JP2020101148A - インジェクタ駆動回路の制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】従来の規格による部品を用いたインジェクタ駆動回路において、冷間始動時やインジェクタ弁が貼り付いた時に第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ），第２の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の両方をＯＮさせて最大電流にして開弁トルクを上げた場合にもＯＦＦ時のインジェクタによる起電力エネルギを低減させるためのツェナーダイオードＺＤ１の破損を防止する。【解決手段】ＯＦＦ時には初めに第２の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｔ２をＯＦＦし、その後所定の時間が経過した後に第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｔ１をＯＦＦさせることにより閉弁時に生じるインジェクタＩからの逆起電圧によりツェナーダイオードＺＤ１の破損を防止する。【選択図】図２

Description

本発明は、例えばＬＰＧやＣＮＧ等のガス燃料エンジン等において、各気筒にガス燃料を噴射するインジェクタ（燃料噴射弁）駆動回路の制御方法に関するものである。
ＬＰＧやＣＮＧ等のガス燃料エンジン等に用いられているインジェクタは、短期間に大容量の天然ガス燃料等の燃料を噴射することが必要であり、インジェクタ駆動回路は、開弁時間の初期に予め設定されている値の起動電流を設定時間インジェクタに供給し、その後開弁状態を保持するのに必要な値以上の保持電流をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御してインジェクタに供給するように構成されており、例えば
、特公昭６３−３５８２７号公報、特開平８−１４４８５９号公報、特開平１１−２９４
２６２号公報などに提示されている。
図１は前記従来のインジェクタ駆動回路の要部を示すものであり、ソレノイドコイル等により開閉動作させるインジェクタＩには、電源オン位置を経てオンされるＣＰＵからの命令により第１の駆動回路ＤＣ１、第２の駆動回路ＤＣ２を介してインジェクタＩのソレノイドコイルなどの駆動機構への駆動電流の流れを開閉するスイッチング素子である第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｔ１および第２の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｔ２が備えられている。
そして、エンジン起動操作で電源がオンされるとＣＰＵからの開弁命令信号により第１の駆動回路ＤＣ１および第２の駆動回路ＤＣ２に開弁信号が送られ、第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｔ１および第２の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｔ２が、それぞれＯＮとなる。
このとき、図２（ａ）に示すように、第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｔ１は開弁時から閉弁時までＯＮ状態にあり、第２の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｔ２は、第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｔ１と同期して開弁時、開弁トルクを得るため初めにインジェクタ電流として電流（Ａ）を供給してＯＮとし、その後インジェクタ電流をインジェクタＩの開弁保持電流である電流（Ｂ）になるようにＰＷＭ制御によるインジェクタＩの開動作保持電流が形成される。
また、閉弁時には、前記第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｔ１，第２の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｔ２の両方を同時にＯＦＦにしてインジェクタ電流を遮断してインジェクタＩを閉じるが、この閉弁時に閉動作を短時間で実施するとともにインジェクタＩのソレノイドコイルなどによる逆起電圧が電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｔ１のドレイン、ソース間（図１に示したＰ箇所）の最大電圧を超えるために生じる電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｔ１の破損を防止するために図２（ａ）に示したインジェクタ電流（Ｂ
）に合わせた電圧値の定格電圧Ｖ１のツェナーダイオードＺＤ１が備えられている。
ところで、例えば、天然ガス燃料車両では、天然ガス中のメタンガスに含まれている水分や燃焼時に発生する水分等が低温時に凍結すること、また、インジェクタのバルブがゴム等によって形成されていると、ゴムの粘着等によってインジェクタのバルブが貼り付くことなどにより開弁時間の初期に予め設定されている値の起動電流を設定時間供給してもインジェクタのバルブが開きにくくなり、エンジンの始動性が悪化する問題があり、これに対しインジェクタ開弁トルクを大きくすることで改善するために、冷間始動時やインジ
ェクタ弁が貼り付いた時には図２（ｂ）に示すように、噴射時に第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｔ１，第２の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｔ２の両方をＯＮさせてインジェクタ電流を最大電流（Ｃ）にして開弁トルクを上げていた。
特公昭６３−３５８２７号公報 特開平８−１４４８５９号公報 特開平１１−２９４２６２号公報
しかしながら、前記従来のインジェクタ駆動回路の制御方法はオフ時にインジェクタＩにより生じる逆起電圧は図２（ａ）に示すようにツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧値にクランピングされた電圧Ｖ１となるが、冷間始動時やインジェクタ弁貼り付け時の改善制御方法時に図２（ａ）に示すようなＰＭＷ制御に移行せず、図２（ｂ）に示したようにインジェクタ１の抵抗に対して最大のインジェクタ電流（Ｃ）が流れる。
そして、規定の時間に達すると、駆動信号１および駆動信号２がオフし、第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｔ１，第２の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｔ２がＯＦＦとなり前記インジェクタＩのソレノイドコイルなどによる逆起電圧Ｖ１により消費されるエネルギ量は電流値の２乗に比例し大きくなるため、ツェナーダイオードＺＤ１が破損してしまうという問題があり、ツェナーダイオードＺＤ１の容量を上げる必要が生じるが、容量を上げると形状が大型化して設置空間を必要とするとともに部品価格を上げることになるという問題点がある。
本発明は前記問題点を解決するためになされたものであり、従来の規格による部品を用いたインジェクタ駆動回路において、冷間始動時やインジェクタ弁が貼り付いた時に前記第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｔ１，第２の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｔ２の両方をＯＮさせて最大のインジェクタ電流（Ｃ）にして開弁トルクを上げた場合にもＯＦＦ時のインジェクタによる起電力エネルギを低減させるためのツェナーダイオードＺＤ１の破損を防止することができるインジェクタ駆動回路の制御方法を提供することを課題とする。
前記課題を解決するためになされた本発明であるインジェクタ駆動回路の制御方法は、インジェクタへの駆動電源を開閉するスイッチング素子である第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）と、前記第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）がＯＮのときに前記第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）と同期して開弁時間の初期に予め設定されている値の起動電流を設定時間インジェクタに供給して短時間に開弁させるとともに、その後、開閉駆動状態を維持するのに必要な値以上の開放維持用駆動電流をインジェクタに供給するためのＰＷＭ制御機能を有する第２の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）と、前記第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）をＯＦＦしたときにインジェクタのコイルから生じる逆起電圧から第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を保護するためのツェナーダイオードが備えられているインジェクタ駆動回路の制御方法であって、冷間始動時やインジェクタ弁が貼り付いた時に前記第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）および第２の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の両方をＯＮさせて最大電流にすることにより開弁トルクを上げてインジ
ェクタを開き、その後インジェクタを閉じるときには初めに前記第２の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）をＯＦＦし、その後所定の時間が経過した後に前記第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）をＯＦＦさせることにより閉弁時に生じるインジェクタからの逆起電圧による前記ツェナーダイオードの破損を防止することを特徴とする。
また、本発明において、前記第２の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）をＯＦＦし、その後前記第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）をＯＦＦさせる所定の時間が、少なくとも前記第２の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）がＯＦＦした後、インジェクタのコイルからの逆起電力がＯＮ状態の前記第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）に消費されて前記ツ
ェナーダイオードの電圧値より低くなる時間であると好ましい。
本発明によると、従来の規格による部品を用いたインジェクタ駆動回路において、冷間始動時やインジェクタ弁貼り付いた時に第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ），第２の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の両方をＯＮさせて最大電流にして開弁トルクを上げた場合にもＯＦＦ時のインジェクタによる起電力エネルギを低減させるためのツェナーダイオードの破損を防止して、部品の大型化や価格の上昇を防止することができる。
本発明の好ましい実施の形態および従来例のインジェクション駆動回路の要部を示す回路図。 図１に示した実施の形態および従来例における制御信号の波形フローチャートを示すものであり、（ａ）は通常時、（ｂ）は従来例における車両冷間時または弁貼り付け時、（ｃ）は図１に示した本実施の形態における車両冷間時または弁貼り付け時をそれぞれ示す。
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明で制御方法を実施するために用いられるインジェクタ駆動回路の要部を示す回路図であり、本発明は従来の部品を用いてもＯＦＦ時のインジェクタによる逆起電圧エネルギを低減させるためのツェナーダイオードの破損を防止して、部品の大型化や価格の上昇を防止することができるものであり、基本的に従来の駆動回路と共通である。
また、制御方法についても通常時においては前記従来例と同様であり、詳細な説明は省略する。
加えて、本実施の形態は、車両冷間時または弁貼り付け時において、ＯＮ時に第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｔ１および第２の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｔ２の両方をＯＮさせて最大電流にすることにより開弁トルクを上げてインジェクタを開くことについては前記図２（ｂ）に示した従来の制御方法と同様である。
そして、本実施の形態による制御方法は、ＯＦＦ時には初めに前記第２の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｔ２をＯＦＦし、その後所定の時間が経過した後に前記第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｔ１をＯＦＦさせることにより閉弁時に生じるインジェクタＩからの逆起電圧による前記ツェナーダイオードＺＤ１の破損を防止するものである。
更に、図１および図２（ｃ）を基にして詳細に説明すると、車両冷間時または弁貼り付け時について、ＣＰＵからの指令により第１の駆動回路ＤＣ１および第２の駆動回路ＤＣ２からの駆動信号１および駆動信号２が第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｔ１および第２の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｔ２に送信されて両者をＯＮ作動させてインジ
ェクタＩへ最大のインジェクタ電流（Ｘ）（図２（ｂ）におけるインジェクタ電流（Ｃ）と同じ）を流すことにより開弁トルクを上げてインジェクタＩを開き、規定の時間に達した後、従来の前記図２（ｂ）に示したような第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｔ１および第２の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｔ２の両方を同時にＯＦＦするＣＰＵからの指令により第１の駆動回路ＤＣ１および第２の駆動回路ＤＣ２からの駆動信号により制御するものと異なり、ＯＦＦ時には、初めに、駆動信号１により第２の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｔ２をＯＦＦし、その後駆動信号２により所定の時間ｔ１が経過した後に第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｔ１をＯＦＦさせる。
このとき、前記所定の時間ｔ１を、少なくともインジェクタ電流（Ｘ）のインジェクタ電流が前記第２の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｔ２がＯＦＦした後、インジェクタＩに生じる逆起電圧がＯＮ状態の前記第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｔ１により消費されてインジェクタ電流（Ｙ）が小さくなってから第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｔ１がＯＦＦしたとしても閉弁時に生じるインジェクタＩからの逆起電圧Ｖ１によりツェナーダイオードＺＤ１の破損を防止することができる。
以上のように、本実施の形態によれば、従来のインジェクタ駆動回路と同様な駆動回路と部品を用いて、車両冷間時または弁貼り付け時においてＯＮ時に最大電流にすることにより開弁トルクを上げてインジェクタを開いた制御をしたとしても部品（電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、ツェナーダイオード（ＺＤ１））が破損することを防止できる。
Ｉ インジェクタ、Ｔ１ 第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、Ｔ２ 第２の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、ＤＣ１ 第１の駆動回路、ＤＣ２ 第２の駆動回路、ＺＤ１ ツェナーダイオード

Claims (2)

  1. インジェクタへの駆動電源を開閉するスイッチング素子である第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）と、前記第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）がＯＮのときに前記第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）と同期して開弁時間の初期に予め設定されている値の起動電流を設定時間インジェクタに供給して短時間に開弁させるとともに、その後、開閉駆動状態を維持するのに必要な値以上の開放維持用駆動電流をインジェクタに供給するためのＰＷＭ制御機能を有する第２の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）と、前記第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）をＯＦＦしたときにインジェクタのコイルから生じる逆起電圧から第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を保護するためのツェナーダイオードが備えられているインジェクタ駆動回路の制御方法であって、
    冷間始動時やインジェクタ弁が貼り付いた時に前記第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）および第２の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の両方をＯＮさせて最大電流にすることにより開弁トルクを上げてインジェクタを開き、その後インジェクタを閉じるときには初めに前記第２の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）をＯＦＦし、その後所定の時間が経過した後に前記第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）をＯＦＦさせることにより閉弁時に生じるインジェクタからの逆起電圧による前記ツェナーダイオードの破損を防止することを特徴とするインジェクタ駆動回路の制御方法。
  2. 前記第２の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）をＯＦＦし、その後前記第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）をＯＦＦさせる所定の時間が、少なくとも前記第２の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）がＯＦＦした後、インジェクタのコイルからの逆起電圧がＯＮ状態の前記第１の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）により消費されて前記ツェナーダイオードの電圧値より低くなる時間であることを特徴とする請求項１記載のインジェクタ駆動回路の制御方法。
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