JP4343380B2 - 燃料噴射用ソレノイド駆動回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用燃料噴射装置に用いる燃料噴射用ソレノイド駆動回路に係り、特に、燃料噴射器(インジェクタ)に高電圧を印加して駆動する燃料噴射用ソレノイド駆動回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
エンジンのシリンダ内に直接燃料を噴射する筒内燃料噴射式エンジンの実用化が進んでいる。この筒内燃料噴射式エンジンでは、特に希薄燃焼による排気ガスの低減、燃料消費量の低減が課題である。このような背景からインジェクタの駆動には、噴射信号に対するインジェクタの応答時間を速くし、噴射信号の時間幅が小さい範囲から比例的に制御することが求められる。
そのための手段として、噴射信号の立上がり時にインジェクタに高電圧を印加して大電流を流し、開弁時間を短縮し、その後は開弁を保持するための保持電流を制御する方法が一般的である。
【0003】
そして、高電圧の生成には、昇圧型のDC−DCコンバータが必要となる。このDC−DCコンバータの性能の一例を示すと、バッテリ電圧(14V)から70〜100V程度に昇圧し、10A程度のピーク電流を供給するものである。さらに、この高電圧は、6気筒エンジンで最高回転数が6600rpmを例にすると、時間3ms毎にインジェクタを駆動することになるので、一度インジェクタを駆動した後3msの間に高電圧が所定値に復帰していることが必要で、かつバッテリ電圧が10Vまで保証できる仕様となる。このような、昇圧型のDC−DCコンバータは、消費電力が大きくなり、熱的に過酷な環境では放熱の対応が大きな問題となる。
【0004】
この問題を解決する方法として提案されているものとしては、例えば特公平7−78374号、特開平10−153141号公報に記載されたものがある。これらの公報に記載の装置は、共にソレノイド(インジェクタ相当)に電流を流すことにより蓄積されるエネルギを、電流の遮断によってコンデンサに蓄積し、高電圧を得るようにしたものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのような従来技術による装置にあっては、特公平7−78374号公報に記載の装置では、高電圧を発生させるDC−DCコンバータの出力コンデンサに、ソレノイドに蓄積されたエネルギを部分的に蓄積させるようにしている。すなわち、高電圧で流した開弁電流を保持電流まで下げる時と、噴射信号が終了して保持電流を0に下げる時の2回だけ出力コンデンサにエネルギが蓄積される。この方法では、高電圧を発生させるDC−DCコンバータの昇圧動作に対する効果は十分ではない。
また、特開平10−153141号公報に記載の装置では、DC−DCコンバータとしての回路を無くし、ソレノイドに蓄積されたエネルギをコンデンサに蓄積する回路構成とし、DC−DCコンバータでの消費電力を0にしている。
【0006】
コンデンサに蓄積する動作は、ソレノイドに流す電流の遮断毎に蓄積されたエネルギがすべてコンデンサに蓄積されるように、フリーホイールされた電流がダイオードを介してコンデンサに接続される。この回路構成から、コンデンサに蓄積されるエネルギはソレノイドに流す電流の時間、すなわち、噴射信号の時間幅によって決る。この方法では、蓄積するコンデンサの値とソレノイドの固体特性との組合せにより、放熱に対して良好に解決できる効果がある。
しかし、希薄燃焼を目的とした、不特定多数のコンデンサとインジェクタを組合わせた駆動では、次の問題が生ずる。
【0007】
前記のように、噴射信号の時間幅によってコンデンサに蓄積されるエネルギ、すなわち高電圧の値が変わるので、噴射信号の時間が短いときに十分なインジェクタの開弁電流が流せないことである。また、高電圧の値が変わることにより、保持電流を0にした時、電流の立下がり時間が変わり燃料噴射量のばらつきが生ずることである。
【0008】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、インジェクタの固有特性にかかわらず、所定値の高電圧を得て、インジェクタの開弁電流を所定値で制御することができ、かつDC−DCコンバータの負担を低減して消費電力を軽減することができる燃料噴射用ソレノイド駆動回路を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成すべく、本発明の燃料噴射用ソレノイド駆動回路は、基本的には、インジェクタと、高電圧充電コンデンサと、前記高電圧充電コンデンサの電圧を帰還して、該コンデンサの電圧を所定値に制御するDC−DCコンバータと、前記インジェクタの一方に接続され、噴射信号に応じて前記インジェクタに高電圧充電コンデンサから高電圧を印加する第1のスイッチ手段と、アース間に接続されて、該電位がアース電位より低い時電流を通電するダイオードと、前記インジェクタの他方に接続され、前記高電圧及び該高電圧と異なる電圧で共に電流を通電する第2のスイッチ手段と、前記第2のスイッチ手段とアース間に接続された電流検出手段と、前記インジェクタの他方と前記高電圧充電コンデンサに接続され、電位が前記コンデンサ電圧より高いときに電流を通電するダイオードを備え、前記第1のスイッチ手段は、噴射信号と同時にオンし、前記電流検出手段に接続された第1のレベル検出器の第1レベルでオフし、前記第2のスイッチ手段は、噴射信号と同時にオンし、前記電流検出手段に接続された前記第1のレベル検出器の第1レベルより低い第2レベルでオフし、前記電流検出手段に接続された第2のレベル検出器の第2レベルでオンし、該第2のレベル検出器の第2レベルより高い第1レベルでオフすることを特徴としている。
【0010】
また、本発明の燃料噴射用ソレノイド駆動回路の具体的な態様は、インジェクタと、高電圧充電コンデンサと、前記高電圧充電コンデンサの電圧を帰還して、該コンデンサの電圧を所定値に制御するDC−DCコンバータと、前記インジェクタの一方に接続され、噴射信号に応じて前記インジェクタに高電圧充電コンデンサから高電圧を印加する第1のスイッチ手段と、アース間に接続されて、該電位がアース電位より低い時電流を通電するダイオードと、噴射信号に応じて前記インジェクタに前記高電圧と異なる電圧を印加する第3のスイッチ手段と、前記第3のスイッチ手段と直列に接続され、前記高電圧と異なる電圧への逆流阻止用ダイオードと、前記インジェクタの他方に接続され、前記高電圧及び該高電圧と異なる電圧で共に電流を通電する第2のスイッチ手段と、前記第2のスイッチ手段とアース間に接続された電流検出手段と、前記インジェクタの他方と前記高電圧充電コンデンサに接続され、電位が前記コンデンサ電圧より高いときに電流を通電するダイオードを備え、前記第3のスイッチ手段は、噴射信号の期間オンを継続し、前記第1のスイッチ手段は、噴射信号と同時にオンし、前記電流検出手段に接続された第1のレベル検出器の第1レベルでオフし、前記第2のスイッチ手段は、噴射信号と同時にオンし、前記電流検出手段に接続された前記第1のレベル検出器の第1レベルより低い第2レベルでオフし、前記電流検出手段に接続された第2のレベル検出器の第2レベルでオンし、該第2のレベル検出器の第2レベルより高い第1レベルでオフすることを特徴としている。
【0011】
前記の如く構成された本発明の燃料噴射用ソレノイド駆動回路によって、高電圧を生成するDC−DCコンバータの消費電力を低減でき、熱的に過酷な環境での対応が容易になる。
また、本発明の他の具体的な態様は、前記第1のスイッチ手段が、MOSFETであることを特徴としている。
【0012】
また、本発明の燃料噴射用ソレノイド駆動回路の具体的な態様は、前記高電圧充電コンデンサと並列に、前記コンデンサ電圧の所定値より高い電圧レベルを制限する電圧制限手段をさらに備えることを特徴としている。
また、本発明の他の具体的な態様は、前記電圧制限手段が、前記高電圧充電コンデンサと並列に接続された定電圧ダイオードであることを特徴としている。
【0013】
また、本発明の他の具体的な態様は、前記第2のスイッチ手段が、前記コンデンサ電圧の所定値より高い電圧レベルを制限する電圧制限手段を備えることを特徴としている。
さらに、本発明の他の具体的な態様は、前記第2のスイッチ手段は、MOSFETであり、前記電圧制限手段は、前記MOSFETのドレインとゲートの間に接続された定電圧ダイオードであることを特徴としている。
このように前記電圧制限手段を備えることにより、出力コンデンサに蓄積されるエネルギにより、無制限に電圧が上昇しないように制限することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の燃料噴射用ソレノイド駆動回路の一実施形態について詳細に説明する。
図1は、第1の実施形態の燃料噴射用ソレノイド駆動回路の構成を示す回路図である。図1では多気筒エンジンのインジェクタ駆動回路のうち1気筒分の回路を示している。
【0015】
図1において、1はバッテリ、200はインジェクタ、2はインジェクタ200を駆動する燃料噴射用ソレノイド駆動回路であり、燃料噴射用ソレノイド駆動回路2は、出力コンデンサ37(高電圧充電コンデンサ)の電圧を帰還して、出力コンデンサ37の電圧を所定値に制御するDC−DCコンバータ30と、供給される噴射信号10a及び電流検出信号に基づいて各FETに印加する噴射信号(ゲート信号)100a,110a,130aを生成するゲート生成回路10と、インジェクタ200の一方に接続され、噴射信号100aに応じてインジェクタ200に出力コンデンサ37から高電圧30cを印加する高電圧印加用FET100(第1のスイッチ手段)と、アース間に接続されて、該電位がアース電位より低い時電流を通電するダイオード150と、噴射信号130aに応じてインジェクタ200に高電圧30cと異なる電圧を印加するVB印加用FET130(第3のスイッチ手段)と、VB印加用FET130と直列に接続され、高電圧30cと異なる電圧への逆流阻止用ダイオード140と、インジェクタ200の他方に接続され、高電圧30c及び高電圧30cと異なる電圧で共に電流を通電する電流制御用FET110(第2のスイッチ手段)と、電流制御用FET110とアース間に接続された電流検出抵抗120(電流検出手段)と、インジェクタ200の他方と出力コンデンサ37に接続され、電位が出力コンデンサ37電圧より高いときに電流160aを通電するダイオード160を備え、VB印加用FET130は、噴射信号130aの期間オンを継続し、高電圧印加用FET100は、噴射信号100aと同時にオンし、電流検出抵抗120に接続されたピーク電流検出器20(第1のレベル検出器)の第1レベルIp1でオフし、電流制御用FET110は、噴射信号110aと同時にオンし、電流検出抵抗120に接続されたピーク電流検出器20の第1レベルより低い第2レベルIp2でオフし、電流検出抵抗120に接続された保持電流検出器21(第2のレベル検出器)の第2レベルIh2でオンし、保持電流検出器21の第2レベルIh2より高い第1レベルIh1でオフするように構成する。
【0016】
高電圧を発生するDC−DCコンバータ30は、出力電圧と基準電圧を比較してスイッチング時間を制御するゲート制御回路31、インダクタであるコイル32、バッテリ1の+(プラス)側からコイル32の電流32aをオン/オフするDC−DCコンバータFET33、FET33がオフ時にコイル32の電流を通電するダイオード34、抵抗35,36、ダイオード37の通電電流を充電する出力コンデンサ37から構成されている。また、出力コンデンサ37の電圧30cは、抵抗35,36で分圧されてFET33のゲート制御回路31に帰還され、ゲート制御回路31は、出力コンデンサ37の電圧30cが所定の高電圧になるように制御する。
【0017】
バッテリ1の+側は、DC−DCコンバータ回路30の出力コンデンサ37の出力側を介し、高電圧印加用FET100を通してインジェクタ200+側に接続される。また、このインジェクタ200+側には、バッテリ1の+側(以下、バッテリ1+という)からVB印加用FET130と逆流阻止用ダイオード140とからなる直列回路が接続される。
【0018】
インジェクタ200−(マイナス)側は、インジェクタ電流200aを所定値に制御する電流制御用FET110と電流検出抵抗120によりバッテリ1の−側に接続されている。また、このバッテリ1の−側(以下、バッテリ1−という)からインジェクタ200+側には、FET100、FET130をオフした時にインジェクタ200のエネルギをフリーホイールするダイオード150が接続される。
【0019】
さらに、インジェクタ200−側からDC−DCコンバータ回路30の出力コンデンサ37には、電流制御用FET110がオフした時にインジェクタ200の電流を出力コンデンサ37に充電する経路としてダイオード160が接続される。
【0020】
ゲート生成回路10は、噴射信号10aとピーク電流検出器20及び保持電流検出器21の検出結果に基づいて、高電圧印加用FET100,電流制御用FET110,VB印加用FET130の、各ゲート信号100a,110a,130aを生成する。
以下、上述のように構成された燃料噴射用ソレノイド駆動回路の動作を説明する。
【0021】
図2は、上記燃料噴射用ソレノイド駆動回路の各回路部の電圧及び電流の変化を示す動作波形図であり、図2における番号は図1の該当する信号に対応している。
まず、開弁時の動作は次のようになる。
噴射信号10aがゲート生成回路10に入力されると、ゲート生成回路10では、図2に示すように各ゲート信号100a,110a,130aを生成し、VB印加用FET130のゲート信号130aを出力するとともに、高電圧印加用FET100のゲート信号100a、電流制御用FET110のゲート信号110aを出力する。これにより、高電圧印加用FET100,電流制御用FET110,VB印加用FET130がオンし、インジェクタ200にはDC−DCコンバータの出力コンデンサ37に充電された高電圧30cが印加されて、インジェクタ電流200aが流れ始める(図2参照)。
【0022】
このインジェクタ電流200aによって電流検出抵抗120に電圧降下が生じる。電流検出抵抗120の電圧変化は、ピーク電流検出器20により検出され、ピーク電流検出器20が第1レベルIp1を検出すると、この検出結果を受けたゲート生成回路10は、高電圧印加用FET100のゲート信号100aを0として高電圧印加用FET100をオフし、高電圧の印加が終了する。
【0023】
高電圧印加用FET100がオフすると、インジェクタ電流200aは、インジェクタ200→電流制御用FET110→電流検出抵抗120→ダイオード150→インジェクタ200の経路でフリーホイールされる。そして、ピーク電流検出器20がレベルIp2を検出すると、この検出結果を受けたゲート生成回路10は、電流制御用FET110のゲート信号110aを0として電流制御用FET110をオフする。ここまでが、図2のゲート信号110aの1回目の立下りであり、これで開弁時の動作を終え保持電流制御に移行する。
【0024】
次に、保持電流制御への移行と制御について説明する。
電流制御用FET110がオフすると、インジェクタ電流200aは、インジェクタ200→ダイオード160→出力コンデンサ37→ダイオード150→インジェクタ200の経路で出力コンデンサ37に充電され、高電圧30cの復帰に加担する。
【0025】
インジェクタ電流200aが減少して保持電流検出器21が第2レベルIh2を検出すると、この検出結果を受けたゲート生成回路10は、電流制御用FET110のゲート電圧110aを出力して電流制御用FET110をオンする。これは、図2のゲート信号110aの2回目の立上りで示される。また、VB印加用FET130は、噴射信号130aの期間オンを継続している。電流制御用FET110のオンにより、バッテリ1+→VB印加用FET130→ダイオード140→インジェクタ200→電流制御用FET110→電流検出抵抗120→バッテリ1→の経路でバッテリ電圧VBが印加されて、インジェクタ電流200aが増加する。
【0026】
そして、保持電流検出器21が第1レベルIh1を検出すると、この検出結果を受けたゲート生成回路10は、電流制御用FET110のゲート電圧110aを0として電流制御用FET110をオフする。これは、図2のゲート信号110aの2回目の立下りで示される。電流制御用FET110のオフにより、インジェクタ電流200aは、インジェクタ200→ダイオード160→出力コンデンサ37→ダイオード150→インジェクタ200の経路で減少し、この電流が出力コンデンサ37に充電されて高電圧30cの復帰に加担する。
【0027】
そして、再び保持電流検出器21が第2レベルIh2を検出すると、電流制御用FET110のゲート電圧110aが出力されて電流制御用FET110をオンし、バッテリ1+→VB印加用FET130→ダイオード140→インジェクタ200→電流制御用FET110→電流検出抵抗120→バッテリ1→の経路でバッテリ電圧VBが印加されて、インジェクタ電流200aが増加する。
この保持電流制御の動作は、噴射信号10aが0になるまで繰返される。
【0028】
ところで、噴射信号10aが出力され、高電圧印加用FET100がオンすると、高電圧印加用FET100がオンしている期間はDC−DCコンバータ30の出力コンデンサ37からインジェクタ電流200aを供給するので、図2に示すように高電圧30cは減少し、高電圧設定値30c1より小さくなってDC−DCコンバータ30は動作を開始する。ゲート制御回路31によるDC−DCコンバータ30の動作は次のようなものである。
【0029】
まず、DC−DCコンバータFET33をオンしてコイル32に電流32aを流し、次にFET33をオフする。コイル32に流れていた電流がダイオード34を通って出力コンデンサ37に流れて出力コンデンサ37を充電する。高電圧30cが高電圧設定値30c1を越えるまでこの動作が繰返され、高電圧30cが30c2になったところで動作が止まる。
【0030】
噴射信号10aの期間、出力コンデンサ37には、インジェクタ電流200aのうちダイオード160を通る電流160a(図2の200aのハッチング部参照)と、コイル電流30aのうちコイル32に流れていた電流30b(図2の30aのハッチング部参照)との2つの電流で充電されて、高電圧30cは高電圧設定値30c1まで大きくなる。したがって、出力コンデンサ37の電圧30cは所定値30c1に速く復帰できるので、DC−DCコンバータ30の動作時間が短くなる。
ここで、噴射信号10aが小さい場合には、DC−DCコンバータ30の出力コンデンサ37には、インジェクタ電流200aによる充電がなくなり、コイル電流30aのみで充電となる。
【0031】
この条件でンジン回転数が高くなると、多気筒で隣り合わせの気筒までの噴射間隔は、例えば6気筒で6600rpmの時3msであり、DC−DCコンバータ30の性能としては、高電圧30cが電圧設定値30c1まで復帰する時間が3ms以下であることが重要である。
しかしながら、エンジン回転数が6600rpmでかつ噴射信号10aが小さい状態が連続することはないので、この条件下で連続した時の発熱について考慮することは実用的ではない。
【0032】
本実施形態によれば、高電圧30cが高電圧設定値30c1まで復帰するのに、DC−DCコンバータ30の動作のみ、すなわちコイル電流30aの内30bのみで出力コンデンサ37を充電する場合に比較して、速くすることができる。このことは、DC−DCコンバータ30の動作時間が短くなるので、DC−DCコンバータ30での消費電力が小さく、発熱を低減できる効果がある。
【0033】
さらに、本実施形態では、サージ電圧が印加された場合、一例として+300Vがインジェクタ200の+端子200+に印加された場合は、高電圧印加用FET100の内部寄生ダイオード101(図1参照)を通して出力コンデンサ37に吸収され、また、このサージ電圧がインジェクタ200の−端子200−に印加された場合はダイオード160を通して出力コンデンサ37に吸収される。このことから、電流制御用FET110、逆流阻止ダイオード140及びダイオード150の耐電圧容量は、サージ電圧より小さい高電圧30cで設定できる効果がある。
【0034】
以上詳細に説明したように、本実施形態の燃料噴射用ソレノイド駆動回路2は、出力コンデンサ37の電圧を所定値に制御するDC−DCコンバータ30と、各FETに印加する噴射信号100a,110a,130aを生成するゲート生成回路10と、インジェクタ200の一方に接続され、インジェクタ200に出力コンデンサ37から高電圧30cを印加する高電圧印加用FET100と、アース間に接続されて、該電位がアース電位より低い時電流を通電するダイオード150と、インジェクタ200に高電圧30cと異なる電圧を印加するVB印加用FET130と、VB印加用FET130と直列に接続され、高電圧30cと異なる電圧への逆流阻止用ダイオード140と、インジェクタ200の他方に接続され、高電圧30c及び高電圧30cと異なる電圧で共に電流を通電する電流制御用FET110と、電流制御用FET110とアース間に接続された電流検出抵抗120と、インジェクタ200の他方と出力コンデンサ37に接続され、電位が出力コンデンサ37電圧より高いときに電流160aを通電するダイオード160を備えて構成する。そして、インジェクタ200には、FET100とFET110をオンし、出力コンデンサ37の高電圧30cを印加する開弁電流と、FET130でバッテリ電圧VBを印加し、FET110により電流を所定値に制御する保持電流を流す。開弁電流を流すと出力コンデンサ37の高電圧37aが低下するのでDC−DCコンバータ30は高電圧37aを所定値30c1に復帰させるように動作する。一方、インジェクタ電流200aは、所定値のIp2,Ih1になった時、FET110をオフして電流160aをダイオード160を通じて出力コンデンサ37に充電する。
【0035】
これにより、出力コンデンサ37は、DC−DCコンバータ30のコイル32に流れていた電流30bとインジェクタ200に流れていた電流160aとにより充電される。すなわち、DC−DCコンバータ30自身の昇圧動作の他に、インジェクタ200に流した電流による蓄積エネルギが出力コンデンサ37に蓄積される。その結果、出力コンデンサ37の電圧30cは所定値30c1に速く復帰できるので、DC−DCコンバータ30の動作時間が短くなり、DC−DCコンバータ30の動作時間が短くなることにより消費電力を低減でき、熱的に過酷な環境での対応が容易にできる効果がある。
次に、本発明の第2の実施の形態を説明する。
【0036】
図3は、第2の実施形態の燃料噴射用ソレノイド駆動回路の構成を示す回路図である。本実施形態の説明にあたり、図1と同一構成部分には同一符号を付して重複部分の説明を省略する。
図3において、38は、出力コンデンサ37電圧の所定値より高い電圧レベルを制限する定電圧ダイオード(電圧制限手段)であり、定電圧ダイオード38は、DC−DCコンバータ30の出力コンデンサ37と並列に設置されている。
以下、上述のように構成された燃料噴射用ソレノイド駆動回路の動作を説明する。全体的な動作は第1の実施形態と同様であるためこの部分の動作説明を省略し、異なる動作について説明する。
【0037】
図4は、上記燃料噴射用ソレノイド駆動回路の各回路部の電圧及び電流の変化を示す動作波形図であり、前記図2の波形図に対応するものである。
図4は、図2に比較して噴射信号10aの時間が長くなっている。噴射信号10aの時間が長いと、上述した保持電流制御の期間が長くなり、インジェクタ電流200aのうちダイオード160を通る電流160aの電流が、保持電流制御の期間中DC−DCコンバータ30の出力コンデンサ37に充電されて、高電圧30aが高電圧設定値30c1を越えて大きくなる。このまま高電圧30aが大きくなると、開弁動作時のインジェクタ電流200aが高電圧30aの値によって異なること、また使用部品の耐電圧が大きくなる等の不具合が生ずる。
【0038】
そこで、DC−DCコンバータ30の出力コンデンサ37と並列に、定電圧ダイオード38を接続し、定電圧ダイオード38の電圧レベルを、高電圧設定値30c1より高いレベル30c3に設定した。高電圧設定値30c1とレベル30c3の差はインジェクタ200の開弁動作に差異が生じない程度である。
【0039】
これにより、出力コンデンサ37には、DC−DCコンバータ30による出力コンデンサ37への充電は高電圧設定値30c1までとなり、インジェクタ電流200aのうちダイオード160を通る電流160aによる充電はレベル30c3までとなる。そして、それ以上については、電流160aは定電圧ダイオード38の電流38aとなる。
定電圧ダイオード38の電流38aによって電力消費が生じることになるが、以下の理由により、システムで見た全体の発熱にはほとんど影響を与えない。
【0040】
一例として、高電圧設定値30c1を72Vとし、通常の運転状態で噴射信号10aが最大で5msとした時、高電圧値30cは75Vになる。レベル30c3を77Vに設定すれば、ほとんどの運転状態で定電圧ダイオード38に電流38aは流れないので、電力消費は生じない。但し、低温時の始動時等少ない条件下で、噴射信号10aを長くする制御があり、過渡的にレベル30c3を越える状態が生ずるので、素子の保護として電圧制限が必要となる。
【0041】
本実施形態によれば、高電圧30aは高電圧設定値30c1とレベル30c3の範囲にできるので、開弁動作時のインジェクタ電流200aを一定にすることができると共に、使用部品の耐電圧をレベル30c3付近にできる効果がある。
次に、本発明の第3の実施の形態を説明する。
【0042】
図5は、第3の実施形態の燃料噴射用ソレノイド駆動回路の構成を示す回路図である。本実施形態の説明にあたり、図1と同一構成部分には同一符号を付して重複部分の説明を省略する。
図5において、電流制御用FET110のドレインとゲート間にダイオード170と定電圧ダイオード180(電圧制限手段)を接続している。
【0043】
すなわち、図3では、出力コンデンサ37と並列に定電圧ダイオード38を接続したが、この構成に代えて、電流制御用FET110のドレインとゲート間にダイオード170と定電圧ダイオード180を接続し、電流制御用FET110に電圧制限作用を持たせる。
【0044】
本実施形態では、定電圧ダイオード180を高電圧30aのレベル30c3にすることにより、電流制御用FET110のドレイン電圧がレベル30c3を越えるとゲート電圧が印加されて高電圧30aがレベル30c3以上に大きくならないようにしている。
本実施形態によれば、第2の実施形態と同等の効果を得ることができることに加え、定電圧ダイオード180を小形にできる効果がある。
次に、本発明の第4の実施の形態を説明する。
【0045】
図6は、第4の実施形態の燃料噴射用ソレノイド駆動回路の構成を示す回路図である。本実施形態の説明にあたり、図5と同一構成部分には同一符号を付して重複部分の説明を省略する。
本実施形態は、前記図1においてバッテリ1の+側に、逆流阻止用ダイオード140と直列に接続されるVB印加用FET130(第3のスイッチ手段)を省略し、逆流阻止用ダイオード140のみとした。また、図5と同様に、電流制御用FET110のドレインとゲート間にダイオード170と定電圧ダイオード180を接続している。
【0046】
VB印加用FET130は、インジェクタ200の端子200+がアースにショートしたとき、その診断を行いFET130をオフにしてFET130の保護をすることを目的として設置されたものである。したがって、インジェクタ200の端子200+の異常がないようなシステムであれば、FET130をなくすことができる。
【0047】
本実施形態によれば、第3の実施形態と同等の効果を得ることができることに加え、部品コストを低減することができる。
【0048】
次に、本発明の第5の実施の形態を説明する。
【0049】
図7は、第5の実施形態の燃料噴射用ソレノイド駆動回路の構成を示す回路図である。本実施形態の説明にあたり、図1と同一構成部分には同一符号を付して重複部分の説明を省略する。
図7において、高電圧印加用FET100と直列に、インジェクタ200に電圧が印加できる向きにダイオード190を接続している。
【0050】
DC−DCコンバータ30で出力コンデンサ37のショート故障あるいはダイオード34のショート故障が生ずると、高電圧30cが印加できなくなると同時に、バッテリ電圧による電流もFET100の内部寄生ダイオード101を通してDC−DCコンバータ30に流れ、インジェクタ200に電流200aが流れなくなる。
【0051】
DC−DCコンバータ30は、多気筒エンジンの場合でも1回路だけ有し、これにより回路規模を低減しているため、前記のような故障が生ずると、全気筒のインジェクタ200を動作させることができない。
本実施形態では、前記のような故障に至り高電圧30cがない場合でも、バッテリ電圧の印加はできるので、故障を検出した時には、インジェクタ200が動作できる程度に噴射信号10aを長くし、フェールセーフとしての自動車の走行を可能にできる効果がある。
【0052】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の精神を逸脱しない範囲で、設計において種々の変更ができるものである。
例えば、DC−DCコンバータ30を構成するコンデンサ、スイッチ手段の種類や数、また、ゲート生成回路10におけるゲート信号生成方法は種々の設計変更が可能である。同様に、各スイッチ手段としてMOSFETを用いているが種類や組み合わせは一例に過ぎず、信号の立上り、立下り、アクティブ状態も適宜変更可能である。また、電圧制限手段や電流検出手段等の種類も適宜適当な部材を用いることができ同等の回路を構成することも可能である。
【0053】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、本発明に係る燃料噴射用ソレノイド駆動回路は、高電圧をインジェクタに印加して応答を速くする駆動回路において、高電圧を生成するDC−DCコンバータの消費電力を低減でき、熱的に過酷な環境での対応が容易にできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態の燃料噴射用ソレノイド駆動回路の構成を示す回路図。
【図2】本実施形態の燃料噴射用ソレノイド駆動回路の各回路部の電圧及び電流の変化を示す動作波形図。
【図3】本発明の第2の実施形態の燃料噴射用ソレノイド駆動回路の構成を示す回路図。
【図4】本実施形態の燃料噴射用ソレノイド駆動回路の各回路部の電圧及び電流の変化を示す動作波形図。
【図5】本発明の第3の実施形態の燃料噴射用ソレノイド駆動回路の構成を示す回路図。
【図6】本発明の第4の実施形態の燃料噴射用ソレノイド駆動回路の構成を示す回路図。
【図7】本発明の第5の実施形態の燃料噴射用ソレノイド駆動回路の構成を示す回路図。
【符号の説明】
1…バッテリ
2…燃料噴射用ソレノイド駆動回路
10…ゲート生成回路
20…ピーク電流検出器(第1のレベル検出器)
21…保持電流検出器(第2のレベル検出器)
30…DC−DCコンバータ
37…出力コンデンサ(高電圧充電コンデンサ)
38,180…定電圧ダイオード(電圧制限手段)
100…高電圧印加用FET(第1のスイッチ手段)
110…電流制御用FET(第2のスイッチ手段)
120…電流検出抵抗(電流検出手段)
130…VB印加用FET(第3のスイッチ手段)
140…逆流阻止ダイオード
150,160,170…ダイオード
200…インジェクタ
Claims (7)
- インジェクタと、
高電圧充電コンデンサと、
前記高電圧充電コンデンサの電圧を帰還して、該コンデンサの電圧を所定値に制御するDC−DCコンバータと、
前記インジェクタの一方に接続され、噴射信号に応じて前記インジェクタに高電圧充電コンデンサから高電圧を印加する第1のスイッチ手段と、
アース間に接続されて、該電位がアース電位より低い時電流を通電するダイオードと、
前記インジェクタの他方に接続され、前記高電圧及び該高電圧と異なる電圧で共に電流を通電する第2のスイッチ手段と、
前記第2のスイッチ手段とアース間に接続された電流検出手段と、
前記インジェクタの他方と前記高電圧充電コンデンサに接続され、電位が前記コンデンサ電圧より高いときに電流を通電するダイオードを備え、
前記第1のスイッチ手段は、噴射信号と同時にオンし、前記電流検出手段に接続された第1のレベル検出器の第1レベルでオフし、
前記第2のスイッチ手段は、噴射信号と同時にオンし、前記電流検出手段に接続された前記第1のレベル検出器の第1レベルより低い第2レベルでオフし、前記電流検出手段に接続された第2のレベル検出器の第2レベルでオンし、該第2のレベル検出器の第2レベルより高い第1レベルでオフする
ことを特徴とする燃料噴射用ソレノイド駆動回路。 - インジェクタと、
高電圧充電コンデンサと、
前記高電圧充電コンデンサの電圧を帰還して、該コンデンサの電圧を所定値に制御するDC−DCコンバータと、
前記インジェクタの一方に接続され、噴射信号に応じて前記インジェクタに高電圧充電コンデンサから高電圧を印加する第1のスイッチ手段と、
アース間に接続されて、該電位がアース電位より低い時電流を通電するダイオードと、
噴射信号に応じて前記インジェクタに前記高電圧と異なる電圧を印加する第3のスイッチ手段と、
前記第3のスイッチ手段と直列に接続され、前記高電圧と異なる電圧への逆流阻止用ダイオードと、
前記インジェクタの他方に接続され、前記高電圧及び該高電圧と異なる電圧で共に電流を通電する第2のスイッチ手段と、
前記第2のスイッチ手段とアース間に接続された電流検出手段と、
前記インジェクタの他方と前記高電圧充電コンデンサに接続され、電位が前記コンデンサ電圧より高いときに電流を通電するダイオードを備え、
前記第3のスイッチ手段は、噴射信号の期間オンを継続し、
前記第1のスイッチ手段は、噴射信号と同時にオンし、前記電流検出手段に接続された第1のレベル検出器の第1レベルでオフし、
前記第2のスイッチ手段は、噴射信号と同時にオンし、前記電流検出手段に接続された前記第1のレベル検出器の第1レベルより低い第2レベルでオフし、前記電流検出手段に接続された第2のレベル検出器の第2レベルでオンし、該第2のレベル検出器の第2レベルより高い第1レベルでオフする
ことを特徴とする燃料噴射用ソレノイド駆動回路。 - 前記第1のスイッチ手段は、MOSFETであることを特徴とする請求項1又は2のいずれか一項に記載の燃料噴射用ソレノイド駆動回路。
- 前記高電圧充電コンデンサと並列に、前記コンデンサ電圧の所定値より高い電圧レベルを制限する電圧制限手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項1又は2のいずれか一項に記載の燃料噴射用ソレノイド駆動回路。 - 前記電圧制限手段は、前記高電圧充電コンデンサと並列に接続された定電圧ダイオードであることを特徴とする請求項4記載の燃料噴射用ソレノイド駆動回路。
- 前記第2のスイッチ手段は、前記コンデンサ電圧の所定値より高い電圧レベルを制限する電圧制限手段を備える
ことを特徴とする請求項1又は2のいずれか一項に記載の燃料噴射用ソレノイド駆動回路。 - 前記第2のスイッチ手段は、MOSFETであり、
前記電圧制限手段は、前記MOSFETのドレインとゲートの間に接続された定電圧ダイオードであることを特徴とする請求項6記載の燃料噴射用ソレノイド駆動回路。
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