって提供することができる。例えば制御装置がハードウェアである電子回路により提供される場合、1又は複数の論理回路を含むデジタル回路、または、アナログ回路により構成できる。また、例えば制御装置がソフトウェアにより各種制御を実行する場合には、記憶部にはプログラムが記憶されており、制御主体がこのプログラムを実行することで当該プログラムに対応する方法が実施される。
Various control devices may be used instead of the
前述実施形態では、説明の簡略化のため、2気筒、4気筒分のインジェクタを表記して説明を行ったが、6気筒などの他気筒の場合においても同様の内容を実施できる。
前述実施形態では、「分離回路」は単体のNチャネル型のMOSトランジスタによる分離スイッチ6、61、62により構成された形態を示したが、トランジスタの種類は限られず、また、その他の素子を複数組み合わせて構成しても良い。前述実施形態では、「放電切替回路」は、単体のNチャネル型のMOSトランジスタによる放電スイッチ8、81、82により構成された形態を示したが、トランジスタの種類は限られず、また、その他抵抗などの素子を組み合わせて構成しても良い。同様に「回収回路」は単一のダイオード13、14、131、132、141、142に関わらずその他の回路構成を採用しても良い。
In the above-described embodiment, for the sake of simplification of description, the description is given by indicating injectors for two cylinders and four cylinders, but the same contents can be implemented in the case of other cylinders such as six cylinders.
In the above-described embodiment, the “separation circuit” is configured by the separation switches 6, 61, and 62 using a single N-channel type MOS transistor, but the type of transistor is not limited, and other elements are included. You may comprise combining. In the above-described embodiment, the “discharge switching circuit” is configured by the discharge switches 8, 81, 82 formed of a single N-channel MOS transistor. However, the type of the transistor is not limited, and other resistors, etc. These elements may be combined. Similarly, the “collection circuit” may employ other circuit configurations regardless of the
第2実施形態では、一のコモンラインL1に接続されるインジェクタ21aのコイル31aに生じるフライバックエネルギを回収している間に、放電コンデンサ72が他のコモンラインL2に接続されるインジェクタ22bのコイル32bに放電するように制御する形態を示したが、これはワーストケースを示しており、時間的に余裕があるときには例えば一のコモンラインL1に接続されるインジェクタ21aのコイル31aの定電流制御を行っている間に、放電コンデンサ72が他のコモンラインL2に接続されるインジェクタ22bのコイル32bに放電するように制御しても良い。このような場合においても前述実施形態と同様の作用効果を奏する。
In the second embodiment, while the flyback energy generated in the coil 31a of the
なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、本発明の一つの態様として前述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。 The reference numerals in parentheses described in the claims indicate the correspondence with the specific means described in the embodiment described above as one aspect of the present invention, and the technical scope of the present invention is It is not limited.
図面中、101、201は電子制御装置(放電電力制御装置)、2a、2b、21a、21b、22a、22bはインジェクタ、3a、3b、31a、31b、32a、32bはコイル(誘導性負荷)、4は制御IC(制御部)、5は昇圧回路、6、61、62は分離スイッチ(分離回路)、7、71、72は放電コンデンサ、8、81、82は放電スイッチ(放電切替回路)、13、14、131、141、132、142は、ダイオード(回収回路)、18は充電コンデンサ、L1、L2はコモンライン、を示す。
In the drawings, 101 and 201 are electronic control devices (discharge power control devices), 2a, 2b, 21a, 21b, 22a and 22b are injectors, 3a, 3b, 31a, 31b, 32a and 32b are coils (inductive loads), 4 is a control IC (control unit), 5 is a booster circuit, 6, 61 and 62 are separation switches (separation circuits), 7, 71 and 72 are discharge capacitors, 8, 81 and 82 are discharge switches (discharge switching circuits),
Claims (6)
前記充電コンデンサとは別体に設けられ前記充電コンデンサの昇圧電圧を再充電可能にする放電コンデンサ(7;71、72)と、
前記充電コンデンサと前記放電コンデンサとの間に接続され前記充電コンデンサと前記放電コンデンサとの間を通電/分離可能に構成され、通電するときには前記充電コンデンサの昇圧電圧を前記放電コンデンサに再充電する分離回路(6;61、62)と、
前記放電コンデンサとインジェクタ(2a、2b;21a、21b、22a、22b)の誘導性負荷(3a、3b;31a、31b、32a、32b)との間に接続され前記放電コンデンサから前記誘導性負荷に放電切替可能に構成され、放電するときには前記放電コンデンサの充電電圧を前記誘導性負荷に放電する放電切替回路(8;81、82)と、
前記分離回路及び前記放電切替回路を制御する制御部(4)と、を備え、
前記制御部は、前記放電コンデンサに再充電される電圧を、前記放電切替回路を通じて前記誘導性負荷に印加するときには、前記分離回路を分離するように制御する放電電力制御装置。 A booster circuit (5) comprising a charging capacitor (18) that charges and discharges energy according to ON / OFF of the booster switch (16) to boost the power supply voltage and charges the boosted voltage;
A discharge capacitor (7; 71, 72) provided separately from the charge capacitor and capable of recharging the boosted voltage of the charge capacitor;
Separating between the charging capacitor and the discharging capacitor and configured to energize / separate between the charging capacitor and the discharging capacitor, and to recharge the boost voltage of the charging capacitor to the discharging capacitor when energized A circuit (6; 61, 62);
Connected between the discharge capacitor and the inductive load (3a, 3b; 31a, 31b, 32a, 32b) of the injector (2a, 2b; 21a, 21b, 22a, 22b) from the discharge capacitor to the inductive load A discharge switching circuit (8; 81, 82) configured to be able to switch between discharges and discharging a charging voltage of the discharge capacitor to the inductive load when discharging;
A control unit (4) for controlling the separation circuit and the discharge switching circuit,
The control unit is a discharge power control device that controls to separate the separation circuit when a voltage recharged to the discharge capacitor is applied to the inductive load through the discharge switching circuit.
前記制御部は、前記放電切替回路を放電オフに制御することで前記誘導性負荷に再充電昇圧電圧を印加しないときに、前記充電コンデンサと前記放電コンデンサとの間に接続される前記分離回路を通電するように制御する放電電力制御装置。 The discharge power control device according to claim 1,
The control unit is configured to control the discharge switching circuit to turn off the discharge, and when the recharge boost voltage is not applied to the inductive load, the separation circuit connected between the charge capacitor and the discharge capacitor. A discharge power control device that controls to energize.
前記放電コンデンサの容量値は、前記充電コンデンサの容量値より小さい放電電力制御装置。 In the discharge power control device according to claim 1 or 2,
A discharge power control device in which a capacitance value of the discharge capacitor is smaller than a capacitance value of the charge capacitor.
前記制御部が前記放電切替回路を放電オフに制御することで前記誘導性負荷に生じるフライバック電流を前記充電コンデンサに回収する回収回路(13、14;131、141、132、142)をさらに備える放電電力制御装置。 The discharge power control device according to claim 1,
The control unit further includes a recovery circuit (13, 14; 131, 141, 132, 142) for recovering a flyback current generated in the inductive load to the charging capacitor by controlling the discharge switching circuit to be turned off. Discharge power control device.
一の前記放電コンデンサ(71)、前記分離回路(61)、及び前記放電切替回路(81)は、一のコモンライン(L1)に接続されると共に、他の前記放電コンデンサ(72)、前記分離回路(62)、及び前記放電切替回路(82)は、他のコモンライン(L2)に接続され、
前記昇圧回路の充電コンデンサの昇圧電圧は前記一及び他のコモンラインに接続される放電コンデンサ(71、72)に再充電可能に構成され、
前記制御部が前記一又は他の放電切替回路(81、82)を放電オフに制御することで前記誘導性負荷に生じるフライバック電流を前記充電コンデンサに回収する回収回路(131、141、132、142)をさらに備える放電電力制御装置。 The discharge power control device according to claim 1,
One discharge capacitor (71), the separation circuit (61), and the discharge switching circuit (81) are connected to one common line (L1), and the other discharge capacitor (72), the separation The circuit (62) and the discharge switching circuit (82) are connected to another common line (L2),
The boost voltage of the charge capacitor of the boost circuit is configured to be rechargeable to the discharge capacitors (71, 72) connected to the one and other common lines,
The control unit controls the one or other discharge switching circuit (81, 82) to be turned off, thereby collecting a flyback current generated in the inductive load in the charging capacitor (131, 141, 132, 142).
前記制御部が、前記一のコモンライン(L1)に接続される前記放電切替回路(81)を放電オフに制御することで前記誘導性負荷に生じるフライバック電流を前記回収回路(131、141)により前記充電コンデンサに回収するときには、前記他のコモンラインに接続される前記分離回路(62)を分離するように制御する放電電力制御装置。 In the discharge power control device according to claim 5,
The control unit controls the discharge switching circuit (81) connected to the one common line (L1) to discharge off, thereby collecting flyback current generated in the inductive load in the recovery circuit (131, 141). A discharge power control device that controls to separate the separation circuit (62) connected to the other common line when the charging capacitor collects the battery.
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