JP4118432B2

JP4118432B2 - Solenoid valve drive circuit

Info

Publication number: JP4118432B2
Application number: JP01045599A
Authority: JP
Inventors: 榎本　　滋郁; 佳史葛谷; 保弘竹内
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 1999-01-19
Filing date: 1999-01-19
Publication date: 2008-07-16
Anticipated expiration: 2019-01-19
Also published as: JP2000205437A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ソレノイドコイルへの通電に伴い電磁弁を開弁又は閉弁させるための電磁弁駆動回路に関し、特にエンジンの燃料噴射装置に用いられる電磁弁駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの燃料噴射装置において、制御コンピュータからの所定タイミングの駆動信号に応答して高圧燃料を溢流（スピル）せしめる電磁弁が知られている。このような電磁弁は概略として、燃料通路を開放又は閉鎖するための弁体と、弁体駆動用のソレノイドコイルと、弁体に一体化されたアーマチャと、ソレノイドコイルを収容するステータとを有し、ソレノイドコイルへの駆動信号がオンされると、アーマチャがステータに吸引されて弁体が所定の開弁位置又は閉弁位置に移動するようになっている。
【０００３】
また、電磁弁の駆動の一手法として、コンデンサにバッテリ電圧（電源電圧）以上の電圧を予め蓄えておき、電磁弁の駆動初期にはソレノイドコイルに対してコンデンサから高電圧を一気に放電し（突入電流を流し）、その後、バッテリ電圧から生成した定電流（保持電流）を流すものがある。こうした手法によれば、電磁弁のソレノイドコイルにおける磁束が急峻に立ち上げられて高速なる開弁又は閉弁動作が実現できると共に、その後の開弁又は閉弁の状態が所望の期間で維持できる。
【０００４】
因みに、特開平８−１４０９１号公報には、ソレノイドコイルが非作動状態になるときに、ソレノイドコイル内のエネルギを蓄電回路（コンデンサ）に蓄えるようにした電磁弁駆動回路が開示されている。かかる電磁弁駆動回路では、蓄電回路の蓄電電圧をソレノイドコイルに印加する時、当該蓄電電圧が直流電源電圧よりも高い所定電圧まで減少した時に終了すると共に、その後、ソレノイドコイルが非作動状態になりソレノイドコイル内のエネルギを回収する際、直流電源電圧よりも高い電圧を用いてエネルギ回収を行うようにしている。これにより、ソレノイドコイル内の電流の立ち下がりを急峻にするようにしていた。なお、蓄電回路の蓄電電圧が直流電源電圧と同じ向きでソレノイドコイルに印加されるように構成していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年のディーゼルエンジンにあっては、各気筒におけるメイン噴射に先立って微少量の燃料を噴射する、いわゆるパイロット噴射を行うことで、燃費の向上や排ガス対策及び騒音対策等を図るようにした燃料噴射制御システムが提案され、実用化されている。
【０００６】
ところが、上記従来公報を含む既存の電磁弁駆動回路でパイロット噴射を行う場合、以下に示す課題がある。すなわち、電磁弁のステータ及びアーマチャに通電終了後に残る残留磁束のため通電遮断時における弁体の開弁動作が遅くなり、・パイロット噴射とメイン噴射との間隔（パイロット間隔）が短くできない。
・メイン噴射の最小噴射量が小さくできない。
といった問題が生ずる。
【０００７】
かかる場合、騒音やエミッションを低減させるべくエンジン運転状態に応じてパイロット間隔を短くする、或いはメイン噴射の最小噴射量を減少させるといった要望もあるが、既存の駆動回路ではその要望に応えることができず、十分にパイロット間隔を短くする、或いはメイン噴射の最小噴射量を減少させることはできない。
【０００８】
一方、カムの使用域を変えることで、エンジン運転状態に応じて燃料の噴射率を変える、いわゆるプレストローク噴射のニーズも高まっているが、これについてもやはり、電磁弁のステータ及びアーマチャの残留磁束に起因して弁体動作の追従性が十分に得られず、エンジン運転状態に合わせて噴射量を要求通りに減少させることはできない。
【０００９】
本発明は、上記問題に着目してなされたものであって、その目的とするところは、ソレノイドコイルへの電流遮断時における電磁弁の応答性を向上させることができる電磁弁駆動回路を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、電磁弁を駆動するための駆動信号に応答して直流電源電圧をソレノイドコイルに印加し、当該ソレノイドコイルに所定方向の駆動電流を流す第１の電流供給回路と、ソレノイドコイルが非作動状態になるときにソレノイドコイル内のエネルギを蓄える蓄電回路と、電磁弁の駆動信号がオフになった後に、ソレノイドコイルに流れる駆動電流がゼロになるタイミングで前記蓄電回路に蓄えられた電荷を放電して、前記第１の電流供給回路による駆動電流とは逆向きにソレノイドコイルに電流を流す第２の電流供給回路とを備える。
【００１１】
上記構成によれば、第１の電流供給回路によるソレノイドコイルへの駆動電流の供給により電磁弁が駆動される。すなわち、アーマチャがステータに吸引され、それに伴い弁体が所定の動作位置に移動する。また、ソレノイドコイルが作動状態から非作動状態に変わるとき、ソレノイドコイル内のエネルギが電荷として蓄電回路に速やかに蓄えられる。第２の電流供給回路は、電磁弁の駆動信号がオフになりソレノイドコイルの通電が一旦遮断された後、蓄電回路に蓄えられた電荷を放電して、第１の電流供給回路による駆動電流とは逆向きにソレノイドコイルに電流を流す。ソレノイドコイルへの通電遮断時にはステータ及びアーマチャの残留磁束が原因で弁体動作の追従性が低下しがちになるが、上記の通り逆電流をソレノイドコイルに流すことで、弁体動作の追従性が良好となる。その結果、ソレノイドコイルへの電流遮断時における電磁弁の応答性を向上させることができる。また、上記放電をソレノイドコイルに流れる駆動電流がゼロになるタイミングで行うようにしているため、蓄電回路を放電する際に、その放電電荷を逆電流として有効に使うことができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、前記第２の電流供給回路は、前記蓄電回路の放電に際し、蓄えられた電荷の一部のみを放電させるので、蓄電回路には一部の電荷が放電されることなく残り、その電圧は常に比較的高い電圧（例えば、直流電源電圧よりも高い６０〜１００Ｖ程度）で維持される。従って、ソレノイドコイルの非作動状態でソレノイドコイル内のエネルギを蓄電回路に回収する際、比較的高い電圧を用いてエネルギの回収が行われるために、ソレノイドコイルから蓄電回路に電流が流れ込む時間は短く、ソレノイドコイルの電流の立ち下がりが早くなる。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、第１の電流供給回路において、ソレノイドコイルに接続されたトランジスタは電磁弁の駆動信号に応答してオン／オフする。また、前記トランジスタに接続されたツェナーダイオードは、ソレノイドコイルへの電流遮断時に発生する高電圧を吸収する。蓄電回路の充電電圧は、第１の電流供給回路内のツェナーダイオードのツェナー電圧よりも低い値で規制されるため、蓄電回路の放電に際し、その放電電圧により第１の電流供給回路内においてツェナーダイオードを介してトランジスタが不用意にオンされるといった不都合は生じない。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、前記第１の電流供給回路は、前記直流電源電圧よりも高い電圧を蓄える高電圧回路と、直流電源電圧を受けてソレノイドコイルに所定の定電流を供給する定電流供給回路とを備え、電磁弁の駆動開始当初に前記高電圧回路の高電圧を一気に放電すると共に、引き続き前記定電流供給回路の定電流によって当該電磁弁のオン状態を維持する。
【００１６】
本構成によれば、電磁弁の作動当初において電流の急峻な立ち上がりが得られ、弁体が速やかに所定の動作位置に移動する。また、電磁弁の作動後においてその状態が所望の期間で維持できる。こうした電磁弁駆動方式を併せ持つことで、本発明の電磁弁駆動回路では駆動信号のオン時及びオフ時の何れにも電磁弁の高速駆動が実現できる。
【００１７】
請求項５に記載の発明では、第２の電流供給回路において、ソレノイドコイルに接続されたトランジスタは前記蓄電回路の放電に際してオン／オフする。また、前記トランジスタに接続されたツェナーダイオードは、蓄電回路の放電終了時に発生する高電圧を吸収する。高電圧回路の充電電圧は、第２の電流供給回路内のツェナーダイオードのツェナー電圧よりも低い値で規制されるため、高電圧回路の放電に際し、その放電電圧により第２の電流供給回路内においてツェナーダイオードを介してトランジスタが不用意にオンされるといった不都合は生じない。
【００１８】
請求項６に記載の発明では、プランジャの往復動に伴い燃料を高圧化し、その高圧燃料を内燃機関へ供給する際の噴射量を制御するための燃料噴射装置に適用され、メイン噴射とそれに先立つパイロット噴射とを行うべくソレノイドコイルを通電する、或いはプランジャによる燃料加圧当初、その加圧途中で燃料噴射を開始するプレストローク噴射を行うべくソレノイドコイルを通電する。
【００１９】
例えばパイロット噴射を行う場合、電磁弁のステータ及びアーマチャの残留磁束に起因して通電遮断時における弁体動作が遅くなり、
・パイロット噴射とメイン噴射との間隔（パイロット間隔）が短くできない。
・メイン噴射の最小噴射量が小さくできない。
といった問題が生ずるが、本発明によれば、既述の通りソレノイドコイルへの電流遮断時における電磁弁の応答性が向上することで、上記従来の諸問題が解決される。従って、騒音やエミッションを低減させるべくエンジン運転状態に応じてパイロット間隔を短くする、或いはメイン噴射の最小噴射量を減少させるといった要望に十分に応えることが可能となる。
【００２０】
また、プレストローク噴射を行う場合にもやはり、ソレノイドコイルへの電流遮断時における電磁弁の応答性が向上することで、エンジン運転状態に応じて噴射量を適宜減少させることが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明に係る電磁弁駆動回路の第１の実施の形態を図面と共に説明する。本実施の形態では、車両用多気筒ディーゼルエンジンの燃料噴射装置を例にとり、同装置における分配型燃料噴射ポンプの電磁式燃料スピル弁を駆動してエンジンへの燃料噴射量を最適に制御するための電磁弁駆動回路について詳細に説明する。
【００２２】
先ず図３を用いて燃料噴射ポンプ並びにその電磁弁の構成について説明する。燃料噴射ポンプ２０のケーシング２１にはドライブシャフト２２が回転可能に配設され、そのドライブシャフト２２には公知のカップリングを介してカムプレート２３が結合されている。カムプレート２３に形成されたカム面２３ａは、ローラリング２４に支持される複数のローラ２５に当接しており、カムプレート２３はドライブシャフト２２の回転に従いその軸方向で周期的に前後（図の左右方向）に往復動する。これにより、シリンダ２６内のプランジャ２７がカムプレート２３と共に前後に往復動し、その前進時にはプランジャ２７の先端に形成された圧力室２８内の燃料を圧縮して分配ポート２９、分配流路３０を通して噴射弁３１に供給し、その後退時には吸入流路３２、吸入グループ３３を通して低圧室３４内の燃料を圧力室２８に導入する。圧力室２８から図の上方に延びた圧力室流路３５の下流側には常開式の電磁弁（電磁式燃料スピル弁）３６が配設されており、圧力室２８は、圧力室流路３５、電磁弁３６内の流路３７、及び低圧流路３８を通して低圧室３４に連通している。
【００２３】
ドライブシャフト２２にはシグナルロータ４０が配設され、ピックアップコイルからなる回転センサ４１は、シグナルロータ４０の歯の通過を検出して気筒判別信号とエンジン回転数信号とを出力する。
【００２４】
公知の燃料噴射制御を実行するためのマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）５０は、回転センサ４１の気筒判別信号とエンジン回転数信号とを入力すると共に、図示しない各種センサからアクセル開度信号やエンジン冷却水温信号等、燃料噴射制御用の各状態信号を入力する。マイコン５０は、上記各状態信号に基づいて最適な燃料噴射時期及び燃料噴射量を決定し、電磁弁駆動回路１００に駆動信号を与える。この駆動信号により電磁弁３６内のソレノイドコイル４２が作動することで、電磁弁３６内の弁体としてのニードル弁４３の開弁／閉弁動作が制御され、エンジン運転状態に応じた適切な燃料噴射量が噴射弁３１からエンジンの各気筒に与えられる。
【００２５】
電磁弁駆動回路１００による電磁弁３６の駆動に際し、ソレノイドコイル４２への通電が行われると、アーマチャ４５がステータ４４側に吸引され、アーマチャ４５と一体となったプッシュロッド４６がスプリング４７の付勢力に抗してニードル弁４３を下方に移動させる。これにより、ニードル弁４３が閉弁位置に移動し、圧力室２８から低圧室３４への燃料の流れ（スピル）が停止される。そして、プランジャ２７のリフトに伴い、圧力室２８内の高圧燃料が噴射弁３１から噴射される。
【００２６】
また、ソレノイドコイル４２への通電が遮断されると、スプリング４７の付勢力によりニードル弁４３が開弁位置に戻る（図示の状態）。これにより、圧力室２８内の高圧燃料が低圧室３４へスピルされ、噴射弁３１による燃料噴射が停止される。
【００２７】
また本実施の形態では、燃料噴射ポンプ２０からディーゼルエンジンへの燃料噴射に際し、メイン噴射とそれに先立つパイロット噴射とを実施することとしている。つまり、マイコン５０は、電磁弁の駆動信号としてパイロット噴射用の駆動信号とメイン噴射用の駆動信号とを生成し、それら各信号を電磁弁駆動回路１００に順次出力することで双方の噴射を実現する。
【００２８】
次に、電磁弁駆動回路１００の構成を図１及び図２を用いて説明する。なお、図１及び図２では、説明を分かり易くするために、電磁弁３６内のソレノイドコイル４２を含めて電磁弁駆動回路１００が示されている。
【００２９】
電磁弁駆動回路１００は主要な構成として、制御回路ＩＣ１０１と、突入電流供給回路１１０と、保持電流供給回路１３０と、通電回路１４０と、逆電流供給回路１５０と、蓄電回路１８０とを備える。それらを略述すれば、制御回路ＩＣ１０１は、マイコン５０からの駆動信号を入力し、それを基に各回路１１０，１３０，１４０に対して信号を出力する。突入電流供給回路１１０は、バッテリ電圧ＶＢよりも高い電圧を蓄え、その高電圧をソレノイドコイル４２に印加して電磁弁３６の駆動初期における突入電流（約１０Ａ）を供給する。保持電流供給回路１３０は、前記突入電流に引き続きそれよりも小さな所定の保持電流（約３Ａ）をソレノイドコイル４２に供給する。通電回路１４０は、マイコン５０からの駆動信号のオン期間中においてソレノイドコイル４２への通電を許容する。逆電流供給回路１５０は、マイコン５０からの駆動信号がオフされる時に所定の短時間だけソレノイドコイル４２に逆向きの電流を流す。さらに、蓄電回路１８０は、ソレノイドコイル４２が非作動状態になるときにソレノイドコイル４２内のエネルギを蓄える。
【００３０】
なお本実施の形態では、制御回路ＩＣ１０１、突入電流供給回路１１０、保持電流供給回路１３０及び通電回路１４０が本発明の「第１の電流供給回路」に相当し、制御回路ＩＣ１０１及び逆電流供給回路１５０が本発明の「第２の電流供給回路」に相当する。また、突入電流供給回路１１０が「高電圧回路」に、保持電流供給回路１３０が「定電流供給回路」に相当する。
【００３１】
詳細には、制御回路ＩＣ１０１において、端子Ａにはマイコン５０からの駆動信号が入力される。制御回路ＩＣ１０１は、その駆動信号と端子Ｄ，Ｈに入力される電圧信号とに基づいて端子Ｃ，Ｅ，Ｆ，Ｇからオン信号（５Ｖ）又はオフ信号（０Ｖ）の何れかを出力する。なお、制御回路ＩＣ１０１の端子Ｂには５Ｖが入力され、端子Ｉは接地電位端子に接続されている。
【００３２】
また、突入電流供給回路１１０において、トランス１１１の１次側の一端は直流電源としてのバッテリ電源（ＶＢ）に接続され、同じく他端はＮＰＮ型のトランジスタ１１２のコレクタに接続されている。トランジスタ１１２のエミッタは接地電位端子に接続されている。トランジスタ１１２のベースは、抵抗１１３を介して接地電位端子に接続されると共に、抵抗１１４を介して制御回路ＩＣ１０１の端子Ｃに接続されている。
【００３３】
トランス１１１の２次側の一端は、ダイオード１１５を介してコンデンサ１１６に接続され、同じく他端は接地電位端子に接続されている。コンデンサ１１６の高電位端子は、抵抗１１７，１１８を通して接地電位端子に接続され、これらの抵抗によりコンデンサ１１６の電圧が分圧されて検出される。抵抗１１７，１１８間の接続点は制御回路ＩＣ１０１の端子Ｄに接続されている。ここで、コンデンサ１１６に蓄えられた電荷が抵抗１１７，１１８を介して接地電位端子に流れる量を少なくするため、抵抗１１７，１１８の抵抗値を比較的大きな値とするのが望ましく、本実施の形態では抵抗１１７は３ＭΩ、抵抗１１８は１ＭΩとしている。
【００３４】
コンデンサ１１６の静電容量は１０μＦであり、充電電圧が１５０Ｖになるまで充電される。すなわち、制御回路ＩＣ１０１は、抵抗１１７，１１８間の接続点にてコンデンサ１１６の充電電圧を検出し、その電圧が１５０Ｖより低い時は１５０Ｖになるまでトランジスタ１１２をスイッチングしてコンデンサ１１６を充電する。
【００３５】
また、コンデンサ１１６の高電位端子は、ＰＮＰ型のトランジスタ１１９のエミッタに接続されると共に、抵抗１２０を介してトランジスタ１１９のベースに接続されている。また、トランジスタ１１９のコレクタは、ダイオード１２５を介してソレノイドコイル４２に接続され、同じくベースは、抵抗１２１を介してＮＰＮ型のトランジスタ１２２のコレクタに接続されている。トランジスタ１２２のエミッタは接地電位端子に接続され、同じくベースは抵抗１２３を介して接地電位端子に接続されると共に、抵抗１２４を介して制御回路ＩＣ１０１の端子Ｅに接続されている。
【００３６】
制御回路ＩＣ１０１は、端子Ａに入力されるマイコン５０からの駆動信号がオフからオンになった時から所定時間（本実施の形態では０．７ｍｓ間）だけ、端子Ｅの出力をＯＮ信号（５Ｖ）とし、トランジスタ１１９，１２２をオンにする。このとき、コンデンサ１１６に蓄えられた高電圧電荷により、ピークが約１０Ａとなる突入電流がソレノイドコイル４２に供給される。
【００３７】
また、保持電流供給回路１３０において、ＰＮＰ型のトランジスタ１３１のエミッタはバッテリ電源（ＶＢ）に接続されている。トランジスタ１３１のベースは、抵抗１３２を介してバッテリ電源（ＶＢ）に接続されると共に、抵抗１３３を介して制御回路ＩＣ１０１の端子Ｆに接続されている。トランジスタ１３１のコレクタは、ダイオード１３４を介してソレノイドコイル４２に接続されている。また、ダイオード１３５のアノードは接地電位端子に接続され、同カソードはソレノイドコイル４２に接続されている。
【００３８】
制御回路ＩＣ１０１は、マイコン５０からの駆動信号がオン（５Ｖ）の間、所定の保持電流（約３Ａ）がソレノイドコイル４２に供給されるよう、同コイル４２の駆動電流を監視しつつ端子Ｆの出力信号をオン／オフさせる。
【００３９】
更に、通電回路１４０において、ＮＰＮ型のトランジスタ１４１のコレクタはソレノイドコイル４２に接続され、同エミッタは抵抗１４２を介して接地電位端子に接続されている。トランジスタ１４１のベース−コレクタ間には、図示の如くツェナーダイオード１４３及びダイオード１４４が接続されている。ツェナーダイオード１４３は、ソレノイドコイル４２への電流遮断時に発生する高電圧を吸収するための役割をなす。また、トランジスタ１４１のベースは、抵抗１４５を介して制御回路ＩＣ１０１の端子Ｇに接続されると共に、抵抗１４６を介して接地電位端子に接続されている。
【００４０】
ここで、抵抗１４２の抵抗値は、ソレノイドコイル４２の抵抗値に比べて十分に小さく設定されており、ソレノイドコイル４２を流れる電流量にあまり影響しないようになっている。実際には、ソレノイドコイル４２の抵抗値が１．５Ωであるのに対し、抵抗１４２の抵抗値は０．０５Ωである。図中、ａ点の電圧は抵抗１４２を流れる電流によって決まり、その電圧が制御回路ＩＣ１０１の端子Ｈに入力される。すなわち、制御回路ＩＣ１０１の端子Ｈには、ソレノイドコイル４２、トランジスタ１４１及び抵抗１４２に流れる電流値に相当する電圧が入力される。
【００４１】
以上の構成（図１の制御回路ＩＣ１０１及び回路１１０，１３０，１４０）は、電磁弁３６を駆動するための基本構成に相当し、次にその動作を図４のタイムチャートを用いて説明する。
【００４２】
制御回路ＩＣ１０１の端子Ｇの出力は、マイコン５０からの駆動信号に応答してオン／オフし、端子Ｇの出力がオンの期間ではトランジスタ１４１はオンとなり、同じく端子Ｇの出力がオフの期間ではトランジスタ１４１はオフとなる。また、マイコン５０からの駆動信号がオンになると、制御回路ＩＣ１０１の端子Ｅからの出力が０．７ｍｓ間だけオンとなる。これにより、トランジスタ１２２，１１９がオンとなり、コンデンサ１１６に蓄えられている高電圧電荷によってソレノイドコイル４２に突入電流が供給される。なお、コンデンサ１１６の充電電圧は一時的に低下するが、トランジスタ１１２のオン／オフにより１５０Ｖになるまで再充電される。
【００４３】
制御回路ＩＣ１０１の端子Ｈには抵抗１４２を流れる電流値（図１のａ点の電圧）が入力され、制御回路ＩＣ１０１は、マイコン５０からの駆動信号がオンの間、抵抗１４２を流れる電流値が約３Ａとなるように端子Ｆからの出力をオン／オフさせる。詳細には、電流値が３．１Ａ以上になると出力をオフとし、２．９Ａ以下になると出力をオンとするよう、約０．２Ａのヒステリシスを持たせている。
【００４４】
マイコン５０からの駆動信号がオフになると、制御回路ＩＣ１０１は端子Ｆ，Ｇの出力を何れもオフとし、ソレノイドコイル４２への電流の供給を停止する。端子Ｆ，Ｇの出力をオフする時、図１中のｂ点の電圧は一時的にツェナーダイオード１４３のツェナー電圧Ｖｚ（＝１７０Ｖ）となり、トランジスタ１４１は能動域で作動する。このとき、ソレノイドコイル４２のインダクタンスをＬとすると、電流の傾き、
ｄｉ／ｄｔ＝−Ｖｚ／Ｌ
でもって電流が急速に減少して電流値は０Ａとなる。なお、ソレノイドコイル４２が非作動状態に移行する時（コイル電流が０Ａまで減少する時）、電流は接地電位端子→ダイオード１３５→ソレノイドコイル４２→トランジスタ１４１→抵抗１４２という経路で流れる。但しこれは、後述する逆電流供給回路１５０を持たない場合の動作であり、回路１５０を備えるとその動作は若干変わる。
【００４５】
一方、図２の逆電流供給回路１５０において、単安定マルチバイブレータ１５１は、マイコン５０からの駆動信号の立下がりを検出し、抵抗１５２及びコンデンサ１５３により決定される所定時間だけ出力をオンとする。また、単安定マルチバイブレータ１５４は、単安定マルチバイブレータ１５１の出力信号の立下がりを検出し、抵抗１５５及びコンデンサ１５６により決定される所定時間だけ出力をオンとする。単安定マルチバイブレータ１５４の出力は、ＮＰＮ型のトランジスタ１５７，１６５のベースに各々入力される。
【００４６】
トランジスタ１５７のベースは更に、抵抗１５８を介して接地電位端子に接続され、エミッタは接地電位端子に接続されている。また、トランジスタ１５７のコレクタは、抵抗１５９を介してＰＮＰ型のトランジスタ１６０のベースに接続されている。トランジスタ１６０のベース−エミッタ間には抵抗１６１が接続され、同トランジスタ１６０のコレクタは、ダイオード１６２を介してソレノイドコイル４２に接続されている。ダイオード１６３のアノードは接地電位端子に接続され、同カソードはソレノイドコイル４２に接続されている。
【００４７】
トランジスタ１６５のベースは更に、抵抗１６６を介して接地電位端子に接続され、エミッタは接地電位端子に接続されている。また、トランジスタ１６５のコレクタはソレノイドコイル４２に接続されている。トランジスタ１６５のベース−コレクタ間には、図示の如くダイオード１６７及びツェナーダイオード１６８が接続されている。
【００４８】
また、蓄電回路１８０は、ダイオード１８１とコンデンサ１８２とから構成され、コンデンサ１８２の一端はダイオード１８１を介してソレノイドコイル４２に接続されると共にトランジスタ１６０のエミッタに接続され、コンデンサ１８２の他端は接地電位端子に接続されている。
【００４９】
ここで、コンデンサ１８２には、ソレノイドコイル４２が非作動状態となる時にソレノイドコイル４２内のエネルギが蓄えられる。実際には、コンデンサ１８２の静電容量は１μＦであり、コンデンサ１８２は約１５０Ｖに充電される。そして、単安定マルチバイブレータ１５１，１５４を介して出力される信号がオンとなる期間にてコンデンサ１８２の高電圧電荷が放電される。但し、コンデンサ１８２の放電は、蓄えられた電荷の一部のみを放電させるものであり、コンデンサ１８２の放電期間はその充電電圧が約１５０Ｖから約１００Ｖに低下するまでの比較的短い時間で規制される。従って、充電電圧は１００Ｖ以上で常に維持される。
【００５０】
次に、本実施の形態における特徴的な作用を、逆電流供給回路１５０及び蓄電回路１８０の動作を中心に図５のタイムチャートを参照しつつ説明する。
時刻ｔ１にてパイロット噴射用の駆動信号がオンになると、既述の通りコンデンサ１１６に蓄えられている高電圧電荷によりソレノイドコイル４２に約１０Ａの突入電流が供給され、ニードル弁４３は速やかに閉弁位置に移動する。突入電流が供給された後は、ソレノイドコイル４２には約３Ａの保持電流が流れ、ニードル弁４３の閉弁状態が維持される。また、時刻ｔ１では、電磁弁３６のステータ４４及びアーマチャ４５に発生する磁束が増大する。
【００５１】
その後、時刻ｔ２にてプランジャ２７のリフトが始まり、噴射弁３１から燃料の噴射が開始される。そして、時刻ｔ３にてマイコン５０からの駆動信号がオフになると、噴射弁３１による燃料噴射は一旦停止される。時刻ｔ２〜ｔ３の期間ではパイロット噴射に相当する燃料噴射が行われる。
【００５２】
時刻ｔ３では、ソレノイドコイル４２を流れ続けようとする電流が、接地電位端子から保持電流供給回路１３０内のダイオード１３５、ソレノイドコイル４２及び蓄電回路１８０内のダイオード１８１を通ってコンデンサ１８２に流れ込み、その結果、コンデンサ１８２が約１５０Ｖに充電される。
【００５３】
このとき、コンデンサ１８２に流れ込む電流の傾き「ｄｉ／ｄｔ」は、それ以前にコンデンサ１８２が約１００Ｖに充電されているので、
ｄｉ／ｄｔ＝−Ｖｃ（ｔ）／Ｌ
の関係から大きい値を達成する（Ｌはソレノイドコイル４２のインダクタンス、Ｖｃはコンデンサ１８２の電圧）。つまり、コンデンサ１８２は常に１００Ｖ以上で保持されるため、ソレノイドコイル４２からコンデンサ１８２に電流が流れ込む時間は短く、ソレノイドコイル４２に流れる電流の立ち下がりが長くなることが防止できる。
【００５４】
また、時刻ｔ３では、Ｔ１〔ｍｓ〕の間、単安定マルチバイブレータ１５１の出力がオンとなる。Ｔ１〔ｍｓ〕は、抵抗１５２及びコンデンサ１５３により決定される時間であり、ソレノイドコイル４２を流れる電流が０ｍＡにまで低下する時間とほぼ一致するように設定される。
【００５５】
その後、Ｔ１〔ｍｓ〕が経過すると単安定マルチバイブレータ１５１の出力がオフになり、それに引き続きＴ２〔ｍｓ〕の間、単安定マルチバイブレータ１５４の出力がオンとなる。Ｔ２〔ｍｓ〕は、抵抗１５５及びコンデンサ１５６により決定される時間であり、コンデンサ１８２の電圧が約１５０Ｖから約１００Ｖに低下するまでの時間に設定される。
【００５６】
単安定マルチバイブレータ１５４の出力がオンの間はトランジスタ１５７，１６０，１６５がオンとなり、コンデンサ１８２に蓄えられた高電圧電荷はトランジスタ１６０、ダイオード１６２、ソレノイドコイル４２、トランジスタ１６５を通って接地電位端子に流れ込む。このとき、ソレノイドコイル４２には、バッテリ電源（ＶＢ）をソレノイドコイル４２に印加した時と逆方向の電流（ｔ１〜３の期間とは逆方向の電流）が流れる。換言すれば、ｔ１〜ｔ３期間の電流を正の電流とすると、コンデンサ１８２の放電時には負の電流が流れることとなる。そのため、ステータ４４及びアーマチャ４５内の磁束が速やかに消滅される。従って、逆電流供給回路１５０及び蓄電回路１８０を持たない従来装置に比べ、ニードル弁４３の開弁動作が速くなり、パイロット噴射とそれに続くメイン噴射との間隔（パイロット間隔）を短縮することが可能となる。
【００５７】
本願発明者によれば、例えばエンジン回転数が８００ｒｐｍの時に、従来装置では、パイロット間隔を１．５ｍｓよりも短くするとメイン噴射量のサイクル毎のバラツキが大きくなるのに対し、本実施の形態の装置では、従来装置より０．３ｍｓ短い１．２ｍｓまで短くしても安定した燃料噴射が可能となることが確認されている。
【００５８】
なお、通電回路１４０内のツェナーダイオード１４３のツェナー電圧Ｖｚは、コンデンサ１８２の最高充電電圧１５０Ｖより高いＶｚ＝１７０Ｖとなっており、コンデンサ１８２に蓄えた電荷を放電した時、トランジスタ１４１が不用意にオンされることがないように構成されている。
【００５９】
Ｔ２〔ｍｓ〕が経過して単安定マルチバイブレータ１５４の出力がオフになると、トランジスタ１５７，１６０がオフとなり、ソレノイドコイル４２を流れ続けようとする逆電流は、接地電位端子からダイオード１６３、ソレノイドコイル４２、トランジスタ１６５を通って接地電位端子に流れ込む。このとき、図２のｃ点の電圧がツェナーダイオード１６８のツェナー電圧Ｖｚ’となることで、トランジスタ１６５が能動域で作動し、電流の傾き「ｄｉ／ｄｔ＝−Ｖｚ’／Ｌ」でもって逆電流は急速に減少する。なお、ツェナーダイオード１６８のツェナー電圧Ｖｚ’は、突入電流供給回路１１０内のコンデンサ１１６の最高充電電圧１５０Ｖより高いＶｚ’＝１７０Ｖとなっており、突入電流をソレノイドコイル４２に流す時、トランジスタ１６５が不用意にオンされることがないように構成されている。
【００６０】
その後、時刻ｔ４にてメイン噴射用の駆動信号がオンになると、ソレノイドコイル４２には再び約１０Ａの突入電流が供給され、ニードル弁４３は再び閉弁位置に移動する。突入電流が供給された後は、ソレノイドコイル４２には約３Ａの電流が流れ、ニードル弁４３の閉弁状態が維持される。そして、時刻ｔ５にてマイコン５０からの駆動信号がオフになると、噴射弁３１による燃料噴射が終了する。時刻ｔ４〜ｔ５の期間ではメイン噴射に相当する燃料噴射が行われる。
【００６１】
時刻ｔ５では、パイロット噴射が終了する時刻ｔ３と同様に、ソレノイドコイル４２を流れ続けようとする電流により蓄電回路１８０内のコンデンサ１８２が約１５０Ｖに充電される。また、Ｔ１〔ｍｓ〕の経過後において、コンデンサ１８２の高電圧電荷の放電に伴いソレノイドコイル４２に逆電流が流れ、ステータ４４及びアーマチャ４５内の磁束が速やかに消滅される。従って、ニードル弁４３の開弁動作が速やかに行われ、メイン噴射の最小噴射量を従来装置よりも少なくすることが可能となる。
【００６２】
本願発明者によれば、例えばエンジン回転数が８００ｒｐｍの時に、従来装置では、メイン噴射量を１５ｍｍ^3よりも少なくするとメイン噴射量のサイクル毎のバラツキが大きくなるのに対し、本実施の形態の装置では、従来装置より５ｍｍ^3少ない１０ｍｍ^3まで少なくしても安定した燃料噴射が可能となることが確認されている。
【００６３】
以上詳述した本実施の形態によれば、以下に示す効果が得られる。
（ａ）ソレノイドコイル４２が非作動状態になるときに同コイル４２内のエネルギをコンデンサ１８２に蓄え、電磁弁３６の駆動信号がオフになった後に、コンデンサ１８２の充電電圧をソレノイドコイル４２に印加し、通常の駆動電流とは逆向きにソレノイドコイル４２に電流を流すこととした。ソレノイドコイル４２への通電遮断時にはステータ４４及びアーマチャ４５の残留磁束が原因でニードル弁４３の動作の追従性が低下しがちになるが、上記の通り逆電流をソレノイドコイル４２に流すことで、ソレノイドコイル４２への電流遮断時における電磁弁３６の応答性を向上させることができる。
【００６４】
（ｂ）コンデンサ１８２の放電に際し、蓄えられた電荷の一部のみを放電させるので、コンデンサ１８２には一部の電荷が放電されることなく残り、その電圧は常に約１００Ｖで維持される。従って、ソレノイドコイル４２が非作動状態となり同コイル４２内のエネルギをコンデンサ１８２に回収する際、比較的高い電圧を用いてエネルギの回収が行われるために、ソレノイドコイル４２からコンデンサ１８２に電流が流れ込む時間は短く、ソレノイドコイル４２の電流の立ち下がりが早くなる。
【００６５】
（ｃ）電磁弁３６の駆動信号がオフになった後、ソレノイドコイル４２に流れる駆動電流がほぼゼロになるタイミングでコンデンサ１８２に蓄えた電荷を放電してソレノイドコイル４２に逆電流を流すので、コンデンサ１８２の放電電荷を逆電流として有効に使うことができる。
【００６６】
（ｄ）コンデンサ１８２の充電電圧は、通電回路１４０内のツェナーダイオード１４３のツェナー電圧Ｖｚよりも低い値で規制されるため、コンデンサ１８２の放電に際し、その放電電圧によりツェナーダイオード１４３を介してトランジスタ１４１が不用意にオンされるといった不都合は生じない。
【００６７】
（ｅ）電磁弁３６の駆動開始当初にコンデンサ１１６の高電圧を一気に放電すると共に、引き続き所定の保持電流によって当該電磁弁３６のオン状態を維持するので、電磁弁３６の作動当初において電流の急峻な立ち上がりが得られ、ニードル弁４３が速やかに所定の閉作位置に移動する。また、電磁弁３６の作動後において閉弁状態が所望の期間で維持できる。こうした電磁弁駆動方式を併せ持つことで、電磁弁駆動回路１００は駆動信号のオン時及びオフ時（開弁時及び閉弁時）の何れにも電磁弁３６の高速駆動が実現できる。
【００６８】
（ｆ）コンデンサ１１６の充電電圧は、逆電流供給回路１５０内のツェナーダイオード１６８のツェナー電圧Ｖｚ’よりも低い値で規制されるため、コンデンサ１１６の放電に際し、その放電電圧によりツェナーダイオード１６８を介してトランジスタ１６５が不用意にオンされるといった不都合は生じない。
【００６９】
（ｇ）電磁弁３６のステータ４４及びアーマチャ４５の残留磁束に起因して通電遮断時におけるニードル弁４３の動作が遅くなり、
・パイロット噴射とメイン噴射との間隔（パイロット間隔）が短くできない。
・メイン噴射の最小噴射量が小さくできない。
といった従来の問題が解消され、騒音やエミッションを低減させるべくエンジン運転状態に応じてパイロット間隔を短くする、或いはメイン噴射の最小噴射量を減少させるといった要望に十分に応えることが可能となる。
【００７０】
（第２の実施の形態）
次に、本発明における第２の実施の形態を説明する。但し、第２の実施の形態の構成において、上述した第１の実施の形態と同等であるものについては図面に同一の記号を付すと共にその説明を簡略化する。そして、以下には第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００７１】
上記第１の実施の形態では、パイロット噴射及びメイン噴射を実施する装置で本発明を具体化したが、本実施の形態ではこれに代えてプレストローク噴射を実施する装置で具体化する。因みに、プレストローク噴射とは、カムの使用域を変えることでプランジャ２７による圧送途中でニードル弁４３の閉弁を行わせる噴射手法である。
【００７２】
図６はプレストローク制御を行った時のタイムチャートである。図６において、所定のプレストローク期間が経過して時刻ｔ１１でマイコン５０からの駆動信号がオンになると、ソレノイドコイル４２には約１０Ａの突入電流と、それに引き続いて約３Ａの保持電流が流れ、噴射弁３１による燃料噴射が開始される。そして、時刻ｔ１２にてマイコン５０からの駆動信号がオフになると、噴射弁３１による燃料噴射が終了する。
【００７３】
特に時刻ｔ１２では、前記図５中の時刻ｔ３，ｔ５と同様に、ソレノイドコイル４２を流れ続けようとする電流により蓄電回路１８０内のコンデンサ１８２が約１５０Ｖに充電される。また、Ｔ１〔ｍｓ〕の経過後において、コンデンサ１８２の高電圧電荷の放電に伴いソレノイドコイル４２に逆電流が流れ、ステータ４４及びアーマチャ４５内の磁束が速やかに消滅される。従って、ソレノイドコイル４２への電流遮断時におけるニードル弁４３の開弁動作が速やかに行われ、プレストローク噴射の最小噴射量を従来装置よりも少なくすることが可能となる。
【００７４】
本願発明者によれば、例えばエンジン回転数が８００ｒｐｍの時に、従来装置では、噴射量を１５ｍｍ^3よりも少なくすると噴射量のサイクル毎のバラツキが大きくなるのに対し、本実施の形態の装置では、従来装置より５ｍｍ^3少ない１０ｍｍ^3まで少なくしても安定した燃料噴射が可能となることが確認されている。
【００７５】
なお、本発明の実施の形態は、上記以外に次の形態にて具体化できる。
上記実施の形態では、蓄電回路１８０のコンデンサ１８２の放電に際し、放電時間を単安定マルチバイブレータ１５４でＴ２〔ｍｓ〕に設定したが、この構成を変更する。例えばコンデンサ１８２の電圧を常時モニタし、放電時にコンデンサ電圧が所定値（約１００Ｖ）まで低下すると、その時点で放電を終了するよう構成してもよい。かかる場合にも、コンデンサ１８２に蓄えられた電荷の一部のみが放電され、既述の通り、通電遮断時にはソレノイドコイル４２内のエネルギ回収が速やかに行われることとなる。
【００７６】
図１の突入電流供給回路１１０では、コンデンサ１１６への充電をトランス１１１の昇圧により実施したが、この構成を変更する。例えばトランス１１１をなくし、ソレノイドコイル４２の通電遮断時に発生する高電圧によりコンデンサ１１６を充電するように構成する（特開平８−１４０９１号公報に同じ）。この場合、コンデンサ１１６の放電を電磁弁の駆動開始時における僅かな時間に限定し、充電電圧の一部を残すようにすれば、コンデンサ１１６の充電電圧は常に比較的高い電圧で維持される。その結果、ソレノイドコイル４２内の電流の立ち下がりを急峻にすることが可能となる。また併せて、低コスト化を図ることもできる。
【００７７】
上記実施の形態中のトランジスタは何れも、電磁弁３６の駆動信号に応答してオン／オフするスイッチ手段であればよく、バイポーラトランジスタに代えて例えばＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を用いてもよい。
【００７８】
上記実施の形態では、パイロット噴射又はプレストローク噴射を行う燃料噴射装置について特徴的な作用及び効果を説明したが、それ以外にも、燃料（ＨＣ分）を触媒の還元剤として用いるためにメイン噴射後に実施されるポスト噴射や、例えばエンジンの低温始動時においてメイン噴射前に実施される多段のスプリット噴射など、他の噴射形態を持つ装置に具体化してもよい。かかる場合にも、間欠噴射を行う際に噴射間隔が短縮できる、或いは噴射量が少なくできる等の優れた効果が得られる。
【００７９】
本発明に係る電磁弁駆動回路の他の適用として、コモンレール式燃料噴射装置に具体化してもよい。このコモンレール式燃料噴射装置においても同様に、例えばパイロット噴射やプレストローク噴射等を行う際において噴射間隔が短縮できる、或いは噴射量が少なくできる等の優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電磁弁駆動回路の構成を示す回路図。
【図２】電磁弁駆動回路の構成を示す回路図。
【図３】燃料噴射ポンプの構成を示す断面図。
【図４】電磁弁駆動回路の動作を示すタイムチャート。
【図５】電磁弁駆動回路の動作を示すタイムチャート。
【図６】第２の実施の形態において電磁弁駆動回路の動作を示すタイムチャート。
【符号の説明】
２０…燃料噴射ポンプ、２７…プランジャ、３６…電磁弁、４２…ソレノイドコイル、４３…弁体としてのニードル弁、４４…ステータ、４５…アーマチャ、５０…マイコン、１００…電磁弁駆動回路、１０１…制御回路ＩＣ、１１０…高電圧回路としての突入電流供給回路、１３０…定電流供給回路としての保持電流供給回路、１４０…通電回路、１４１…トランジスタ、１４３…ツェナーダイオード、１５０…逆電流供給回路、１６５…トランジスタ、１６８…ツェナーダイオード、１８０…蓄電回路、１８２…コンデンサ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electromagnetic valve drive circuit for opening or closing an electromagnetic valve in response to energization of a solenoid coil, and more particularly to an electromagnetic valve drive circuit used in an engine fuel injection device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In an engine fuel injection device, an electromagnetic valve that overflows (spills) high-pressure fuel in response to a drive signal at a predetermined timing from a control computer is known. Such an electromagnetic valve generally includes a valve body for opening or closing a fuel passage, a solenoid coil for driving the valve body, an armature integrated with the valve body, and a stator for housing the solenoid coil. When the drive signal to the solenoid coil is turned on, the armature is attracted by the stator and the valve element moves to a predetermined valve opening position or valve closing position.
[0003]
As a method for driving the solenoid valve, a voltage higher than the battery voltage (power supply voltage) is stored in advance in the capacitor, and at the initial drive of the solenoid valve, a high voltage is discharged from the capacitor to the solenoid coil all at once (inrush) There is a type in which a constant current (holding current) generated from the battery voltage is supplied after that. According to such a method, the magnetic flux in the solenoid coil of the solenoid valve is sharply raised so that a high speed valve opening or closing operation can be realized, and the subsequent valve opening or closing state can be maintained for a desired period.
[0004]
Incidentally, Japanese Patent Laid-Open No. 8-14091 discloses an electromagnetic valve drive circuit that stores energy in a solenoid coil in a storage circuit (capacitor) when the solenoid coil is in an inoperative state. In such a solenoid valve drive circuit, when the storage voltage of the storage circuit is applied to the solenoid coil, the operation ends when the storage voltage decreases to a predetermined voltage higher than the DC power supply voltage, and then the solenoid coil becomes inoperative. When recovering energy in the solenoid coil, energy recovery is performed using a voltage higher than the DC power supply voltage. Thereby, the fall of the current in the solenoid coil is made steep. The storage voltage of the storage circuit is configured to be applied to the solenoid coil in the same direction as the DC power supply voltage.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In recent diesel engines, so-called pilot injection is performed to inject a small amount of fuel prior to the main injection in each cylinder, thereby improving fuel consumption, measures against exhaust gases, measures against noise, etc. Control systems have been proposed and put into practical use.
[0006]
However, when pilot injection is performed with an existing solenoid valve drive circuit including the above-described conventional publication, there are the following problems. That is, the residual magnetic flux remaining after the energization ends in the stator and armature of the solenoid valve slows the valve opening operation when the energization is cut off, and the interval between the pilot injection and the main injection (pilot interval) cannot be shortened.
・ The minimum injection amount of main injection cannot be reduced.
Such a problem arises.
[0007]
In such a case, there is a demand for shortening the pilot interval or reducing the minimum injection amount of the main injection according to the engine operating state in order to reduce noise and emission, but the existing drive circuit can meet the demand. Therefore, the pilot interval cannot be sufficiently shortened, or the minimum injection amount of the main injection cannot be reduced.
[0008]
On the other hand, the need for so-called pre-stroke injection, which changes the fuel injection rate in accordance with the engine operating condition, is increasing by changing the cam use range. This also applies to the residual magnetic flux of the stator and armature of the solenoid valve. As a result, the follow-up performance of the valve body operation cannot be sufficiently obtained, and the injection amount cannot be reduced as required in accordance with the engine operating state.
[0009]
The present invention has been made paying attention to the above problems, and an object of the present invention is to provide an electromagnetic valve driving circuit capable of improving the responsiveness of the electromagnetic valve when the current to the solenoid coil is interrupted. That is.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a DC power supply voltage is applied to the solenoid coil in response to a drive signal for driving the solenoid valve, and a drive current in a predetermined direction is applied to the solenoid coil. A first current supply circuit that flows, a power storage circuit that stores energy in the solenoid coil when the solenoid coil is deactivated, and a drive current that flows to the solenoid coil after the drive signal of the solenoid valve is turned off Is A second current supply circuit that discharges the electric charge stored in the power storage circuit at a timing when the second current supply circuit flows, and causes a current to flow through the solenoid coil in a direction opposite to the drive current generated by the first current supply circuit.
[0011]
According to the above configuration, the solenoid valve is driven by supplying the drive current to the solenoid coil by the first current supply circuit. That is, the armature is attracted to the stator, and the valve body moves to a predetermined operating position accordingly. Further, when the solenoid coil changes from the operating state to the non-operating state, the energy in the solenoid coil is quickly stored in the power storage circuit as electric charges. The second current supply circuit discharges the electric charge stored in the power storage circuit after the solenoid valve drive signal is turned off and the solenoid coil is de-energized, and the drive current generated by the first current supply circuit is Causes the current to flow through the solenoid coil in the opposite direction. When the energization of the solenoid coil is cut off, the follow-up performance of the valve body operation tends to decrease due to the residual magnetic flux of the stator and armature. It becomes good. As a result, it is possible to improve the responsiveness of the solenoid valve when the current to the solenoid coil is interrupted. Also, the drive current that flows through the solenoid coil to the discharge Is Therefore, when the storage circuit is discharged, the discharge charge can be used effectively as a reverse current.
[0012]
In the second aspect of the present invention, the second current supply circuit discharges only a part of the stored charge when the power storage circuit is discharged, so that a part of the charge is discharged to the power storage circuit. The voltage is always maintained at a relatively high voltage (for example, about 60 to 100 V higher than the DC power supply voltage). Therefore, when the energy in the solenoid coil is recovered to the power storage circuit when the solenoid coil is not in operation, the energy is recovered using a relatively high voltage, so that the time for the current to flow from the solenoid coil to the power storage circuit is short. The fall of the solenoid coil current becomes faster.
[0014]
Claim 3 In the first aspect of the invention, the transistor connected to the solenoid coil is turned on / off in response to the drive signal of the solenoid valve. The Zener diode connected to the transistor absorbs a high voltage generated when the current to the solenoid coil is interrupted. Since the charging voltage of the storage circuit is regulated to a value lower than the Zener voltage of the Zener diode in the first current supply circuit, the discharge voltage of the storage circuit causes the Zener diode in the first current supply circuit to be discharged. There is no inconvenience that the transistor is inadvertently turned on via the gate.
[0015]
Claim 4 The first current supply circuit includes a high voltage circuit that stores a voltage higher than the DC power supply voltage, and a constant current supply circuit that receives the DC power supply voltage and supplies a predetermined constant current to the solenoid coil. The high voltage of the high voltage circuit is discharged all at once at the beginning of driving of the solenoid valve, and the on state of the solenoid valve is continuously maintained by the constant current of the constant current supply circuit.
[0016]
According to this configuration, a steep rise in current is obtained at the beginning of operation of the electromagnetic valve, and the valve body quickly moves to a predetermined operating position. Moreover, the state can be maintained for a desired period after the operation of the solenoid valve. By combining such a solenoid valve drive system, the solenoid valve drive circuit of the present invention can realize high-speed drive of the solenoid valve both when the drive signal is on and when it is off.
[0017]
Claim 5 In the second aspect of the invention, in the second current supply circuit, the transistor connected to the solenoid coil is turned on / off when the power storage circuit is discharged. The Zener diode connected to the transistor absorbs a high voltage generated at the end of discharging of the storage circuit. The charging voltage of the high voltage circuit is regulated to a value lower than the Zener voltage of the Zener diode in the second current supply circuit. Therefore, when the high voltage circuit is discharged, the discharge voltage causes the second current supply circuit to There is no inconvenience that the transistor is inadvertently turned on via the Zener diode.
[0018]
Claim 6 Is applied to a fuel injection device for controlling the injection amount at the time of supplying the high-pressure fuel to the internal combustion engine with the reciprocating movement of the plunger, and the main injection and the pilot injection preceding it. The solenoid coil is energized to perform the operation, or the solenoid coil is energized to perform pre-stroke injection that starts fuel injection in the middle of the pressurization of the fuel by the plunger.
[0019]
For example, when pilot injection is performed, valve body operation at the time of energization interruption is delayed due to the residual magnetic flux of the stator and armature of the solenoid valve,
• The interval between pilot injection and main injection (pilot interval) cannot be shortened.
・ The minimum injection amount of main injection cannot be reduced.
However, according to the present invention, as described above, the response of the solenoid valve at the time of interrupting the current to the solenoid coil is improved, thereby solving the above-mentioned conventional problems. Therefore, it is possible to sufficiently meet the demand for shortening the pilot interval or reducing the minimum injection amount of the main injection in accordance with the engine operating state in order to reduce noise and emission.
[0020]
Also, when performing pre-stroke injection, the response of the solenoid valve at the time of interrupting the current to the solenoid coil is improved, so that the injection amount can be appropriately reduced according to the engine operating state.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of an electromagnetic valve drive circuit according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a fuel injection device for a vehicular multi-cylinder diesel engine is taken as an example, and an electromagnetic fuel spill valve of a distributed fuel injection pump in the device is driven to optimally control the fuel injection amount to the engine. The solenoid valve drive circuit will be described in detail.
[0022]
First, the configuration of the fuel injection pump and its solenoid valve will be described with reference to FIG. A drive shaft 22 is rotatably disposed in the casing 21 of the fuel injection pump 20, and a cam plate 23 is coupled to the drive shaft 22 via a known coupling. The cam surface 23a formed on the cam plate 23 is in contact with a plurality of rollers 25 supported by the roller ring 24. The cam plate 23 is periodically moved back and forth in the axial direction according to the rotation of the drive shaft 22 (in the drawing). Reciprocates in the left-right direction. As a result, the plunger 27 in the cylinder 26 reciprocates back and forth together with the cam plate 23, and during advance, the fuel in the pressure chamber 28 formed at the tip of the plunger 27 is compressed and passed through the distribution port 29 and the distribution flow path 30. The fuel is supplied to the injection valve 31, and the fuel in the low pressure chamber 34 is introduced into the pressure chamber 28 through the suction flow path 32 and the suction group 33 during the retreat. A normally open electromagnetic valve (electromagnetic fuel spill valve) 36 is disposed downstream of the pressure chamber passage 35 extending upward from the pressure chamber 28 in the figure. The pressure chamber 28 is a pressure chamber passage. 35, communicated with the low pressure chamber 34 through a flow path 37 in the electromagnetic valve 36 and a low pressure flow path 38.
[0023]
A signal rotor 40 is disposed on the drive shaft 22, and a rotation sensor 41 composed of a pickup coil detects passage of teeth of the signal rotor 40 and outputs a cylinder discrimination signal and an engine speed signal.
[0024]
A microcomputer (hereinafter referred to as a microcomputer) 50 for executing known fuel injection control inputs a cylinder discrimination signal of the rotation sensor 41 and an engine speed signal, and an accelerator opening signal and an engine from various sensors (not shown). Each state signal for fuel injection control, such as a coolant temperature signal, is input. The microcomputer 50 determines an optimal fuel injection timing and fuel injection amount based on the above state signals, and gives a drive signal to the solenoid valve drive circuit 100. By actuating the solenoid coil 42 in the electromagnetic valve 36 by this drive signal, the valve opening / closing operation of the needle valve 43 as the valve body in the electromagnetic valve 36 is controlled, and an appropriate fuel corresponding to the engine operating state is controlled. An injection amount is given from the injection valve 31 to each cylinder of the engine.
[0025]
When the solenoid valve 42 is energized when the solenoid valve 36 is driven by the solenoid valve drive circuit 100, the armature 45 is attracted to the stator 44, and the push rod 46 integrated with the armature 45 is biased by the spring 47. The needle valve 43 is moved downward against this. As a result, the needle valve 43 moves to the valve closing position, and the fuel flow (spill) from the pressure chamber 28 to the low pressure chamber 34 is stopped. Then, with the lift of the plunger 27, the high-pressure fuel in the pressure chamber 28 is injected from the injection valve 31.
[0026]
When the energization of the solenoid coil 42 is interrupted, the needle valve 43 returns to the valve open position by the urging force of the spring 47 (state shown in the drawing). Thereby, the high-pressure fuel in the pressure chamber 28 is spilled to the low-pressure chamber 34, and fuel injection by the injection valve 31 is stopped.
[0027]
Further, in the present embodiment, when fuel is injected from the fuel injection pump 20 to the diesel engine, main injection and pilot injection preceding it are performed. That is, the microcomputer 50 generates a pilot injection drive signal and a main injection drive signal as electromagnetic valve drive signals, and sequentially outputs these signals to the electromagnetic valve drive circuit 100 to realize both injections. To do.
[0028]
Next, the configuration of the solenoid valve drive circuit 100 will be described with reference to FIGS. In FIG. 1 and FIG. 2, the electromagnetic valve drive circuit 100 including the solenoid coil 42 in the electromagnetic valve 36 is shown for easy understanding.
[0029]
The solenoid valve drive circuit 100 includes a control circuit IC101, an inrush current supply circuit 110, a holding current supply circuit 130, an energization circuit 140, a reverse current supply circuit 150, and a power storage circuit 180 as main components. In brief, the control circuit IC 101 inputs a drive signal from the microcomputer 50 and outputs a signal to each of the circuits 110, 130, and 140 based on the input signal. The inrush current supply circuit 110 stores a voltage higher than the battery voltage VB, applies the high voltage to the solenoid coil 42, and supplies an inrush current (about 10 A) at the initial driving of the solenoid valve 36. The holding current supply circuit 130 supplies the solenoid coil 42 with a predetermined holding current (about 3 A) smaller than the inrush current. The energization circuit 140 allows energization of the solenoid coil 42 during the ON period of the drive signal from the microcomputer 50. The reverse current supply circuit 150 allows a reverse current to flow through the solenoid coil 42 for a predetermined short time when the drive signal from the microcomputer 50 is turned off. Furthermore, the power storage circuit 180 stores energy in the solenoid coil 42 when the solenoid coil 42 is deactivated.
[0030]
In the present embodiment, the control circuit IC101, the inrush current supply circuit 110, the holding current supply circuit 130, and the energization circuit 140 correspond to the “first current supply circuit” of the present invention, and the control circuit IC101 and the reverse current supply circuit. 150 corresponds to the “second current supply circuit” of the present invention. The inrush current supply circuit 110 corresponds to a “high voltage circuit”, and the holding current supply circuit 130 corresponds to a “constant current supply circuit”.
[0031]
Specifically, a drive signal from the microcomputer 50 is input to the terminal A in the control circuit IC101. The control circuit IC101 outputs either an on signal (5V) or an off signal (0V) from the terminals C, E, F, and G based on the drive signal and the voltage signal input to the terminals D and H. Note that 5V is input to the terminal B of the control circuit IC101, and the terminal I is connected to the ground potential terminal.
[0032]
In the inrush current supply circuit 110, one end of the primary side of the transformer 111 is connected to a battery power supply (VB) as a DC power supply, and the other end is connected to the collector of the NPN transistor 112. The emitter of the transistor 112 is connected to the ground potential terminal. The base of the transistor 112 is connected to the ground potential terminal via the resistor 113 and is connected to the terminal C of the control circuit IC 101 via the resistor 114.
[0033]
One end of the secondary side of the transformer 111 is connected to the capacitor 116 via the diode 115, and the other end is connected to the ground potential terminal. The high potential terminal of the capacitor 116 is connected to the ground potential terminal through resistors 117 and 118, and the voltage of the capacitor 116 is divided and detected by these resistors. A connection point between the resistors 117 and 118 is connected to a terminal D of the control circuit IC101. Here, in order to reduce the amount of charge stored in the capacitor 116 that flows to the ground potential terminal via the resistors 117 and 118, it is desirable to set the resistance values of the resistors 117 and 118 to relatively large values. In the embodiment, the resistor 117 is 3 MΩ, and the resistor 118 is 1 MΩ.
[0034]
Capacitor 116 has a capacitance of 10 μF and is charged until the charging voltage reaches 150V. That is, the control circuit IC101 detects the charging voltage of the capacitor 116 at the connection point between the resistors 117 and 118, and when the voltage is lower than 150V, switches the transistor 112 to charge the capacitor 116 until it reaches 150V.
[0035]
The high potential terminal of the capacitor 116 is connected to the emitter of the PNP transistor 119 and is connected to the base of the transistor 119 via the resistor 120. The collector of the transistor 119 is connected to the solenoid coil 42 via the diode 125, and the base is connected to the collector of the NPN transistor 122 via the resistor 121. The emitter of the transistor 122 is connected to the ground potential terminal. Similarly, the base is connected to the ground potential terminal via the resistor 123, and is connected to the terminal E of the control circuit IC 101 via the resistor 124.
[0036]
The control circuit IC101 sets the output of the terminal E to the ON signal (5V) for a predetermined time (in this embodiment, 0.7 ms) from when the drive signal from the microcomputer 50 input to the terminal A is turned on. And the transistors 119 and 122 are turned on. At this time, an inrush current having a peak of about 10 A is supplied to the solenoid coil 42 by the high voltage charge stored in the capacitor 116.
[0037]
In the holding current supply circuit 130, the emitter of the PNP transistor 131 is connected to the battery power supply (VB). The base of the transistor 131 is connected to the battery power supply (VB) through the resistor 132 and is connected to the terminal F of the control circuit IC 101 through the resistor 133. The collector of the transistor 131 is connected to the solenoid coil 42 via the diode 134. The anode of the diode 135 is connected to the ground potential terminal, and the cathode is connected to the solenoid coil 42.
[0038]
While the drive signal from the microcomputer 50 is on (5 V), the control circuit IC101 monitors the drive current of the coil F so that a predetermined holding current (about 3 A) is supplied to the solenoid coil 42. Turn the output signal on / off.
[0039]
Further, in the energization circuit 140, the collector of the NPN transistor 141 is connected to the solenoid coil 42, and the emitter is connected to the ground potential terminal via the resistor 142. A zener diode 143 and a diode 144 are connected between the base and collector of the transistor 141 as shown. The Zener diode 143 serves to absorb a high voltage generated when the current to the solenoid coil 42 is interrupted. The base of the transistor 141 is connected to the terminal G of the control circuit IC 101 via the resistor 145 and is connected to the ground potential terminal via the resistor 146.
[0040]
Here, the resistance value of the resistor 142 is set to be sufficiently smaller than the resistance value of the solenoid coil 42, and does not significantly affect the amount of current flowing through the solenoid coil 42. Actually, the resistance value of the solenoid coil 42 is 1.5Ω, whereas the resistance value of the resistor 142 is 0.05Ω. In the figure, the voltage at point a is determined by the current flowing through the resistor 142, and the voltage is input to the terminal H of the control circuit IC 101. That is, a voltage corresponding to a current value flowing through the solenoid coil 42, the transistor 141, and the resistor 142 is input to the terminal H of the control circuit IC 101.
[0041]
The above configuration (the control circuit IC 101 and the circuits 110, 130, and 140 in FIG. 1) corresponds to a basic configuration for driving the electromagnetic valve 36, and the operation thereof will be described next with reference to the time chart in FIG.
[0042]
The output of the terminal G of the control circuit IC101 is turned on / off in response to the drive signal from the microcomputer 50. The transistor 141 is turned on while the output of the terminal G is on, and similarly, the output of the terminal G is off. The transistor 141 is turned off. When the drive signal from the microcomputer 50 is turned on, the output from the terminal E of the control circuit IC101 is turned on for 0.7 ms. As a result, the transistors 122 and 119 are turned on, and an inrush current is supplied to the solenoid coil 42 by the high-voltage charge stored in the capacitor 116. Note that the charging voltage of the capacitor 116 temporarily decreases, but is recharged until it reaches 150 V by turning on / off the transistor 112.
[0043]
The current value flowing through the resistor 142 (the voltage at point a in FIG. 1) is input to the terminal H of the control circuit IC101. The control circuit IC101 has a current value flowing through the resistor 142 while the drive signal from the microcomputer 50 is on. The output from the terminal F is turned on / off so as to be about 3A. Specifically, a hysteresis of about 0.2 A is provided so that the output is turned off when the current value is 3.1 A or more and the output is turned on when the current value is 2.9 A or less.
[0044]
When the drive signal from the microcomputer 50 is turned off, the control circuit IC101 turns off the outputs of the terminals F and G, and stops the supply of current to the solenoid coil 42. When the outputs of the terminals F and G are turned off, the voltage at point b in FIG. 1 temporarily becomes the Zener voltage Vz (= 170 V) of the Zener diode 143, and the transistor 141 operates in the active region. At this time, assuming that the inductance of the solenoid coil 42 is L, the current gradient,
di / dt = -Vz / L
Therefore, the current decreases rapidly and the current value becomes 0A. When the solenoid coil 42 shifts to the non-operating state (when the coil current decreases to 0 A), the current flows through the path of the ground potential terminal → the diode 135 → the solenoid coil 42 → the transistor 141 → the resistor 142. However, this is an operation when the reverse current supply circuit 150 described later is not provided, and the operation changes slightly when the circuit 150 is provided.
[0045]
On the other hand, in the reverse current supply circuit 150 of FIG. 2, the monostable multivibrator 151 detects the fall of the drive signal from the microcomputer 50 and turns on the output for a predetermined time determined by the resistor 152 and the capacitor 153. The monostable multivibrator 154 detects the fall of the output signal of the monostable multivibrator 151 and turns on the output for a predetermined time determined by the resistor 155 and the capacitor 156. The output of the monostable multivibrator 154 is input to the bases of NPN transistors 157 and 165, respectively.
[0046]
The base of the transistor 157 is further connected to the ground potential terminal via the resistor 158, and the emitter is connected to the ground potential terminal. The collector of the transistor 157 is connected to the base of the PNP transistor 160 via the resistor 159. A resistor 161 is connected between the base and emitter of the transistor 160, and the collector of the transistor 160 is connected to the solenoid coil 42 via a diode 162. The anode of the diode 163 is connected to the ground potential terminal, and the cathode is connected to the solenoid coil 42.
[0047]
The base of the transistor 165 is further connected to the ground potential terminal via the resistor 166, and the emitter is connected to the ground potential terminal. The collector of the transistor 165 is connected to the solenoid coil 42. A diode 167 and a Zener diode 168 are connected between the base and collector of the transistor 165 as shown.
[0048]
The power storage circuit 180 includes a diode 181 and a capacitor 182, and one end of the capacitor 182 is connected to the solenoid coil 42 via the diode 181 and to the emitter of the transistor 160, and the other end of the capacitor 182 is grounded. Connected to the potential terminal.
[0049]
Here, energy in the solenoid coil 42 is stored in the capacitor 182 when the solenoid coil 42 is deactivated. Actually, the capacitance of the capacitor 182 is 1 μF, and the capacitor 182 is charged to about 150V. Then, the high voltage charge of the capacitor 182 is discharged during a period in which signals output via the monostable multivibrators 151 and 154 are turned on. However, the discharge of the capacitor 182 discharges only a part of the stored charge, and the discharge period of the capacitor 182 is regulated by a relatively short time until the charge voltage drops from about 150V to about 100V. The Therefore, the charging voltage is always maintained at 100 V or higher.
[0050]
Next, characteristic actions in the present embodiment will be described with reference to the time chart of FIG. 5 focusing on the operations of the reverse current supply circuit 150 and the power storage circuit 180.
When the drive signal for pilot injection is turned on at time t1, an inrush current of about 10 A is supplied to the solenoid coil 42 by the high voltage charge stored in the capacitor 116 as described above, and the needle valve 43 is quickly closed. Move to valve position. After the inrush current is supplied, a holding current of about 3 A flows through the solenoid coil 42, and the valve closing state of the needle valve 43 is maintained. At time t1, the magnetic flux generated in the stator 44 and armature 45 of the electromagnetic valve 36 increases.
[0051]
Thereafter, the lift of the plunger 27 starts at time t2, and fuel injection from the injection valve 31 is started. When the drive signal from the microcomputer 50 is turned off at time t3, fuel injection by the injection valve 31 is temporarily stopped. During the period from time t2 to t3, fuel injection corresponding to pilot injection is performed.
[0052]
At time t3, a current that continues to flow through the solenoid coil 42 flows from the ground potential terminal to the capacitor 182 through the diode 135 in the holding current supply circuit 130, the solenoid coil 42, and the diode 181 in the power storage circuit 180. As a result, the capacitor 182 is charged to about 150V.
[0053]
At this time, the slope of the current “di / dt” flowing into the capacitor 182 is that the capacitor 182 has been charged to about 100 V before that.
di / dt = -Vc (t) / L
(L is the inductance of the solenoid coil 42, and Vc is the voltage of the capacitor 182). That is, since the capacitor 182 is always held at 100 V or higher, the time for the current to flow from the solenoid coil 42 to the capacitor 182 is short, and the fall of the current flowing to the solenoid coil 42 can be prevented from becoming long.
[0054]
At time t3, the output of the monostable multivibrator 151 is turned on for T1 [ms]. T1 [ms] is a time determined by the resistor 152 and the capacitor 153, and is set to substantially coincide with a time during which the current flowing through the solenoid coil 42 is reduced to 0 mA.
[0055]
Thereafter, when T1 [ms] elapses, the output of the monostable multivibrator 151 is turned off. Subsequently, during T2 [ms], the output of the monostable multivibrator 154 is turned on. T2 [ms] is a time determined by the resistor 155 and the capacitor 156, and is set to a time until the voltage of the capacitor 182 drops from about 150V to about 100V.
[0056]
While the output of the monostable multivibrator 154 is on, the transistors 157, 160, and 165 are on, and the high voltage charge stored in the capacitor 182 passes through the transistor 160, the diode 162, the solenoid coil 42, and the transistor 165, and is connected to the ground potential terminal. Flow into. At this time, a current in the direction opposite to that when the battery power source (VB) is applied to the solenoid coil 42 flows through the solenoid coil 42 (current in the direction opposite to the period from t1 to t3). In other words, assuming that the current during the period from t1 to t3 is a positive current, a negative current flows when the capacitor 182 is discharged. Therefore, the magnetic flux in the stator 44 and the armature 45 is quickly extinguished. Therefore, the valve opening operation of the needle valve 43 becomes faster and the interval between the pilot injection and the subsequent main injection (pilot interval) can be shortened as compared with the conventional device that does not have the reverse current supply circuit 150 and the storage circuit 180. It becomes.
[0057]
According to the inventor of the present application, for example, when the engine speed is 800 rpm, in the conventional apparatus, when the pilot interval is shorter than 1.5 ms, the variation of the main injection amount for each cycle increases. In the apparatus, it has been confirmed that stable fuel injection is possible even when the time is shortened to 1.2 ms, which is 0.3 ms shorter than the conventional apparatus.
[0058]
Note that the Zener voltage Vz of the Zener diode 143 in the energization circuit 140 is Vz = 170 V, which is higher than the maximum charging voltage 150 V of the capacitor 182, and the transistor 141 is inadvertently discharged when the charge stored in the capacitor 182 is discharged. It is configured not to be turned on.
[0059]
When T2 [ms] elapses and the output of the monostable multivibrator 154 is turned off, the transistors 157 and 160 are turned off, and the reverse current that continues to flow through the solenoid coil 42 is caused by the diode 163 and the solenoid coil from the ground potential terminal. 42 flows through the transistor 165 to the ground potential terminal. At this time, since the voltage at the point c in FIG. 2 becomes the Zener voltage Vz ′ of the Zener diode 168, the transistor 165 operates in the active region and reverses with the current gradient “di / dt = −Vz ′ / L”. The current decreases rapidly. Note that the Zener voltage Vz ′ of the Zener diode 168 is Vz ′ = 170 V, which is higher than the maximum charging voltage 150 V of the capacitor 116 in the inrush current supply circuit 110, and when the inrush current flows through the solenoid coil 42, the transistor 165 It is configured not to be turned on carelessly.
[0060]
Thereafter, when the drive signal for main injection is turned on at time t4, an inrush current of about 10 A is supplied to the solenoid coil 42 again, and the needle valve 43 moves to the valve closing position again. After the inrush current is supplied, a current of about 3 A flows through the solenoid coil 42 and the needle valve 43 is kept closed. When the drive signal from the microcomputer 50 is turned off at time t5, the fuel injection by the injection valve 31 ends. During the period from time t4 to time t5, fuel injection corresponding to main injection is performed.
[0061]
At time t5, similarly to time t3 when the pilot injection ends, the capacitor 182 in the power storage circuit 180 is charged to about 150 V by the current that continues to flow through the solenoid coil 42. In addition, after the elapse of T1 [ms], a reverse current flows through the solenoid coil 42 as the capacitor 182 discharges high voltage charges, and the magnetic flux in the stator 44 and the armature 45 is quickly extinguished. Therefore, the valve opening operation of the needle valve 43 is performed quickly, and the minimum injection amount of the main injection can be made smaller than that of the conventional device.
[0062]
According to the present inventor, for example, when the engine speed is 800 rpm, in the conventional apparatus, when the main injection amount is less than 15 mm ^ 3, the variation of the main injection amount for each cycle increases. In this device, it has been confirmed that stable fuel injection can be achieved even if it is reduced to 10 mm 3, which is 5 mm 3 less than the conventional device.
[0063]
According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
(A) When the solenoid coil 42 is deactivated, the energy in the coil 42 is stored in the capacitor 182, and the charging voltage of the capacitor 182 is applied to the solenoid coil 42 after the drive signal of the solenoid valve 36 is turned off. Then, the current is passed through the solenoid coil 42 in the direction opposite to the normal drive current. When the energization of the solenoid coil 42 is interrupted, the followability of the operation of the needle valve 43 tends to be reduced due to the residual magnetic flux of the stator 44 and the armature 45. By passing a reverse current to the solenoid coil 42 as described above, The responsiveness of the electromagnetic valve 36 when the current to the coil 42 is interrupted can be improved.
[0064]
(B) When the capacitor 182 is discharged, only a part of the stored charge is discharged. Therefore, a part of the charge remains in the capacitor 182 without being discharged, and the voltage is always maintained at about 100V. Therefore, when the solenoid coil 42 is deactivated and energy in the coil 42 is recovered to the capacitor 182, energy is recovered using a relatively high voltage, so that current flows from the solenoid coil 42 to the capacitor 182. The time is short, and the current of the solenoid coil 42 falls quickly.
[0065]
(C) After the drive signal of the solenoid valve 36 is turned off, the electric charge stored in the capacitor 182 is discharged at a timing when the drive current flowing through the solenoid coil 42 becomes almost zero, and a reverse current flows through the solenoid coil 42. The discharge charge of the capacitor 182 can be used effectively as a reverse current.
[0066]
(D) The charging voltage of the capacitor 182 is regulated to a value lower than the zener voltage Vz of the zener diode 143 in the energizing circuit 140. Therefore, when the capacitor 182 is discharged, the transistor 141 passes through the zener diode 143 by the discharge voltage. There is no inconvenience that is inadvertently turned on.
[0067]
(E) Since the high voltage of the capacitor 116 is discharged all at once at the beginning of driving of the solenoid valve 36, and the solenoid valve 36 is continuously maintained in an on state by a predetermined holding current, the current steepness at the beginning of operation of the solenoid valve 36 As a result, the needle valve 43 quickly moves to a predetermined closed position. Further, the closed state can be maintained for a desired period after the operation of the electromagnetic valve 36. By having such a solenoid valve drive system, the solenoid valve drive circuit 100 can realize high-speed drive of the solenoid valve 36 both when the drive signal is on and when it is off (when the valve is opened and when the valve is closed).
[0068]
(F) Since the charging voltage of the capacitor 116 is regulated to a value lower than the Zener voltage Vz ′ of the Zener diode 168 in the reverse current supply circuit 150, when the capacitor 116 is discharged, the discharging voltage causes the Zener diode 168 to pass through the Zener diode 168. Thus, there is no inconvenience that the transistor 165 is inadvertently turned on.
[0069]
(G) Due to the residual magnetic flux of the stator 44 and the armature 45 of the electromagnetic valve 36, the operation of the needle valve 43 when the energization is cut off is delayed.
• The interval between pilot injection and main injection (pilot interval) cannot be shortened.
・ The minimum injection amount of main injection cannot be reduced.
Thus, it is possible to sufficiently meet the demands of shortening the pilot interval or reducing the minimum injection amount of the main injection in accordance with the engine operating state in order to reduce noise and emission.
[0070]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. However, in the configuration of the second embodiment, components that are equivalent to those of the first embodiment described above are denoted by the same reference symbols in the drawings and the description thereof is simplified. In the following description, differences from the first embodiment will be mainly described.
[0071]
In the first embodiment, the present invention is embodied by an apparatus that performs pilot injection and main injection, but in the present embodiment, it is embodied by an apparatus that performs prestroke injection instead. Incidentally, the pre-stroke injection is an injection method in which the needle valve 43 is closed during pressure feeding by the plunger 27 by changing the use range of the cam.
[0072]
FIG. 6 is a time chart when the prestroke control is performed. In FIG. 6, when the drive signal from the microcomputer 50 is turned on at a time t11 after a predetermined prestroke period has elapsed, an inrush current of about 10A and a holding current of about 3A flow through the solenoid coil 42, Fuel injection by the injection valve 31 is started. When the drive signal from the microcomputer 50 is turned off at time t12, the fuel injection by the injection valve 31 ends.
[0073]
In particular, at time t12, the capacitor 182 in the power storage circuit 180 is charged to about 150 V by a current that continues to flow through the solenoid coil 42, similarly to the times t3 and t5 in FIG. In addition, after the elapse of T1 [ms], a reverse current flows through the solenoid coil 42 as the capacitor 182 discharges high voltage charges, and the magnetic flux in the stator 44 and the armature 45 is quickly extinguished. Therefore, the valve opening operation of the needle valve 43 when the current to the solenoid coil 42 is interrupted is quickly performed, and the minimum injection amount of the pre-stroke injection can be reduced as compared with the conventional device.
[0074]
According to the inventor of the present application, for example, when the engine speed is 800 rpm, in the conventional apparatus, when the injection amount is less than 15 mm ^ 3, the variation in the injection amount for each cycle increases. Therefore, it has been confirmed that stable fuel injection can be achieved even if it is reduced to 10 mm 3, which is 5 mm 3 less than the conventional device.
[0075]
The embodiment of the present invention can be embodied in the following form in addition to the above.
In the above embodiment, when discharging the capacitor 182 of the power storage circuit 180, the discharge time is set to T2 [ms] by the monostable multivibrator 154, but this configuration is changed. For example, the voltage of the capacitor 182 may be constantly monitored, and when the capacitor voltage drops to a predetermined value (about 100 V) during discharging, the discharging may be terminated at that time. Even in such a case, only a part of the electric charge stored in the capacitor 182 is discharged, and as described above, energy recovery in the solenoid coil 42 is promptly performed when the energization is interrupted.
[0076]
In the inrush current supply circuit 110 of FIG. 1, the capacitor 116 is charged by boosting the transformer 111, but this configuration is changed. For example, the transformer 111 is eliminated, and the capacitor 116 is charged by a high voltage generated when the energization of the solenoid coil 42 is interrupted (the same as Japanese Patent Laid-Open No. 8-14091). In this case, if the discharge of the capacitor 116 is limited to a short time at the start of driving of the electromagnetic valve and a part of the charging voltage is left, the charging voltage of the capacitor 116 is always maintained at a relatively high voltage. As a result, it is possible to make the current fall in the solenoid coil 42 steep. In addition, the cost can be reduced.
[0077]
Any transistor in the above embodiment may be any switching means that turns on / off in response to the drive signal of the solenoid valve 36, and an FET (field effect transistor) may be used instead of the bipolar transistor.
[0078]
In the above embodiment, the characteristic operation and effect of the fuel injection device that performs the pilot injection or the pre-stroke injection has been described, but in addition to that, the main injection is performed in order to use the fuel (HC component) as the catalyst reducing agent. The present invention may be embodied in a device having other injection forms, such as post-injection performed later or multi-stage split injection performed before main injection at a low temperature start of the engine. Even in such a case, it is possible to obtain excellent effects such as shortening the injection interval or reducing the injection amount when performing intermittent injection.
[0079]
As another application of the solenoid valve drive circuit according to the present invention, a common rail fuel injection device may be embodied. Similarly, in this common rail type fuel injection device, for example, when performing pilot injection, prestroke injection, etc., excellent effects such as shortening the injection interval or reducing the injection amount can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a solenoid valve drive circuit.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a solenoid valve drive circuit.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a fuel injection pump.
FIG. 4 is a time chart showing the operation of the solenoid valve drive circuit.
FIG. 5 is a time chart showing the operation of the solenoid valve drive circuit.
FIG. 6 is a time chart showing the operation of the solenoid valve drive circuit in the second embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Fuel injection pump, 27 ... Plunger, 36 ... Solenoid valve, 42 ... Solenoid coil, 43 ... Needle valve as a valve body, 44 ... Stator, 45 ... Armature, 50 ... Microcomputer, 100 ... Solenoid valve drive circuit, 101 ... Control circuit IC, 110 ... Inrush current supply circuit as a high voltage circuit, 130 ... Holding current supply circuit as a constant current supply circuit, 140 ... Current supply circuit, 141 ... Transistor, 143 ... Zener diode, 150 ... Reverse current supply circuit, 165 ... Transistor, 168 ... Zener diode, 180 ... Storage circuit, 182 ... Capacitor.

Claims

In an electromagnetic valve drive circuit for driving an electromagnetic valve that attracts an armature to a stator when energizing a solenoid coil and moves a valve body to a predetermined operating position accordingly,
A first current supply circuit that applies a DC power supply voltage to the solenoid coil in response to a drive signal for driving the solenoid valve, and causes a drive current in a predetermined direction to flow through the solenoid coil;
A storage circuit that stores energy in the solenoid coil when the solenoid coil is in an inoperative state;
After the drive signal of the solenoid valve is turned off, to discharge the charge stored in the storage circuit at a timing to be the driving current Gaze b flowing through the solenoid coil, the drive current by the first current supply circuit A solenoid valve drive circuit comprising: a second current supply circuit for passing a current through the solenoid coil in the reverse direction.

The electromagnetic valve driving circuit according to claim 1, wherein the second current supply circuit discharges only a part of the stored electric charge when the electric storage circuit is discharged.

Wherein the first current supply circuit, a transistor which is turned on / off in response to a drive signal of the solenoid valve is connected to the solenoid coil, a high voltage is connected to the transistor occur during current interruption to the solenoid coil A Zener diode for absorption,
The solenoid valve drive circuit according to claim 1 or 2 , wherein a charging voltage of the power storage circuit is regulated by a value lower than a Zener voltage of a Zener diode in the first current supply circuit.

It said first current supply circuitry comprises a high voltage circuit for storing a voltage higher than the DC supply voltage, and a constant current supply circuit for supplying a predetermined constant current to the solenoid coil receives DC power supply voltage,
The high voltage of the said high voltage circuit is discharged at a stretch at the beginning of the drive of a solenoid valve, and the on-state of the said solenoid valve is maintained by the constant current of the said constant current supply circuit continuously. The solenoid valve drive circuit described.

In the solenoid valve drive circuit according to claim 4,
The second current supply circuit is connected to a solenoid coil and is turned on / off when the storage circuit is discharged, and is connected to the transistor to absorb a high voltage generated at the end of the discharge of the storage circuit. A zener diode and
An electromagnetic valve driving device in which a charging voltage of the high voltage circuit is regulated with a value lower than a Zener voltage of a Zener diode in the second current supply circuit .

Applied to a fuel injection device for controlling the injection amount when the pressure of the fuel is increased with the reciprocation of the plunger and the high pressure fuel is supplied to the internal combustion engine, and a solenoid coil is installed to perform the main injection and the pilot injection preceding it. The solenoid valve drive circuit according to any one of claims 1 to 5, wherein the solenoid coil is energized to perform energization or to perform prestroke injection that starts fuel injection in the middle of pressurization of fuel by a plunger .