JP2021134726A - Electronic control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インジェクタを開弁・閉弁制御する電子制御装置に関する。 The present invention relates to an electronic control device that controls valve opening / closing of an injector.
燃料噴射用の電子制御装置は、インジェクタを開弁・閉弁し燃料を噴射制御する。この電子制御装置は、上流端子及び下流端子の間に接続された駆動用の電磁コイルに通電することでインジェクタを開弁する。また電子制御装置は、インジェクタを閉弁するときに当該インジェクタの駆動用の電磁コイルに通電されている電流を遮断する。 The electronic control device for fuel injection controls the injection of fuel by opening and closing the injector. This electronic control device opens the injector by energizing a driving electromagnetic coil connected between the upstream terminal and the downstream terminal. Further, the electronic control device cuts off the current energized in the electromagnetic coil for driving the injector when the injector is closed.
電流が遮断されると電磁コイルの通電ノードにはフライバック電圧を生じる。インジェクタを閉弁するときにフライバック電圧を生じると、インジェクタの下流端子電圧には電圧浮きを生じる。 When the current is cut off, a flyback voltage is generated at the energizing node of the electromagnetic coil. If a flyback voltage is generated when the injector is closed, a voltage float occurs in the downstream terminal voltage of the injector.
フライバック電圧に応じた電流を還流させるため、一般に、ダイオードによる還流回路が設けられる。還流回路がダイオードにより構成されていると、当該ダイオードの順方向電圧に基づく損失が大きくなる。この損失低減のためダイオード整流方式を採用することなく、ダイオードに代わるトランジスタによる還流スイッチを構成することで同期整流方式を採用することがある。 In order to recirculate the current corresponding to the flyback voltage, a recirculation circuit using a diode is generally provided. If the freewheeling circuit is composed of a diode, the loss based on the forward voltage of the diode becomes large. In order to reduce this loss, a synchronous rectification method may be adopted by configuring a return switch using a transistor instead of the diode without adopting the diode rectification method.
従来、電子制御装置は、インジェクタ駆動用の電磁コイルに生じる起電力の波形に生じる変曲点を検出することで、インジェクタの閉弁タイミングを検出する試みがなされている。しかし、前述のインジェクタの下流端子に重畳される重畳電圧の影響により変曲点を検出しにくくなり、この結果、閉弁タイミングの検出精度を上げることが困難である。 Conventionally, electronic control devices have attempted to detect the valve closing timing of an injector by detecting an inflection point generated in the waveform of an electromotive force generated in an electromagnetic coil for driving an injector. However, it becomes difficult to detect the inflection point due to the influence of the superimposed voltage superimposed on the downstream terminal of the injector described above, and as a result, it is difficult to improve the detection accuracy of the valve closing timing.
この課題を解決するため、出願人は、特許文献1記載の技術を提案している。特許文献1記載の技術によれば、フライバック電圧を生じた後の還流期間において、還流終了判定されたことを条件として放電スイッチをオフした状態で気筒選択スイッチを少なくとも一回以上オン・オフ制御している。すると、電磁コイル及びコンデンサ等に蓄積された残留電圧を急速に放電できる。この後、可動子がインジェクタの噴射口を全閉する位置まで移動することで、電磁コイルに誘導起電力が生じる。この結果、下流端子の電圧が再上昇して変曲点を検出しやすくなり、変曲点に基づいて閉弁タイミングを検出できる。
In order to solve this problem, the applicant has proposed the technique described in
しかし、特許文献1記載の技術では、閉弁タイミング付近において気筒選択スイッチをオン・オフ制御する必要がある。例えば、ダイアグ機能を実施するため、直流バイアス電圧を印加している場合等には、下流端子の電圧が再上昇しやすくなる。このため、電磁コイルの起電力に起因した電圧変化に、この再上昇電圧が重畳されてしまい、変曲点の検出精度が悪化してしまう虞がある。
However, in the technique described in
本発明の目的は、変曲点の検出精度を極力向上でき閉弁タイミングを極力正確に検出できるようにした電子制御装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an electronic control device capable of improving the detection accuracy of an inflection point as much as possible and detecting the valve closing timing as accurately as possible.
請求項1記載の発明は、上側電源線と下側電源線との間に与えられる電源に基づいて上流端子(1a)及び下流端子(1b)の間に接続された誘導性負荷(3)を駆動することでインジェクタ(2)を開弁・閉弁する電子制御装置(1)を対象としている。上流スイッチ(9、10)は、上側電源線から誘導性負荷に電源を通電オン・オフする。下流スイッチ(21)は、下流端子と下側電源線との間に接続されている。
The invention according to
還流スイッチ(14)は、上流端子と下側電源線との間に接続され上流スイッチがオフされたときに相補的にオンされると誘導性負荷に生じる誘導起電圧に基づく前記上流端子に生じる電圧を同期整流する。オンオフ制御部(6a)は、上流スイッチ及び下流スイッチがオフされたときに誘導性負荷の蓄積電力を電源へ回生させると当該回生終了したか否かを判定し、終了判定されたことを条件として上流スイッチをオフした状態で還流スイッチをオン・オフ制御する。 The return switch (14) is connected between the upstream terminal and the lower power line and occurs at the upstream terminal based on the induced electromotive voltage generated in the inductive load when the upstream switch is turned on complementarily when the upstream switch is turned off. Synchronously rectify the voltage. The on / off control unit (6a) determines whether or not the regeneration has ended when the stored power of the inductive load is regenerated to the power source when the upstream switch and the downstream switch are turned off, and on condition that the termination determination is made. Controls the return switch on and off with the upstream switch turned off.
オンオフ制御部が、上流スイッチをオフした状態で還流スイッチをオン・オフ制御することで、還流スイッチを通じて誘導性負荷に生じる誘導起電圧に基づく電流を還流させることができるため、インジェクタの閉弁タイミングに生じる変曲点をより顕著にでき、変曲点の検出精度を極力向上でき閉弁タイミングをより正確に検出できる。 By controlling the recirculation switch on and off with the upstream switch turned off, the on / off control unit can recirculate the current based on the induced electromotive voltage generated in the inductive load through the recirculation switch, so that the injector valve closing timing The inflection point that occurs in can be made more prominent, the detection accuracy of the inflection point can be improved as much as possible, and the valve closing timing can be detected more accurately.
以下、電子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。図1は、電子制御装置101(ECU:Electronic Control Unit)の電気的構成例を概略的に示す。図1に示すように、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内燃機関Aに燃料を噴射供給する例えばソレノイド式のインジェクタ2(噴射弁とも称される)を駆動する装置である。インジェクタ2は、常閉型の電磁弁であり、インジェクタ2には燃料ポンプ(図示せず)により加圧された加圧燃料が供給され、電子制御装置101により制御されることで開弁・閉弁される。インジェクタ2が開弁したときには加圧された燃料が内燃機関Aに供給される。
Hereinafter, some embodiments of the electronic control device will be described with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows an example of an electrical configuration of an electronic control unit 101 (ECU: Electronic Control Unit). As shown in FIG. 1, the
インジェクタ2は、図2に示すように、電磁石を構成する固定コアを含む固定子3y、燃料噴射口を開閉するニードルを含む可動子3z、固定子3yを励磁する電磁コイル3(以下、コイル3と略す:誘導性負荷相当)をそれぞれ備える。コイル3はmHオーダー(数Ω程度)の値に設計されている。
As shown in FIG. 2, the
燃料噴射しないときには、コイル3には電流が通電されない。このとき可動子3zは、燃料噴射口の方向に図示しない弾性手段(例えば、ばね)により付勢される。したがって、コイル3が励磁されていないと、加圧燃料がインジェクタ2に供給されたとしても当該燃料が内燃機関Aに噴射されることはない。励磁電流がコイル3に供給されると可動子3zは固定子3yに向けて誘引される。すると、燃料噴射口は開状態となり、加圧燃料が内燃機関Aに噴射される。
When the fuel is not injected, the
さて電子制御装置101は、図1に示すように、噴射指令信号を出力するマイクロコンピュータ5(以下、マイコン5と略す)、制御IC6、上流側回路7、及び、下流側回路8を備える。電源電圧VBは、上側電源線となる電源電圧線から上流側回路7に供給される。図示しない昇圧回路は、DCDCコンバータにより構成され、バッテリ電圧を電源電圧VBとして入力すると、電源電圧VBを昇圧した昇圧電圧Vboostを上側電源線となる昇圧電源線から上流側回路7に供給出力する。
As shown in FIG. 1, the
マイコン5は、CPU5a、ROM及びRAMなどのメモリ5b、を備えて構成され、ROMに記憶されたプログラムに基づいて各種処理動作を行う。このマイコン5は、外部に設けられた図示しないセンサからのセンサ信号に基づいて噴射指令タイミングを算出し、この噴射指令タイミングにおいて燃料の噴射指令信号を制御IC6に出力する。
The
制御IC6は、例えばASIC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、RAM、ROM、EEPROMなどの記憶部を備え、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。制御IC6は、終了判定部、オンオフ制御部として機能する。
The
上流側回路7は、コイル3に昇圧電圧Vboostを通電オン・オフするためのMOSトランジスタ9、電源電圧VBを用いて定電流制御するためのnチャネル型のMOSトランジスタ10、逆流防止用に作用させるnチャネル型のMOSトランジスタ11、抵抗12、コンデンサ13、nチャネル型のMOSトランジスタ14、オンオフ速度調整用の抵抗15〜18、ブートストラップコンデンサ19及び20を図示形態に接続して構成される。ブートストラップコンデンサ19、20は、ブートストラップ回路を構成し、それぞれMOSトランジスタ9、10を高速でオン・オフ駆動するために用いられる。
The
MOSトランジスタ9は、放電スイッチ(上流スイッチ相当)として構成される。MOSトランジスタ10は、定電流制御用スイッチ(上流スイッチ相当)として構成される。MOSトランジスタ14は、還流用に設けられる。MOSトランジスタ9、10、14は、他種類のトランジスタ(例えば、バイポーラトランジスタ)を用いて構成しても良い。
The
MOSトランジスタ9のドレインには昇圧電圧Vboostが供給され、ソースは上流端子1aに接続されている。またMOSトランジスタ9のゲートには制御IC6から抵抗15を通じて制御信号が入力される。これにより、MOSトランジスタ9は、制御IC6のオン・オフ制御に応じて昇圧電圧Vboostを上流端子1aに通電できる。
A boost voltage Vboost is supplied to the drain of the
MOSトランジスタ10のドレインには電源電圧VBが供給されている。MOSトランジスタ10のソースは、MOSトランジスタ11のソース・ドレイン間を介して上流端子1aに接続されている。MOSトランジスタ10のゲートには、制御IC6から抵抗16を通じて制御信号が与えられる。これによりMOSトランジスタ10は、制御IC6のオン・オフ制御に応じて電源電圧VBを上流端子1aに通電できる。
A power supply voltage VB is supplied to the drain of the
ボディダイオード付きのMOSトランジスタ11は、昇圧電圧Vboostに基づく電流が、電源電圧VBの出力ノードへの逆流を防止するために接続されている。上流端子1aと、下側電源線となるグランドとの間には、還流用のMOSトランジスタ14のドレインソース間が接続されている。MOSトランジスタ14は、インジェクタ2を駆動するためのコイル3に蓄積された電力を同期整流する経路に接続されている。また、上流端子1aと、下側電源線となるグランドとの間には、抵抗12及びコンデンサ13が並列接続されている。
The MOS transistor 11 with the body diode is connected so that the current based on the boost voltage Vboost is prevented from flowing back to the output node of the power supply voltage VB. Between the upstream terminal 1a and the ground serving as the lower power supply line, the drain source of the
コンデンサ13の容量値は、例えば1000pF〜2200pF程度に設定され、エミッションノイズ対策用、又は、静電気保護用に設けられる。抵抗12は、例えば数十kΩ程度に設定されている。抵抗12は、還流後の上流端子1aの電位を安定化するために設けられる。
The capacitance value of the
他方、下流側回路8は、インジェクタ2に通電選択するためのnチャネル型のMOSトランジスタ21、コンデンサ22、ダイオード23、電流検出抵抗24、及び、抵抗25を図示形態に接続して構成される。MOSトランジスタ21は、気筒選択スイッチ(下流スイッチ相当)として構成される。MOSトランジスタ21もまた、他種類のトランジスタ(例えば、バイポーラトランジスタ)を用いて構成しても良い。コンデンサ22の容量値は、例えば1000pF〜2200pF程度に設定され、エミッションノイズ対策用、又は、静電気保護用に設けられる。
On the other hand, the
MOSトランジスタ21のドレインは、下流端子1bに接続されている。MOSトランジスタ21のソースは、電流検出抵抗24を通じて、下側電源線となるグランドに接続されている。MOSトランジスタ21のゲートは、抵抗25を通じて制御IC6に接続されている。これにより、MOSトランジスタ21は、制御IC6のオン・オフ制御に応じてコイル3に流れる電流を通電・遮断制御できる。
The drain of the
下流端子1bと、下側電源線となるグランドとの間にはコンデンサ22が接続されている。また、下流端子1bと昇圧電圧Vboostの出力ノードとの間には、回生用のダイオード23が順方向接続されている。ダイオード23は、インジェクタ2の閉弁時においてコイル3に流れる回生電流の通電経路に接続されている。
A
制御IC6は、電流検出部6eによる検出電流及び下流端子1bの電圧モニタ6dのモニタ電圧に基づいてMOSトランジスタ9〜11、14、21をオン又はオフに制御する制御ロジック6aを備える。制御IC6は、電流検出抵抗24の端子間電圧を電流検出部6eにより検出することでインジェクタ2のコイル3に通電される電流を検出し、さらに下流端子1bの電圧Vloを電圧モニタ6dにより検出することで、これらの検出信号に応じて各種制御を実行する。
The
また制御IC6は、下流端子1bの電圧モニタ6dにより検出された電圧Vloに基づいてインジェクタ2の閉弁タイミングt7を検出する閉弁検出ロジック6bを備える。また制御IC6は、上流端子1aの電圧モニタ6cを備えており、電圧モニタ6cにより検出される電圧Vhiに基づいて各種制御を実行する。
Further, the
前述した基本的構成について本実施形態に係る特徴的な制御内容を説明する。
まず電子制御装置101がダイアグ機能を実行する場合、制御IC6は、図示しないダイアグ電圧印加部により2.5V程度の直流バイアスを上流端子1aに印加する。すると、電荷がコンデンサ13に蓄積されると共に、コイル3に通電されコンデンサ22にも電荷が蓄積される。何らかの影響でコンデンサ13又は22が短絡すれば、電圧モニタ6c又は6dの検出電圧が低下する。このため制御IC6は、コンデンサ13又は22の故障を検出できる。
The characteristic control contents according to the present embodiment will be described with respect to the above-mentioned basic configuration.
First, when the
図3のタイミングt1に示すように、マイコン5が、インジェクタ2の噴射指令信号「H」を制御IC6に出力すると、制御IC6は、MOSトランジスタ21をオン制御すると共にMOSトランジスタ21をオン制御する。これにより、コイル3に電流供給できるようになり、インジェクタ2を開弁開始できる。
As shown in the timing t1 of FIG. 3, when the
このとき、インジェクタ2のコイル3には昇圧電圧Vboostが印加されるため、インジェクタ2の駆動電流が急激に上昇し、インジェクタ2の固定子3yの電磁石を速やかに磁化できる。この結果、インジェクタ2の内部のニードルが電磁石により誘引され、インジェクタ2の噴射口は最終的に全開する。
At this time, since the boost voltage Vboost is applied to the
制御IC6は、電流検出部6eにより電流検出抵抗24の端子電圧を検出することでコイル3に流れる電流値を計測する。制御IC6は、図3のタイミングt2において、コイル3の通電電流(以下、インジェクタ電流と称す)が定められたピーク電流閾値Ipに達すると、MOSトランジスタ9をオフ制御する。
The
制御IC6は、図3のタイミングt3〜t4において、インジェクタ電流が予め定められたピックアップ電流IpiとなるようにMOSトランジスタ10及び11をオン・オフ制御する。また同時に、制御IC6は、還流用のMOSトランジスタ14をオン・オフ制御する。このとき制御IC6は、MOSトランジスタ10及び11とMOSトランジスタ14とを相補的にオン・オフ制御する。
The
MOSトランジスタ10及び11がオンすると、電源電圧VBがMOSトランジスタ10及び11、並びに、上流端子1aを通じてコンデンサ13、22、及びコイル3に印加される。すると、上流端子1aの電圧Vhiが上昇する。
When the
その後、MOSトランジスタ10及び11がオフするタイミングでMOSトランジスタ14がオンして同期整流する。図4に還流経路を示したように、MOSトランジスタ14は、コンデンサ13、22及びコイル3の充電電力を還流することで還流電流がグランドに向けて流れる。すると、上流端子1aの電圧Vhiが下降する。MOSトランジスタ10及び11と、MOSトランジスタ14とが相補的にオン・オフを繰り返すことで、インジェクタ電流をある一定のピックアップ電流Ipiに保持できる。
After that, the
次に、制御IC6は、MOSトランジスタ10、11、14を一定時間だけオフすることでインジェクタ電流を低下させる。そして制御IC6は、図3のタイミングt4〜t5において、インジェクタ電流が予め定められた定電流Ihoとなるように、MOSトランジスタ10及び11をオン・オフ制御する。MOSトランジスタ10及び11が共にオンすると、電源電圧VBがMOSトランジスタ10及び11、並びに、上流端子1aを通じて、コンデンサ13、22、及びコイル3に通電される。すると、上流端子1aの電圧Vhiが上昇する。
Next, the
その後、制御IC6は、MOSトランジスタ10及び11をオフさせると共にMOSトランジスタ14をオンさせる。図4に還流経路を示したように、MOSトランジスタ14は、コンデンサ13、22及びコイル3の充電電力を還流すると、還流電流がグランドに向けて流れる。すると、上流端子1aの電圧Vhiが下降する。MOSトランジスタ10及び11と、MOSトランジスタ14とが相補的にオン・オフすることで、インジェクタ電流をある定電流Ihoに保持できる。
After that, the
MOSトランジスタ10及び11とMOSトランジスタ14とは相補的にオン・オフする。これにより、制御IC6はインジェクタ電流をある定電流Ihoとなるように保持できる。その後、図3のタイミングt5において、マイコン5が、インジェクタ2の噴射指令信号をノンアクティブレベル「L」として制御IC6に出力すると、制御IC6は、MOSトランジスタ9、10、14及び21をオフ制御する。
The
すると、インジェクタ2への通電電流が急速に低下し、インジェクタ2の固定子3yの電磁石の磁化を停止できる。この結果、電磁石により誘引されていたインジェクタ2の内部のニードルが、電磁力の消滅に応じて弾性手段(例えば、ばね)の付勢力により元位置に戻され、この結果、インジェクタ2が閉弁する。
Then, the energizing current to the
図3に示すタイミングt5において、制御IC6は、MOSトランジスタ9〜11、14、21をオン状態からオフ状態に変化させるため、インジェクタ2のコイル3に流れていた電流が急速に遮断される。このとき、コイル3に蓄積された電力は、還流用のダイオード23を通じて昇圧電圧Vboostの出力ノードに与えられる。
At the timing t5 shown in FIG. 3, the
このとき、下流端子1bの電圧Vloが、昇圧電圧Vboostに近い電圧Vh(約65V:正確にはVh=Vboost+Vf)に達すると、下流端子1bの電圧Vloはこの電圧Vhで飽和し、回生電流がダイオード23に流れる。この結果、インジェクタ2のコイル3に蓄積された電力を回生でき、インジェクタ2のコイル3に蓄積された電力は徐々に放電される。そして、電流がダイオード23に流れなくなると回生終了する。
At this time, when the voltage Vlo of the
回生終了直後には、ダイオード23の順方向電圧だけ低下しており、下流端子1bの電圧Vloが約65V程度となる。このため、回生終了直後においては、下流端子1bの電圧Vloに基づく電荷が、上流側回路7のコンデンサ13と下流側回路8のコンデンサ22との間で再分配される。さらに電圧Vloは、これらのコンデンサ13及び22とコイル3と抵抗12とに応じて定まる時定数に基づいて低下する。この回生終了後に変化する電圧Vloを、以降、回生後残留電圧と称する。
Immediately after the end of regeneration, the forward voltage of the
他方、コイル3への通電が停止されると、コイル3の電磁力により誘引されていた可動子3zのニードルが弾性手段(図示せず)による付勢力に応じて閉位置に移動し、これによりインジェクタ2は閉弁する。特に図5に示すように、インジェクタ2の閉弁タイミングt7では、可動子3zが素早くリフト移動して磁束変化が生じ、コイル3に誘導起電力を生じる。特に、閉弁速度の最大時に磁束変化が最大となるため、コイル3の鎖交磁束自体は緩やかに低下するものの、コイル3の起電力は大きく上昇する。これにより、下流端子1bの電圧Vloが上昇する。
On the other hand, when the energization of the
インジェクタ2の正確な閉弁タイミングt7が、下流端子1bの回生後残留電圧として緩やかに減少する期間と重なると、回生後残留電圧の時定数に応じた緩やかな電圧変化とコイル3に誘起される逆起電力とが重畳してしまう。すると正確な閉弁タイミングt7を算出し難くなる。特に、図6に示したように、制御IC6がMOSトランジスタ14をオンさせることなく制御すると、上流端子1aの電圧Vhiがフライバック電圧Vfにより大きく上昇することから正確な閉弁タイミングt7を算出しにくい。
When the accurate valve closing timing t7 of the
このため、本実施形態では、制御IC6は、図3のタイミングt5において、全てのMOSトランジスタ9〜11、14、21を一旦オフ制御するものの、その後で、且つ、タイミングt6〜t8にかけてMOSトランジスタ14を再度オンするようにしている。なお、図3中のタイミングt6〜t8にかけて、MOSトランジスタ14をオフした場合の前述の回生後残留電圧を、破線により概略的に示している。
Therefore, in the present embodiment, the
制御IC6が、図3のタイミングt6〜t8にかけてMOSトランジスタ14をオンさせると、コイル3、コンデンサ13、22等に蓄積されている電力を、タイミングt6〜t8の間でグランドに速やかに放電できる。すると、コイル3の上流端子1aの電圧Vhiを確実にゼロにでき、また、下流端子1bに接続されたコンデンサ22の蓄積電力を早期に放電できる。したがって、回生後残留電圧と、閉弁タイミングt7の周辺におけるコイル3の誘導起電圧の変曲点とを分離できる。
When the
制御IC6は、コイル3に誘起される逆起電力の変曲点を取得することで閉弁タイミングt7を算出できる。なお、下流端子1bの電圧Vloの変曲点は、下流端子1bの検出電圧を二次微分することで算出できる。またその他、例えば、下流端子1bの電圧Vloの立上り、最大値、立下りのうち何れか1点又は2点以上のタイミングを用いて算出しても良い。
The
図7に検出性向上の原理説明図を示す。インジェクタ2の閉弁タイミングt7においては、下流端子1bの電圧Vloはコイル3に誘起される誘導起電力に基づいて浮く。本実施形態では、図7中に破線で示すように、還流用のMOSトランジスタ14がオンすることで下流端子1bのコンデンサ22の蓄積電力を放電している。
FIG. 7 shows an explanatory diagram of the principle of improving detectability. At the valve closing timing t7 of the
コンデンサ22の蓄積電力を放電し、下流端子1bの電圧Vloの浮きを抑制することで、上流端子1aの電圧Vhiの浮きも抑制できる。コンデンサ22の蓄積電力が早期に放電することで、コイル3の起電力によるインジェクタ2の下流端子電圧Vlの変曲点の検出精度を向上できる。閉弁タイミングt7の検出時に、ゆらぎ要素となる回生後残留電圧の影響を排除でき、閉弁タイミングt7を極力正確に算出できる。これにより、閉弁検出性を向上でき、微小量噴射の精度を向上できる。
By discharging the stored power of the
本実施形態では、従来技術に比較して、部品を追加したり、検出ロジックを追加する必要なく、下流端子1bの電圧Vloの浮きを抑制しつつ上流端子1aの電圧Vhiの浮きを抑制できる。また、下流端子1bのコンデンサ22の蓄積電力を早期に放電することでフライバック後における下流端子1bの電圧Vloの変曲点の検出精度を向上できる。
In the present embodiment, as compared with the prior art, it is possible to suppress the floating of the voltage Vhi of the upstream terminal 1a while suppressing the floating of the voltage Vlo of the
<具体例>
以下、このような制御内容を実現するための具体例について、図8のフローチャート、及び、図9のタイミングチャートを参照しながら説明する。図8は、回生後残留電圧を放電するときの処理動作の具体例を示しており、図9は、タイミングチャートの要部を示す。
<Specific example>
Hereinafter, a specific example for realizing such a control content will be described with reference to the flowchart of FIG. 8 and the timing chart of FIG. FIG. 8 shows a specific example of the processing operation when discharging the residual voltage after regeneration, and FIG. 9 shows a main part of the timing chart.
制御IC6は、図8のS1において下流端子1bの電圧Vloを取得し、S2においてこの電圧Vloがフライバック電圧Vfより低くなったか否かを判定する。図9のタイミングt5において、マイコン5が、噴射指令信号をノンアクティブレベル「L」として制御IC6に出力すると、制御IC6は、MOSトランジスタ10、11及び21を全てオフ制御する。
The
すると前述したように、コイル3には逆起電力を生じることになり、下流端子1bの電圧Vloは、昇圧電圧Vboostに近いフライバック電圧Vfまで急峻に上昇する。この場合、逆起電力はダイオード23を通じて昇圧電圧Vboostの電源に回生される。制御IC6は、電圧Vloがフライバック電圧Vf以上又は大きいと判定したときには、S2において電流が回生している最中であると判断する。このS2の電圧条件に用いる昇圧電圧Vboostは、制御IC6が昇圧電圧Vboostの出力ノードの電圧を検出し、この検出電圧の実測値を用いても良いし、昇圧電圧Vboostの出力標準値を用いても良い。
Then, as described above, a counter electromotive force is generated in the
制御IC6は、S2にてYESと判定すると、S1にて検出、取得された電圧Vloから所定値を減算することで第1閾値電圧Vth1を算出する。この所定値は予め定められた所定電圧である。本実施形態では、下流端子1bの電圧Vloに応じて第1閾値電圧Vth1を逐次算出する。したがって、この第1閾値電圧Vth1は還流時のフライバック電圧Vfより低い電圧となる。
If the
ダイオード23を通じて回生が終了すると、図3のタイミングt6〜t8に示すように、下流端子1bの電圧Vloは回生後残留電圧として緩やかに低下する。この下流端子1bの回生後残留電圧が、S4における条件Vlo<Vth1を満たすと、制御IC6は、回生終了と判定し、S4にてYESと判定する。制御IC6は、S5において還流用のMOSトランジスタ14をオフからオンに制御する(図9のタイミングt6a参照)。これにより、コンデンサ13、22に蓄積された回生後残留電圧を急速に放電できる。
When the regeneration is completed through the
そして制御IC6は、S6において下流端子1bの電圧Vloを取得し、S7において電圧Vloが第2閾値電圧Vth2より下回ったか否かを判定する。この第2閾値電圧Vth2は、第1閾値電圧Vth1より低く予め定められる所定電圧である。制御IC6は、S7の条件Vlo<Vth2を満たすタイミングにおいて、MOSトランジスタ21を再度オフ制御する(図8のS8、図9のタイミングt8a参照)
Then, the
制御IC6は、下流端子1bの電圧Vloをタイミングt6〜t8aにかけて連続的にサンプリングしているため、図8のS9において電圧Vloを二次微分することで変曲点のタイミングを算出し、算出タイミングに基づいて閉弁タイミングt7を算出できる。
Since the
<本実施形態に係る概念的なまとめ>
本実施形態によれば、制御IC6は、回生終了判定されたことを条件として、上流スイッチとしてのMOSトランジスタ9〜11をオフした状態で還流スイッチとしてのMOSトランジスタ14をオン・オフ制御している。このため、還流用のMOSトランジスタ14を通じてコンデンサ22の蓄積電力を急速に放電できる。コイル3に生じる起電力とコンデンサ22の蓄積電力に基づく下流端子1bの電圧Vlo及び上流端子1aの電圧Vhiの浮きを分離できる。これにより、閉弁タイミングt7を極力正確に検出できる。
<Conceptual summary of the present embodiment>
According to the present embodiment, the
制御IC6は、ダイオード23を通じて昇圧電圧Vboostの側にフライバック電圧Vfを回生させるときに、当該回生期間中のフライバック電圧Vf(≒Vboost)よりも低く定められる第1閾値電圧Vth1を下回ったときにMOSトランジスタ14をオン制御し第2閾値電圧Vth2を下回ったときにMOSトランジスタ14をオフ制御している。
特に制御IC6は、回生期間中の電圧Vloを検出し、当該回生期間に検出された電圧Vloよりも低く所定値だけ低く定められた電圧を第1閾値電圧Vth1とし当該第1閾値電圧Vth1を下回ったときにMOSトランジスタ14をオン制御している。前述したような簡易的な構成を用いて、閉弁タイミングt7を極力正確に検出できる。
When the
In particular, the
タイミングt6〜t8の期間において、制御IC6が、還流用のMOSトランジスタ14をオフからオンすることにより、ダイアグ機能有無に関わらず、上流端子1aの電圧Vhを確実にゼロにできる。このような実施形態によれば、エンジンシステムの燃費向上ならびにエミッション低下を期待できる。
During the period from timing t6 to t8, 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必要に応じて組み合わせて構成しても良い。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various modifications, and can be applied to various embodiments without departing from the gist thereof. For example, the following modifications or extensions are possible. A plurality of the above-described embodiments may be combined and configured as necessary.
制御IC6は、タイミングt6〜t8に対応した前述の具体例のタイミングt6a〜t8aの期間を、第1閾値電圧Vth1、第2閾値電圧Vth2により求めた例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、制御IC6に内蔵されたタイマを用いてタイミングt6〜t8に対応したタイミングや期間を計測するようにしても良い。すなわち、下流端子1bの電圧Vloが、最大のフライバック電圧Vfから低下し始めるタイミングや低下し終わる期間を回路シミュレーションすることで予め算出しておき、当該タイミングや期間をタイマにより計測することで求めても良い。
The
前述実施形態では、回生期間中の電圧Vloを検出し、この電圧Vloから所定値だけ低く定めた電圧を第1閾値電圧Vth1として逐次算出する形態を示したが、これに限らず、第1閾値電圧Vth1を固定電圧としても良い。回路構成は前述実施形態に示した構成に限られるものではない。 In the above-described embodiment, the voltage Vlo during the regeneration period is detected, and the voltage set to be lower than this voltage Vlo by a predetermined value is sequentially calculated as the first threshold voltage Vth1, but the present invention is not limited to this. The voltage Vth1 may be a fixed voltage. The circuit configuration is not limited to the configuration shown in the above-described embodiment.
下流端子1bに生じる電圧Vloを、昇圧電圧Vboostの出力ノードに回生させるように回路構成した形態を示したが、これに限定されるものではなく、電源電圧VBの出力ノードにコンデンサ(図示せず)を設けている場合には、このコンデンサに回生させるように回路構成しても良い。
A circuit configuration is shown in which the voltage Vlo generated at the
マイコン5、制御IC6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、及び/又は、機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェア及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、又は、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、1気筒分のインジェクタ2のコイル3を表記して説明を行ったが、2気筒、4気筒、6気筒などの他の気筒数の場合においても同様の内容を実施できる。MOSトランジスタ9〜11、14、及び21は、バイポーラトランジスタなど他種類のトランジスタ、各種のスイッチを用いても良い。
In the above-described embodiment, the
前述した複数の実施形態を組み合わせて構成しても良い。また、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。前述実施形態の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略した態様も実施形態と見做すことが可能である。また、特許請求の範囲に記載した文言によって特定される発明の本質を逸脱しない限度において、考え得るあらゆる態様も実施形態と見做すことが可能である。 It may be configured by combining a plurality of the above-described embodiments. In addition, the reference numerals in parentheses described in the claims indicate the correspondence with the specific means described in the above-described embodiment as one aspect of the present invention, and the technical scope of the present invention is defined. It is not limited. An embodiment in which a part of the above-described embodiment is omitted as long as the problem can be solved can also be regarded as an embodiment. In addition, any conceivable aspect can be regarded as an embodiment as long as it does not deviate from the essence of the invention specified by the wording described in the claims.
本発明は、前述した実施形態に準拠して記述したが、本発明は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本発明の範畴や思想範囲に入るものである。 Although the present invention has been described in accordance with the above-described embodiment, it is understood that the present invention is not limited to the embodiment or structure. The present disclosure also includes various modifications and modifications within a uniform range. In addition, various combinations and forms, as well as other combinations and forms including one element, more, or less, are also within the scope and ideology of the present invention.
図面中、101は電子制御装置、2はインジェクタ(噴射弁)、3はコイル(誘導性負荷)、6は制御IC(オンオフ制御部)、9はMOSトランジスタ(上流スイッチ)、10はMOSトランジスタ(上流スイッチ)、21はMOSトランジスタ(下流スイッチ)、を示す。 In the drawing, 101 is an electronic control device, 2 is an injector (injection valve), 3 is a coil (inductive load), 6 is a control IC (on / off control unit), 9 is a MOS transistor (upstream switch), and 10 is a MOS transistor ( Upstream switch), 21 indicates a MOS transistor (downstream switch).
Claims (2)
前記上側電源線から前記誘導性負荷に前記電源を通電オン・オフするための上流スイッチ(9、10)と、
前記下流端子と前記下側電源線との間に接続された下流スイッチ(21)と、
前記上流端子と前記下側電源線との間に接続され前記上流スイッチがオフされたときに相補的にオンされると前記誘導性負荷に生じる誘導起電圧に基づく前記上流端子に生じる電圧を同期整流する還流スイッチ(14)と、
前記上流スイッチ及び前記下流スイッチがオフされたときに前記誘導性負荷の蓄積電力を前記電源へ回生させると回生終了したか否かを判定し、終了判定されたことを条件として前記上流スイッチをオフした状態で前記還流スイッチをオン・オフ制御するオンオフ制御部(6)と、
を備える電子制御装置。 The injector (2) is driven by driving an inductive load (3) connected between the upstream terminal (1a) and the downstream terminal (1b) based on the power supplied between the upper power line and the lower power line. An electronic control device (101) that opens and closes the valve.
Upstream switches (9, 10) for energizing the power supply from the upper power supply line to the inductive load, and
A downstream switch (21) connected between the downstream terminal and the lower power line,
Synchronized with the voltage generated at the upstream terminal based on the induced electromotive voltage generated at the inductive load when connected between the upstream terminal and the lower power line and complementarily turned on when the upstream switch is turned off. Reflux switch (14) for rectification and
When the upstream switch and the downstream switch are turned off, if the stored power of the inductive load is regenerated to the power source, it is determined whether or not the regeneration is completed, and the upstream switch is turned off on condition that the end determination is made. The on / off control unit (6) that controls the on / off of the reflux switch in the state of being
An electronic control device comprising.
The electronic control device according to claim 1, wherein the on / off control unit controls the reflux switch on / off based on a voltage applied to the downstream terminal.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2020031755A JP2021134726A (en) | 2020-02-27 | 2020-02-27 | Electronic control device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023021361A1 (en) | 2021-08-20 | 2023-02-23 | Ricoh Company, Ltd. | Head driving device, liquid discharge device, liquid discharge apparatus, and method for discharging liquid |
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2020
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