JP4089119B2 - 電磁負荷の制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は電磁負荷の制御装置に係り、詳しくは、コンデンサ等に蓄積された蓄積エネルギーの放出によって作動応答性(例えば、燃料噴射用電磁弁の開弁応答性)の向上を図った電磁負荷の制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、電磁弁の開弁応答を早めるために、昇圧回路(DC−DCコンバータ)によりコンデンサに蓄積されたエネルギーを放出するもの、あるいは、電磁弁の通電エネルギーの回収によりコンデンサにエネルギーを蓄積し利用するものが知られている(特開平9−115727号公報、特公平7−78374号公報、特許第2598595号公報)。また、近年、排気ガス対策として、本来の噴射タイミングの他、それとは異なるタイミングでの噴射、例えば、ディーゼルエンジンの噴射制御におけるパイロットおよびメイン噴射の他に、その前後に噴射(多段噴射)を行ったり、更には他の気筒が噴射している最中にも噴射(多重噴射)を行いたいといった要求がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術では、連続する多段噴射又は、他気筒との多重噴射制御にはエネルギーの蓄積が間に合わないといった問題があった。そこで、図12に示すように、コンデンサ502に予め複数回の噴射に必要なエネルギーを蓄積しておき、噴射の際に必要なエネルギーだけ放出するという方法を用いることが考えられる。詳しくは、図12において、昇圧回路501によりコンデンサ502にエネルギーが蓄積される。コンデンサ502にはスイッチ503を介してインジェクタ504のソレノイド504aの一端が接続され、ソレノイド504aの他端はスイッチ505及び抵抗506を介して接地されている。駆動用IC507は、マイコン508からのエンジン運転状態に応じた噴射信号♯1を入力して、各スイッチ503,505,509をオン/オフ制御する。
【0004】
上記インジェクタ制御装置の動作を図13のタイムチャートに従い説明する。図13には、インジェクタによる多段噴射が実施される様子を示す。
マイコン508からの噴射信号♯1に従いスイッチ505がオンすると、それと同時にスイッチ503が一定時間だけオンし、コンデンサ502の充電電圧がインジェクタ504のソレノイド504aに対して放出される。これにより、インジェクタ504の開弁当初に大電流が流れ、インジェクタ504の開弁応答性が向上する。その後、抵抗506により検出されるインジェクタ電流に応じてスイッチ509がオン/オフされ、インジェクタ504が定電流駆動される。
【0005】
一方、コンデンサ502に対しては昇圧回路501のスイッチ501aがオン/オフされて充電が行われる。以後、このようにコンデンサ502に充電が行われるとともに、このコンデンサ502のエネルギーがインジェクタ504のソレノイド504aに供給され、燃料噴射動作に供される。
【0006】
ところが、図13において1回目と4回目の噴射は、満充電からの放電であるが2,3回目の噴射は噴射間隔が短いために満充電電圧より低いコンデンサ電圧Vcから噴射が開始している。この際の噴射開始時のコンデンサ電圧Vcが異なる時の放電によるインジェクタ電流の立ち上がり波形とインジェクタの開閉の状態を図14に示す。
【0007】
図14において、(a)のごとくコンデンサ電圧Vcが低い場合は、コンデンサ放電によるインジェクタへのエネルギー供給が電磁弁の開弁時に効率よく実施されるので開弁応答を早めることができるが(図14の期間T300を小さくできるが)、(b)のごとくコンデンサ電圧Vcが高い場合、インジェクタ電流の立ち上がりが急峻になるので、エネルギー供給のタイミングが手前にずれ(図14のt300’がt300より手前にくるので)開弁のために効率よく供給されず開弁応答が悪化したり、放電終了時に電流が落ち込み、開弁状態を維持できなくなり所望の噴射量を得られなくなる虞がある。
【0008】
そこで、この発明の目的は、高い頻度でエネルギーが使われる場合においても安定した負荷の作動を確保することができる電磁負荷の制御装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1〜3に記載の発明によれば、制御手段により、電磁負荷を動作させる期間において電磁負荷の動作の応答を早めるためのエネルギーがエネルギー蓄積手段のエネルギー蓄積レベル(例えばコンデンサ電圧)に応じた時期に電磁負荷に供給される。
【0010】
よって、エネルギー蓄積レベルの高低に依らずに、常に、一定のエネルギー供給のタイミングとなり、所望の動作を確保できる。その結果、高い頻度でエネルギーが使われる場合においても安定した負荷の作動を確保することができることとなる。
【0011】
さらに、請求項3の記載の発明によれば、第2エネルギー供給手段により電磁負荷の動作の応答を早めるためのエネルギーが車載電源の電圧に応じて遅れて電磁負荷に供給されるとともに、車載電源の電圧が低いときほど、電磁負荷の動作開始のタイミングが早められる。よって、車載電源の電圧が低下した場合にも安定した負荷の作動を確保することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
以下、この発明を具体化した第1の実施の形態を図面に従って説明する。
【0013】
本実施の形態は、車載用4気筒ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射システムとして具体化されるものであり、同燃料噴射システムにおいてコモンレール内で蓄圧された高圧燃料は、インジェクタの駆動に伴いディーゼルエンジンの各気筒に対して噴射供給される。また本実施の形態では、1回の燃焼行程に際して複数回の燃料噴射動作を行わせる多段噴射と、同時に2つのインジェクタを駆動させて各々燃料噴射を行わせる多重噴射とを実施する。
【0014】
図1は、本実施の形態におけるインジェクタ制御装置を示す電気回路図である。ただし、図1では、4つのインジェクタのうちの1つのみを示し、簡略化している。
【0015】
図1の装置は、エンジンの各気筒に対して燃料噴射を行うインジェクタ101と、インジェクタ101を駆動する駆動回路(EDU:Electric Driver Unit)100と、この駆動回路100に接続されるECU(電子制御装置)200とを備える。ECU200は、CPU、各種メモリ等からなる周知のマイクロコンピュータを備え、エンジン回転数Ne、アクセル開度ACC、エンジン水温THWなど、各種センサにて検出されるエンジン運転情報に基づき気筒毎に噴射信号を生成して駆動回路100に出力する。
【0016】
インジェクタ101は常閉式の電磁弁にて構成され、電磁負荷としてのソレノイド101aを備える。この場合、ソレノイド101aが通電されると、図示しない弁体がリターンスプリングの付勢力に抗して開弁位置に移動し、燃料噴射が行われる。また、ソレノイド101aの通電が遮断されると、弁体が元の閉弁位置に戻り、燃料噴射が停止される。
【0017】
インダクタL00は一端が車載電源としてのバッテリ電源ライン(+B)に接続され、他端がトランジスタ(スイッチング素子)T00に接続されている。以下、トランジスタは全てスイッチング素子として使用される。トランジスタT00のゲート端子には充電制御回路110が接続され、この回路110の出力に応じてトランジスタT00がオン/オフする。充電制御回路110に関し、詳しくは自励式の発振回路を使用している。また、トランジスタT00とGNDとの間には電流検出抵抗R00が接続されている。
【0018】
インダクタL00とトランジスタT00との間には、逆流防止用のダイオードD13を介してエネルギー蓄積手段としてのコンデンサC10の一端が接続されている。コンデンサC10の他端はトランジスタT00と電流検出抵抗R00との接続点に接続されている。
【0019】
上記インダクタL00、トランジスタT00、電流検出抵抗R00、充電制御回路110、ダイオードD13により昇圧手段としてのDC−DCコンバータ回路50が構成されている。トランジスタT00がオン/オフされると、ダイオードD13を通じてコンデンサC10が充電される。これにより、コンデンサC10がバッテリ電圧+Bよりも高い電圧に充電され、バッテリ電源よりも高いエネルギーを蓄積することができる。かかる場合、電流検出抵抗R00により充電電流がモニタされつつ、充電制御回路110によりトランジスタT00がオン/オフされることで、コンデンサC10が効率の良い周期で充電される。
【0020】
駆動用IC120には、#1の入力端子が接続され、駆動用IC120はこの端子を通じてECU200から第1気筒(#1)の噴射信号を取り込む。
トランジスタT12は、#1の噴射信号がオフ(論理ローレベル)からオン(論理ハイレベル)に反転するタイミングで一時的にオンとなり、コンデンサC10の蓄積エネルギーをインジェクタ101に供給(放出)するためのトランジスタである。より詳しくは、トランジスタT12はコンデンサC10と共通端子COM1との間に設けられ、駆動用IC120によりトランジスタT12がオンされると、コンデンサC10の蓄積エネルギーがCOM1側のインジェクタ101に供給される。こうしたコンデンサC10のエネルギー放出により、インジェクタの駆動電流として大電流が流れ、それに伴いインジェクタの開弁応答性が向上する。
【0021】
インジェクタ101のローサイドには、駆動回路100の端子INJ1を介してトランジスタT10が接続されており、ECU200から#1の噴射信号が供給されると、その論理ハイレベルの噴射信号により当該トランジスタT10がオンとなる。トランジスタT10は電流検出抵抗R10を介して接地されている。電流検出手段としての電流検出抵抗R10によりインジェクタ101のソレノイド101aに流れる駆動電流が検出され、その検出結果が駆動用IC120に取り込まれる。
【0022】
COM1端子はダイオードD11とトランジスタT11を介してバッテリ電源ライン(+B)に接続されている。かかる場合、駆動用IC120は、インジェクタ101のソレノイド101aに流れる駆動電流に応じてトランジスタT11をオン/オフ制御する。これにより、+Bからインジェクタ101に定電流が供給される。ダイオードD12は定電流制御のための帰還ダイオードであり、トランジスタT11のオフ時にインジェクタ101のソレノイド101aに流れる電流はダイオードD12を介して還流される。
【0023】
実際の動作に際しては、駆動指令である噴射信号の立ち上がりと同時に先ずトランジスタT12がオンされ、インジェクタ101の駆動電流としてコンデンサC10のエネルギー放出により大電流が流れた後、引き続き、トランジスタT11を通じて定電流が流れ、噴射信号の立ち下がりに伴い同駆動電流が遮断される。なお、ダイオードD11は、コンデンサC10のエネルギー放出に際し、高電位となるCOM1端子から+B側への回り込みを防止するためのダイオードである。
【0024】
ここで、本例のコンデンサC10は、予め複数回分の開弁に必要なエネルギーを蓄えることができるようになっている。具体的には、コンデンサC10の満充電電圧を高くする、または、コンデンサ容量を大きくしている。
【0025】
また、駆動用IC120には放電制御回路121が備えられている。放電制御回路121は、後述するインジェクタ開弁時のエネルギー供給のタイミングを制御する回路で、コンデンサC10の電圧Vcを取り込んで、このコンデンサ電圧Vcに基づいてトランジスタT12をオン・オフ制御する。
【0026】
また、インジェクタ101のソレノイド101a(端子INJ1)はダイオードD10を介してコンデンサC10に接続されており、通電遮断に伴いインジェクタ101のソレノイド101aに発生するフライバックエネルギー(逆起電力エネルギー)はダイオードD10を介してコンデンサC10に回収される。
【0027】
本例では、トランジスタT10が、バッテリ電源のエネルギーをソレノイドに供給するための第1エネルギー供給手段として機能し、トランジスタT12が、コンデンサC10に蓄積したエネルギーをソレノイドに供給するための第2エネルギー供給手段として機能する。
【0028】
次に、本実施の形態における作用を、図2のタイムチャートを用いて説明する。
図2の噴射前において、コンデンサC10は満充電の状態にあり、t1のタイミングで#1の噴射信号がオンに立ち上げられると、トランジスタT10がオンすると共に、それと同時にトランジスタT11,T12がオンし、インジェクタ101による噴射が開始される。トランジスタT12がオンした後において電流検出抵抗R10により検出した通電電流値が所定の値I0 になると(t3のタイミング)、1回の噴射に必要な所定のエネルギーを放出したとしてトランジスタT12がオフする。このようにして、トランジスタT12は、噴射の開始当初の一定時間だけオンし、コンデンサC10の蓄積エネルギーがインジェクタ101に放出され、これにより、インジェクタ101のソレノイド101aに大電流が流れ、インジェクタ101の開弁応答が早まる。
【0029】
このとき、図1の放電制御回路121は、以下のように作動する。
まず、図2に示すごとく、コンデンサC10の電圧Vcに応じて放電開始のタイミングが制御される。詳しくは、コンデンサ電圧Vcが高いほど噴射信号♯1の立ち上がりに対しトランジスタT12のオン・タイミング(通電開始)を遅延させて最適なタイミングに放電エネルギーを供給する。つまり、エネルギー蓄積レベルが高いときほど、ソレノイドの動作開始のタイミングに対してエネルギーの供給開始時期を遅らせる。コンデンサ電圧値Vcに応じた遅れ量τは、噴射信号#1の立ち上がりから電圧が上昇するランプ波形電圧とコンデンサ電圧Vcを比較器にて比較することにより容易に作ることができる。より具体的には、放電制御回路121の一部分を、図3に示す回路構成とする。この回路は、ランプ回路300と比較器301を具備し、ランプ回路300はコンデンサ302を有し、噴射信号を入力して、定電圧VDDによるコンデンサ302への充電動作に伴うランプ波を生成する。比較器301はランプ回路300の出力信号とコンデンサ電圧Vcを入力する。比較器301の出力端子はトランジスタT12と接続されている。そして、図4に示すように、比較器301にてコンデンサ電圧Vcとランプ回路300にて生成したランプ波とが比較され、コンデンサ電圧Vcがランプ波を下回るまでの時間が遅延時間τとなり、コンデンサ電圧Vcがランプ波を下回った時に(t10のタイミング)、トランジスタT12をオンする信号が送出される。
【0030】
一方、図4において、噴射信号♯1がオフからオンに転じたt1のタイミングにてトランジスタT11がオンして、バッテリ電源(+B)からの電流によりインジェクタ電流が流れ始めようとする。このとき、図2の(a)のように、コンデンサ電圧Vcが低い時は、上記放電制御回路121により通電開始のための遅れ量τは小さく噴射信号♯1がオフからオンに転じると、ほぼ同時にトランジスタT12も通電を始めるためにトランジスタT11を経由しての電流は流れない。そして、トランジスタT12のオンに伴いコンデンサC10の放電によるインジェクタ電流(INJ1電流)が急峻に立ち上がり、所定の電流値I0 でトランジスタT12がオフされ通電が遮断される(t3のタイミング)。このようにして、コンデンサC10の放電を止めることでインジェクタ101の開弁に効率よくエネルギーが供給される。
【0031】
また、図2の(b)のごとく、コンデンサ電圧Vcが高い場合は、放電制御回路121によりトランジスタT12の通電開始が大きく遅延されるために、噴射信号♯1がオフからオンに転じた時においてトランジスタT11のオンにてバッテリ電源(+B)からの電流によりインジェクタ電流が流れ始める。その後、t2のタイミングでのトランジスタT12のオンによりコンデンサC10の放電によるインジェクタ電流が急峻に立ち上がる。そして、所定の電流値I0 でトランジスタT12がオフ(遮断)され、コンデンサC10の放電が打ち切られる(t3’のタイミング)。この時、コンデンサC10の電圧Vcが高いのでインジェクタ電流の立ち上がりがさらに急峻になるが、放電制御回路121によってエネルギーの供給タイミングを遅らせているので、インジェクタ101の開弁に効率よくエネルギーが供給され、また放電終了後の電流の落ち込みもなく開弁応答を安定して早めることができる。
【0032】
このようにしてコンデンサC10のエネルギーを放出した後は(エネルギー供給を停止した後は)、それに引き続いてトランジスタT11がオン/オフ制御され、ダイオードD11を介してインジェクタ101のソレノイドに流れる電流値が一定値になるように定電流制御される。すなわち、電流検出抵抗R10により検出した駆動電流(INJ1電流)に応じて駆動用IC120がトランジスタT11をオン/オフし、その駆動電流を所定値に保持する。これにより、インジェクタ101は開弁状態で保持される。
【0033】
その後、#1の噴射信号がオフされると、トランジスタT10がオフしてインジェクタ101が閉弁し、同インジェクタ101による噴射が終了される。インジェクタ101の通電遮断時に発生する逆起電力エネルギーはダイオードD10を通じてコンデンサC10に回収される。
【0034】
その後に、トランジスタT00がオン/オフを開始され、DC−DCコンバータ回路50によるコンデンサC10の充電が行われる。なお、コンデンサC10からの放電電流を安定させるためにトランジスタT12の通電中はDC−DCコンバータ回路50による充電を禁止する。
【0035】
以後、噴射信号に基づいて噴射が連続して行われ、多段噴射や多重噴射が実行される。
このように、本実施の形態は下記の特徴を有する。
(イ)制御手段としての放電制御回路121は、ソレノイドを動作させる期間においてソレノイドの動作の応答を早めるためのエネルギーをコンデンサC10のエネルギー蓄積レベル(Vc)に応じた時期にソレノイドに供給する。つまり、ソレノイドを動作させる期間だけバッテリ電源のエネルギーをソレノイドに供給すると共に、ソレノイドの動作の応答を早めるためのエネルギーをコンデンサC10のエネルギー蓄積レベル(Vc)に応じた時期にソレノイドに供給するようにした。このようにコンデンサC10の放電によるインジェクタへのエネルギー供給を実施するタイミングをコンデンサC10の充電状態(コンデンサ電圧Vc)に従って制御することにより、電磁弁の開弁応答を早め、かつ安定化することができる。その結果、高い頻度でエネルギーが使われる場合においても安定したインジェクタ(ソレノイド)の作動を確保することができる。
(第2の実施の形態)
次に、第2の実施の形態を、第1の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【0036】
図5に示すように、コンデンサの電圧Vcにより放電終了のタイミングを制御する際に、(a)に比べ(b)のように、コンデンサ電圧Vcが高いほど遮断電流値I0 を高くする(I02>I01)とともに、その後のトランジスタT12をオフするタイミングに所定時間T0 のディレイを設けている。つまり、ソレノイドの動作開始に対応してコンデンサC10のエネルギーの供給を開始し、ソレノイドに流れる電流値が所定値I0 に達したことを検出してエネルギーの供給を停止する際に、コンデンサ電圧Vcが高いときほど遮断電流値を高くするとともに、遮断電流値に達したことを検出してから一定時間経過後にエネルギーの供給を停止している。これにより、放電終了のタイミングを遅らせエネルギーが必要とされるタイミングにも放電によるエネルギー供給を持続させることができる。
【0037】
具体的には、本例の放電制御回路121を、図6に示す回路構成とする。放電制御回路121には立下がりディレイ回路400と比較器401が設けられている。比較器401において、インジェクタ通電電流に相当する電圧が入力されるとともに、抵抗R40とR41による分圧が遮断電流値に相当する比較値として入力される。ここで、抵抗R40とR41による直列回路にはコンデンサC10の電圧Vcが印加され、コンデンサ電圧Vcに応じた遮断電流値が設定されることとなる。比較器401の出力端子にはゲート402を介して立下がりディレイ回路400が接続され、立下がりディレイ回路400の出力側にはトランジスタT12が接続されている。そして、噴射信号♯1がオンとなると、比較器401の比較結果に対し、ディレイ回路400を介してトランジスタT12にオン信号が送出される。つまり、図7に示すように、トランジスタT12をオフする際、遮断電流値I0 に達してから一定の時間T0 のディレイを設け、トランジスタT12をオフする。
【0038】
このようにすることにより、図5の(b)に示すように、コンデンサ電圧Vcが高く、インジェクタ電流の立ち上がりが急峻なほど実際の遮断電流を高くすることができる。これにより、コンデンサ電圧Vcが高い場合、インジェクタ電流の立ち上がりが急峻になり、図14のごとくコンデンサ放電によるエネルギー供給タイミングが手前になろうとするが、本例では、トランジスタT12の遮断が遅延されるので、放電終了後の電流の落ち込みもなく開弁応答を安定に早めることができる。
【0039】
なお、コンデンサ電圧Vcに応じて遮断電流値を高くするとともに遮断電流値に達したことを検出してから一定時間経過後にエネルギーの供給を停止したが、コンデンサ電圧Vcに応じて遮断電流値を高くするだけで遮断電流値に達したことを検出した後のディレイは設けないようにしてもよい。
(第3の実施の形態)
次に、第3の実施の形態を、第1の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【0040】
第1の実施の形態ではバッテリ電圧+Bについて格別の考慮を払わなかったが、バッテリ電圧+Bが低下する場合がある。つまり、図11の(a)に示すように、バッテリ電圧+Bが高い場合は、コンデンサ放電によるインジェクタ101へのエネルギー供給が電磁弁の開弁時に効率よく実施されるので開弁応答を早めることができる。しかし、図11の(b)に示すように、バッテリ電圧+Bが低い場合は、定電流の立ち上がりが緩やかになるので、エネルギー供給のタイミングが後にずれてエネルギーが効率よく供給されず開弁応答が悪化したり、放電終了時に電流が落ち込み開弁状態を維持できなくなり所望の噴射量を得られなくなる可能性がある。そこで、本実施形態では以下のような構成を採用している。
【0041】
図8には、図3に代わる本実施形態で用いる放電制御回路の構成を示す。図9は、その動作を表すタイムチャートである。図9のように本例ではバッテリ電圧+Bが低くなるほどトランジスタT12を遅らせてオン(コンデンサC10のエネルギーをソレノイド101aに供給)するようにしている。即ち、放電制御回路121は、図8に示すように、トランジスタT12によりソレノイド101aの動作の応答を早めるためのエネルギーを、車載電源であるバッテリの電圧+Bに応じて遅らせてソレノイド101aに供給する(+Bが低いほどコンデンサエネルギーの供給開始を遅らせる)。
【0042】
また、本実施形態においては図1のECU200がバッテリ電圧+Bを検知して、図10に示すように、電磁弁の開弁タイミング(噴射信号♯1)を基準にしてバッテリ電圧+Bが低いほど早期に噴射信号♯1に代わる噴射信号♯1’を出力して早期にトランジスタT10,T11のオン動作(ソレノイド101aの動作開始)を行わせるようにしている。即ち、ECU200はバッテリ電圧+Bが低いときほど、ソレノイド101aの動作開始のタイミングを早める。
【0043】
本実施形態では、ECU200と駆動用IC120によって、本実施形態での特徴的な動きを行わせるべくトランジスタT10,T11,T12を制御する制御手段が構成されている。
【0044】
以下、詳しく説明する。
図8のランプ回路300においてコンデンサ302にはバッテリ(+B)からの電荷を蓄積させるようになっており、図9に示すごとくランプ波の傾きはバッテリ電圧+Bによって決定される。詳しくは、バッテリ電圧+Bが低いほどランプ波の傾きは緩やかになる。このように、図8の構成とすることにより、比較器301においてランプ波とコンデンサ電圧Vcの比較により噴射信号♯1の立ち上がりに対しトランジスタT12のオン動作(通電開始)を遅延させるときに、ランプ波の傾きをバッテリ電圧+Bに依存させてバッテリ電圧+Bが低いほど噴射信号♯1の立ち上がりに対しトランジスタT12のオン動作(通電開始)が遅延する。これにより、コンデンサ電圧Vcに加えバッテリ電圧+Bによって放電開始のタイミングが制御され、最適なタイミングで放電エネルギーを供給することができる。
【0045】
時間的に区切って詳しく説明すると、図9のt1のタイミングで噴射信号♯1がオフからオンに転じると同時にトランジスタT11が通電を開始しバッテリ電源(+B)からの電流によりインジェクタ電流が流れ始めようとするが、コンデンサ電圧Vcが低く且つバッテリ電圧+Bが高い時は、通電開始のための遅れ量τは小さく噴射信号♯1がオフからオンに転じると、ほぼ同時にトランジスタT12も通電を始めるためにトランジスタT11を経由しての電流は流れない。また、トランジスタT12のオンによりコンデンサC10の放電によるインジェクタ電流が急峻に立ち上がり、所定の電流値I0 でトランジスタT12を遮断することによりコンデンサC10の放電を止めることでインジェクタ101の開弁に効率よくエネルギーが供給される。
【0046】
一方、コンデンサ電圧Vcが高い又はバッテリ電圧+Bが低い場合は、トランジスタT12の通電開始が遅延されるために、噴射信号♯1がオフからオンに転じると同時にまずトランジスタT11がオンして通電を開始しバッテリ電源(+B)からの電流によりインジェクタ電流が流れ始める。
【0047】
その後、トランジスタT12のオンによりコンデンサC10の放電によるインジェクタ電流が急峻に立ち上がり、所定の電流値I0 でトランジスタT12を遮断することによりコンデンサC10の放電を止める。
【0048】
このとき、コンデンサC10の電圧Vcが高い場合はインジェクタ電流の立ち上がりがさらに急峻になる。また、バッテリ電圧+Bが低い時は定電流制御到達時間が遅くなるが、コンデンサC10のエネルギーの供給タイミングを遅らせているので、インジェクタ(電磁弁)101の開弁に効率よくエネルギーが供給され、また、放電終了後の電流の落ち込みもなく開弁応答を安定に早めることができる。
【0049】
図10は、電磁弁の開弁タイミング(噴射信号♯1)を基準にして、(a)のごとくコンデンサ電圧Vcが低い時と、(b)のごとくコンデンサ電圧Vcが高い時と、(c)のごとくバッテリ電圧+Bが低い時における電磁弁の開弁状況を示すタイミングチャートである。
【0050】
この図10において、電磁弁の開弁を同じタイミングで制御しようとした時、バッテリ電圧+Bが定電流制御するのに充分な電圧がある場合には、(b)のごとく噴射信号♯1に対し一定の遅れ時間τ1後にトランジスタT12をオンすることにより、コンデンサ電圧Vcが高くても放電終了後の電流落ち込みなく開弁応答を安定することができる。これに対し、(c)のごとくバッテリ電圧+Bが低い場合には、この遅れ時間τ1が更に大きくなることになってしまう。そこで、ECU200はバッテリ電圧+Bを検出し、バッテリ電圧+Bが低い時にはその電圧に応じて、本来の開弁信号♯1よりもτ2だけ早めに開弁信号♯1’を出力する。
【0051】
以上のごとく、コンデンサC10の放電によるインジェクタ101へのエネルギー供給を実施するタイミングを、コンデンサC10の充電状態(コンデンサ電圧Vc)と共に、バッテリ電圧+Bによっても制御することにより、バッテリ電圧+Bが低下した場合にも電磁弁の開弁応答を早め、且つ安定したソレノイド101aの作動を確保することができる。特に、コンデンサC10に溜めるエネルギーを少ない容量で、高電圧に充電する場合に有効である。
【0052】
なお、上述した第3の実施形態では、ECU200と駆動用IC120にてトランジスタT10,T11,T12を制御する制御手段を構成して、ECU200からの噴射信号に対しハードによるディレイ回路(図8)を設け、また、バッテリ電圧+Bが低い場合は電磁弁の開弁タイミングを同じとするために、噴射信号を早めに出すソフト処理とした。この他にも、ECU200によって本実施形態での特徴的な動きを行わせるべくトランジスタT10,T11,T12を制御する制御手段を構成してもよい。つまり、コンデンサ充電電圧をもECU200内に取り込んで、ECU200において定電流制御を行うバッテリ電圧+Bの低下により噴射開始信号を早めて出力するとともに、コンデンサC10の充電量(Vc)に応じたディレイ時間を持つ放電信号を生成してもよい。
【0053】
また、これまでの説明ではディーゼルエンジンのインジェクタの制御システムに適用したが、ガソリンエンジンのインジェクタの制御システムに適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態におけるインジェクタ制御装置を示す電気回路図。
【図2】 第1の実施の形態における作用説明のためのタイムチャート。
【図3】 放電制御回路の電気回路図。
【図4】 作用説明のためのタイムチャート。
【図5】 第2の実施の形態における作用説明のためのタイムチャート。
【図6】 放電制御回路の電気回路図。
【図7】 作用説明のためのタイムチャート。
【図8】 第3の実施の形態における放電制御回路の電気回路図。
【図9】 作用説明のためのタイムチャート。
【図10】 作用説明のためのタイムチャート。
【図11】 バッテリ電圧低下時の挙動を説明するためのタイムチャート。
【図12】 従来技術を説明するためのインジェクタ制御装置の構成例を示す図。
【図13】 従来技術を説明するためのタイムチャート。
【図14】 従来技術を説明するためのタイムチャート。
【符号の説明】
50…DC−DCコンバータ回路、101a…ソレノイド、120…駆動用IC、121…放電制御回路、C10…コンデンサ、T10…トランジスタ、T12…トランジスタ、R10…抵抗。
Claims (10)
- 電磁負荷(101a)と、
前記電磁負荷に接続され、前記電磁負荷に供給するエネルギーが蓄積されるエネルギー蓄積手段(C10)と、
前記エネルギー蓄積手段に蓄積したエネルギーを用いて前記電磁負荷を制御する制御手段(120)と、
前記電磁負荷に流れる電流値を検出する電流検出手段(R10)と、
を備え、
前記制御手段(120)は、前記電磁負荷を動作させる期間において前記電磁負荷の動作の応答を早めるためのエネルギーを前記エネルギー蓄積手段のエネルギー蓄積レベル(Vc)に応じた時期に前記電磁負荷に供給し、
前記制御手段は、前記電磁負荷動作開始に対応して前記エネルギー蓄積手段のエネルギーの供給を開始し、前記電流値が所定値に達したことを検出して前記エネルギー蓄積手段のエネルギーの供給を停止し、且つ前記エネルギー蓄積レベルが高いときほど、前記所定値を高くすることを特徴とする電磁負荷の制御装置。 - 車載電源に接続された電磁負荷(101a)と、
前記車載電源のエネルギーを前記電磁負荷に供給するための第1エネルギー供給手段(T10)と、
前記電磁負荷に接続され、前記電磁負荷に供給する前記車載電源よりも高いエネルギーが蓄積されるエネルギー蓄積手段(C10)と、
前記電磁負荷と前記エネルギー蓄積手段との間に設けられ、前記エネルギー蓄積手段に蓄積したエネルギーを前記電磁負荷に供給するための第2エネルギー供給手段(T12)と、
前記第1、第2エネルギー供給手段を制御する制御手段(120)と、
前記電磁負荷に流れる電流値を検出する電流検出手段(R10)と、
を備え、
前記制御手段(120)は、前記第1エネルギー供給手段により前記電磁負荷を動作させる期間だけ前記車載電源のエネルギーを前記電磁負荷に供給すると共に、前記第2エネルギー供給手段により前記電磁負荷の動作の応答を早めるためのエネルギーを前記エネルギー蓄積手段のエネルギー蓄積レベル(Vc)に応じた時期に前記電磁負荷に供給し、
前記制御手段は、前記電磁負荷動作開始に対応して前記エネルギー蓄積手段のエネルギーの供給を開始し、前記電流値が所定値に達したことを検出して前記エネルギー蓄積手段のエネルギーの供給を停止し、且つ前記エネルギー蓄積レベルが高いときほど、前記所定値を高くすることを特徴とする電磁負荷の制御装置。 - 車載電源に接続された電磁負荷(101a)と、
前記車載電源のエネルギーを前記電磁負荷に供給するための第1エネルギー供給手段(T10)と、
前記電磁負荷に接続され、前記電磁負荷に供給する前記車載電源よりも高いエネルギーが蓄積されるエネルギー蓄積手段(C10)と、
前記電磁負荷と前記エネルギー蓄積手段との間に設けられ、前記エネルギー蓄積手段に蓄積したエネルギーを前記電磁負荷に供給するための第2エネルギー供給手段(T12)と、
前記第1、第2エネルギー供給手段を制御する制御手段(120)と、
を備え、
前記制御手段(120)は、前記第1エネルギー供給手段により前記電磁負荷を動作させる期間だけ前記車載電源のエネルギーを前記電磁負荷に供給すると共に、前記第2エネルギー供給手段により前記電磁負荷の動作の応答を早めるためのエネルギーを前記エネルギー蓄積手段のエネルギー蓄積レベル(Vc)に応じた時期に前記電磁負荷に供給し、
前記第2エネルギー供給手段により前記電磁負荷の動作の応答を早めるためのエネルギーを前記車載電源の電圧に応じて遅らせて前記電磁負荷に供給するとともに、前記車載電 源の電圧が低いときほど、前記電磁負荷の動作開始のタイミングを早めることを特徴とする電磁負荷の制御装置。 - 請求項2に記載の電磁負荷の制御装置において、
前記第2エネルギー供給手段により前記電磁負荷の動作の応答を早めるためのエネルギーを前記車載電源の電圧に応じて遅らせて前記電磁負荷に供給するとともに、前記車載電源の電圧が低いときほど、前記電磁負荷の動作開始のタイミングを早めることを特徴とする電磁負荷の制御装置。 - 請求項3に記載の電磁負荷の制御装置において、
前記エネルギー蓄積レベルが高いときほど、前記電磁負荷の動作開始のタイミングに対して前記エネルギー蓄積手段のエネルギーの供給開始時期を遅らせることを特徴とする電磁負荷の制御装置。 - 請求項1、2または4のいずれか1項に記載の電磁負荷の制御装置において、
前記電流値が所定値に達したことを検出してから一定時間経過後に前記エネルギー蓄積手段のエネルギーの供給を停止することを特徴とする電磁負荷の制御装置。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の電磁負荷の制御装置において、
前記エネルギー蓄積手段のエネルギーの供給を停止した後は、前記電磁負荷に流れる電流値が一定になるよう定電流制御することを特徴とする電磁負荷の制御装置。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の電磁負荷の制御装置において、
エネルギー蓄積手段には、車載電源電圧を昇圧手段(50)にて昇圧したエネルギーが蓄積されることを特徴とする電磁負荷の制御装置。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載の電磁負荷の制御装置において、
エネルギー蓄積手段には、電磁負荷への通電遮断時に発生するフライバックエネルギーが蓄積されることを特徴とする電磁負荷の制御装置。 - 請求項1〜9のいずれか1項に記載の電磁負荷の制御装置において、
前記電磁負荷はエンジンに燃料を供給するインジェクタのソレノイドであることを特徴とする電磁負荷の制御装置。
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