JP3905247B2 - 筒内噴射式インジェクタの制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば筒内噴射式ガソリンエンジンの燃料噴射装置、またはディーゼルエンジン用燃料噴射装置等の筒内噴射式インジェクタの制御装置に関し、特に、そのインジェクタを構成するインジェクタコイルに流れる電流の検出の方法を改善して発熱の低減、回路規模の縮小、装置の小型化、更には装置コストの低減を図るようにした筒内噴射式インジェクタの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は例えば特願平１０−１６５１３２号公報に示された従来の筒内噴射式インジェクタの制御装置を示す構成図である。
図において、内燃機関の運転状態を検出する各種センサ１が設けられ、検出する各種運転状態の情報としては、例えばアクセル開度、吸入吸気量、エンジン回転数、エンジン冷却水等が含まれる。
【０００３】
制御パラメータ演算手段２は、内燃機関の運転状態を検出する各種センサ１の検出結果に基づき、内燃機関の各気筒に供給する燃料噴射量および燃料噴射時期等の制御パラメータを演算するためのマイクロコンピュータからなり、筒内噴射式インジェクタの制御装置に対して、内燃機関の各気筒に対応した筒内噴射式インジェクタを駆動するための制御信号Ｃ１〜Ｃｎを出力する。車両の電源となるバッテリー３は、バッテリー電圧ＶＢを供給する。
【０００４】
筒内噴射式インジェクタの制御装置４内には、バッテリー電圧３の電圧値ＶＢに基づいて、高電圧ＶＨを生成する高電圧発生手段５が設けられ、この高電圧ＶＨは、バッテリー電圧３の電圧値ＶＢを昇圧することにより生成される。
内燃機関の各気筒毎にそれぞれ配置された気筒内に直接燃料を噴射する第１〜第ｎの筒内噴射式インジェクタを構成するインジェクタコイル６−１〜６−ｎにはそれぞれ駆動回路７−１〜７−ｎが対応し、燃料噴射信号として電流Ｊ１〜Ｊｎが供給される。
【０００５】
インジェクタコイル６−１〜６−ｎのそれぞれに対応して設けられたインジェクタコイル駆動回路７−１〜７−ｎは、制御パラメータ演算手段２から出力される制御信号Ｃ１〜Ｃｎに基づいて、燃料噴射信号である電流Ｊ１〜Ｊｎをインジェクタコイル６−１〜６−ｎのぞれぞれに供給する。
【０００６】
過励磁信号発生手段８−１〜８−ｎは、制御パラメータ演算手段２から出力される制御信号Ｃ１〜Ｃｎのオンタイミングに同期し、筒内噴射式インジェクタを高速に初期開弁するために必要な過励磁電流を高電圧発生手段５から第１スイッチング手段９−１〜９−ｎを介して、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに供給するための一定時間を生成し、Ｅ１〜Ｅｎとして出力する。
第１スイッチング手段９−１〜９−ｎは、過励磁信号発生手段８−１〜８−ｎの出力する過励磁信号Ｅ１〜Ｅｎの期間中オン状態となって、高電圧発生手段５からインジェクタコイル６−１〜６−ｎに過励磁電流を供給する。
【０００７】
チョッピング方式保持電流発生手段１０−１〜１０−ｎは、制御パラメータ演算手段２から出力される制御信号Ｃ１〜Ｃｎがオン期間中（過励磁時間経過後）インジェクタが開弁動作を保持するために必要な保持電流を、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに供給する。即ち、チョッピング方式保持電流発生手段１０−１〜１０−ｎは、電流検出手段１３−１〜１３−ｎの検出結果である電圧値ＶＳ１〜ＶＳｎと、チョッピング方式保持電流発生手段１０−１〜１０−ｎの中で設定された保持電流設定電圧値とを比較し、保持電流が常に一定になるように第２スイッチング手段１１−１〜１１−ｎをオン／オフスイッチング制御することでバッテリー電圧３をインジェクタコイル６−１〜６−ｎに断続的に供給している。
【０００８】
第２スイッチング手段１１−１〜１１−ｎは、チョッピング方式保持電流発生手段１０−１〜１０−ｎの出力に応じて、バッテリー電圧３の電圧値ＶＢをオン／オフする。
第３スイッチング手段１２−１〜１２−ｎは、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れる電流を遮断する際に電流を高速にオフするための電流高速オフ機能を内蔵するもので、通常動作時にはオン状態で、制御信号Ｃ１〜Ｃｎの終了するタイミングでオフ状態になり、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに発生する誘導逆起電力による電流を高速に遮断する機能を合わせ持っている。
【０００９】
電流検出手段１３−１〜１３−ｎは、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れる電流を検出するもので、例えば電流電圧変換用シャント抵抗と、その両端間に接続された差動増幅器等で構成されている。これらの電流検出手段１３−１〜１３−ｎは、第３スイッチング手段１２−１〜１２−ｎとグランド間に設けられ、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れる全ての電流（過励磁電流と保持電流）を検出し、その検出結果は、電圧値ＶＳ１〜ＶＳｎで出力され、チョッピング方式保持電流発生手段１０−１〜１０−ｎと、過電流検出手段１４−１〜１４−ｎに入力されている。
【００１０】
過電流検出手段１４−１〜１４−ｎは、電流検出手段１３−１〜１３−ｎにて検出される電流電圧値ＶＳ１〜ＶＳｎに基き、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れる電流が過大であること、すなわちＶＳ１〜ＶＳｎの値が、正常制御範囲の値より大きくなっていることを検出するものであり、電圧値Ｆ１〜Ｆnを出力する。
【００１１】
故障判定保持手段１５−１〜１５−ｎは、過電流検出手段１４−１〜１４−ｎにてインジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れる電流が過大であると検出された場合に、該当気筒のインジェクタが故障と判断して、第３スイッチング手段１２−１〜１２−ｎをオン状態からオフ状態にし、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れる電流を高速に遮断すると同時に、そのオフ状態を運転期間中は継続して保持させるためのものであり、第三スイッチング手段１２−１〜１２−ｎを制御する信号として、Ｈ１〜Ｈｎを出力する
【００１２】
ダイオードＤ１〜Ｄｎは、第２スイッチング手段１１−１〜１１−ｎとインジェクタコイル６−１〜６−ｎとの間に挿入され、高電圧発生手段５から第１スイッチング手段９−１〜９−ｎを経由して供給される過励磁電流が、第２スイッチング手段１１−１〜１１−ｎに流れ込まないように阻止するための逆流阻止ダイオードである。
【００１３】
電流転流ダイオードＤ１１〜Ｄｎｎは、第２スイッチング手段１１−１〜１１−ｎのスイッチング動作オフ時に、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れていた電流が流れ続けようとする転流電流経路を構成するものである。電流の転流経路は、インジェクタコイル６−１〜６−ｎ→第３スイッチング手段１２−１〜１２−ｎ→電流検出手段１３−１〜１３−ｎ→電流転流ダイオードＤ１１〜Ｄｎｎ→インジェクタコイル６−１〜６−ｎで構成されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の筒内噴射式インジェクタの制御装置では、インジェクタを初期開弁させるために必要な過励磁電流を、高電圧発生手段から第１スイッチング手段、インジェクタコイル、第３スイッチング手段、電流検出手段、回路グラウンドの経路にて供給し、インジェクタが開弁した後は、開弁動作を保持するために必要な保持電流をバッテリー電圧から第２スイッチング手段、逆流阻止ダイオード、インジェクタコイル、第３スイッチング手段、電流検出手段、回路グラウンドの経路と、インジェクタコイル、第３スイッチング手段、電流検出手段、転流ダイオードの経路で、電流検出手段の検出結果に基づき、チョッピング式保持電流発生手段から第２スイッチング手段をオン/オフして供給しているが、電流検出手段には上記の通り、インジェクタコイルに供給される全ての電流（過励磁電流と保持電流）が流れるため、その発熱を許容するために許容電力損失の大きな電流検出手段が必要であった。
【００１５】
また、電流検出手段の検出結果は過電流検出手段にも入力されておりインジェクタコイルに流れる過電流を検出し、該当気筒インジェクタコイルの第３スイッチング手段を非通電状態にする機能を有しているが、インジェクタの初期開弁に必要な過励磁電流を異常な過電流として検出しないよう過励磁信号発生手段の信号を基に過電流検出手段の機能を一時停止させる必要があった。
【００１６】
従って、従来の筒内噴射式インジェクタの制御装置は、許容電力損失の大きな電流検出手段を構成するために部品が大型化し、かつ過電流検出手段の機能を一時停止するための回路が必要となり装置全体の回路規模が増大し、装置外形も回路規模を収納するための容積と、発熱を抑えるための表面積を確保するために大型化し、コストが高くなる等の問題点があった。
【００１７】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、電流検出手段の配置を変更することによる少電力損失部品の採用と、過電流検出手段の機能一時停止回路を削減することによる発熱の低減、回路規模の縮小、装置の小型化、更には装置コストの低減を図ることが出来る筒内噴射式インジェクタの制御装置を得ることを目的とするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係わる筒内噴射式インジェクの制御装置は、内燃機関の運転状態を検出する各種センサと、該各種センサの検出結果に基づき内燃機関の各気筒に供給する燃料量および燃料噴射時期の制御パラメータを演算する制御パラメータ演算手段と、該制御パラメータ演算手段の演算結果に基づきインジェクタの初期開弁に必要な過励磁電流をインジェクタコイルに供給するための高電圧電源を生成する高電圧発生手段と、上記インジェクタコイルに過励磁電流を一定期間供給するための時間を生成する過励磁信号発生手段と、該過励磁信号発生手段の出力に基づき上記高電圧発生手段から上記インジェクタコイルへ過励磁電流を供給するための第１スイッチング手段と、該過励磁電流供給後は上記インジェクタの開弁状態を保持するために必要な上記インジェクタコイルへ供給する保持電流を制御する保持電流制御手段と、該保持電流制御手段の出力に基づきバッテリー電圧から上記インジェクタコイルへ保持電流を供給するための第２スイッチング手段と、上記インジェクタを閉弁するために上記インジェクタコイルに流れる電流を遮断する第３スイッチング手段とを備えた筒内噴射式インジェクタの制御装置において、上記第１スイッチング手段を介して上記高電圧発生手段から供給される過励磁電流が流れない経路に配置され、上記インジェクタコイルに流れる過励磁電流以外の電流を検出する電流検出手段と、該電流検出手段の検出結果に基づき上記インジェクタコイルに流れる電流が過大であることを検出する過電流検出手段と、該過電流検出手段の検出結果に基づき上記第３スイッチング手段を非通電状態に保持する故障検出保持手段とを備えたものである。
【００１９】
請求項２の発明に係わる筒内噴射式インジェクの制御装置は、請求項１の発明において、上記過電流検出手段は、上記電流検出手段の検出結果に基づき通電期間中に故障により発生した、上記過励磁電流の値を含まない過電流を全て検出できるものである。
【００２０】
請求項３の発明に係わる筒内噴射式インジェクの制御装置は、請求項１の発明において、上記電流検出手段は、上記第２スイッチング手段を介して上記インジェクタコイルに供給される保持電流と、上記第２スイッチング手段のオフ時に流れる転流電流と、上記第３スイッチング手段のオフ時に流れる高速転流電流の全てが流れる経路に配置され、過励磁電流以外の電流全てを検出できるものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１を示す構成図であり、ここでは、例えば筒内噴射式ガソリンエンジンの燃料制御装置または、ディーゼルエンジン用燃料噴射装置等の筒内噴射式インジェクタの制御装置の場合を示している。
【００２２】
図において、内燃機関の運転状態を検出する各種センサ１が設けられ、検出する各種運転状態の情報としては、例えばアクセル開度、吸入吸気量、エンジン回転数、エンジン冷却水等が含まれる。
制御パラメータ演算手段２は、内燃機関の運転状態を検出する各種センサ１の検出結果に基づき、内燃機関の各気筒に供給する燃料噴射量および燃料噴射時期等の制御パラメータを演算するためのマイクロコンピュータからなり、筒内噴射式インジェクタの制御装置に対して、内燃機関の各気筒に対応した筒内噴射式インジェクタを駆動するための制御信号Ｃ１〜Ｃｎを出力する。車両の電源となるバッテリー３は、バッテリー電圧ＶＢを供給する。
【００２３】
筒内噴射式インジェクタの制御装置４内には、バッテリー電圧３の電圧値ＶＢに基づいて、高電圧ＶＨを生成する高電圧発生手段５が設けられ、この高電圧ＶＨは、バッテリー電圧３の電圧値ＶＢを昇圧することにより生成される。
内燃機関の各気筒毎にそれぞれ配置された気筒内に直接燃料を噴射する第１〜第ｎの筒内噴射式インジェクタを構成するインジェクタコイル６−１〜６−ｎにはそれぞれ駆動回路７−１〜７−ｎが対応し、燃料噴射信号として電流Ｊ１〜Ｊｎが供給される。
【００２４】
インジェクタコイル６−１〜６−ｎのそれぞれに対応して設けられたインジェクタコイル駆動回路７−１〜７−ｎは、制御パラメータ演算手段２から出力される制御信号Ｃ１〜Ｃｎに基づいて、燃料噴射信号である電流Ｊ１〜Ｊｎをインジェクタコイル６−１〜６−ｎのぞれぞれに供給する。
【００２５】
過励磁信号発生手段８−１〜８−ｎは、制御パラメータ演算手段２から出力される制御信号Ｃ１〜Ｃｎのオンタイミングに同期し、筒内噴射式インジェクタを高速に初期開弁するために必要な過励磁電流を高電圧発生手段５から第１スイッチング手段９−１〜９−ｎを介して、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに供給するための一定時間を生成し、Ｅ１〜Ｅｎとして出力する。
第１スイッチング手段９−１〜９−ｎは、過励磁信号発生手段８−１〜８−ｎの出力する過励磁信号Ｅ１〜Ｅｎの期間中オン状態となって、高電圧発生手段５からインジェクタコイル６−１〜６−ｎに過励磁電流を供給する。
【００２６】
チョッピング方式保持電流発生手段１０−１〜１０−ｎは、制御パラメータ演算手段２から出力される制御信号Ｃ１〜Ｃｎがオン期間中（過励磁時間経過後）インジェクタが開弁動作を保持するために必要な保持電流を、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに供給する。即ち、チョッピング方式保持電流発生手段１０−１〜１０−ｎは、電流検出手段１３−１〜１３−ｎの検出結果である電圧値ＶＳ１〜ＶＳｎと、チョッピング方式保持電流発生手段１０−１〜１０−ｎの中で設定された保持電流設定電圧値とを比較し、保持電流が常に一定になるように第２スイッチング手段１１−１〜１１−ｎをオン／オフスイッチング制御することでバッテリー電圧３をインジェクタコイル６−１〜６−ｎに断続的に供給している。
【００２７】
第２スイッチング手段１１−１〜１１−ｎは、チョッピング方式保持電流発生手段１０−１〜１０−ｎの出力に応じて、バッテリー電圧３の電圧値ＶＢをオン／オフする。
第３スイッチング手段１２−１〜１２−ｎは、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れる電流を遮断する際に電流を高速にオフするための電流高速オフ機能を内蔵するもので、通常動作時にはオン状態で、制御信号Ｃ１〜Ｃｎの終了するタイミングでオフ状態になり、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに発生する誘導逆起電力による電流を高速に遮断する機能を合わせ持っている。
【００２８】
電流検出手段１３−１〜１３−ｎは、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れる電流を検出するもので、例えば電流電圧変換用シャント抵抗と、その両端間に接続された差動増幅器等で構成されており、高電圧発生手段５から第１スイッチング手段９−１〜９−ｎを介して、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに供給される過励磁電流が流れない経路でかつ、バッテリー電圧３から第２スイッチング手段１１−１〜１１−ｎ、逆流阻止ダイオードＤ１〜Ｄｎを介して、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに供給される保持電流と、第２スイッチング手段１１−１〜１１−ｎがオフ時に流れる転流電流と、第３スイッチング手段１２−１〜１２−ｎがオフ時に流れる高速転流電流の全てが流れる経路に配置されており、過励磁電流以外の電流全てを検出できるようになっている。その検出結果は、電圧値ＶＳ１〜ＶＳｎで出力され、チョッピング方式保持電流発生手段１０−１〜１０−ｎと、過電流検出手段１４−１〜１４−ｎに入力されている。
【００２９】
つまり、本実施の形態では、電流検出手段１３−１〜１３−ｎを、過励磁信号発生手段８−１〜８−ｎの信号に基づき高電圧発生手段５から第１スイッチング手段９−１〜９−ｎを介してインジェクタコイル６−１〜６−ｎに供給される過励磁電流の流れる経路には配置せず、インジェクタが開弁後にその開弁状態を保持するために必要な保持電流発生手段１０−１〜１０−ｎの出力に基づきバッテリー電圧ＶＢから第２スイッチング手段１１−１〜１１−ｎを介してインジェクタコイル６−１〜６−ｎへ供給される保持電流と、第２スイッチング手段１１−１〜１１−ｎの動作がオフの時に流れるインジェクタコイル６−１〜６−ｎの転流電流と、インジェクタを閉弁するためにインジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れる電流を、高速に遮断する時に流れる遮断電流の全てが流れる経路に配置する。
【００３０】
過電流検出手段１４−１〜１４−ｎは、電流検出手段１３−１〜１３−ｎにて検出される電流電圧値ＶＳ１〜ＶＳｎに基き、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れる電流が過大であること、すなわちＶＳ１〜ＶＳｎの値が、正常制御範囲の値より大きくなっていることを検出し、電圧値Ｆ１〜Ｆnを出力する。電流検出手段１３−１〜１３−ｎの検出結果であるＶＳ１〜ＶＳｎの値は、過励磁電流の値を含んでいないため過電流検出のための判定を過励磁期間中一時停止するための回路が不要である。
【００３１】
故障判定保持手段１５−１〜１５−ｎは、過電流検出手段１４−１〜１４−ｎにてインジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れる電流が過大であると検出された場合に、該当気筒のインジェクタが故障と判断して、第３スイッチング手段１２−１〜１２−ｎをオン状態からオフ状態にし、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れる電流を高速に遮断すると同時に、そのオフ状態を運転期間中は継続して保持させ、第３スイッチング手段１２−１〜１２−ｎを制御する信号として、Ｈ１〜Ｈｎを出力する
【００３２】
ダイオードＤ１〜Ｄｎは、第２スイッチング手段１１−１〜１１−ｎとインジェクタコイル６−１〜６−ｎとの間に挿入され、高電圧発生手段５から第１スイッチング手段９−１〜９−ｎを経由して供給される過励磁電流が、第２スイッチング手段１１−１〜１１−ｎに流れ込まないように阻止するための逆流阻止ダイオードである。
【００３３】
電流転流ダイオードＤ１１〜Ｄｎｎは、第２スイッチング手段１１−１〜１１−ｎのスイッチング動作オフ時に、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れていた電流が流れ続けようとする転流電流経路を構成するものである。この場合、電流の転流経路は、インジェクタコイル６−１〜６−ｎ→第３スイッチング手段１２−１〜１２−ｎ→電流転流ダイオードＤ１１〜Ｄｎｎ→電流検出手段１３−１〜１３−ｎ→インジェクタコイル６−１〜６−ｎで構成されている。
【００３４】
次に、図１に示す筒内噴射式インジェクタの制御装置の動作を、図２および図３のタイミングチャートを参照して説明する。
図２は、第１気筒にて保持電流通電期間中に過電流故障が発生した場合の各部の状態を示しており、図３は、第１気筒にて過励磁期間中に過電流故障が発生した場合の各部の状態を示している。
【００３５】
バッテリー３より高電圧発生手段５にバッテリー電圧ＶＢが供給され、このバッテリー電圧ＶＢよりも高い高電圧ＶＨが生成される。
また、各種センサ１で検出された内燃機関の運転情報に基づいて、制御パラメータ演算手段２では内燃機関に対する各種の制御パラメータ、例えば内燃機関の各気筒の燃料噴射量および燃料噴射時期が演算される。そして、この制御パラメータ演算手段２より、各気筒に対応して設けられたインジェクタを開弁駆動するための制御信号Ｃ１〜Ｃｎが出力されて駆動回路７−１〜７−ｎに供給される。
【００３６】
駆動回路７−１〜７−ｎの過励磁信号発生手段８−１〜８−ｎより出力される過励磁信号Ｅ１〜Ｅｎは、制御信号Ｃ１〜Ｃｎのオン期間の初期に応答してハイレベル「Ｈ」となる。そして、この過励磁信号Ｅ１〜Ｅｎによって第１のスイッチング手段９−１〜９−ｎがオンとされ、高電圧発生手段５より第１のスイッチング手段９−１〜９−ｎを介してインジェクタコイル６−１〜６−ｎに大きな過励磁電流が供給され、インジェクタの初期開弁が行われる。
【００３７】
過励磁信号Ｅ１〜Ｅｎのハイレベル「Ｈ」の期間が終了すると第１のスイッチング手段９−１〜９−ｎはオフとされるが、制御信号Ｃ１〜Ｃｎの残りのオン期間の間は、保持電流発生手段１０−１〜１０−ｎによって、バッテリー電圧ＶＢより第２のスイッチング手段１１−１〜１１−ｎ、保護ダイオードＤ１〜Ｄｎおよび電流検出手段１３−１〜１３−ｎを介してインジェクタコイル６−１〜６−ｎに一定電流Ｊ１〜Ｊｎが供給され、インジェクタの開弁が保持される。この場合、電流検出手段１３−１〜１３−ｎで検出される電流に対応した電圧が保持電流発生手段１０−１〜１０−ｎに供給され、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れる電流Ｊ１〜Ｊｎが一定となるようにフィードバック制御される。
【００３８】
そして、制御信号Ｃ１〜Ｃｎのオン期間が終了してオフ期間となると、バッテリー電圧ＶＢからのインジェクタコイル６−１〜６−ｎへの電流の供給も停止され、第３のスイッチング手段１２−１〜１２−ｎ内蔵の電流高速オフ手段によってインジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れる電流Ｊ１〜Ｊｎは高速に遮断される。
【００３９】
また、過電流検出手段１４−１〜１４−ｎで、電流検出手段１３−１〜１３−ｎで検出される電圧に基づいて、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れる電流Ｊ１〜Ｊｎが過大であることが出力信号Ｆ１〜Ｆｎとして検出されると、故障判定保持手段１５−１〜１５−ｎより出力される制御信号Ｈ１〜Ｈｎがローレベル「Ｌ」となって第３のスイッチ手段１２−１〜１２−ｎはオフ状態となる。これにより、過大な電流が流れているインジェクタコイルに流れる電流が遮断される。
【００４０】
また、例えば、第１気筒にて保持電流通電期間中に図２に示すように過電流故障が発生した場合、制御信号Ｈ１がハイレベル「Ｈ」からローレベル「Ｌ」に変化する。そして、第３のスイッチング手段１２−１はオン状態からオフ状態に変化し、第１気筒に係るインジェクタコイル６−１に流れる電流Ｊ１のみが遮断される。
【００４１】
なお、各インジェクタの初期過励磁の期間はインジェクタコイル６−１〜６−ｎに大電流が流れるため、これを故障による過電流として検出されることを防止するため、図４の過電流検出手段１４−１〜１４−ｎはそれぞれ過励磁信号発生手段８−１〜８−ｎより出力される過励磁信号Ｅ１〜Ｅｎがハイレベル「Ｈ」となっているインジェクタの初期過励磁の期間は過電流の検出を中止するようになっているが、本実施の形態の場合は、過電流検出手段１４−１〜１４−ｎは、電流検出手段１３−１〜１３−ｎにて検出される電流電圧値ＶＳ１〜ＶＳｎに基き、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れる電流が過大であること、すなわちＶＳ１〜ＶＳｎの値が、正常制御範囲の値より大きくなっていることを検出し、電圧値Ｆ１〜Ｆnを出力する。従って、電流検出手段１３−１〜１３−ｎの検出結果であるＶＳ１〜ＶＳｎの値は、過励磁電流の値を含んでいないため過電流検出のための判定を過励磁期間中一時停止するための回路が不要である。。
【００４２】
また、図３に示すように、第１気筒にて初期過励磁の期間中に過電流故障が発生した場合、この過電流は電流検出手段１３−１で検出され、過電流検出手段１４−１の出力信号である制御信号Ｆ１により故障判定手段１５−１の出力信号Ｈ１がハイレベル「Ｈ」からローレベル「Ｌ」に変化する。そして、第３のスイッチング手段１２−１はオン状態からオフ状態に変化し、第１気筒に係るインジェクタコイル６−１に流れる電流Ｊ１のみが遮断される。
【００４３】
以上のように、本実施の形態では、電流検出手段を過励磁電流が流れない経路に配置することにより電流検出手段を少電力部品にて構成でき、更に過電流検出手段の機能を過励磁電流の期間中だけ一時停止する回路を削除することにより、発熱の低減、回路規模の縮小、装置の小型化が計れ、小型軽量で安価な筒内噴射式インジェクタの制御装置を得ることができる。
【００４４】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、内燃機関の運転状態を検出する各種センサと、該各種センサの検出結果に基づき内燃機関の各気筒に供給する燃料量および燃料噴射時期の制御パラメータを演算する制御パラメータ演算手段と、該制御パラメータ演算手段の演算結果に基づきインジェクタの初期開弁に必要な過励磁電流をインジェクタコイルに供給するための高電圧電源を生成する高電圧発生手段と、上記インジェクタコイルに過励磁電流を一定期間供給するための時間を生成する過励磁信号発生手段と、該過励磁信号発生手段の出力に基づき上記高電圧発生手段から上記インジェクタコイルへ過励磁電流を供給するための第１スイッチング手段と、該過励磁電流供給後は上記インジェクタの開弁状態を保持するために必要な上記インジェクタコイルへ供給する保持電流を制御する保持電流制御手段と、該保持電流制御手段の出力に基づきバッテリー電圧から上記インジェクタコイルへ保持電流を供給するための第２スイッチング手段と、上記インジェクタを閉弁するために上記インジェクタコイルに流れる電流を遮断する第３スイッチング手段とを備えた筒内噴射式インジェクタの制御装置において、上記第１スイッチング手段を介して上記高電圧発生手段から供給される過励磁電流が流れない経路に配置され、上記インジェクタコイルに流れる過励磁電流以外の電流を検出する電流検出手段と、該電流検出手段の検出結果に基づき上記インジェクタコイルに流れる電流が過大であることを検出する過電流検出手段と、該過電流検出手段の検出結果に基づき上記第３スイッチング手段を非通電状態に保持する故障検出保持手段とを備えたので、電流検出手段全体の電力損失が低減し、電力損失の小さな部品にて回路を構成することができ、以て、回路規模が縮小し、さらに発熱を放熱するために必要な装置表面積が縮小できるため、筒内噴射式インジェクタの制御装置を小型・軽量でかつ安価に構成できるという効果がある。
【００４５】
請求項２の発明によれば、上記過電流検出手段は、上記電流検出手段の検出結果に基づき通電期間中に故障により発生した、上記過励磁電流の値を含まない過電流を全て検出できるので、過励磁電流が流れる期間、過電流検出手段の動作を一時停止する回路を削除でき、以て、従来型の筒内噴射式インジェクタの制御装置に比べ、より広範囲での過電流検出が可能になると同時に、回路規模縮小による小型・軽量でかつ安価な筒内噴射式インジェクタの制御装置を得ることができるという効果がある。
【００４６】
請求項３の発明によれば、上記電流検出手段は、上記第２スイッチング手段を介して上記インジェクタコイルに供給される保持電流と、上記第２スイッチング手段のオフ時に流れる転流電流と、上記第３スイッチング手段のオフ時に流れる高速転流電流の全てが流れる経路に配置され、過励磁電流以外の電流全てを検出できるので、装置の小型化、軽量化、低廉化に寄与できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施形態１による筒内噴射式インジェクタの制御装置を示す構成図である。
【図２】 図１の動作説明に供するためのタイミングチャートである。
【図３】 図１の動作説明に供するためのタイミングチャートである。
【図４】 従来の筒内噴射式インジェクタの制御装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１ 各種センサ、 ２ 制御パラメータ演算手段、 ３ バッテリー、 ４ 筒内噴射式インジェクタの制御装置、 ５ 高電圧発生手段、 ６−１〜６−ｎインジェクタコイル、 ７−１〜７−ｎ インジェクタコイル駆動回路、 ８−１〜８−ｎ 過励磁信号発生手段、 ９−１〜９−ｎ 第１スイッチング手段、 １０−１〜１０−ｎ チョッピング式保持電流発生手段、 １１−１〜１１−ｎ 第２スイッチング手段、 １２−１〜１２−ｎ 第３スイッチング手段、１３−１〜１３−ｎ 電流検出手段、 １４−１〜１４−ｎ 過電流検出手段、 １５−１〜１５−ｎ 故障判定保持手段。
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば筒内噴射式ガソリンエンジンの燃料噴射装置、またはディーゼルエンジン用燃料噴射装置等の筒内噴射式インジェクタの制御装置に関し、特に、そのインジェクタを構成するインジェクタコイルに流れる電流の検出の方法を改善して発熱の低減、回路規模の縮小、装置の小型化、更には装置コストの低減を図るようにした筒内噴射式インジェクタの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は例えば特願平１０−１６５１３２号公報に示された従来の筒内噴射式インジェクタの制御装置を示す構成図である。
図において、内燃機関の運転状態を検出する各種センサ１が設けられ、検出する各種運転状態の情報としては、例えばアクセル開度、吸入吸気量、エンジン回転数、エンジン冷却水等が含まれる。
【０００３】
制御パラメータ演算手段２は、内燃機関の運転状態を検出する各種センサ１の検出結果に基づき、内燃機関の各気筒に供給する燃料噴射量および燃料噴射時期等の制御パラメータを演算するためのマイクロコンピュータからなり、筒内噴射式インジェクタの制御装置に対して、内燃機関の各気筒に対応した筒内噴射式インジェクタを駆動するための制御信号Ｃ１〜Ｃｎを出力する。車両の電源となるバッテリー３は、バッテリー電圧ＶＢを供給する。
【０００４】
筒内噴射式インジェクタの制御装置４内には、バッテリー電圧３の電圧値ＶＢに基づいて、高電圧ＶＨを生成する高電圧発生手段５が設けられ、この高電圧ＶＨは、バッテリー電圧３の電圧値ＶＢを昇圧することにより生成される。
内燃機関の各気筒毎にそれぞれ配置された気筒内に直接燃料を噴射する第１〜第ｎの筒内噴射式インジェクタを構成するインジェクタコイル６−１〜６−ｎにはそれぞれ駆動回路７−１〜７−ｎが対応し、燃料噴射信号として電流Ｊ１〜Ｊｎが供給される。
【０００５】
インジェクタコイル６−１〜６−ｎのそれぞれに対応して設けられたインジェクタコイル駆動回路７−１〜７−ｎは、制御パラメータ演算手段２から出力される制御信号Ｃ１〜Ｃｎに基づいて、燃料噴射信号である電流Ｊ１〜Ｊｎをインジェクタコイル６−１〜６−ｎのぞれぞれに供給する。
【０００６】
過励磁信号発生手段８−１〜８−ｎは、制御パラメータ演算手段２から出力される制御信号Ｃ１〜Ｃｎのオンタイミングに同期し、筒内噴射式インジェクタを高速に初期開弁するために必要な過励磁電流を高電圧発生手段５から第１スイッチング手段９−１〜９−ｎを介して、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに供給するための一定時間を生成し、Ｅ１〜Ｅｎとして出力する。
第１スイッチング手段９−１〜９−ｎは、過励磁信号発生手段８−１〜８−ｎの出力する過励磁信号Ｅ１〜Ｅｎの期間中オン状態となって、高電圧発生手段５からインジェクタコイル６−１〜６−ｎに過励磁電流を供給する。
【０００７】
チョッピング方式保持電流発生手段１０−１〜１０−ｎは、制御パラメータ演算手段２から出力される制御信号Ｃ１〜Ｃｎがオン期間中（過励磁時間経過後）インジェクタが開弁動作を保持するために必要な保持電流を、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに供給する。即ち、チョッピング方式保持電流発生手段１０−１〜１０−ｎは、電流検出手段１３−１〜１３−ｎの検出結果である電圧値ＶＳ１〜ＶＳｎと、チョッピング方式保持電流発生手段１０−１〜１０−ｎの中で設定された保持電流設定電圧値とを比較し、保持電流が常に一定になるように第２スイッチング手段１１−１〜１１−ｎをオン／オフスイッチング制御することでバッテリー電圧３をインジェクタコイル６−１〜６−ｎに断続的に供給している。
【０００８】
第２スイッチング手段１１−１〜１１−ｎは、チョッピング方式保持電流発生手段１０−１〜１０−ｎの出力に応じて、バッテリー電圧３の電圧値ＶＢをオン／オフする。
第３スイッチング手段１２−１〜１２−ｎは、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れる電流を遮断する際に電流を高速にオフするための電流高速オフ機能を内蔵するもので、通常動作時にはオン状態で、制御信号Ｃ１〜Ｃｎの終了するタイミングでオフ状態になり、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに発生する誘導逆起電力による電流を高速に遮断する機能を合わせ持っている。
【０００９】
電流検出手段１３−１〜１３−ｎは、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れる電流を検出するもので、例えば電流電圧変換用シャント抵抗と、その両端間に接続された差動増幅器等で構成されている。これらの電流検出手段１３−１〜１３−ｎは、第３スイッチング手段１２−１〜１２−ｎとグランド間に設けられ、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れる全ての電流（過励磁電流と保持電流）を検出し、その検出結果は、電圧値ＶＳ１〜ＶＳｎで出力され、チョッピング方式保持電流発生手段１０−１〜１０−ｎと、過電流検出手段１４−１〜１４−ｎに入力されている。
【００１０】
過電流検出手段１４−１〜１４−ｎは、電流検出手段１３−１〜１３−ｎにて検出される電流電圧値ＶＳ１〜ＶＳｎに基き、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れる電流が過大であること、すなわちＶＳ１〜ＶＳｎの値が、正常制御範囲の値より大きくなっていることを検出するものであり、電圧値Ｆ１〜Ｆnを出力する。
【００１１】
故障判定保持手段１５−１〜１５−ｎは、過電流検出手段１４−１〜１４−ｎにてインジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れる電流が過大であると検出された場合に、該当気筒のインジェクタが故障と判断して、第３スイッチング手段１２−１〜１２−ｎをオン状態からオフ状態にし、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れる電流を高速に遮断すると同時に、そのオフ状態を運転期間中は継続して保持させるためのものであり、第三スイッチング手段１２−１〜１２−ｎを制御する信号として、Ｈ１〜Ｈｎを出力する
【００１２】
ダイオードＤ１〜Ｄｎは、第２スイッチング手段１１−１〜１１−ｎとインジェクタコイル６−１〜６−ｎとの間に挿入され、高電圧発生手段５から第１スイッチング手段９−１〜９−ｎを経由して供給される過励磁電流が、第２スイッチング手段１１−１〜１１−ｎに流れ込まないように阻止するための逆流阻止ダイオードである。
【００１３】
電流転流ダイオードＤ１１〜Ｄｎｎは、第２スイッチング手段１１−１〜１１−ｎのスイッチング動作オフ時に、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れていた電流が流れ続けようとする転流電流経路を構成するものである。電流の転流経路は、インジェクタコイル６−１〜６−ｎ→第３スイッチング手段１２−１〜１２−ｎ→電流検出手段１３−１〜１３−ｎ→電流転流ダイオードＤ１１〜Ｄｎｎ→インジェクタコイル６−１〜６−ｎで構成されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の筒内噴射式インジェクタの制御装置では、インジェクタを初期開弁させるために必要な過励磁電流を、高電圧発生手段から第１スイッチング手段、インジェクタコイル、第３スイッチング手段、電流検出手段、回路グラウンドの経路にて供給し、インジェクタが開弁した後は、開弁動作を保持するために必要な保持電流をバッテリー電圧から第２スイッチング手段、逆流阻止ダイオード、インジェクタコイル、第３スイッチング手段、電流検出手段、回路グラウンドの経路と、インジェクタコイル、第３スイッチング手段、電流検出手段、転流ダイオードの経路で、電流検出手段の検出結果に基づき、チョッピング式保持電流発生手段から第２スイッチング手段をオン/オフして供給しているが、電流検出手段には上記の通り、インジェクタコイルに供給される全ての電流（過励磁電流と保持電流）が流れるため、その発熱を許容するために許容電力損失の大きな電流検出手段が必要であった。
【００１５】
また、電流検出手段の検出結果は過電流検出手段にも入力されておりインジェクタコイルに流れる過電流を検出し、該当気筒インジェクタコイルの第３スイッチング手段を非通電状態にする機能を有しているが、インジェクタの初期開弁に必要な過励磁電流を異常な過電流として検出しないよう過励磁信号発生手段の信号を基に過電流検出手段の機能を一時停止させる必要があった。
【００１６】
従って、従来の筒内噴射式インジェクタの制御装置は、許容電力損失の大きな電流検出手段を構成するために部品が大型化し、かつ過電流検出手段の機能を一時停止するための回路が必要となり装置全体の回路規模が増大し、装置外形も回路規模を収納するための容積と、発熱を抑えるための表面積を確保するために大型化し、コストが高くなる等の問題点があった。
【００１７】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、電流検出手段の配置を変更することによる少電力損失部品の採用と、過電流検出手段の機能一時停止回路を削減することによる発熱の低減、回路規模の縮小、装置の小型化、更には装置コストの低減を図ることが出来る筒内噴射式インジェクタの制御装置を得ることを目的とするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係わる筒内噴射式インジェクの制御装置は、内燃機関の運転状態を検出する各種センサと、該各種センサの検出結果に基づき内燃機関の各気筒に供給する燃料量および燃料噴射時期の制御パラメータを演算する制御パラメータ演算手段と、該制御パラメータ演算手段の演算結果に基づきインジェクタの初期開弁に必要な過励磁電流をインジェクタコイルに供給するための高電圧電源を生成する高電圧発生手段と、上記インジェクタコイルに過励磁電流を一定期間供給するための時間を生成する過励磁信号発生手段と、該過励磁信号発生手段の出力に基づき上記高電圧発生手段から上記インジェクタコイルへ過励磁電流を供給するための第１スイッチング手段と、該過励磁電流供給後は上記インジェクタの開弁状態を保持するために必要な上記インジェクタコイルへ供給する保持電流を制御する保持電流制御手段と、該保持電流制御手段の出力に基づきバッテリー電圧から上記インジェクタコイルへ保持電流を供給するための第２スイッチング手段と、上記インジェクタを閉弁するために上記インジェクタコイルに流れる電流を遮断する第３スイッチング手段とを備えた筒内噴射式インジェクタの制御装置において、上記第１スイッチング手段を介して上記高電圧発生手段から供給される過励磁電流が流れない経路に配置され、上記インジェクタコイルに流れる過励磁電流以外の電流を検出する電流検出手段と、該電流検出手段の検出結果に基づき上記インジェクタコイルに流れる電流が過大であることを検出する過電流検出手段と、該過電流検出手段の検出結果に基づき上記第３スイッチング手段を非通電状態に保持する故障検出保持手段とを備えたものである。
【００１９】
請求項２の発明に係わる筒内噴射式インジェクの制御装置は、請求項１の発明において、上記過電流検出手段は、上記電流検出手段の検出結果に基づき通電期間中に故障により発生した、上記過励磁電流の値を含まない過電流を全て検出できるものである。
【００２０】
請求項３の発明に係わる筒内噴射式インジェクの制御装置は、請求項１の発明において、上記電流検出手段は、上記第２スイッチング手段を介して上記インジェクタコイルに供給される保持電流と、上記第２スイッチング手段のオフ時に流れる転流電流と、上記第３スイッチング手段のオフ時に流れる高速転流電流の全てが流れる経路に配置され、過励磁電流以外の電流全てを検出できるものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１を示す構成図であり、ここでは、例えば筒内噴射式ガソリンエンジンの燃料制御装置または、ディーゼルエンジン用燃料噴射装置等の筒内噴射式インジェクタの制御装置の場合を示している。
【００２２】
図において、内燃機関の運転状態を検出する各種センサ１が設けられ、検出する各種運転状態の情報としては、例えばアクセル開度、吸入吸気量、エンジン回転数、エンジン冷却水等が含まれる。
制御パラメータ演算手段２は、内燃機関の運転状態を検出する各種センサ１の検出結果に基づき、内燃機関の各気筒に供給する燃料噴射量および燃料噴射時期等の制御パラメータを演算するためのマイクロコンピュータからなり、筒内噴射式インジェクタの制御装置に対して、内燃機関の各気筒に対応した筒内噴射式インジェクタを駆動するための制御信号Ｃ１〜Ｃｎを出力する。車両の電源となるバッテリー３は、バッテリー電圧ＶＢを供給する。
【００２３】
筒内噴射式インジェクタの制御装置４内には、バッテリー電圧３の電圧値ＶＢに基づいて、高電圧ＶＨを生成する高電圧発生手段５が設けられ、この高電圧ＶＨは、バッテリー電圧３の電圧値ＶＢを昇圧することにより生成される。
内燃機関の各気筒毎にそれぞれ配置された気筒内に直接燃料を噴射する第１〜第ｎの筒内噴射式インジェクタを構成するインジェクタコイル６−１〜６−ｎにはそれぞれ駆動回路７−１〜７−ｎが対応し、燃料噴射信号として電流Ｊ１〜Ｊｎが供給される。
【００２４】
インジェクタコイル６−１〜６−ｎのそれぞれに対応して設けられたインジェクタコイル駆動回路７−１〜７−ｎは、制御パラメータ演算手段２から出力される制御信号Ｃ１〜Ｃｎに基づいて、燃料噴射信号である電流Ｊ１〜Ｊｎをインジェクタコイル６−１〜６−ｎのぞれぞれに供給する。
【００２５】
過励磁信号発生手段８−１〜８−ｎは、制御パラメータ演算手段２から出力される制御信号Ｃ１〜Ｃｎのオンタイミングに同期し、筒内噴射式インジェクタを高速に初期開弁するために必要な過励磁電流を高電圧発生手段５から第１スイッチング手段９−１〜９−ｎを介して、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに供給するための一定時間を生成し、Ｅ１〜Ｅｎとして出力する。
第１スイッチング手段９−１〜９−ｎは、過励磁信号発生手段８−１〜８−ｎの出力する過励磁信号Ｅ１〜Ｅｎの期間中オン状態となって、高電圧発生手段５からインジェクタコイル６−１〜６−ｎに過励磁電流を供給する。
【００２６】
チョッピング方式保持電流発生手段１０−１〜１０−ｎは、制御パラメータ演算手段２から出力される制御信号Ｃ１〜Ｃｎがオン期間中（過励磁時間経過後）インジェクタが開弁動作を保持するために必要な保持電流を、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに供給する。即ち、チョッピング方式保持電流発生手段１０−１〜１０−ｎは、電流検出手段１３−１〜１３−ｎの検出結果である電圧値ＶＳ１〜ＶＳｎと、チョッピング方式保持電流発生手段１０−１〜１０−ｎの中で設定された保持電流設定電圧値とを比較し、保持電流が常に一定になるように第２スイッチング手段１１−１〜１１−ｎをオン／オフスイッチング制御することでバッテリー電圧３をインジェクタコイル６−１〜６−ｎに断続的に供給している。
【００２７】
第２スイッチング手段１１−１〜１１−ｎは、チョッピング方式保持電流発生手段１０−１〜１０−ｎの出力に応じて、バッテリー電圧３の電圧値ＶＢをオン／オフする。
第３スイッチング手段１２−１〜１２−ｎは、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れる電流を遮断する際に電流を高速にオフするための電流高速オフ機能を内蔵するもので、通常動作時にはオン状態で、制御信号Ｃ１〜Ｃｎの終了するタイミングでオフ状態になり、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに発生する誘導逆起電力による電流を高速に遮断する機能を合わせ持っている。
【００２８】
電流検出手段１３−１〜１３−ｎは、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れる電流を検出するもので、例えば電流電圧変換用シャント抵抗と、その両端間に接続された差動増幅器等で構成されており、高電圧発生手段５から第１スイッチング手段９−１〜９−ｎを介して、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに供給される過励磁電流が流れない経路でかつ、バッテリー電圧３から第２スイッチング手段１１−１〜１１−ｎ、逆流阻止ダイオードＤ１〜Ｄｎを介して、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに供給される保持電流と、第２スイッチング手段１１−１〜１１−ｎがオフ時に流れる転流電流と、第３スイッチング手段１２−１〜１２−ｎがオフ時に流れる高速転流電流の全てが流れる経路に配置されており、過励磁電流以外の電流全てを検出できるようになっている。その検出結果は、電圧値ＶＳ１〜ＶＳｎで出力され、チョッピング方式保持電流発生手段１０−１〜１０−ｎと、過電流検出手段１４−１〜１４−ｎに入力されている。
【００２９】
つまり、本実施の形態では、電流検出手段１３−１〜１３−ｎを、過励磁信号発生手段８−１〜８−ｎの信号に基づき高電圧発生手段５から第１スイッチング手段９−１〜９−ｎを介してインジェクタコイル６−１〜６−ｎに供給される過励磁電流の流れる経路には配置せず、インジェクタが開弁後にその開弁状態を保持するために必要な保持電流発生手段１０−１〜１０−ｎの出力に基づきバッテリー電圧ＶＢから第２スイッチング手段１１−１〜１１−ｎを介してインジェクタコイル６−１〜６−ｎへ供給される保持電流と、第２スイッチング手段１１−１〜１１−ｎの動作がオフの時に流れるインジェクタコイル６−１〜６−ｎの転流電流と、インジェクタを閉弁するためにインジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れる電流を、高速に遮断する時に流れる遮断電流の全てが流れる経路に配置する。
【００３０】
過電流検出手段１４−１〜１４−ｎは、電流検出手段１３−１〜１３−ｎにて検出される電流電圧値ＶＳ１〜ＶＳｎに基き、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れる電流が過大であること、すなわちＶＳ１〜ＶＳｎの値が、正常制御範囲の値より大きくなっていることを検出し、電圧値Ｆ１〜Ｆnを出力する。電流検出手段１３−１〜１３−ｎの検出結果であるＶＳ１〜ＶＳｎの値は、過励磁電流の値を含んでいないため過電流検出のための判定を過励磁期間中一時停止するための回路が不要である。
【００３１】
故障判定保持手段１５−１〜１５−ｎは、過電流検出手段１４−１〜１４−ｎにてインジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れる電流が過大であると検出された場合に、該当気筒のインジェクタが故障と判断して、第３スイッチング手段１２−１〜１２−ｎをオン状態からオフ状態にし、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れる電流を高速に遮断すると同時に、そのオフ状態を運転期間中は継続して保持させ、第３スイッチング手段１２−１〜１２−ｎを制御する信号として、Ｈ１〜Ｈｎを出力する
【００３２】
ダイオードＤ１〜Ｄｎは、第２スイッチング手段１１−１〜１１−ｎとインジェクタコイル６−１〜６−ｎとの間に挿入され、高電圧発生手段５から第１スイッチング手段９−１〜９−ｎを経由して供給される過励磁電流が、第２スイッチング手段１１−１〜１１−ｎに流れ込まないように阻止するための逆流阻止ダイオードである。
【００３３】
電流転流ダイオードＤ１１〜Ｄｎｎは、第２スイッチング手段１１−１〜１１−ｎのスイッチング動作オフ時に、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れていた電流が流れ続けようとする転流電流経路を構成するものである。この場合、電流の転流経路は、インジェクタコイル６−１〜６−ｎ→第３スイッチング手段１２−１〜１２−ｎ→電流転流ダイオードＤ１１〜Ｄｎｎ→電流検出手段１３−１〜１３−ｎ→インジェクタコイル６−１〜６−ｎで構成されている。
【００３４】
次に、図１に示す筒内噴射式インジェクタの制御装置の動作を、図２および図３のタイミングチャートを参照して説明する。
図２は、第１気筒にて保持電流通電期間中に過電流故障が発生した場合の各部の状態を示しており、図３は、第１気筒にて過励磁期間中に過電流故障が発生した場合の各部の状態を示している。
【００３５】
バッテリー３より高電圧発生手段５にバッテリー電圧ＶＢが供給され、このバッテリー電圧ＶＢよりも高い高電圧ＶＨが生成される。
また、各種センサ１で検出された内燃機関の運転情報に基づいて、制御パラメータ演算手段２では内燃機関に対する各種の制御パラメータ、例えば内燃機関の各気筒の燃料噴射量および燃料噴射時期が演算される。そして、この制御パラメータ演算手段２より、各気筒に対応して設けられたインジェクタを開弁駆動するための制御信号Ｃ１〜Ｃｎが出力されて駆動回路７−１〜７−ｎに供給される。
【００３６】
駆動回路７−１〜７−ｎの過励磁信号発生手段８−１〜８−ｎより出力される過励磁信号Ｅ１〜Ｅｎは、制御信号Ｃ１〜Ｃｎのオン期間の初期に応答してハイレベル「Ｈ」となる。そして、この過励磁信号Ｅ１〜Ｅｎによって第１のスイッチング手段９−１〜９−ｎがオンとされ、高電圧発生手段５より第１のスイッチング手段９−１〜９−ｎを介してインジェクタコイル６−１〜６−ｎに大きな過励磁電流が供給され、インジェクタの初期開弁が行われる。
【００３７】
過励磁信号Ｅ１〜Ｅｎのハイレベル「Ｈ」の期間が終了すると第１のスイッチング手段９−１〜９−ｎはオフとされるが、制御信号Ｃ１〜Ｃｎの残りのオン期間の間は、保持電流発生手段１０−１〜１０−ｎによって、バッテリー電圧ＶＢより第２のスイッチング手段１１−１〜１１−ｎ、保護ダイオードＤ１〜Ｄｎおよび電流検出手段１３−１〜１３−ｎを介してインジェクタコイル６−１〜６−ｎに一定電流Ｊ１〜Ｊｎが供給され、インジェクタの開弁が保持される。この場合、電流検出手段１３−１〜１３−ｎで検出される電流に対応した電圧が保持電流発生手段１０−１〜１０−ｎに供給され、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れる電流Ｊ１〜Ｊｎが一定となるようにフィードバック制御される。
【００３８】
そして、制御信号Ｃ１〜Ｃｎのオン期間が終了してオフ期間となると、バッテリー電圧ＶＢからのインジェクタコイル６−１〜６−ｎへの電流の供給も停止され、第３のスイッチング手段１２−１〜１２−ｎ内蔵の電流高速オフ手段によってインジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れる電流Ｊ１〜Ｊｎは高速に遮断される。
【００３９】
また、過電流検出手段１４−１〜１４−ｎで、電流検出手段１３−１〜１３−ｎで検出される電圧に基づいて、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れる電流Ｊ１〜Ｊｎが過大であることが出力信号Ｆ１〜Ｆｎとして検出されると、故障判定保持手段１５−１〜１５−ｎより出力される制御信号Ｈ１〜Ｈｎがローレベル「Ｌ」となって第３のスイッチ手段１２−１〜１２−ｎはオフ状態となる。これにより、過大な電流が流れているインジェクタコイルに流れる電流が遮断される。
【００４０】
また、例えば、第１気筒にて保持電流通電期間中に図２に示すように過電流故障が発生した場合、制御信号Ｈ１がハイレベル「Ｈ」からローレベル「Ｌ」に変化する。そして、第３のスイッチング手段１２−１はオン状態からオフ状態に変化し、第１気筒に係るインジェクタコイル６−１に流れる電流Ｊ１のみが遮断される。
【００４１】
なお、各インジェクタの初期過励磁の期間はインジェクタコイル６−１〜６−ｎに大電流が流れるため、これを故障による過電流として検出されることを防止するため、図４の過電流検出手段１４−１〜１４−ｎはそれぞれ過励磁信号発生手段８−１〜８−ｎより出力される過励磁信号Ｅ１〜Ｅｎがハイレベル「Ｈ」となっているインジェクタの初期過励磁の期間は過電流の検出を中止するようになっているが、本実施の形態の場合は、過電流検出手段１４−１〜１４−ｎは、電流検出手段１３−１〜１３−ｎにて検出される電流電圧値ＶＳ１〜ＶＳｎに基き、インジェクタコイル６−１〜６−ｎに流れる電流が過大であること、すなわちＶＳ１〜ＶＳｎの値が、正常制御範囲の値より大きくなっていることを検出し、電圧値Ｆ１〜Ｆnを出力する。従って、電流検出手段１３−１〜１３−ｎの検出結果であるＶＳ１〜ＶＳｎの値は、過励磁電流の値を含んでいないため過電流検出のための判定を過励磁期間中一時停止するための回路が不要である。。
【００４２】
また、図３に示すように、第１気筒にて初期過励磁の期間中に過電流故障が発生した場合、この過電流は電流検出手段１３−１で検出され、過電流検出手段１４−１の出力信号である制御信号Ｆ１により故障判定手段１５−１の出力信号Ｈ１がハイレベル「Ｈ」からローレベル「Ｌ」に変化する。そして、第３のスイッチング手段１２−１はオン状態からオフ状態に変化し、第１気筒に係るインジェクタコイル６−１に流れる電流Ｊ１のみが遮断される。
【００４３】
以上のように、本実施の形態では、電流検出手段を過励磁電流が流れない経路に配置することにより電流検出手段を少電力部品にて構成でき、更に過電流検出手段の機能を過励磁電流の期間中だけ一時停止する回路を削除することにより、発熱の低減、回路規模の縮小、装置の小型化が計れ、小型軽量で安価な筒内噴射式インジェクタの制御装置を得ることができる。
【００４４】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、内燃機関の運転状態を検出する各種センサと、該各種センサの検出結果に基づき内燃機関の各気筒に供給する燃料量および燃料噴射時期の制御パラメータを演算する制御パラメータ演算手段と、該制御パラメータ演算手段の演算結果に基づきインジェクタの初期開弁に必要な過励磁電流をインジェクタコイルに供給するための高電圧電源を生成する高電圧発生手段と、上記インジェクタコイルに過励磁電流を一定期間供給するための時間を生成する過励磁信号発生手段と、該過励磁信号発生手段の出力に基づき上記高電圧発生手段から上記インジェクタコイルへ過励磁電流を供給するための第１スイッチング手段と、該過励磁電流供給後は上記インジェクタの開弁状態を保持するために必要な上記インジェクタコイルへ供給する保持電流を制御する保持電流制御手段と、該保持電流制御手段の出力に基づきバッテリー電圧から上記インジェクタコイルへ保持電流を供給するための第２スイッチング手段と、上記インジェクタを閉弁するために上記インジェクタコイルに流れる電流を遮断する第３スイッチング手段とを備えた筒内噴射式インジェクタの制御装置において、上記第１スイッチング手段を介して上記高電圧発生手段から供給される過励磁電流が流れない経路に配置され、上記インジェクタコイルに流れる過励磁電流以外の電流を検出する電流検出手段と、該電流検出手段の検出結果に基づき上記インジェクタコイルに流れる電流が過大であることを検出する過電流検出手段と、該過電流検出手段の検出結果に基づき上記第３スイッチング手段を非通電状態に保持する故障検出保持手段とを備えたので、電流検出手段全体の電力損失が低減し、電力損失の小さな部品にて回路を構成することができ、以て、回路規模が縮小し、さらに発熱を放熱するために必要な装置表面積が縮小できるため、筒内噴射式インジェクタの制御装置を小型・軽量でかつ安価に構成できるという効果がある。
【００４５】
請求項２の発明によれば、上記過電流検出手段は、上記電流検出手段の検出結果に基づき通電期間中に故障により発生した、上記過励磁電流の値を含まない過電流を全て検出できるので、過励磁電流が流れる期間、過電流検出手段の動作を一時停止する回路を削除でき、以て、従来型の筒内噴射式インジェクタの制御装置に比べ、より広範囲での過電流検出が可能になると同時に、回路規模縮小による小型・軽量でかつ安価な筒内噴射式インジェクタの制御装置を得ることができるという効果がある。
【００４６】
請求項３の発明によれば、上記電流検出手段は、上記第２スイッチング手段を介して上記インジェクタコイルに供給される保持電流と、上記第２スイッチング手段のオフ時に流れる転流電流と、上記第３スイッチング手段のオフ時に流れる高速転流電流の全てが流れる経路に配置され、過励磁電流以外の電流全てを検出できるので、装置の小型化、軽量化、低廉化に寄与できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施形態１による筒内噴射式インジェクタの制御装置を示す構成図である。
【図２】 図１の動作説明に供するためのタイミングチャートである。
【図３】 図１の動作説明に供するためのタイミングチャートである。
【図４】 従来の筒内噴射式インジェクタの制御装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１ 各種センサ、 ２ 制御パラメータ演算手段、 ３ バッテリー、 ４ 筒内噴射式インジェクタの制御装置、 ５ 高電圧発生手段、 ６−１〜６−ｎインジェクタコイル、 ７−１〜７−ｎ インジェクタコイル駆動回路、 ８−１〜８−ｎ 過励磁信号発生手段、 ９−１〜９−ｎ 第１スイッチング手段、 １０−１〜１０−ｎ チョッピング式保持電流発生手段、 １１−１〜１１−ｎ 第２スイッチング手段、 １２−１〜１２−ｎ 第３スイッチング手段、１３−１〜１３−ｎ 電流検出手段、 １４−１〜１４−ｎ 過電流検出手段、 １５−１〜１５−ｎ 故障判定保持手段。
Claims (3)
- 内燃機関の運転状態を検出する各種センサと、該各種センサの検出結果に基づき内燃機関の各気筒に供給する燃料量および燃料噴射時期の制御パラメータを演算する制御パラメータ演算手段と、該制御パラメータ演算手段の演算結果に基づきインジェクタの初期開弁に必要な過励磁電流をインジェクタコイルに供給するための高電圧電源を生成する高電圧発生手段と、上記インジェクタコイルに過励磁電流を一定期間供給するための時間を生成する過励磁信号発生手段と、該過励磁信号発生手段の出力に基づき上記高電圧発生手段から上記インジェクタコイルへ過励磁電流を供給するための第１スイッチング手段と、該過励磁電流供給後は上記インジェクタの開弁状態を保持するために必要な上記インジェクタコイルへ供給する保持電流を制御する保持電流制御手段と、該保持電流制御手段の出力に基づきバッテリー電圧から上記インジェクタコイルへ保持電流を供給するための第２スイッチング手段と、上記インジェクタを閉弁するために上記インジェクタコイルに流れる電流を遮断する第３スイッチング手段とを備えた筒内噴射式インジェクタの制御装置において、
上記第１スイッチング手段を介して上記高電圧発生手段から供給される過励磁電流が流れない経路に配置され、上記インジェクタコイルに流れる過励磁電流以外の電流を検出する電流検出手段と、
該電流検出手段の検出結果に基づき上記インジェクタコイルに流れる電流が過大であることを検出する過電流検出手段と、
該過電流検出手段の検出結果に基づき上記第３スイッチング手段を非通電状態に保持する故障検出保持手段と
を備えたことを特徴とする筒内噴射式インジェクタの制御装置。 - 上記過電流検出手段は、上記電流検出手段の検出結果に基づき通電期間中に故障により発生した、上記過励磁電流の値を含まない過電流を全て検出できることを特徴とする請求項１記載の筒内噴射式インジェクタの制御装置。
- 上記電流検出手段は、上記第２スイッチング手段を介して上記インジェクタコイルに供給される保持電流と、上記第２スイッチング手段のオフ時に流れる転流電流と、上記第３スイッチング手段のオフ時に流れる高速転流電流の全てが流れる経路に配置され、過励磁電流以外の電流全てを検出できることを特徴とする請求項１記載の筒内噴射式インジェクタの制御装置。
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