JP3837750B2

JP3837750B2 - Injector drive device

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Publication number: JP3837750B2
Application number: JP06568895A
Authority: JP
Inventors: 浩志瀧
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-03-24
Filing date: 1995-03-24
Publication date: 2006-10-25
Anticipated expiration: 2021-10-25
Also published as: JPH08261051A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関の燃料噴射装置に使用されるインジェクタの駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関の燃料噴射装置に使用されるインジェクタの駆動装置の一例として、例えば特開昭５９−８５４３４公報に開示されているものがある。この従来技術の概略を表した回路図を図１０に示す。この図１０において、バッテリ１からソレノイド２に通電される電流は、トランジスタ３によってスイッチング制御され、ソレノイド２に電磁エネルギとして蓄積される。蓄積された電磁エネルギは、ダイオード４を介してコンデンサ５に充電され、コンデンサ５は、高電圧に昇圧される。
【０００３】
そして、図１１中の領域Ａで示すように、大電流を必要とするインジェクタ６の開弁時には、トランジスタ７をオンすると同時に、コンデンサ５の高電圧をトランジスタ８を介して放電することによりインジェクタ６のソレノイド６ａに通電する。また、インジェクタ６が開弁した状態を保持する期間は比較的低電流で維持できるため（図１１中の領域Ｂ）、バッテリ１からトランジスタ９及びダイオード１０を介してソレノイド６ａに直接通電するようにしている。また、ダイオード１１は、フライホイール用に設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来技術では次のような問題があった。第１に、インジェクタ６の開弁保持期間（図１１中の領域Ｂ）にはバッテリ１から直接通電するため、インジェクタ６のソレノイド６ａは低インピーダンスのものを使用する必要があり、結果としてソレノイド６ａに流れる電流値が高くなるため消費電力が大で、回路素子たるトランジスタ７，８の発熱量も大きい。
【０００５】
第２に、インジェクタ６の開弁及び保持でコンデンサ５の高電圧及びバッテリ１の低電圧の２電源を用いるため、両電圧の印加を制御するためにトランジスタ７乃至９やダイオード１０のように多くの回路素子が必要であり、また、これらを制御するのに複雑な制御回路を要する。
【０００６】
第３に、インジェクタ６の開弁時に放電完了したコンデンサ５を再充電するには時間が必要であり、そのため、１個の高電圧源では、独立噴射方式で使用することは可能であるが、複数気筒のインジェクタを同時に開弁する同時噴射方式で使用することができない。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するもので、その目的は、インジェクタの開弁及びその保持を、１つの高電圧源からインジェクタの駆動用ソレノイドに通断電制御して行うことにより、回路素子の発熱量を低減し、また、回路素子数を削減して回路の簡素化を図ることができ、且つ、同時噴射方式にも対応できるインジェクタの駆動装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載のインジェクタの駆動装置は、低電圧直流電源と、この低電圧直流電源により昇圧用ソレノイドに通断電するスイッチング素子及び昇圧用ソレノイドの蓄積エネルギが蓄積されるコンデンサ並びにスイッチング素子をオンオフ制御してコンデンサの端子間電圧を高電圧に一定に保持する制御回路を備えた高電圧安定化電源回路と、この高電圧安定化電源回路によりインジェクタの駆動用ソレノイドに起動電流を供給した後保持電流を供給するインジェクタ電流駆動回路と、前記駆動用ソレノイドに流れる電流を検出する電流検出抵抗とを備え、前記電流検出抵抗により検出された電流値に応じて前記起動電流並びに前記保持電流を制御することを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２記載のインジェクタの駆動装置は、インジェクタ電流駆動回路を、高電圧安定化電源回路より供給される高電圧安定化電源をインジェクタの駆動用ソレノイドに供給する制御用スイッチング素子及び駆動用スイッチング素子と、インジェクタを開弁させるタイミングと時間に応じて、駆動用スイッチング素子にゲート信号を与える第１の制御回路と、この第１の制御回路のゲート信号を受けて動作を開始し、電流検出抵抗により検出された電流値に応じて制御用スイッチング素子にゲート信号を与える第２の制御回路とを具備して構成し、この第２の制御回路を、電流検出抵抗が設定電流値を検出するまでは制御用スイッチング素子にゲート信号を連続的に与え、その後は保持電流に維持するように間欠的にゲート信号を与えて電流制御するように構成したことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３記載のインジェクタの駆動装置は、低電圧直流電源と、この低電圧直流電源により昇圧用ソレノイドに通断電するスイッチング素子及び前記昇圧用ソレノイドの蓄積エネルギが蓄積されるコンデンサ並びに前記スイッチング素子をオンオフ制御してコンデンサの端子間電圧を高電圧に一定に保持する制御回路を備えた高電圧安定化電源回路と、この高電圧安定化電源回路によりインジェクタの駆動用ソレノイドに起動電流を供給した後保持電流を供給するインジェクタ電流駆動回路とを具備し、前記インジェクタ電流駆動回路は、高電圧安定化電源回路より供給される高電圧安定化電源をインジェクタの駆動用ソレノイドに供給する制御用スイッチング素子及び駆動用スイッチング素子と、インジェクタの駆動用ソレノイドに流れる電流を検出する電流検出抵抗と、インジェクタを開弁させるタイミングと時間に応じて、前記駆動用スイッチング素子にゲート信号を与える第１の制御回路と、この第１の制御回路のゲート信号を受けて動作を開始し、前記電流検出抵抗により検出された電流値に応じて前記制御用スイッチング素子にゲート信号を与える第２の制御回路とを具備し、この第２の制御回路は、前記電流検出抵抗が設定電流値を検出するまでは前記制御用スイッチング素子にゲート信号を連続的に与え、その後は保持電流に維持するように間欠的にゲート信号を与えて電流制御するように構成され、インジェクタ電流駆動回路の制御用スイッチング素子及び駆動用スイッチング素子が共にオフした時に駆動用ソレノイドに残った電磁エネルギを高電圧安定化電源回路に回生する回生用ダイオードを備えるものである。
【００１１】
【作用及び発明の効果】
請求項１記載のインジェクタの駆動装置によれば、インジェクタ電流駆動回路の作用により、インジェクタの駆動用ソレノイドに対して高電圧安定化電源回路から起動電流及びその後の保持電流を供給する。従って、１つの高電圧安定化電源回路によりインジェクタの開弁及びその保持を行うことができるので、従来のような高，低電圧の２電源を用いる場合とは異なり、回路素子数を削減し得て、回路の簡素化を図り得、また、インジェクタの駆動用ソレノイドとして従来のそれよりも高インピーダンスのものを用いることができて、回路素子の発熱量を低減し得、しかも、高電圧安定化電源回路のコンデンサは常に高電圧に一定に保持されるので、独立噴射方式のみならず同時噴射方式にも採用することができる。
【００１２】
請求項２記載のインジェクタの駆動装置によれば、第１の制御回路によって、インジェクタを開弁させるタイミングと時間に応じて駆動用スイッチング素子にゲート信号が与えられる。それと同時に、そのゲート信号を受けて第２の制御回路が動作を開始して、電流検出抵抗により検出された電流値に応じて制御用スイッチング素子にゲート信号を与える。この制御用スイッチング素子及び駆動用スイッチング素子によって、高電圧安定化電源回路よりの高電圧安定化電源が、インジェクタの駆動用ソレノイドに供給される。そして、第２の制御回路は、電流検出抵抗が設定電流値を検出するまでは制御用スイッチング素子にゲート信号を連続的に与え、その後は保持電流に維持するように間欠的にゲート信号を与えて制御するので、１つの高電圧安定化電源によってインジェクタの起動及び保持を確実に行うことができる。
【００１３】
請求項３記載のインジェクタの駆動装置によれば、インジェクタ電流駆動回路の作用により、インジェクタの駆動用ソレノイドに対して高電圧安定化電源回路から起動電流及びその後の保持電流を供給する。従って、１つの高電圧安定化電源回路によりインジェクタの開弁及びその保持を行うことができるので、従来のような高，低電圧の２電源を用いる場合とは異なり、回路素子数を削減し得て、回路の簡素化を図り得、また、インジェクタの駆動用ソレノイドとして従来のそれよりも高インピーダンスのものを用いることができて、回路素子の発熱量を低減し得、しかも、高電圧安定化電源回路のコンデンサは常に高電圧に一定に保持されるので、独立噴射方式のみならず同時噴射方式にも採用することができる。
また、第１の制御回路によって、インジェクタを開弁させるタイミングと時間に応じて駆動用スイッチング素子にゲート信号が与えられる。それと同時に、そのゲート信号を受けて第２の制御回路が動作を開始して、電流検出抵抗により検出された電流値に応じて制御用スイッチング素子にゲート信号を与える。この制御用スイッチング素子及び駆動用スイッチング素子によって、高電圧安定化電源回路よりの高電圧安定化電源が、インジェクタの駆動用ソレノイドに供給される。そして、第２の制御回路は、電流検出抵抗が設定電流値を検出するまでは制御用スイッチング素子にゲート信号を連続的に与え、その後は保持電流に維持するように間欠的にゲート信号を与えて制御するので、１つの高電圧安定化電源によってインジェクタの起動及び保持を確実に行うことができる。
更に、インジェクタ電流駆動回路の制御用スイッチング素子及び駆動用スイッチング素子が共にオフした時に駆動用ソレノイドに残った電磁エネルギを高電圧安定化電源回路に回生する回生用ダイオードを備えるので、電力効率を高めることができる。
【００１４】
【実施例】
以下本発明の第１実施例について図１乃至図５を参照して説明する。インジェクタの駆動装置の全体の電気的構成を示す図１において、バッテリ（低電圧直流電源）２０の負端子はグランドに接続されており、正端子は昇圧用ソレノイド２１の一方の端子に接続されている。昇圧用ソレノイド２１の他方の端子はダイオード２２のアノードに接続されており、ダイオード２２のカソードとグランドとの間にはコンデンサ２３が接続されている。また、ダイオード２２のアノードにはＦＥＴ（スイッチング素子）２４のドレイン端子に接続され、ＦＥＴ２４のソース端子はグランドに接続されている。
【００１５】
ダイオード２２とコンデンサ２３の共通接続点には、高電圧電源線２５が接続されており、これにより後述するインジェクタ電流駆動回路に高電圧電源を供給するようになっている。また、高電圧電源線２５には高電圧検出線２６が接続されており、この高電圧検出線２６は、図２に示す制御回路２７の入力端子に接続されている。
【００１６】
制御回路２７の電気的構成を示す図２において、高電圧検出線２６とグランドとの間には抵抗２８及び２９の直列回路が接続されており、抵抗２８及び２９の共通接続点は、比較器３０の反転入力端子に接続されている。また、比較器３０の非反転入力端子とグランドとの間には、基準電圧源３１が接続されている。そして、比較器３０の出力端子は、ＡＮＤ回路３２の一方の入力端子に接続されている。
【００１７】
シュミットトリガＮＯＴ回路３３の入力端子とグランドとの間にはコンデンサ３４が接続され、シュミットトリガＮＯＴ回路３３の入力端子と出力端子との間には、抵抗３５ａ及び３５ｂの直列回路が接続されている。また、抵抗３５ａ及び３５ｂの共通接続点とシュミットトリガＮＯＴ回路３３の出力端子との間には、ダイオード３６が順方向に接続されている。以上のシュミットトリガＮＯＴ回路３３，コンデンサ３４，抵抗３５ａ及び３５ｂ並びにダイオード３６は、所定のデュ−ティ比をもって発振する矩形波発振回路３７を構成している。
【００１８】
そして、シュミットトリガＮＯＴ回路３３の出力端子は、ＡＮＤ回路３２の他方の入力端子に接続されている。ＡＮＤ回路３２の出力端子は、ｎチャネルのＦＥＴ２４のゲート端子に接続されており、ゲート信号Ｇを与えるように構成されている。以上が制御回路２７を構成しており、図１について前述した部分と合わせて、高電圧安定化電源回路３８を構成している。
【００１９】
再び、図１において、第１の制御回路であるＥＣＵ３９は、図示しない内燃機関が有する複数の気筒に対応する複数のインジェクタ電流駆動回路４０ａ，４０ｂ，…に対して制御信号線４１ａ，４１ｂ，…によって制御信号を与えるように構成されている。その内の制御信号線４１ａは、バッファ４２を介してｎチャネルのＦＥＴ（駆動用スイッチング素子）４３のゲート端子に接続され、制御信号をゲート信号Ｇ１として与えると共に、そのゲート信号Ｇ１は、図３に示す第２の制御回路４５の入力端子にも与えられるように構成されている。
【００２０】
第２の制御回路４５の電気的構成を示す図３において、ゲート信号Ｇ１は、Ｄフリップフロップ４６のクロック入力端子に与えられると共に、ＡＮＤ回路４７の一方の入力端子にも与えられるように構成されている。また、Ｄフリップフロップ４６のデータ入力端子及び負論理のプリセット入力端子は、共に回路電源Ｖccに接続されてプルアップされている。そして、Ｄフリップフロップ４６のセット出力端子は、ＯＲ回路４８の一方の入力端子に接続されている。
【００２１】
回路電源Ｖccとグランドとの間には、抵抗４９，５０及び５１の直列回路が接続されている。その抵抗４９及び５０の共通接続点は、比較器５２の非反転入力端子に接続され、抵抗５０及び５１の共通接続点は、比較器５３の非反転入力端子に接続されている。そして、電流検出信号線５４は、比較器５２の反転入力端子に接続されていると共に、抵抗５５を介して比較器５３の反転入力端子に接続されている。比較器５３の出力端子は、ＯＲ回路４８の他方の入力端子に接続されていると共に、その出力端子と比較器５３の反転入力端子との間には、帰還抵抗５６が接続されている。また、比較器５２の出力端子は、Ｄフリップフロップ４６の負論理のクリア入力端子に接続されている。
【００２２】
ＯＲ回路４８の出力端子は、ＡＮＤ回路４７の他方の入力端子に接続され、ＡＮＤ回路４７の出力端子は、ｎチャネルのＦＥＴ５７のゲート端子に接続されている。ＦＥＴ５７のソース端子はグランドに接続されており、ＦＥＴ５７のドレイン端子（出力端子）は、抵抗５８を介して図１に示すｐチャネルのＦＥＴ（制御用スイッチング素子）５９のゲート端子に接続され、ゲート信号Ｇ２を与えるように構成されている。以上が第２の制御回路４５を構成している。
【００２３】
図１において、ＦＥＴ５９のソース端子とゲート端子との間には、抵抗６０及びツェナーダイオード６１の並列回路が接続され、ＦＥＴ５９のソース端子には、高電圧電源線２５が接続されている。そして、ＦＥＴ５９のドレイン端子とグランドとの間には、フライホイールダイオード６２が逆方向に接続されている。また、ＦＥＴ５９のドレイン端子とＦＥＴ４３のドレイン端子との間には、複数の気筒に対応した複数のインジェクタに対応する駆動用ソレノイド６３ａ，６３ｂ，…の内の１つの駆動用ソレノイド６３ａが接続されている。更に、ＦＥＴ４３のドレイン端子と高電圧電源線２５との間には、回生用ダイオード６４が順方向に接続されており、ＦＥＴ４３のソース端子とグランドとの間には、電流検出抵抗６５が接続されている。以上がインジェクタ電流駆動回路４０ａを構成しており、他のインジェクタ電流駆動回路４０ｂ，…も全て同一の構成である。また、高電圧安定化電源回路３８とインジェクタ電流駆動回路４０ａ，４０ｂ，…とは、インジェクタの駆動装置６６を構成している。
【００２４】
次に、本実施例の作動を図４及び図５をも参照して説明する。まず、高電圧安定化電源回路３８の動作について説明する。バッテリ２０の直流電圧を例えば１４Ｖとして、高電圧安定化電源回路３８の出力電圧を例えば５６Ｖに設定すると、両電圧の差は４２Ｖとなる。ＦＥＴ２４がオン状態になると、バッテリ２０から昇圧用ソレノイド２１に通電が行われてエネルギが蓄積され、ＦＥＴ２４がオフ状態になると、その蓄積エネルギによりコンデンサ２３が充電される。シュミットトリガＮＯＴ回路３３を中心とする矩形波発振回路３７は、この通断電のサイクルを発生させるものである。
【００２５】
ここで、昇圧用ソレノイド２１の通電時間（ＦＥＴ２４のオン時間）をｔ１とし、コンデンサ２３の充電時間（ＦＥＴ２４のオフ時間）をｔ２とすると、通電時間ｔ１とバッテリ電圧１４Ｖの積と、充電時間ｔ２と前記差電圧４２Ｖとの積は等しくなるように、即ち、１４×ｔ１＝４２×ｔ２となるように決定される。従って、ｔ１とｔ２との比は３対１になる。インダクタンスＬの昇圧用ソレノイド２１に１４Ｖの電圧をｔ１時間通電したときに流れる電流ｉは、ｉ＝１４×ｔ１／Ｌで与えられるので、インダクタンスを１４μＨ、ｔ１を１０μｓとしてｉを１０Ａと決定すれば、ｔ２は３．３３μｓとなる。
【００２６】
従って、昇圧用ソレノイド２１を流れる電流ｉは、図４（ａ）に示すような電流波形にすれば良い。よって、矩形波発振回路３７の出力を、図４（ｃ）に示すような波形、即ち、周期１３．３３μｓ（周波数７５ＫＨｚ）でデュ−ティ比７５％の矩形波となるように、抵抗３５ａ及び３５ｂ並びにコンデンサ３４の値を決定する。
【００２７】
また、比較器３０は、高電圧安定化電源回路３８の高電圧出力５６Ｖのレベルを検出する。例えば抵抗２８及び２９の値を１ＫΩ及び５５ＫΩとして基準電圧源３１を１Ｖとすれば、高電圧電源線２５が５６Ｖ未満の場合、比較器３０の出力端子はハイレベルとなり、ＡＮＤ回路３２から矩形波発振回路３７の出力波形が出力されてコンデンサ２３が充電され、高電圧電源線２５が５６Ｖ以上の場合は、比較器３０の出力端子はローレベルとなる（図４（ｄ）参照）。
【００２８】
そして、ＡＮＤ回路３２の出力，即ちゲート信号Ｇとしては、比較器３０の出力レベルがハイレベルのときのみ矩形波発振回路３７の出力波形が出力される（図４（ｂ）参照）。ゲート信号ＧがハイレベルのときにはＦＥＴ２４はオンとなり、昇圧用ソレノイド２１を流れる電流ｉは０Ａから次第に増加して１０μｓ後には１０Ａに達する。すると、ゲート信号ＧはローレベルとなってＦＥＴ２４はオフとなり、電流ｉは１０Ａから次第に減少して行くと共にコンデンサ２３を充電する。それに伴ってコンデンサ２３の電位は上昇し、電流ｉが０Ａになると５６Ｖに達して、比較器３０の出力はローレベルになる。以上のようにして、電流ｉは図４（ａ）に示すような電流波形となり、コンデンサ２３の端子電圧は常に５６Ｖに保たれる。
【００２９】
一方、ＥＣＵ３９は、内燃機関の各気筒毎の燃料噴射タイミングに応じてそれぞれに制御信号を与える。ここで、インジェクタの駆動用ソレノイド６３ａに通電してインジェクタを開弁するための起動電流を設定電流値１．２Ａまで流し、インジェクタが開弁した状態を保持するための保持電流を０．４Ａ流すように制御を行うものとする。ＥＣＵ３９の制御信号は、図５（ａ）に示すように出力され、バッファ４２を介してゲート信号Ｇ１としてＦＥＴ４３のゲート端子及び第２の制御回路４５のＤフリップフロップ４６のクロック入力端子に与えられる。
【００３０】
ＦＥＴ４３は、ゲート信号Ｇ１がハイレベルの間オン状態となる（図５（ｂ）参照）。Ｄフリップフロップ４６は、図示しないイニシャルリセット回路によってリセットされており、そのセット出力端子は、初期状態でローレベルとなっている。そして、Ｄフリップフロップ４６は、ゲート信号Ｇ１がクロック入力端子に与えられると、その立ち上がりエッジでセット出力端子はハイレベルとなる（図５（ｆ）参照）。すると、ＯＲ回路４８及びＡＮＤ回路４７を介してＦＥＴ５７のゲート端子がハイレベルとなってＦＥＴ５７はオン状態となり、ゲート信号Ｇ２がローレベルとなってＦＥＴ５９はオン状態となる（図５（ｄ）及び（ｅ）参照）。従って、ＦＥＴ４３及び５９が共にオン状態になることにより、駆動用ソレノイド６３ａに通電が開始される。
【００３１】
また、抵抗４９，５０及び５１は回路電源Ｖccを分圧しており、比較器５２の非反転入力端子は１２０ｍＶ、比較器５３の非反転入力端子は４０ｍＶの電位となるようにその抵抗値が決定されている。そして、電流検出抵抗６５を０．１Ωとすれば、電流検出抵抗６５の端子電圧は、駆動用ソレノイドに流れる駆動電流Ｉが設定電流値１．２Ａのときに１２０ｍＶになる。従って、比較器５２の出力端子は駆動電流Ｉの電流値が０〜１．２Ａの間でハイレベルとなり、比較器５３の出力端子は駆動電流Ｉの電流値が０〜０．４Ａの間でハイレベルとなる。
【００３２】
今、駆動用ソレノイド６３ａに高電圧電源線２５から高電圧が供給されて通電が開始されると、駆動電流Ｉは起動電流として流れて０から次第に上昇して行き（図５（ｃ）参照）、それに伴って電流検出抵抗６５の端子電圧も上昇する。そして、図示しないインジェクタのコアが電磁力により吸引されてインジェクタが開弁する方向に動き出し、駆動電流Ｉの電流値が１．２Ａに達すれば、コアは最大ストロークまで達して完全に開弁した状態になる。
【００３３】
駆動電流Ｉが１．２Ａに達して電流検出抵抗６５の端子電圧が１２０ｍＶになると、比較器５２の出力端子はローレベルとなり、Ｄフリップフロップ４６はクリアされ、そのセット出力端子は図５（ｆ）に示すようにローレベルとなる。このとき、ＯＲ回路４８の入力端子はどちらもローレベルであるから、ＦＥＴ５７及び５９はオフ状態となる。従って、駆動用ソレノイド６３ａの遅れ電流は、ＦＥＴ４３，電流検出抵抗６５及びフライホイールダイオード６２の経路で循環する。
【００３４】
そして、駆動電流Ｉの電流値は１．２Ａから低下して行き、０．４Ａを下回ると比較器５３の出力端子がハイレベルとなる。すると、ＡＮＤ回路４７の出力端子はハイレベルとなり、駆動用ソレノイド６３ａに再び通電が開始される。比較器５３の出力端子は、駆動電流Ｉの電流値が０．４Ａを超えるとローレベルになるので、以降、ゲート信号Ｇ１がハイレベルの間は、ＦＥＴ５９のゲート信号は図５（ｄ）に示すように間欠的に与えられる。従って、ＦＥＴ５９は図５（ｅ）に示すように間欠的にオン状態となって、駆動電流Ｉは０．４Ａを維持するように制御され、その間インジェクタは開弁状態を保持する。尚、帰還抵抗５６の抵抗値は１ＭΩ程度として、駆動電流Ｉの電流値０．４Ａ付近での比較器５３の出力の切替わりにヒステリシスを持たせるようにする。
【００３５】
その後、ＥＣＵ３９が出力する制御信号がオフ状態になると、ゲート信号Ｇ１もオフ状態となり、且つ、ＡＮＤ回路４７の出力端子もローレベルとなるので、ＦＥＴ４３及び５９は共にオフ状態となる。このとき、駆動用ソレノイド６３ａに蓄えられている電磁エネルギは、回生用ダイオード６４，コンデンサ２３及びフライホイールダイオード６２の経路で回生電流として流れて高電圧安定化電源回路３８に回生される。
【００３６】
以上のように本実施例によれば、ＥＣＵ３９によって、インジェクタを開弁させるタイミングと時間に応じてＦＥＴ４３にゲート信号が与えられる。それと同時に、そのゲート信号を受けて第２の制御回路４５が動作を開始して、電流検出抵抗６５により検出された電流値に応じてＦＥＴ５９にゲート信号を与えることにより、インジェクタの駆動用ソレノイド６３ａに高電圧安定化電源回路３８から駆動電流Ｉが流れる。そして、第２の制御回路４５は、電流検出抵抗６５が駆動電流Ｉの設定電流値１．２Ａを検出するまではＦＥＴ５９にゲート信号を連続的に与え、その後は保持電流を０．４Ａに維持するように間欠的にゲート信号を与えて電流制御するように構成した。
【００３７】
従って、１つの高電圧安定化電源回路３８によってインジェクタの開弁及びその保持が制御されるので、従来の２電源を使用する場合に必要としたトランジスタ９やダイオード１０に対応する回路素子を削減することができ、回路構成を簡素化できる。また、保持電流をバッテリ２０から供給しないので、駆動用ソレノイド６３ａには高インピーダンスのものを使用することができる。これは、ソレノイドの吸引力はソレノイドの巻数と電流との積に比例し、また、ソレノイドのインピーダンスは巻数の２乗に比例することから、同一の吸引力を得る場合に高インピーダンスのソレノイドに通電して得る方が電流値は低く押さえられることになるので、本実施例のインジェクタの駆動装置６６によれば、従来の駆動装置よりも消費電力及び回路素子の発熱量を低減することができる。
【００３８】
尚、駆動用ソレノイド６３ａが高インピーダンスであることにより、ＥＣＵ３９から制御信号が与えられてから設定電流値１．２Ａに達するまでの時間に遅れを生じるが、この遅れ時間の分だけＥＣＵ３９が制御信号を与えるタイミングを早めれば良いので、実動作上は何等問題はない。
【００３９】
また、本実施例によれば、インジェクタ電流駆動回路４０ａのＦＥＴ４３及び５９が共にオフした時に駆動用ソレノイド６３ａに残った電磁エネルギを高電圧安定化電源回路３８に回生する回生用ダイオード６４を備えたので、ＦＥＴ４３の耐圧は、高電圧安定化電源回路３８の出力電圧５６Ｖ以上を必要とすることはなく、加えて、駆動装置６６の電力効率を高めることができる。
【００４０】
更に、本実施例によれば、高電圧安定化電源回路３８を、その制御回路２７が、コンデンサ２３の電位が高電圧出力電位５６Ｖの低下を検出すると、直ちに充電して昇圧を行うように構成したので、１つの高電圧安定化電源回路３８によって複数のインジェクタ電流駆動回路４０ａ，４０ｂ，…を順次駆動することができ（独立噴射方式）、また、複数の気筒のインジェクタが同時に燃料を噴射する同時噴射方式にも対応することが可能である。
【００４１】
図６は本発明の第２実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分のみ説明する。第２実施例では、第１実施例の高電圧安定化電源回路３８から基準電圧源３１及び矩形波発振回路３７並びにＡＮＤ回路３２が除かれている。そして、比較器３０の非反転入力端子には三角波発振器６７の出力端子が接続され、比較器３０の出力端子はＦＥＴ２４のゲート端子に接続されており、以て、制御回路２７に代わる制御回路６８が構成されている。また、他は第１実施例と同一構成であり、以て、高電圧安定化電源回路６９が構成されている。
【００４２】
次に、第２実施例の作用を説明する。比較器３０では、三角波発振器６７の発振出力のレベルと、抵抗２８及び２９により適当な値に分圧された高電圧出力レベルとが比較され、両者のレベル差に応じたＰＷＭ信号が出力されてゲート信号ＧとしてＦＥＴ２４のゲート端子に与えられる。ＦＥＴ２４は、そのＰＷＭ信号のハイレベルのパルス幅に応じて昇圧用ソレノイド２１を通断電制御するので、第１実施例の高電圧安定化電源回路３８と同様な高電圧出力が得られる。
【００４３】
図７は本発明の第３実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分のみ説明する。第３実施例では、第１実施例の高電圧安定化電源回路３８の昇圧用ソレノイド２１の代わりにパルストランス（昇圧用ソレノイド）７０の１次コイル７０ａが接続され、グランドとダイオード２２のアノードとの間には、パルストランス７０の２次コイル７０ｂが接続されており、以て、高電圧安定化電源回路７１が構成されている。他は第１実施例と同一構成である。
【００４４】
次に、第３実施例の作用を説明する。高電圧安定化電源回路７１は、ＦＥＴ２４によってパルストランス７０の１次コイル７０ａを通断電することにより、その２次コイル７０ｂに誘起される電流でコンデンサ２３を充電する所謂フライバック方式で構成されているので、第１実施例の高電圧安定化電源回路３８と同様な高電圧出力が得られる。
【００４５】
図８は本発明の第４実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分のみ説明する。第４実施例では、第１実施例のインジェクタ電流駆動回路４０ａにおけるＦＥＴ５９の代わりに、ＰＮＰ型のトランジスタ７２が、エミッタ端子を高電圧電源線２５側にして接続されている。また、ＦＥＴ４３は、駆動用ソレノイド６３ａと電流検出抵抗６５との間から除かれており、両者は直結されている。
【００４６】
そして、その駆動用ソレノイド６３ａ及び電流検出抵抗６５の直列回路と並列に、逆方向のダイオード８０とＮＰＮ型のトランジスタ７３との直列回路がコレクタ端子をグランド側にして接続され、トランジスタ７３のコレクタ及びエミッタ端子間には、ツェナーダイオード７４が逆方向に接続されており、フライホイールダイオード６２及び回生用ダイオード６４は除かれている。他は、第１実施例と同一構成である。以上がインジェクタ電流駆動回路７５ａを構成している。しかして、トランジスタ７２及び７３のベース端子には、第１実施例のゲート信号Ｇ２及びＧ１がそれぞれに与えられるようになっており、従って、第１実施例と略同様の作用効果が得られる。
【００４７】
図９は本発明の第５実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分のみ説明する。第５実施例では、インジェクタ電流駆動回路４０ａにおけるＦＥＴ４３の代わりにＮＰＮ型のトランジスタ７６が接続されている。
【００４８】
そして、ＦＥＴ５９は除かれており、駆動用ソレノイド６３ａの一端子は高電圧電源線２５に直結されている。また、駆動用ソレノイド６３ａに並列に、逆方向のダイオード８１とＮＰＮ型のトランジスタ７７との直列回路がエミッタ端子を高電圧電源線２５側にして接続され、更に、ツェナーダイオード７８もまた、トランジスタ７７のコレクタ及びエミッタ間に接続されている。尚、第４実施例と同様に、フライホイールダイオード６２及び回生用ダイオード６４は除かれており、他は、第１実施例と同一構成である。以上がインジェクタ電流駆動回路７９ａを構成している。しかして、トランジスタ７６のベース端子には、第１実施例のゲート信号Ｇ２と逆相のゲート信号が与えられ、トランジスタ７７のベース端子には、第１実施例のゲート信号Ｇ１が与えられるようになっており、従って、第１実施例と略同様の作用効果が得られる。
【００４９】
本発明は上記しかつ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形が可能である。
第１乃至第３実施例におけるスイッチング素子の内、ｎチャネルのＦＥＴはＮＰＮ形のトランジスタに置き換えても良い。また、ＦＥＴ５９は、抵抗６０及びツェナーダイオード６１を削除してＰＮＰ形トランジスタに置き換えても良い。
【００５０】
矩形波発振回路３７の発振周波数及びデュ−ティ比は、高電圧安定化電源回路３８の出力電圧、昇圧用ソレノイド２１のインダクタンスや通電時間及び通電時間後の電流値を変更することにより適宜変更が可能である。
起動電流の設定電流値１．２Ａ及び保持電流の電流値０．４Ａについても駆動用ソレノイド６３ａの選択に応じて変更して良く、その変更に応じて電流検出抵抗６５の抵抗値を変更したり、抵抗４９乃至５１の抵抗値を変えて分圧比を適宜変更すれば良い。
抵抗２８及び２９の分圧比を、基準電圧源３１の出力電圧に応じて適宜変更して良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示すインジェクタの駆動装置の電気的構成を示す図
【図２】高電圧安定化電源回路の制御回路の電気的構成を示す図
【図３】インジェクタ電流駆動回路の第２の制御回路の電気的構成を示す図
【図４】高電圧安定化電源回路の動作波形図
【図５】インジェクタの駆動装置の図４相当図
【図６】本発明の第２実施例の要部を示す図１相当図
【図７】本発明の第３実施例の要部を示す図１相当図
【図８】本発明の第４実施例の要部を示す図１相当図
【図９】本発明の第５実施例の要部を示す図１相当図
【図１０】従来技術を示す図１相当図
【図１１】動作波形図
【符号の説明】
２０はバッテリ（低電圧直流電源）、２１は昇圧用ソレノイド、２３はコンデンサ、２４はＦＥＴ（スイッチング素子）、２７は制御回路、３８は高電圧安定化電源、３９はＥＣＵ（第１の制御回路）、４０ａ，４０ｂ，…はインジェクタ電流駆動回路、４３はＦＥＴ（駆動用スイッチング素子）、４５は第２の制御回路、５９はＦＥＴ（制御用スイッチング素子）、６３ａ，６３ｂ，…は駆動用ソレノイド、６４は回生用ダイオード、６５は電流検出抵抗、６６は駆動装置、６８は制御回路、６９は高電圧安定化電源回路、７０はパルストランス（昇圧用ソレノイド）、７１は高電圧安定化電源回路、７２及び７３はトランジスタ、７５ａはインジェクタ電流駆動回路、７６及び７７はトランジスタ、７９ａはインジェクタ電流駆動回路を示す。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an injector drive device used in a fuel injection device for an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
An example of an injector driving device used in a conventional fuel injection device for an internal combustion engine is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 59-85434. A circuit diagram showing an outline of this prior art is shown in FIG. In FIG. 10, the current supplied from the battery 1 to the solenoid 2 is subjected to switching control by the transistor 3 and accumulated in the solenoid 2 as electromagnetic energy. The accumulated electromagnetic energy is charged into the capacitor 5 via the diode 4, and the capacitor 5 is boosted to a high voltage.
[0003]
11, when the injector 6 requiring a large current is opened, the transistor 7 is turned on, and at the same time, the high voltage of the capacitor 5 is discharged through the transistor 8 to thereby inject the injector 6. The solenoid 6a is energized. In addition, since the period during which the injector 6 is kept open can be maintained at a relatively low current (region B in FIG. 11), the solenoid 6a is directly energized from the battery 1 through the transistor 9 and the diode 10. ing. The diode 11 is provided for a flywheel.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, this conventional technique has the following problems. First, since current is directly supplied from the battery 1 during the valve opening holding period of the injector 6 (region B in FIG. 11), the solenoid 6a of the injector 6 must be low impedance, and as a result, the solenoid 6a Therefore, the power consumption is large and the amount of heat generated by the transistors 7 and 8 as circuit elements is large.
[0005]
Second, since the two power sources of the capacitor 5 and the low voltage of the battery 1 are used for opening and holding the injector 6, the number of transistors 7 to 9 and the diode 10 is large in order to control the application of both voltages. Circuit elements are required, and a complicated control circuit is required to control them.
[0006]
Thirdly, it takes time to recharge the capacitor 5 that has been discharged when the injector 6 is opened. Therefore, a single high voltage source can be used in an independent injection system. It cannot be used in a simultaneous injection system in which multiple cylinder injectors are opened simultaneously.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to heat the circuit elements by opening and closing the injector and controlling the disconnection from one high voltage source to the injector drive solenoid. It is an object of the present invention to provide an injector driving device that can reduce the amount, simplify the circuit by reducing the number of circuit elements, and can cope with the simultaneous injection method.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, an injector drive device according to claim 1 stores a low-voltage DC power supply, a switching element that disconnects power from the boosting solenoid by the low-voltage DC power supply, and stored energy of the boosting solenoid. The high-voltage stabilized power supply circuit with a control circuit that keeps the voltage across the capacitor constant at a high voltage by controlling on / off of the capacitor and the switching element, and the high-voltage stabilized power supply circuit to the solenoid for driving the injector An injector current driving circuit for supplying a holding current after supplying a starting current;And a current detection resistor for detecting a current flowing through the drive solenoid, wherein the starting current and the holding current are controlled according to a current value detected by the current detection resistor.Is.
[0009]
  3. The injector drive device according to claim 2, wherein the injector current drive circuit supplies a high voltage stabilized power source supplied from the high voltage stabilized power supply circuit to the drive solenoid of the injector, and the drive switching element. When,IA first control circuit that applies a gate signal to the drive switching element according to the timing and time to open the injector, and the operation is started upon receipt of the gate signal of the first control circuit, and is detected by a current detection resistor And a second control circuit for providing a gate signal to the control switching element according to the current value, and controlling the second control circuit until the current detection resistor detects the set current value. A gate signal is continuously given to the switching element, and thereafter, the gate signal is intermittently given to control the current so as to maintain the holding current.
[0010]
  The injector drive device according to claim 3 is:A low-voltage DC power supply, a switching element that cuts off and on the boosting solenoid by this low-voltage DC power supply, a capacitor that stores the stored energy of the boosting solenoid, and an on / off control of the switching element to control the voltage across the terminals of the capacitor A high-voltage stabilized power supply circuit having a control circuit for maintaining a constant high voltage, and an injector current drive circuit for supplying a starting current to the solenoid for driving the injector after the high-voltage stabilized power supply circuit supplies a holding current; The injector current drive circuit includes a control switching element and a drive switching element for supplying a high voltage stabilized power supply supplied from the high voltage stabilized power supply circuit to a drive solenoid of the injector, and for driving the injector A current detection resistor that detects the current flowing through the solenoid, and an injector The first control circuit for applying a gate signal to the driving switching element and the gate signal of the first control circuit is started in response to the timing and time for opening the valve, and the operation is started by the current detection resistor. A second control circuit for providing a gate signal to the control switching element according to the detected current value, and the second control circuit is configured to detect the set current value until the current detection resistor detects the set current value. A gate signal is continuously given to the control switching element, and thereafter, the gate signal is intermittently given so as to maintain the holding current, and the current is controlled.A regenerative diode is provided that regenerates the electromagnetic energy remaining in the drive solenoid to the high-voltage stabilized power supply circuit when both the control switching element and the drive switching element of the injector current drive circuit are turned off.Is a thing.
[0011]
[Operation and effect of the invention]
According to the injector driving device of the first aspect, the starting current and the subsequent holding current are supplied from the high voltage stabilizing power supply circuit to the driving solenoid of the injector by the action of the injector current driving circuit. Therefore, since the injector can be opened and held by a single high-voltage stabilized power supply circuit, the number of circuit elements can be reduced, unlike the case of using two high- and low-voltage power supplies as in the prior art. Therefore, it is possible to simplify the circuit and to use an injector drive solenoid with a higher impedance than that of the conventional one, reducing the amount of heat generated by the circuit element and stabilizing the voltage. Since the capacitor of the power supply circuit is always kept constant at a high voltage, it can be adopted not only for the independent injection method but also for the simultaneous injection method.
[0012]
According to the injector driving device of the second aspect, the gate signal is given to the driving switching element by the first control circuit in accordance with the timing and time for opening the injector. At the same time, the second control circuit starts operating in response to the gate signal, and gives the gate signal to the control switching element according to the current value detected by the current detection resistor. By the control switching element and the driving switching element, the high voltage stabilized power supply from the high voltage stabilized power supply circuit is supplied to the drive solenoid of the injector. The second control circuit continuously applies the gate signal to the control switching element until the current detection resistor detects the set current value, and thereafter intermittently applies the gate signal so as to maintain the holding current. Therefore, it is possible to reliably start and hold the injector with one high voltage stabilized power source.
[0013]
  According to the injector driving device of the third aspect, the starting current and the holding current thereafter are supplied from the high voltage stabilizing power supply circuit to the solenoid for driving the injector by the action of the injector current driving circuit. Therefore, since the injector can be opened and held by a single high-voltage stabilized power supply circuit, the number of circuit elements can be reduced, unlike the case of using two high- and low-voltage power supplies as in the prior art. Therefore, it is possible to simplify the circuit and to use an injector drive solenoid with a higher impedance than that of the conventional one, reducing the amount of heat generated by the circuit element and stabilizing the voltage. Since the capacitor of the power supply circuit is always kept constant at a high voltage, it can be adopted not only for the independent injection method but also for the simultaneous injection method.
  Further, the first control circuit gives a gate signal to the drive switching element in accordance with the timing and time for opening the injector. At the same time, the second control circuit starts operating in response to the gate signal, and gives the gate signal to the control switching element according to the current value detected by the current detection resistor. By the control switching element and the driving switching element, the high voltage stabilized power supply from the high voltage stabilized power supply circuit is supplied to the drive solenoid of the injector. The second control circuit continuously applies the gate signal to the control switching element until the current detection resistor detects the set current value, and thereafter intermittently applies the gate signal so as to maintain the holding current. Therefore, it is possible to reliably start and hold the injector with one high voltage stabilized power source.
  In addition,The control switching element of the injector current drive circuit and a regenerative diode that regenerates the electromagnetic energy remaining in the drive solenoid to the high voltage stabilized power supply circuit when both of the drive switching elements are turned off.BecauseCan increase power efficiencyThe
[0014]
【Example】
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In FIG. 1 showing the overall electrical configuration of the injector drive device, the negative terminal of the battery (low voltage DC power supply) 20 is connected to the ground, and the positive terminal is connected to one terminal of the boosting solenoid 21. Yes. The other terminal of the boosting solenoid 21 is connected to the anode of the diode 22, and a capacitor 23 is connected between the cathode of the diode 22 and the ground. The anode of the diode 22 is connected to the drain terminal of the FET (switching element) 24, and the source terminal of the FET 24 is connected to the ground.
[0015]
A high voltage power supply line 25 is connected to a common connection point between the diode 22 and the capacitor 23, thereby supplying a high voltage power supply to an injector current drive circuit described later. Further, a high voltage detection line 26 is connected to the high voltage power supply line 25, and this high voltage detection line 26 is connected to an input terminal of the control circuit 27 shown in FIG.
[0016]
In FIG. 2 showing the electrical configuration of the control circuit 27, a series circuit of resistors 28 and 29 is connected between the high voltage detection line 26 and the ground, and the common connection point of the resistors 28 and 29 is a comparator. It is connected to 30 inverting input terminals. A reference voltage source 31 is connected between the non-inverting input terminal of the comparator 30 and the ground. The output terminal of the comparator 30 is connected to one input terminal of the AND circuit 32.
[0017]
A capacitor 34 is connected between the input terminal of the Schmitt trigger NOT circuit 33 and the ground, and a series circuit of resistors 35a and 35b is connected between the input terminal and the output terminal of the Schmitt trigger NOT circuit 33. . A diode 36 is connected in the forward direction between the common connection point of the resistors 35 a and 35 b and the output terminal of the Schmitt trigger NOT circuit 33. The Schmitt trigger NOT circuit 33, the capacitor 34, the resistors 35a and 35b, and the diode 36 constitute a rectangular wave oscillation circuit 37 that oscillates with a predetermined duty ratio.
[0018]
The output terminal of the Schmitt trigger NOT circuit 33 is connected to the other input terminal of the AND circuit 32. The output terminal of the AND circuit 32 is connected to the gate terminal of the n-channel FET 24 and is configured to give a gate signal G. The above constitutes the control circuit 27, and together with the part described above with reference to FIG. 1, the high voltage stabilized power supply circuit 38 is constituted.
[0019]
1 again, the ECU 39, which is the first control circuit, controls the control signal lines 41a, 41b,... With respect to the plurality of injector current drive circuits 40a, 40b,. To provide a control signal. Among them, the control signal line 41a is connected to the gate terminal of an n-channel FET (driving switching element) 43 through a buffer 42, and gives a control signal as a gate signal G1, and the gate signal G1 is shown in FIG. The second control circuit 45 shown in FIG.
[0020]
In FIG. 3 showing the electrical configuration of the second control circuit 45, the gate signal G1 is applied to the clock input terminal of the D flip-flop 46 and also to one input terminal of the AND circuit 47. ing. The data input terminal and the negative logic preset input terminal of the D flip-flop 46 are both connected to the circuit power supply Vcc and pulled up. The set output terminal of the D flip-flop 46 is connected to one input terminal of the OR circuit 48.
[0021]
A series circuit of resistors 49, 50 and 51 is connected between the circuit power supply Vcc and the ground. The common connection point of the resistors 49 and 50 is connected to the non-inverting input terminal of the comparator 52, and the common connection point of the resistors 50 and 51 is connected to the non-inverting input terminal of the comparator 53. The current detection signal line 54 is connected to the inverting input terminal of the comparator 52 and is connected to the inverting input terminal of the comparator 53 via the resistor 55. The output terminal of the comparator 53 is connected to the other input terminal of the OR circuit 48, and a feedback resistor 56 is connected between the output terminal and the inverting input terminal of the comparator 53. The output terminal of the comparator 52 is connected to the negative logic clear input terminal of the D flip-flop 46.
[0022]
The output terminal of the OR circuit 48 is connected to the other input terminal of the AND circuit 47, and the output terminal of the AND circuit 47 is connected to the gate terminal of the n-channel FET 57. The source terminal of the FET 57 is connected to the ground, and the drain terminal (output terminal) of the FET 57 is connected to the gate terminal of the p-channel FET (control switching element) 59 shown in FIG. The signal G2 is provided. The above constitutes the second control circuit 45.
[0023]
In FIG. 1, a parallel circuit of a resistor 60 and a Zener diode 61 is connected between the source terminal and the gate terminal of the FET 59, and the high voltage power line 25 is connected to the source terminal of the FET 59. A flywheel diode 62 is connected in the reverse direction between the drain terminal of the FET 59 and the ground. Further, between the drain terminal of the FET 59 and the drain terminal of the FET 43, one driving solenoid 63a among the driving solenoids 63a, 63b,... Corresponding to the plurality of injectors corresponding to the plurality of cylinders is connected. Yes. Further, a regenerative diode 64 is connected in the forward direction between the drain terminal of the FET 43 and the high voltage power supply line 25, and a current detection resistor 65 is connected between the source terminal of the FET 43 and the ground. ing. The above constitutes the injector current drive circuit 40a, and the other injector current drive circuits 40b,... All have the same configuration. The high voltage stabilization power supply circuit 38 and the injector current drive circuits 40a, 40b,... Constitute an injector drive device 66.
[0024]
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS. First, the operation of the high voltage stabilization power supply circuit 38 will be described. When the DC voltage of the battery 20 is set to 14V, for example, and the output voltage of the high voltage stabilization power supply circuit 38 is set to 56V, for example, the difference between the two voltages is 42V. When the FET 24 is turned on, the boosting solenoid 21 is energized from the battery 20 to accumulate energy. When the FET 24 is turned off, the capacitor 23 is charged by the accumulated energy. The rectangular wave oscillation circuit 37 centered on the Schmitt trigger NOT circuit 33 generates this cycle of power interruption.
[0025]
Here, when the energizing time of the boosting solenoid 21 (the ON time of the FET 24) is t1, and the charging time of the capacitor 23 (the OFF time of the FET 24) is t2, the product of the energizing time t1 and the battery voltage 14V and the charging time t2 And the difference voltage 42V are determined to be equal, that is, 14 × t1 = 42 × t2. Therefore, the ratio between t1 and t2 is 3: 1. The current i that flows when a voltage of 14 V is passed through the boosting solenoid 21 having the inductance L for t1 time is given by i = 14 × t1 / L. Therefore, if the inductance is 14 μH, t1 is 10 μs, and i is 10 A, , T2 is 3.33 μs.
[0026]
Therefore, the current i flowing through the boosting solenoid 21 may have a current waveform as shown in FIG. Therefore, the resistor 35a and the output of the rectangular wave oscillation circuit 37 have a waveform as shown in FIG. 4C, that is, a rectangular wave with a period of 13.33 μs (frequency 75 KHz) and a duty ratio of 75%. 35b and the value of the capacitor 34 are determined.
[0027]
The comparator 30 detects the level of the high voltage output 56V of the high voltage stabilization power supply circuit 38. For example, if the values of the resistors 28 and 29 are 1 KΩ and 55 KΩ and the reference voltage source 31 is 1 V, when the high voltage power supply line 25 is less than 56 V, the output terminal of the comparator 30 is at a high level and the AND circuit 32 generates a rectangular wave When the output waveform of the oscillation circuit 37 is output and the capacitor 23 is charged and the high voltage power supply line 25 is 56 V or higher, the output terminal of the comparator 30 is at a low level (see FIG. 4D).
[0028]
As the output of the AND circuit 32, that is, the gate signal G, the output waveform of the rectangular wave oscillation circuit 37 is output only when the output level of the comparator 30 is high (see FIG. 4B). When the gate signal G is at a high level, the FET 24 is turned on, and the current i flowing through the boosting solenoid 21 gradually increases from 0 A and reaches 10 A after 10 μs. Then, the gate signal G becomes low level, the FET 24 is turned off, the current i gradually decreases from 10 A, and the capacitor 23 is charged. Along with this, the potential of the capacitor 23 rises. When the current i becomes 0 A, it reaches 56 V, and the output of the comparator 30 becomes low level. As described above, the current i has a current waveform as shown in FIG. 4A, and the terminal voltage of the capacitor 23 is always maintained at 56V.
[0029]
On the other hand, the ECU 39 gives a control signal to each of the cylinders of the internal combustion engine according to the fuel injection timing. Here, a starting current for opening the injector by energizing the driving solenoid 63a of the injector is supplied up to a set current value of 1.2A, and a holding current for holding the injector opened is supplied by 0.4A. Control shall be performed as follows. The control signal of the ECU 39 is output as shown in FIG. 5A, and is given to the gate terminal of the FET 43 and the clock input terminal of the D flip-flop 46 of the second control circuit 45 through the buffer 42 as the gate signal G1. .
[0030]
The FET 43 is turned on while the gate signal G1 is at a high level (see FIG. 5B). The D flip-flop 46 is reset by an initial reset circuit (not shown), and its set output terminal is at a low level in the initial state. When the gate signal G1 is applied to the clock input terminal, the D flip-flop 46 has the set output terminal at the high level at the rising edge (see FIG. 5F). Then, the gate terminal of the FET 57 becomes high level through the OR circuit 48 and the AND circuit 47, the FET 57 is turned on, the gate signal G2 becomes low level, and the FET 59 is turned on (FIG. 5 (d) and (See (e)). Accordingly, energization of the drive solenoid 63a is started when both the FETs 43 and 59 are turned on.
[0031]
The resistors 49, 50 and 51 divide the circuit power supply Vcc, and the resistance values are determined so that the non-inverting input terminal of the comparator 52 has a potential of 120 mV and the non-inverting input terminal of the comparator 53 has a potential of 40 mV. Has been. If the current detection resistor 65 is 0.1Ω, the terminal voltage of the current detection resistor 65 is 120 mV when the drive current I flowing through the drive solenoid is a set current value of 1.2A. Accordingly, the output terminal of the comparator 52 becomes high level when the current value of the drive current I is between 0 and 1.2 A, and the output terminal of the comparator 53 is when the current value of the drive current I is between 0 and 0.4 A. Become high level.
[0032]
Now, when a high voltage is supplied from the high voltage power supply line 25 to the drive solenoid 63a and energization is started, the drive current I flows as a starting current and gradually increases from 0 (see FIG. 5C). Accordingly, the terminal voltage of the current detection resistor 65 also increases. Then, the core of the injector (not shown) is attracted by the electromagnetic force and starts moving in the direction in which the injector opens, and when the current value of the drive current I reaches 1.2 A, the core reaches the maximum stroke and is completely opened. become.
[0033]
When the drive current I reaches 1.2 A and the terminal voltage of the current detection resistor 65 becomes 120 mV, the output terminal of the comparator 52 becomes low level, the D flip-flop 46 is cleared, and the set output terminal is shown in FIG. ) Becomes a low level. At this time, since both the input terminals of the OR circuit 48 are at the low level, the FETs 57 and 59 are turned off. Therefore, the delay current of the drive solenoid 63a circulates through the path of the FET 43, the current detection resistor 65, and the flywheel diode 62.
[0034]
Then, the current value of the drive current I decreases from 1.2A, and when it falls below 0.4A, the output terminal of the comparator 53 becomes high level. Then, the output terminal of the AND circuit 47 becomes high level, and energization is started again to the drive solenoid 63a. Since the output terminal of the comparator 53 becomes low level when the current value of the drive current I exceeds 0.4 A, the gate signal of the FET 59 is shown in FIG. 5D while the gate signal G1 is high level. Given intermittently as shown. Therefore, the FET 59 is intermittently turned on as shown in FIG. 5E, and the drive current I is controlled to be maintained at 0.4 A, while the injector is kept open. Note that the resistance value of the feedback resistor 56 is set to about 1 MΩ, and hysteresis is provided for switching of the output of the comparator 53 around the current value 0.4 A of the drive current I.
[0035]
Thereafter, when the control signal output from the ECU 39 is turned off, the gate signal G1 is also turned off, and the output terminal of the AND circuit 47 is also at a low level, so that both the FETs 43 and 59 are turned off. At this time, the electromagnetic energy stored in the drive solenoid 63 a flows as a regenerative current through the path of the regenerative diode 64, the capacitor 23, and the flywheel diode 62 and is regenerated in the high voltage stabilized power supply circuit 38.
[0036]
As described above, according to the present embodiment, the ECU 39 gives a gate signal to the FET 43 according to the timing and time for opening the injector. At the same time, the second control circuit 45 starts operating in response to the gate signal, and gives a gate signal to the FET 59 according to the current value detected by the current detection resistor 65, thereby driving the injector driving solenoid 63a. The drive current I flows from the high voltage stabilization power supply circuit 38. The second control circuit 45 continuously gives a gate signal to the FET 59 until the current detection resistor 65 detects the set current value 1.2A of the drive current I, and thereafter maintains the holding current at 0.4 A. In this way, current control is performed by intermittently supplying a gate signal.
[0037]
Accordingly, since the valve opening and holding of the injector are controlled by one high voltage stabilized power supply circuit 38, circuit elements corresponding to the transistor 9 and the diode 10 required when using the conventional two power supplies are reduced. And the circuit configuration can be simplified. In addition, since no holding current is supplied from the battery 20, a high-impedance drive solenoid 63a can be used. This is because the attraction force of the solenoid is proportional to the product of the number of turns of the solenoid and the current, and the impedance of the solenoid is proportional to the square of the number of turns. Thus, since the current value is suppressed to a lower value, according to the injector driving device 66 of this embodiment, the power consumption and the heat generation amount of the circuit elements can be reduced as compared with the conventional driving device.
[0038]
Since the drive solenoid 63a has a high impedance, there is a delay in the time from when the control signal is supplied from the ECU 39 until the set current value 1.2A is reached. The ECU 39 controls the control signal by this delay time. There is no problem in actual operation because it is sufficient to advance the timing of giving the error.
[0039]
In addition, according to the present embodiment, the regenerative diode 64 is provided for regenerating the electromagnetic energy remaining in the drive solenoid 63a to the high voltage stabilization power supply circuit 38 when both the FETs 43 and 59 of the injector current drive circuit 40a are turned off. Therefore, the withstand voltage of the FET 43 does not require an output voltage of 56 V or more of the high voltage stabilization power supply circuit 38, and in addition, the power efficiency of the driving device 66 can be improved.
[0040]
Further, according to the present embodiment, the high-voltage stabilization power supply circuit 38 is configured to immediately charge and boost the voltage when the control circuit 27 detects that the potential of the capacitor 23 is lowered to the high-voltage output potential 56V. Therefore, a plurality of injector current drive circuits 40a, 40b,... Can be sequentially driven by a single high voltage stabilization power supply circuit 38 (independent injection system), and the injectors of a plurality of cylinders simultaneously inject fuel. It is possible to cope with the simultaneous injection method.
[0041]
FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention. The same parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted. Only different parts will be described below. In the second embodiment, the reference voltage source 31, the rectangular wave oscillation circuit 37, and the AND circuit 32 are removed from the high voltage stabilization power supply circuit 38 of the first embodiment. Then, the output terminal of the triangular wave oscillator 67 is connected to the non-inverting input terminal of the comparator 30, and the output terminal of the comparator 30 is connected to the gate terminal of the FET 24, so that the control circuit 68 instead of the control circuit 27. Is configured. The rest of the configuration is the same as that of the first embodiment, and thus a high voltage stabilized power supply circuit 69 is configured.
[0042]
Next, the operation of the second embodiment will be described. In the comparator 30, the level of the oscillation output of the triangular wave oscillator 67 is compared with the high voltage output level divided to an appropriate value by the resistors 28 and 29, and a PWM signal corresponding to the difference between the levels is output. A gate signal G is given to the gate terminal of the FET 24. Since the FET 24 controls disconnection of the boosting solenoid 21 in accordance with the high level pulse width of the PWM signal, a high voltage output similar to that of the high voltage stabilizing power supply circuit 38 of the first embodiment is obtained.
[0043]
FIG. 7 shows a third embodiment of the present invention. The same parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted. Only different parts will be described below. In the third embodiment, a primary coil 70a of a pulse transformer (step-up solenoid) 70 is connected instead of the step-up solenoid 21 of the high voltage stabilization power supply circuit 38 of the first embodiment, and the ground, the anode of the diode 22, Between them, the secondary coil 70b of the pulse transformer 70 is connected, and thus a high voltage stabilized power supply circuit 71 is configured. The other structure is the same as that of the first embodiment.
[0044]
Next, the operation of the third embodiment will be described. The high voltage stabilization power supply circuit 71 is configured by a so-called flyback method in which the capacitor 23 is charged by the current induced in the secondary coil 70b by cutting off the primary coil 70a of the pulse transformer 70 by the FET 24. Therefore, a high voltage output similar to that of the high voltage stabilization power supply circuit 38 of the first embodiment can be obtained.
[0045]
FIG. 8 shows a fourth embodiment of the present invention. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted. Only different parts will be described below. In the fourth embodiment, instead of the FET 59 in the injector current drive circuit 40a of the first embodiment, a PNP transistor 72 is connected with the emitter terminal on the high voltage power line 25 side. Further, the FET 43 is removed from between the driving solenoid 63a and the current detection resistor 65, and both are directly connected.
[0046]
In parallel with the series circuit of the driving solenoid 63a and the current detection resistor 65, a series circuit of the diode 80 and the NPN transistor 73 in the reverse direction is connected with the collector terminal at the ground side. A Zener diode 74 is connected in the reverse direction between the emitter terminals, and the flywheel diode 62 and the regenerative diode 64 are excluded. The other structure is the same as that of the first embodiment. The above constitutes the injector current drive circuit 75a. Thus, the gate signals G2 and G1 of the first embodiment are applied to the base terminals of the transistors 72 and 73, respectively. Therefore, substantially the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
[0047]
FIG. 9 shows a fifth embodiment of the present invention. The same parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted. Only different parts will be described below. In the fifth embodiment, an NPN transistor 76 is connected instead of the FET 43 in the injector current drive circuit 40a.
[0048]
The FET 59 is removed, and one terminal of the drive solenoid 63a is directly connected to the high voltage power line 25. In parallel with the driving solenoid 63a, a series circuit of a diode 81 in the reverse direction and an NPN transistor 77 is connected with the emitter terminal on the high voltage power supply line 25 side, and the Zener diode 78 is also connected to the transistor 77. Connected between the collector and emitter. As in the fourth embodiment, the flywheel diode 62 and the regenerative diode 64 are omitted, and the other configuration is the same as that of the first embodiment. The above constitutes the injector current drive circuit 79a. Thus, a gate signal having a phase opposite to that of the gate signal G2 of the first embodiment is applied to the base terminal of the transistor 76, and a gate signal G1 of the first embodiment is applied to the base terminal of the transistor 77. Therefore, substantially the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
[0049]
The present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, and the following modifications are possible.
Of the switching elements in the first to third embodiments, the n-channel FET may be replaced with an NPN transistor. Further, the FET 59 may be replaced with a PNP transistor by removing the resistor 60 and the Zener diode 61.
[0050]
The oscillation frequency and duty ratio of the rectangular wave oscillation circuit 37 can be appropriately changed by changing the output voltage of the high-voltage stabilization power supply circuit 38, the inductance of the boosting solenoid 21, the energization time, and the current value after the energization time. Is possible.
The starting current setting current value 1.2A and holding current value 0.4A may also be changed according to the selection of the driving solenoid 63a, and the resistance value of the current detection resistor 65 may be changed according to the change. The voltage dividing ratio may be changed as appropriate by changing the resistance values of the resistors 49 to 51.
The voltage dividing ratio of the resistors 28 and 29 may be appropriately changed according to the output voltage of the reference voltage source 31.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an electrical configuration of an injector driving apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an electrical configuration of a control circuit of a high-voltage stabilized power supply circuit
FIG. 3 is a diagram showing an electrical configuration of a second control circuit of the injector current drive circuit;
FIG. 4 is an operation waveform diagram of a high-voltage stabilized power supply circuit.
FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 4 of an injector driving device;
FIG. 6 is a view corresponding to FIG. 1, showing the main part of a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a view corresponding to FIG. 1 showing a main part of a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a view corresponding to FIG. 1 and showing a main part of a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a view corresponding to FIG. 1, showing the main part of a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a view corresponding to FIG.
FIG. 11 is an operation waveform diagram.
[Explanation of symbols]
20 is a battery (low voltage DC power supply), 21 is a boosting solenoid, 23 is a capacitor, 24 is an FET (switching element), 27 is a control circuit, 38 is a high voltage stabilized power supply, and 39 is an ECU (first control circuit). , 40a, 40b,... Are injector current drive circuits, 43 is an FET (drive switching element), 45 is a second control circuit, 59 is an FET (control switching element), 63a, 63b,. , 64 is a regenerative diode, 65 is a current detection resistor, 66 is a driving device, 68 is a control circuit, 69 is a high voltage stabilization power supply circuit, 70 is a pulse transformer (boosting solenoid), and 71 is a high voltage stabilization power supply circuit. 72 and 73 are transistors, 75a is an injector current drive circuit, 76 and 77 are transistors, and 79a is an injector current drive circuit. It is.

Claims

A low voltage DC power supply,
The switching element that cuts off and on the boosting solenoid by this low-voltage DC power supply, the capacitor that stores the energy stored in the boosting solenoid, and the switching element are controlled to be turned on and off to keep the voltage across the capacitor constant. A high-voltage stabilized power supply circuit with a control circuit to
An injector current drive circuit for supplying a holding current after supplying a starting current to the solenoid for driving the injector by the high-voltage stabilized power supply circuit ;
A current detection resistor for detecting a current flowing through the drive solenoid;
An injector driving apparatus that controls the starting current and the holding current in accordance with a current value detected by the current detection resistor .

The injector current drive circuit
A switching element for control and a driving switching element for supplying a high voltage stabilized power source supplied from a high voltage stabilized power supply circuit to a drive solenoid of the injector;
Depending on the timing and time for opening the Lee Njekuta, a first control circuit for providing a gate signal to the driving switching element,
A second control circuit that starts operation upon receiving a gate signal of the first control circuit and applies a gate signal to the control switching element in accordance with a current value detected by the current detection resistor;
The second control circuit continuously applies a gate signal to the control switching element until the current detection resistor detects a set current value, and thereafter intermittently applies the gate signal so as to maintain the holding current. 2. The injector drive device according to claim 1, wherein the current is controlled by giving the current to the injector.

A low voltage DC power supply,
The switching element that cuts off and on the boosting solenoid with this low-voltage DC power supply, the capacitor that stores the energy stored in the boosting solenoid, and the on / off control of the switching element to keep the voltage across the capacitor constant. A high-voltage stabilized power supply circuit with a control circuit to
An injector current drive circuit for supplying a holding current after supplying a starting current to the drive solenoid of the injector by the high-voltage stabilized power supply circuit;
The injector current drive circuit is
A switching element for control and a driving switching element for supplying a high voltage stabilized power source supplied from a high voltage stabilized power supply circuit to a drive solenoid of the injector;
A current detection resistor for detecting the current flowing in the injector drive solenoid;
A first control circuit for supplying a gate signal to the driving switching element according to a timing and a time for opening the injector;
A second control circuit that starts operation upon receiving a gate signal of the first control circuit and applies a gate signal to the control switching element according to a current value detected by the current detection resistor;
The second control circuit continuously applies a gate signal to the control switching element until the current detection resistor detects a set current value, and thereafter intermittently applies the gate signal so as to maintain the holding current. Configured to give and current control,
The injector current drive circuit features and to Louis further comprising regenerative diode for regenerating the remaining electromagnetic energy to the driving solenoid to a high voltage stabilizing power supply circuit when the control switching element and the driving switching element is turned off, both the Injector drive device.