JP5926159B2 - Solenoid valve drive - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の燃料噴射弁等の電磁弁を駆動する電磁弁駆動装置に関する。 The present invention relates to a solenoid valve driving device that drives a solenoid valve such as a fuel injection valve of an internal combustion engine.
エンジン等の内燃機関の燃焼気筒に燃料を噴射する燃料噴射弁(インジェクタ)は、一般に、電磁石により弁を開閉する電磁弁により構成される。この燃料噴射弁は、ソレノイドと、当該ソレノイドへの通電により発生する電磁力によって移動するプランジャと、ソレノイドへの通電が断のときにプランジャを定位置に戻すためのスプリングとを有し、当該プランジャの移動により、高圧で供給される燃料を気筒内へ導入するための噴射弁を開閉する。 A fuel injection valve (injector) that injects fuel into a combustion cylinder of an internal combustion engine such as an engine is generally constituted by an electromagnetic valve that opens and closes a valve with an electromagnet. The fuel injection valve includes a solenoid, a plunger that moves by electromagnetic force generated by energizing the solenoid, and a spring that returns the plunger to a fixed position when the energization to the solenoid is interrupted. This opens and closes an injection valve for introducing fuel supplied at high pressure into the cylinder.
燃料噴射弁は、通常、内燃機関と共に車両に搭載されるバッテリーからの給電をオン/オフすることにより制御され、ソレノイドへの通電をオンにすることにより開弁し、ソレノイドへの通電をオフにすることにより閉弁する。 The fuel injection valve is normally controlled by turning on / off power supply from a battery mounted on the vehicle together with the internal combustion engine, and opened by turning on power to the solenoid, and turned off power to the solenoid. To close the valve.
特に、燃料噴射弁の応答時間、すなわち、ソレノイドへの通電をオン又はオフした時点から実際に弁が開弁又は閉弁するまでの遅れ時間は、燃焼気筒への燃料噴射量の精度を制限し、内燃機関の燃費やエミッション特性に大きく影響する。このため、燃料噴射弁の応答特性を向上すべく、例えば、バッテリー電源電圧を昇圧する昇圧回路によりコンデンサを充電しておき、開弁時には当該コンデンサからソレノイドに通電することで開弁時の応答特性を向上させる、燃料噴射用ソレノイド駆動回路が知られている(特許文献1参照)。 In particular, the response time of the fuel injection valve, that is, the delay time from when the energization to the solenoid is turned on or off until the valve actually opens or closes, limits the accuracy of the fuel injection amount to the combustion cylinder. This greatly affects the fuel consumption and emission characteristics of the internal combustion engine. Therefore, in order to improve the response characteristics of the fuel injection valve, for example, a capacitor is charged by a booster circuit that boosts the battery power supply voltage, and when the valve is opened, the solenoid is energized from the capacitor to open the response characteristic A fuel injection solenoid drive circuit is known (see Patent Document 1).
一方、閉弁時の応答特性については、通電オフ時にソレノイドに発生する逆起電力エネルギーをどのように散逸させるかが課題であり、その一つの解決手段として、ツェナーダイオードを用いてソレノイドの端子電圧をクランプする方法が知られている(特許文献2参照)。 On the other hand, the response characteristic when the valve is closed is how to dissipate the back electromotive force energy generated in the solenoid when the power is off, and one of the solutions is to use a Zener diode as a terminal voltage of the solenoid. Is known (see Patent Document 2).
図5は、ツェナーダイオードを用いて閉弁時の応答特性を向上させた電磁弁制御回路の一例を示す図である。なお、本明細書における以降の記載においては、「燃料噴射弁に通電する」等、回路負荷あるいは通電対象としての燃料噴射弁(インジェクタ)に言及するときは、「燃料噴射弁」あるいは「インジェクタ」とは、当該燃料噴射弁内に設けられたソレノイドを意味するものとする。 FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a solenoid valve control circuit that uses a Zener diode to improve response characteristics when the valve is closed. In the following description of the present specification, when referring to a fuel injection valve (injector) as a circuit load or an energization target, such as “energizing the fuel injection valve”, “fuel injection valve” or “injector” The term “means” means a solenoid provided in the fuel injection valve.
図5に示す回路は、バッテリーからの電源電圧VBATを昇圧する昇圧回路501と、昇圧回路501により充電されて昇圧電源として機能する昇圧電源コンデンサC502と、開弁時にオンしてC502からインジェクタINJ504への通電を開始するTR503とを有している。また、TR503に並列に、バッテリーからINJ504への通電をオン/オフするTR505が設けられ、INJ504のローサイド(接地側)には、トランジスタTR506が設けられている。TR503、505、及び506は、それぞれMOSFETにより構成され、各MOSFETのオン/オフは、制御回路508により制御される。また、トランジスタTR506のドレイン・ゲート間には、ツェナーダイオードZD507が設けられている。
The circuit shown in FIG. 5, a
制御回路508は、開弁時にはTR503及び506をオンにし、昇圧電源コンデンサC502の高電圧をINJ504に供給して燃料噴射弁を素早く開弁する。開弁後、所定時間が経過すると、制御回路508はTR503をオフし、TR505のオン/オフ制御を開始してINJ504をパルス駆動することにより開弁状態を保持する。すなわち、TR505がオンのときは、バッテリーからINJ504に通電されて開弁状態が保持され、TR505がオフのときは、INJ504に発生する逆起電圧によりフライホイールダイオードD509を介してINJ504に電流が還流して、開弁状態が保持される。
When the valve is opened, the
燃料噴射期間を完了するときは、制御回路508はTR505及びTR506をオフにして、INJ504への通電を停止する。このとき、INJ504には逆起電圧が発生し、INJ504からZD507に向けて電流が流れ出すが、当該逆起電圧はツェナーダイオードZD507の降伏電圧まで一気に低下するため、電流減少期間が短縮されて燃料噴射弁は素早く閉じられることとなる。
When the fuel injection period is completed, the
図5に示す回路は、開弁時及び閉弁時の応答時間を短縮することができるが、閉弁時にINJ504において発生する逆起電力のエネルギーは、ZD507等を流れる電流により熱エネルギーとして消耗されることとなる。その結果、電気回路の発熱が大きくなると共に、消費電力も大きくなる。 The circuit shown in FIG. 5 can shorten the response time when the valve is opened and closed, but the back electromotive force energy generated in the INJ 504 when the valve is closed is consumed as thermal energy by the current flowing through the ZD 507 and the like. The Rukoto. As a result, the heat generated by the electric circuit increases and the power consumption also increases.
そこで、電気回路の消費電力を低減することを目的として、例えば、特許文献3には、閉弁時に燃料噴射弁に発生する逆起電力により昇圧電源コンデンサを充電して、逆起電力エネルギーを昇圧電源コンデンサへ回生する、内燃機関制御装置が記載されている。 Therefore, for the purpose of reducing the power consumption of the electric circuit, for example, in Patent Document 3, the boost power supply capacitor is charged by the back electromotive force generated in the fuel injection valve when the valve is closed, and the back electromotive force energy is boosted. An internal combustion engine controller that regenerates to a power supply capacitor is described.
図6は、特許文献3に記載の内燃機関制御装置の一部を示す図である。制御回路610は、燃料噴射期間を開始するときは、TR602とTR604をオンにすることにより、昇圧回路601からINJ605へ高電圧を印加して、素早く開弁する。所定時間の経過後、TR602をオフにした後、TR606をオン/オフすることにより開弁状態を保持し、燃料噴射期間が終了すると、TR606とTR604をオフにしてINJ605への通電を停止する。
FIG. 6 is a diagram showing a part of the internal combustion engine control device described in Patent Document 3. As shown in FIG. When starting the fuel injection period, the
通電停止後に発生する逆起電圧によりINJ605に流れる電流は、ダイオードD607と抵抗R608を介して昇圧回路601へ流れ込み、昇圧回路601に回生される。これにより、例えば、昇圧回路601の出力回路に設けられた昇圧電源コンデンサ(不図示)が充電される。
A current flowing in the INJ 605 due to the back electromotive voltage generated after the energization is stopped flows into the
ただし、図6の回路では、燃料噴射時間すなわちINJ605への通電時間が異なるパイロット噴射とメイン噴射とで、当該通電時間の違いに起因する昇圧電源コンデンサの残存電荷量の違いにより、閉弁時に行うエネルギー回生時のINJ605の電流減少速度が異なるものとなる結果、閉弁応答時間に違いが生ずる事態が起こり得る。 However, in the circuit of FIG. 6, the fuel injection time, that is, the energization time to the INJ 605, is different when the valve is closed due to the difference in the residual charge amount of the boost power supply capacitor due to the difference in the energization time between the pilot injection and the main injection. As a result of the current decrease rate of the INJ 605 during energy regeneration being different, a situation may occur in which the valve closing response time varies.
このような通電時間の違いに起因する閉弁応答時間の違いを解消するため、特許文献4には、昇圧電源コンデンサとは別に小容量のエネルギー回生用コンデンサを設け、燃料噴射弁の逆起電力エネルギーを当該回生用コンデンサにより一旦回収した後に昇圧電源コンデンサへ回生する、電磁負荷の駆動装置が記載されている。この駆動装置では、次に開弁されるまでの間に回生用コンデンサの電荷を全て昇圧電源コンデンサに与え、閉弁時には回生用コンデンサの残存電荷が必ずゼロとなるようにすることで、回生用コンデンサに逆起電力エネルギーを回収する際の燃料噴射弁の電流減少時間が常に一定となるようにして、閉弁応答時間を一定に保っている。 In order to eliminate the difference in the valve closing response time due to such a difference in energization time, Patent Document 4 provides a small-capacity energy regeneration capacitor in addition to the boost power supply capacitor, and the back electromotive force of the fuel injection valve An electromagnetic load driving device is described in which energy is once recovered by the regenerative capacitor and then regenerated to the boost power source capacitor. In this drive unit, all the charge of the regenerative capacitor is given to the boost power supply capacitor until the next valve opening, and when the valve is closed, the residual charge of the regenerative capacitor is always zero, The valve closing response time is kept constant so that the current decrease time of the fuel injection valve at the time of collecting the back electromotive force energy in the capacitor is always constant.
図7は、特許文献4に記載の電磁負荷の駆動装置の回路の一部を抜き出して示した図である。発振器701、インダクタL702、トランジスタTR703、704、及び、コンデンサC705は、バッテリー電圧VBATからの昇圧回路であり、発振器701によりTR704を一定周期でオン/オフすることにより、昇圧電源コンデンサであるC705が所定の高電圧まで充電される。
FIG. 7 is a diagram showing a part of the circuit of the electromagnetic load driving device described in Patent Document 4. In FIG.
燃料噴射期間前の初期状態として、TR703はオン、TR704はオフ(すなわち、昇圧動作停止状態)であり、他のトランジスタは全てオフである。以下、INJ711を対象とする動作を例に説明する。燃料噴射期間の開始時に、制御用IC710は、TR707及びTR708をオンにし、昇圧電源コンデンサC705の高電圧をインジェクタINJ711に印加して開弁する。所定時間の経過後、TR707をオフにし、TR706のオン/オフを開始してINJ711をパルス駆動し、開弁状態を保持する。同時に、TR704のオン/オフを開始し、上記開弁動作により放電したC705の充電を開始する。
As an initial state before the fuel injection period, TR703 is on, TR704 is off (that is, the boosting operation is stopped), and all other transistors are off. Hereinafter, an operation targeting INJ711 will be described as an example. At the start of the fuel injection period, the
燃料噴射期間が終了すると、制御用ICは、TR706、TR708、TR703をオフにすると共に、発振器701の動作を停止してTR704をオンに保持する。これにより、INJ711に発生した逆起電圧による電流はINJ711からダイオードD712を介して小容量コンデンサC713に流れ込み、C713に逆起電力エネルギーが回収される。このとき、昇圧電源コンデンサC705は、或る程度の電圧まで充電されているため、INJ711からの電流はダイオードD714を通過することなく、小容量コンデンサC713に流れ込む。
When the fuel injection period ends, the control IC turns off TR706, TR708, and TR703, stops the operation of the
小容量コンデンサC713による逆起電力エネルギー回収に十分な所定時間が経過した後、制御用ICは、TR703をオンにすると同時にTR704をオフにする。これにより、小容量コンデンサC713の低電圧側が昇圧電源コンデンサC705の高電圧側に接続され、小容量コンデンサC713の高電圧側端子からダイオードD714を介して昇圧電源コンデンサC705の高電圧側へ電流が流れ、C713に回収された逆起電力エネルギーがC705に与えられて、逆起電力エネルギーの回生が完了する。また、エネルギー回生完了後は、発振器701の動作が開始され、次の開弁動作に向けて昇圧電源コンデンサC705の充電が再開され、C705の充電が完了することで、次の燃料噴射期間の開始準備が整う。
After a predetermined time sufficient for recovering the back electromotive force energy by the small-capacitance capacitor C713, the control IC turns on TR703 at the same time as turning on TR703. As a result, the low voltage side of the small capacitor C713 is connected to the high voltage side of the boost power supply capacitor C705, and current flows from the high voltage side terminal of the small capacitor C713 to the high voltage side of the boost power supply capacitor C705 via the diode D714. , The back electromotive force energy recovered in C713 is applied to C705, and the regeneration of the back electromotive force energy is completed. Further, after the energy regeneration is completed, the operation of the
上述した特許文献3又は4に記載の制御装置は、閉弁時にインジェクタに発生する逆起電力エネルギーを昇圧電源に回生するため、熱となって消耗される電力は少なくなり、制御回路の消費電力が低減される。しかしながら、これらの制御装置では、インジェクタに発生する逆起電圧により流れる電流は、逆起電力エネルギーの回収に用いるコンデンサの容量と、当該コンデンサに直列に配されたダイオードの順方向抵抗等により定まる時定数をもって減衰するため、図5に示すツェナーダイオードを用いた制御回路に比べて、閉弁時の応答時間は長くなる。 Since the control device described in Patent Document 3 or 4 described above regenerates the back electromotive force energy generated in the injector when the valve is closed to the boost power source, the power consumed as heat is reduced and the power consumption of the control circuit is reduced. Is reduced. However, in these control devices, the current flowing due to the back electromotive force generated in the injector is determined by the capacity of the capacitor used for recovering the back electromotive force energy and the forward resistance of the diode arranged in series with the capacitor. Since it attenuates with a constant, the response time at the time of valve closing becomes longer compared with the control circuit using the Zener diode shown in FIG.
また、特許文献4に記載の制御回路では、逆起電力エネルギーを小容量コンデンサに回収する際に昇圧回路(具体的には発振器701によるTR704のオンオフ動作)を一端停止させる必要があり、エネルギー回収に伴う制御が複雑となる。また、この制御回路においては、小容量コンデンサから昇圧電源コンデンサへのエネルギー回生動作と昇圧電源コンデンサの電圧復帰動作(充電動作)の一部が燃料噴射期間の終了後に行われるため、INJ711の燃料噴射期間の終了後に、例えばTR716を即座にオンにして他の燃料噴射弁INJ715による燃料噴射を開始することはできず、各燃料噴射弁の燃料噴射タイミングに制限が課されるという他の問題も生ずる。 In the control circuit described in Patent Document 4, it is necessary to stop the booster circuit (specifically, the on / off operation of TR 704 by the oscillator 701) once when the back electromotive force energy is recovered by the small-capacitance capacitor. The control associated with is complicated. In this control circuit, since the energy regeneration operation from the small-capacitance capacitor to the boost power supply capacitor and the voltage recovery operation (charging operation) of the boost power supply capacitor are performed after the end of the fuel injection period, the fuel injection of INJ711 After the end of the period, for example, TR716 cannot be turned on immediately to start fuel injection by the other fuel injection valves INJ715, and there is another problem that the fuel injection timing of each fuel injection valve is limited. .
すなわち、燃料噴射弁等の電磁弁を駆動する装置では、簡単な制御を用いて、消費電力の低減を図りつつ、通電断時における当該電磁弁の応答時間を短縮することが望まれている。 That is, in an apparatus that drives an electromagnetic valve such as a fuel injection valve, it is desired to shorten the response time of the electromagnetic valve when power is cut off while reducing power consumption using simple control.
本発明の一の態様は、電磁弁の開閉を制御する電磁弁駆動装置である。当該電磁弁駆動装置は、電源の電圧を昇圧して出力する昇圧回路により充電されて当該昇圧された昇圧電圧を前記電磁弁の一の端子へ給電する第1のコンデンサと、前記電磁弁の他の端子に接続され、当該他の端子から接地までの接続をオンオフして前記電磁弁の開閉を制御する第1のスイッチ回路と、前記電磁弁の前記他の端子と前記第1のスイッチ回路との間にアノードが接続された第1のダイオードと、前記電磁弁に発生する逆起電力エネルギーを前記第1のダイオードを介して蓄積する第2のコンデンサと、前記第1のコンデンサと前記第2のコンデンサとの間の電気的な接続を並列又は直列に切り替えるスイッチング回路網と、を備える。前記スイッチング回路網は、前記第1のスイッチ回路がオン状態にあって前記電磁弁が通電されているときに、前記第1及び第2のコンデンサが共に前記昇圧電圧まで充電されるまで、第1及び第2のコンデンサを互いに並列に接続するよう制御され、かつ、前記第1及び第2のコンデンサが前記電源の電圧まで充電された後に、前記第1のコンデンサと前記第2のコンデンサとを直列に接続するよう制御されて、前記第1のスイッチ回路がオフ状態となったときに前記電磁弁に発生する逆起電力エネルギーが、前記第1のダイオードを介して、前記電気的に直列に接続された第1のコンデンサと第2のコンデンサとに回生される。
本発明の他の態様によると、前記電磁弁駆動装置は、前記第1のコンデンサから前記電磁弁の前記一の端子への給電をオンオフする第2のスイッチ回路と、前記電源から前記電磁弁の前記一の端子への、前記昇圧回路を介さずに行われる給電をオンオフする第3のスイッチ回路と、を備え、前記第2のスイッチ回路を駆動して前記第1のコンデンサからの給電により前記電磁弁を開弁し、前記第3スイッチ回路を駆動して前記電源からの給電により前記電磁弁の開弁状態を保持する。
本発明の他の態様によると、前記スイッチング回路網は、前記第2のスイッチ回路の駆動により前記電磁弁に向かって前記第1のコンデンサが放電された後に、前記第1のコンデンサと前記第2のコンデンサとを電気的に並列に接続するよう制御され、かつ、前記第1のスイッチ回路により前記電磁弁への通電が断になる前に、前記第1のコンデンサと前記第2のコンデンサとを電気的に直列に接続するよう制御される。
本発明の他の態様によると、前記スイッチング回路網は、前記第2のコンデンサの前記第1のダイオード側の一の端子と、前記第1のコンデンサの前記昇圧回路の出力に接続される側の一の端子との間の接続をオンオフする第4のスイッチ回路と、前記第2のコンデンサの前記一の端子に対向する他の端子と前記第1のコンデンサの前記一の端子に対向する他の端子との間の接続をオンオフする第5のスイッチ回路と、前記第2のコンデンサの前記他の端子にアノードが接続され、前記第1のコンデンサの前記一の端子にカソードが接続された第2のダイオードと、により構成される。
本発明の他の態様によると、前記スイッチング回路網は、前記第2のコンデンサの前記第1のダイオード側の一の端子と、前記第1のコンデンサの前記電源に側の一の端子との間の接続をオンオフする第4のスイッチ回路と、前記第2のコンデンサの前記一の端子に対向する他の端子と前記第1のコンデンサの前記一の端子に対向する他の端子との間の接続をオンオフする第5のスイッチ回路と、前記第2のコンデンサの前記他の端子と前記第1のコンデンサの前記一の端子との接続をオンオフする第6のスイッチ回路と、により構成される。
本発明の他の態様によると、前記電磁弁は、内燃機関の気筒へ燃料を噴射する燃料噴射弁である。
本発明の更に他の態様によると、前記電磁弁は複数の電磁弁であって、各電磁弁がそれぞれ燃料噴射弁であり、前記電磁弁駆動装置は、前記複数の電磁弁ごとにそれぞれ設けられた複数の前記第1のスイッチ回路と複数の前記第1のダイオードとを備え、当該複数の前記第1のスイッチ回路をそれぞれ個別に駆動することにより、燃料噴射弁である前記各電磁弁を互いに重ならない燃料噴射期間において動作させる。
One aspect of the present invention is an electromagnetic valve driving device that controls opening and closing of an electromagnetic valve . The solenoid valve driving device includes a first capacitor that is charged by a booster circuit that boosts and outputs a voltage of a power supply and supplies the boosted boosted voltage to one terminal of the solenoid valve; A first switch circuit that is connected to the other terminal and controls the opening and closing of the solenoid valve by turning on and off the connection from the other terminal to the ground; the other terminal of the solenoid valve; and the first switch circuit; the first and one diode, a second capacitor counter electromotive force energy that occurs before SL solenoid valve to accumulate through the first diode having an anode connected between, said first capacitor first and a switching network to switch to the parallel or series electrical connection between the second capacitor. Before SL switching network, to said first switching circuit when the solenoid valve be in the ON state is energized, the first and second capacitors are charged together to the boost voltage, the It is controlled so as to connect the first and second capacitor in parallel with one another, and, after the first and second capacitors is charged to the voltage of the power source, and said second capacitor and said first capacitor is controlled so as to be connected in series, the back EMF energy first switch circuit is generated in the solenoid valve when turned off, via the first diode, the electrically in series It is regenerated by the connected first capacitor and second capacitor .
According to another aspect of the present invention, the electromagnetic valve driving device, a second switch circuit for turning on or off the power supply to the one terminal of the first capacitor or al the solenoid valve, said from the power source electromagnetic A third switch circuit for turning on and off the power feeding to the one terminal of the valve without going through the booster circuit , and driving the second switch circuit to feed power from the first capacitor The electromagnetic valve is opened, the third switch circuit is driven, and the open state of the electromagnetic valve is maintained by power supply from the power source.
According to another aspect of the present invention, the switching network includes the first capacitor and the second capacitor after the first capacitor is discharged toward the solenoid valve by driving the second switch circuit. It is controlled so as to connect the the capacitor electrically in parallel, and, before the energization of the solenoid valve by the first switch circuit is intercepted, and a second capacitor between the first capacitor It is controlled to be electrically connected in series.
According to another aspect of the present invention, the switching network includes a terminal connected to the first diode side of the second capacitor and an output of the boost circuit of the first capacitor. A fourth switch circuit for turning on and off the connection between the first terminal, another terminal facing the one terminal of the second capacitor, and another facing the one terminal of the first capacitor A fifth switch circuit for turning on and off a connection between the first terminal and an anode connected to the other terminal of the second capacitor, and a second connected to the one terminal of the first capacitor; And a diode.
According to another aspect of the invention, the switching network is between one terminal on the first diode side of the second capacitor and one terminal on the power supply side of the first capacitor. A connection between the fourth switch circuit for turning on and off the connection of the second capacitor, the other terminal facing the one terminal of the second capacitor, and the other terminal facing the one terminal of the first capacitor And a sixth switch circuit for turning on / off the connection between the other terminal of the second capacitor and the one terminal of the first capacitor.
According to another aspect of the invention, the solenoid valve is a fuel injection valve that injects fuel into a cylinder of an internal combustion engine.
According to still another aspect of the present invention, the solenoid valve is a plurality of solenoid valves, each solenoid valve is a fuel injection valve, and the solenoid valve driving device is provided for each of the plurality of solenoid valves. A plurality of the first switch circuits and a plurality of the first diodes, and individually driving the plurality of the first switch circuits to thereby mutually connect the solenoid valves that are fuel injection valves. It operates in the fuel injection period that does not overlap.
本発明によれば、燃料噴射弁等の電磁弁を駆動する装置において、簡単な制御を用いて、消費電力の低減を図りつつ、通電断時における当該電磁弁の応答時間を短縮することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the apparatus which drives electromagnetic valves, such as a fuel injection valve, response time of the said electromagnetic valve at the time of energization can be shortened, aiming at reduction of power consumption using simple control. .
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る電磁弁駆動装置を示す電気回路図である。
本電磁弁駆動装置100は、内燃機関に設けられた、電磁弁である燃料噴射弁(インジェクタ)の動作を制御するものであり、図1には、本電磁弁駆動装置100の電気回路と、制御対象である2つの燃料噴射弁INJ108及び110とが、結線された状態で示されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is an electric circuit diagram showing a solenoid valve driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
The electromagnetic
本電磁弁駆動装置100は、電圧VBATを有するバッテリー電源から給電される昇圧回路102と、昇圧回路102によりVBATよりも高い電圧Vhまで充電される昇圧電源コンデンサC104と、C104とINJ108及びINJ110との間に配され、C104からINJ108及びINJ110への通電をオンオフするトランジスタTR106と、を有している。
This electromagnetic
また、電磁弁駆動装置100は、バッテリー電源からの直接の通電によりINJ108及びINJ110をパルス駆動するためのトランジスタTR112と、TR106がオンのときに昇圧電圧VhがTR112に印加されるのを阻止するダイオードD114と、を有している。また、電磁弁駆動装置100は、上記パルス駆動における通電オフ期間にINJ108およびINJ110に発生する逆起電力による電流をINJ108及びINJ110に還流させるためのダイオードD116を有している。
In addition, the solenoid
また、電磁弁駆動装置100は、INJ108及びINJ110とグランド(接地)との間にそれぞれ配されたトランジスタTR118及びTR120と、INJ108とTR118との接続経路にアノードが接続されたダイオードD122と、INJ110とTR120との接続経路にアノードが接続されたダイオードD124と、INJ108及びINJ110において発生する逆起電力エネルギーをそれぞれD122及びD124を介して蓄積するエネルギー回生用のコンデンサC126と、を有している。ここで、以下における説明のため、D122及びD124のカソードとC126の一端とが接続される点を点P、C126の点P側に対抗する側の端子に接続された経路上の点を点Qと称する。
In addition, the solenoid
また、電磁弁駆動装置100は、昇圧電源コンデンサC104と回生用コンデンサC126との互いの接続関係を並列又は直列に切り替えるスイッチング回路網136を有し、スイッチング回路網136は、スイッチSW130及びSW132と、ダイオードD128とにより構成されている。
The solenoid
さらに、電磁弁駆動装置100は、トランジスタTR106、112、118、及び120の動作、並びに、スイッチSW130及びSW132の動作を制御する制御回路134を有する。本実施形態では、制御回路134は、内燃機関の動作を管理し制御するECU(電子制御装置、Electronic Control Unit)の一部であり、電磁弁駆動装置100はECUに組み込まれている。
Furthermore, the solenoid
なお、本実施形態では、昇圧電源コンデンサC104が第1のコンデンサに相当し、トランジスタTR118、120が第1のスイッチ回路に相当し、ダイオードD122、124が第1のダイオードに相当し、回生用コンデンサC126が第2のコンデンサに相当する。また、トランジスタTR106が第2のスイッチ回路に相当し、トランジスタTR112が第3のスイッチ回路に相当する In the present embodiment, the boost power supply capacitor C104 corresponds to the first capacitor, the transistors TR118 and 120 correspond to the first switch circuit, the diodes D122 and 124 correspond to the first diode, and the regeneration capacitor. C126 corresponds to the second capacitor. The transistor TR106 corresponds to a second switch circuit, and the transistor TR112 corresponds to a third switch circuit.
トランジスタTR106、112、118、120は、それぞれ、制御回路134によりそのオンオフが制御されるスイッチとして動作し、本実施例では、トランジスタTR106及びTR112がPチャネルMOSFET、TR118及びTR120がNチャネルMOSFETである。ただし、これに限らず、TR106、112、118、120を、他のタイプのトランジスタ、例えば、他のタイプのMOSFET、MOSFET以外のFET、バイポーラトランジスタ等で構成されるスイッチング素子、スイッチングデバイス、あるいはスイッチング用IC(Integrated Circuit)により構成することもできる。
The transistors TR106, 112, 118, and 120 operate as switches that are turned on and off by the
図2Aは、図1の回路図からスイッチング回路網136及びその周辺の回路要素を抜き出して示した図である。なお、図2Aでは、昇圧回路102を、昇圧電圧Vhを供給する電池として等価的に示している。本スイッチング回路網136は、回生用コンデンサC126の点P側端子(以下、「P側端子」と称する)と昇圧電源コンデンサC104の電源側端子(昇圧回路102が接続されている端子)との間に配されたスイッチSW130と、C126の点Q側端子(以下、「Q側端子」と称する)にアノードが接続されC104の電源側端子にカソードが接続されたダイオードD128と、C126のQ側端子とグランド(接地)との間に配されたスイッチSW132とを有する。
FIG. 2A is a diagram showing the
ここで、スイッチSW130及び132は、FETやバイポーラトランジスタ等の半導体デバイスにより構成されるスイッチング素子、スイッチングデバイス、あるいはスイッチング用ICにより構成することができる。 Here, the switches SW 130 and 132 can be configured by switching elements, switching devices, or switching ICs configured by semiconductor devices such as FETs and bipolar transistors.
なお、本実施形態では、SW130が第4のスイッチ回路に相当し、SW132が第5のスイッチ回路に相当し、D128が第2のダイオードに相当する。 In this embodiment, SW130 corresponds to a fourth switch circuit, SW132 corresponds to a fifth switch circuit, and D128 corresponds to a second diode.
SW130及びSW132は、非駆動状態において非導通状態(オフ状態)となるノーマリオープン型のスイッチである。SW130及びSW132が共に駆動状態となり導通状態(オン状態)になると、C126のQ側端子はグランドに接続され、D128には逆方向電圧Vhが印加されることとなるため、C126とC104は実質的に並列に接続される。これにより、C104及びC126は、共に端子間電圧がVhとなるまで充電される。なお、ダイオードD122及びD124により、C104、C126、及び昇圧回路102からTR118及びTR120への電流の流出は遮断される。
SW130 and SW132 are normally open switches that are in a non-conducting state (off state) in a non-driving state. When SW130 and SW132 are both brought into conduction becomes the driving state (on state), Q terminal of C126 is connected to the ground, since the possible reverse voltage V h is applied to D128, C126 and C104 are substantially Connected in parallel. Thus, C 104 and C126 are both charged to the inter-terminal voltage is V h. The diodes D122 and D124 block the outflow of current from the C104, C126 and the
SW130及びSW132が共に非駆動状態となりオフ状態になると、C126のQ側端子がD128を介してC104の電源側端子と接続され、C104とC126とは直列に接続されることとなる。これにより、C126のQ側端子の電位は、D128を介してC104の電源側端子の電位Vhまで引き上げられ、C126のP側端子の電位は2Vhとなる。 When both SW 130 and SW 132 are in a non-driven state and turned off, the Q side terminal of C126 is connected to the power source side terminal of C104 via D128, and C104 and C126 are connected in series. Thus, the potential of the Q terminal of C126, pulled up to the potential V h of C104 line terminal through a D128, the potential of the P-side terminal of C126 becomes 2V h.
なお、実施形態で用いたスイッチング回路網136では、C104の電源側端子とC126のQ側端子とがD128を介して接続される構成となっているが、これに限らず、図2Bに示すスイッチング回路網136´のように、D128に代えて、非駆動状態においてオン状態となっているノーマリクローズ型のスイッチSW202を用いることもできる。なお、SW202は第6のスイッチ回路に相当する。
In the
スイッチング回路網136´の場合には、SW130、132、202を全て駆動状態とすれば、SW130及びSW132がオン状態、SW202がオフ状態となり、C104とC126とが並列状態となって電圧Vhまで充電され、SW130、132、202を全て非駆動状態とすれば、SW130及びSW132がオフ状態、SW202がオン状態となってC104とC126とが直列に接続されて、点Pの電位が2Vhとなる。 In the case of switching network 136 'is, if all the driving state SW130,132,202, SW 130 and SW132 are turned on, SW202 is turned off, until the voltage V h is the C104 and C126 are parallel state is charged, if any SW130,132,202 undriven state, SW 130 and SW132 are turned off, SW202 and the C104 and C126 are connected in series in the oN state, the potential of point P and 2V h Become.
次に、INJ108についての動作を例にとり、電磁弁駆動装置100の動作について、図3に示す波形図を参照しつつ説明する。図3は、燃料噴射期間における電磁弁駆動装置100の各部の波形を示す図であり、波形(a)はINJ108を流れる電流、波形(b)はC104の端子間電圧、波形(c)はC126の端子間電圧、の時間変化を示している。
Next, the operation of the solenoid
また、図3の波形(d)はTR118のソース・ドレイン間のオン/オフを制御するゲート・ソース間電圧VGS1、波形(e)はTR106のソース・ドレイン間のオン/オフを制御するゲート・ソース間電圧VGS2、波形(f)はSW130のオン/オフを制御する制御信号、波形(g)はSW132のオン/オフを制御する制御信号、波形(h)はTR112のソース・ドレイン間のオン/オフを制御するゲート・ソース間電圧VGS3、の時間変化を示している。 Further, the waveform (d) in FIG. 3 is a gate-source voltage V GS1 for controlling ON / OFF between the source and the drain of the TR 118, and the waveform (e) is a gate for controlling ON / OFF between the source and the drain of the TR 106. The source voltage V GS2 , the waveform (f) is a control signal for controlling on / off of the SW 130, the waveform (g) is a control signal for controlling the on / off of the SW 132, and the waveform (h) is between the source and drain of the TR 112. The time change of the gate-source voltage V GS3 for controlling on / off of the signal is shown.
図3において、燃料噴射期間の開始前は、昇圧電源コンデンサC104は、昇圧回路102により定まる電圧Vh(>VBAT)まで充電されており、回生用コンデンサC126は、P側端子が電圧Vre(>Vh)となるまで充電されているものとする。なお、Vreは、以下に示す動作と同一の動作により、直前の燃料噴射期間の終了時にINJ108の逆起電力により充電された後のC126の端子間電圧である。
In FIG. 3, before the start of the fuel injection period, the boost power supply capacitor C104 is charged to the voltage V h (> V BAT ) determined by the
なお、TR118は、NチャネルMOSFETであるためVGS1が正電圧のときにソース・ドレイン間がオン、VGS1が0Vのときにソース・ドレイン間がオフとなる。また、TR106は、PチャネルMOSFETであるため、VGS2が負電圧のときにソース・ドレイン間がオン、VGS2が0Vのときにソース・ドレイン間がオフとなる。また、図3に示す波形(d)〜(h)には、各波形のレベルに応じて、対応するトランジスタ及びスイッチの開閉状態(すなわち、“オン”か“オフ”か)が記載されている。 Since TR118 is an N-channel MOSFET, the source-drain is turned on when V GS1 is a positive voltage, and the source-drain is turned off when V GS1 is 0V. Since TR 106 is a P-channel MOSFET, the source-drain is turned on when V GS2 is a negative voltage, and the source-drain is turned off when V GS2 is 0V. In addition, in the waveforms (d) to (h) shown in FIG. 3, the open / closed states of the corresponding transistors and switches (that is, “ON” or “OFF”) are described according to the level of each waveform. .
制御回路134は、図3の時刻T1において、燃料噴射期間を開始すべくTR106とTR118をオンにし(波形(d)及び(e))、昇圧電源コンデンサC104からの高電圧VhをINJ108に印加する。この高電圧によりINJ108に対応する燃料噴射弁は素早く開弁し、燃料噴射期間が開始される。このとき、INJ108の通電電流(波形(a))は、C104の容量と、INJ108のインダクタンスと、TR106のソース・ドレイン間抵抗等により定まる時定数を持って増加する。
その後、上記開弁動作に十分な所定の時間が経過しC104の放電がほぼ完了する時刻T2に、制御回路134はTR106をオフにする(波形(e))。INJ108の通電電流は、INJ108に発生する逆起電圧によりダイオードD116を介して還流し、徐々に減少していく(波形(a))。なお、この状態においては、INJ108の一端はTR118により接地されており、かつ、D122及びD124は逆電圧が印加された状態となるため、INJ108で発生する逆起電圧による電流はC126へは流入しない。
Thereafter, the
TR106をオフにした直後の時刻T3において、制御回路134は、SW130及びSW132をオンにする(波形(f)及び(g))。これにより、回生用コンデンサC126は昇圧電源コンデンサC104と並列に接続されることとなり、回生用コンデンサC126の電荷がC104に流れて、一つ前の燃料噴射期間の終了時に回生用コンデンサC126に蓄積されたINJ108の逆起電力エネルギーが昇圧電源コンデンサC104に回生される(波形(b)及び(c))。
At time T3 immediately after turning off TR106,
回生用コンデンサC126から昇圧電源コンデンサC104への電荷移動が完了する時刻T4において、C126とC104の端子間電圧は同電圧となり、その後は昇圧回路102による充電により電圧Vhまで共に上昇していく(波形(b)及び(c))。そして、C126とC104の端子間電圧がVhに達した時刻T6の後、時刻T4からC104及びC126の充電動作に十分な所定の時間が経過した時刻T7において、制御回路134は、SW130及び132をオフにする。これにより、回生用コンデンサC126のP側端子の電位は2Vhとなり、INJ108の逆起電力エネルギーを回収する準備が整う。
In the charge transfer is completed time T4 from the regenerative capacitor C126 to boost power capacitor C104, the voltage between the terminals of the C126 and C104 becomes the same voltage, then rises together to the voltage V h by charging by the step-up circuit 102 ( Waveforms (b) and (c)). Then, after time T6 when the voltage between the terminals of the C126 and C104 reaches V h, at time T7 which is sufficient predetermined time has elapsed charging operation from the time T4 C104 and C126, the
一方、TR106がオフされた時刻T2の後、INJ108の通電電流は減少し続ける(波形(a))。そして、INJ108の通電電流が所定値まで低下する時刻T5において、制御回路134はTR112のオン/オフ制御を開始し(波形(h))、燃料噴射期間が終了する時刻T8まで、INJ108をパルス駆動することにより開弁状態を維持する。このパルス駆動においては、TR112がオンのときにバッテリー電源電圧VBATがINJ108に印加されて開弁状態が維持され、TR112がオフのときは、INJ108に発生する逆起電圧により、ダイオードD116を介してINJ108に電流が還流することで、開弁状態が維持される。このため、時刻T5からT8の期間におけるINJ108の通電電流は、鋸歯状に周期変動する波形となる(波形(a))。
On the other hand, after time T2 when TR106 is turned off, the energization current of INJ 108 continues to decrease (waveform (a)). At time T5 when the energization current of INJ 108 decreases to a predetermined value,
その後、制御回路134は、燃料噴射期間が終了する時刻T8において、トランジスタTR118及びTR112をオフにして、INJ108への通電を停止する(波形(d)及び(h))。この通電停止によりINJ108には逆起電圧が生じ、TR118がオフとなっていることからINJ108のTR118側端子の電位は一気に上昇する。
Thereafter, at time T8 when the fuel injection period ends, the
しかしながら、C126のP側端子の電位が2Vhとなっているため、INJ108のTR118側端子の電位が2Vhを超えた時点でダイオードD122がオンとなり、INJ108からC126に電流が流れてC126に逆起電力エネルギーが回収される。すなわち、INJ108のTR118側端子の電位は2Vhにクランプされ、2Vhを超えて上昇しようとするINJ108の逆起電力エネルギーは回生用コンデンサC126に即座に蓄積されて回収される。その結果、INJ108に流れる電流は急速に減少して、閉弁時の応答時間が短縮される。より正確には、逆起電力エネルギーの回収時にC126が充電されるため、C126のP側端子の電位は2VhからVh+Vre(>2Vh)まで上昇し(波形(c))、したがって、INJ108のTR118側端子の電位は[2Vh〜Vh+Vre]の範囲でクランプされる。 However, since the potential of the P-terminal of C126 is a 2V h, becomes the diode D122 is turned on when the potential of the TR118 terminal of INJ108 exceeds 2V h, conversely C126 current flows to C126 from INJ108 The electromotive energy is recovered. In other words, the potential of the TR118 terminal of INJ108 is clamped at 2V h, back EMF energy INJ108 to be increased beyond the 2V h is recovered accumulated immediately regenerative capacitor C126. As a result, the current flowing through the INJ 108 decreases rapidly, and the response time when the valve is closed is shortened. More precisely, since C126 is charged when the counter electromotive force energy is recovered, the potential of the P-side terminal of C126 rises from 2 V h to V h + V re (> 2 V h ) (waveform (c)), and therefore , the potential of the TR118 terminal of INJ108 is clamped in a range of [2V h ~V h + V re ].
C126によるINJ108の逆起電力エネルギーの回収が完了し、C126の端子電圧がVreまで上昇した時刻T9において、電磁弁駆動装置100における燃料噴射期間1回分の制御動作が終了する。すなわち、時刻T9において、電磁弁駆動装置100は、燃料噴射期間が開始された時刻T1における初期状態と同じ状態となり、新たな燃料噴射期間を開始できる状態に復帰する。
Recovery of the back EMF energy INJ108 is completed by C126, at time T9 the terminal voltage of the C126 rises to V re, fuel injection period one cycle of the control operation in the electromagnetic
以上の動作により、電磁弁駆動装置100は、閉弁時にINJ108に発生する逆起電力エネルギーを、熱として消費することなく昇圧電源に効率的に回生して、以降の燃料噴射期間の開弁動作に用いることができる。このため、電磁弁駆動装置100は、消費電力が少なく回路の発熱量を低減することができ、電磁弁駆動装置100が組み込まれたECUの放熱構造を簡素化してECUの小型化を図ることができる。
With the above operation, the electromagnetic
また、電磁弁駆動装置100は、閉弁前に、スイッチング回路網136により回生用コンデンサC126と昇圧電源コンデンサC104とを並列に接続して共に充電し、充電後にC126をC104と直列に接続して、回生用コンデンサC126の高電圧側端子の電位を2Vhまで引き上げておくことができる。これにより、電磁弁駆動装置100は、閉弁時にはダイオードD122をツェナーダイオードのように動作させることができ、電圧2Vhを超えて上昇しようとするINJ108の逆起電力エネルギーをC126に回収させてINJ108の電流を素早く低減させ、INJ108に対応する燃料噴射弁の閉弁時間を短縮することができる
In addition, the solenoid
さらに、電磁弁駆動装置100は、昇圧回路102に対する動作制御を要することなく上記の動作を行うことができるため、エネルギー回生に伴う制御を単純化することができる。
Furthermore, since the solenoid
また、電磁弁駆動装置100は、並列に接続されたINJ108とINJ110とを同一のタイミングで燃料噴射するように制御できることは勿論、燃料噴射期間が重ならない範囲において個別に動作させることもできる。すなわち、燃料噴射期間が重ならないように制御される複数のインジェクタに対し、電磁弁駆動装置100を共通に用いて、これら複数のインジェクタを個別に制御することができる。
In addition, the solenoid
図4は、図1に示す構成において、一つの電磁弁駆動装置100により、並列に接続されたINJ108とINJ110とを、燃料噴射期間が重ならないタイミングで個別に制御する場合の、電磁弁駆動装置100内における各部の波形の一例を示す図である。
FIG. 4 shows a solenoid valve driving apparatus in the case where the INJ 108 and INJ 110 connected in parallel are individually controlled at a timing at which the fuel injection periods do not overlap with one solenoid
図4において、波形(a1)及び(d1)は、図3における波形(a)及び(d)と同様に、それぞれINJ108の通電電流及びTR118のゲート・ソース間電圧VGS1の変化を示している。また、波形(b)、(c)、(e)、(f)、(g)は、図3と同様に、それぞれ、C104の端子間電圧、C126の端子間電圧、トランジスタTR106のゲート・ソース間電圧VGS2、スイッチSW130の制御信号、及びスイッチSW132の制御信号を示している。ただし、図4には、図3と異なり、波形(a2)にINJ110の通電電流の時間変化が示され、波形(d2)にINJ110とグランドとの間に配されたトランジスタTR120のゲート・ソース間電圧VGS4の時間変化が示されている。 In FIG. 4, waveforms (a1) and (d1) show changes in the energization current of INJ 108 and the gate-source voltage V GS1 of TR 118, respectively, as in waveforms (a) and (d) in FIG. . Waveforms (b), (c), (e), (f), and (g) are the same as in FIG. 3, respectively, the voltage between terminals of C104, the voltage between terminals of C126, and the gate / source of transistor TR106. An inter-voltage V GS2 , a control signal for the switch SW130, and a control signal for the switch SW132 are shown. However, unlike FIG. 3, FIG. 4 shows the time change of the energization current of the INJ 110 in the waveform (a2), and between the gate and source of the transistor TR120 arranged between the INJ 110 and the ground in the waveform (d2). A time change of the voltage V GS4 is shown.
図4に示す時刻T1〜T9の動作は、上述の図3を用いて説明した動作と同様であるので、図3についての説明を援用する。時刻T1〜T9に続く時刻T1´〜T9´の動作は、TR118(波形(d1))に代わってTR120がオンする(波形(d2))ことにより、INJ108(波形(a1))に代わってINJ110が動作する(波形(a2))こと以外は、時刻T1〜T9における動作と同様である。 The operation at times T1 to T9 shown in FIG. 4 is the same as the operation described with reference to FIG. 3 described above, and the description of FIG. The operation from time T1 'to time T9' following time T1 to T9 is as follows: TRJ is turned on (waveform (d2)) instead of TR118 (waveform (d1)), and INJ110 is substituted for INJ108 (waveform (a1)). Is the same as the operation at the times T1 to T9 except that the operation is performed (waveform (a2)).
すなわち、INJ108又はINJ110のいずれを動作させるかは、TR118又はTR120のいずれをオンさせるかにより制御され、他の、トランジスタやスイッチは、時刻T1〜T9における動作と同様の動作を単に繰り返すだけでよく、コンデンサC104及びC126の端子電圧の変化も時刻T1〜T9における変化と同様である。 That is, whether to operate INJ108 or INJ110 is controlled by whether TR118 or TR120 is turned on, and other transistors and switches may simply repeat the same operations as those at times T1 to T9. The changes in the terminal voltages of the capacitors C104 and C126 are the same as the changes at the times T1 to T9.
特に、電磁弁駆動装置100は、回生用コンデンサC126から昇圧電源コンデンサC104へのエネルギー回生動作と昇圧電源コンデンサC104の充電動作とが燃料噴射期間内に完了されることから、特許文献4に記載の装置とは異なり、一のインジェクタにおける燃料噴射期間が終了しインジェクタの通電電流がゼロになれば、即座に他のインジェクタの燃料噴射期間を開始することができるという利点を有している。
In particular, the electromagnetic
なお、本実施形態では、電磁弁駆動装置100を内燃機関の燃料噴射弁を駆動するものとして説明したが、電磁弁駆動装置100の駆動対象はこれに限らず、流体や気体等の流量制御を行う種々の電磁弁とすることができる。
In the present embodiment, the electromagnetic
以上、説明したように、本実施形態に係る電磁弁駆動装置では、回生用コンデンサと昇圧電源コンデンサとの結線状態を変更するスイッチング回路網を用い、燃料噴射期間の終了前に回生用コンデンサを昇圧電源電圧まで充電し、燃料噴射期間の終了時には、当該回生用コンデンサを昇圧電源コンデンサと直列に接続して、インジェクタの逆起電圧を昇圧電源のほぼ2倍の電圧にクランプし、当該電圧を超えて上昇しようとする逆起電力エネルギーを回生用コンデンサに即座に回収する。これにより、本電磁弁駆動装置は、逆起電力エネルギーの回生動作により消費電力を低減しつつ、通電断時のインジェクタの電流減少速度を速めて閉弁時の応答時間を短縮することができる。 As described above, in the solenoid valve drive device according to the present embodiment, the switching circuit network that changes the connection state between the regeneration capacitor and the boost power supply capacitor is used, and the regeneration capacitor is boosted before the end of the fuel injection period. Charge to the power supply voltage, and at the end of the fuel injection period, connect the regenerative capacitor in series with the boost power supply capacitor, and clamp the back electromotive force of the injector to almost twice the voltage of the boost power supply. The back electromotive force energy that is going to rise is immediately collected in the regenerative capacitor. Thereby, this electromagnetic valve drive device can shorten the response time at the time of valve closing by speeding up the current decrease speed of the injector at the time of energization interruption, reducing power consumption by regeneration operation of counter electromotive force energy.
100・・・電磁弁駆動装置、102・・・昇圧回路、134・・・制御回路、C104・・・昇圧電源コンデンサ、TR106、TR112、TR118、TR120・・・トランジスタ、INJ108、INJ110・・・インジェクタ、D114、D116、D122、D124・・・ダイオード、C126・・・回生用コンデンサ、SW130、SW132、SW202・・・スイッチ、136・・・スイッチング回路網。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
電源の電圧を昇圧して出力する昇圧回路により充電されて当該昇圧された昇圧電圧を前記電磁弁の一の端子へ給電する第1のコンデンサと、
前記電磁弁の他の端子に接続され、当該他の端子から接地までの接続をオンオフして前記電磁弁の開閉を制御する第1のスイッチ回路と、
前記電磁弁の前記他の端子と前記第1のスイッチ回路との間にアノードが接続された第1のダイオードと、
前記電磁弁に発生する逆起電力エネルギーを前記第1のダイオードを介して蓄積する第2のコンデンサと、
前記第1のコンデンサと前記第2のコンデンサとの間の電気的な接続を並列又は直列に切り替えるスイッチング回路網と、
を備え、
前記スイッチング回路網は、
前記第1のスイッチ回路がオン状態にあって前記電磁弁が通電されているときに、前記第1及び第2のコンデンサが共に前記昇圧電圧まで充電されるまで、第1及び第2のコンデンサを互いに並列に接続するよう制御され、かつ、
前記第1及び第2のコンデンサが前記電源の電圧まで充電された後に、前記第1のコンデンサと前記第2のコンデンサとを直列に接続するよう制御され、
前記第1のスイッチ回路がオフ状態となったときに前記電磁弁に発生する逆起電力エネルギーが、前記第1のダイオードを介して、前記電気的に直列に接続された第1のコンデンサと第2のコンデンサとに回生される、
電磁弁駆動装置。 A solenoid valve driving device for controlling opening and closing of a solenoid valve,
A first capacitor that is charged by a booster circuit that boosts and outputs a voltage of a power supply and feeds the boosted boosted voltage to one terminal of the solenoid valve;
A first switch circuit connected to the other terminal of the electromagnetic valve, for controlling the opening and closing of the electromagnetic valve by turning on and off the connection from the other terminal to the ground;
A first diode having an anode connected between the other terminal of the solenoid valve and the first switch circuit;
A second capacitor for accumulating back electromotive force energy generated in the solenoid valve via the first diode;
A switching network for switching the electrical connection between the second capacitor and the first capacitor in parallel or in series,
With
The switching network is:
When said first switching circuit the solenoid valve be in the ON state is energized, until the first and second capacitors are charged together to the boost voltage, the first and second capacitors Controlled to connect to each other in parallel, and
After the first and second capacitors are charged to the voltage of the power supply , the first capacitor and the second capacitor are controlled to be connected in series,
Back electromotive force energy generated in the electromagnetic valve when the first switch circuit is turned off is connected to the first capacitor electrically connected in series with the first capacitor via the first diode. Regenerated with 2 capacitors,
Solenoid valve drive device.
前記第1のコンデンサから前記電磁弁の前記一の端子への給電をオンオフする第2のスイッチ回路と、
前記電源から前記電磁弁の前記一の端子への、前記昇圧回路を介さずに行われる給電をオンオフする第3のスイッチ回路と、
を備え、
前記第2のスイッチ回路を駆動して前記第1のコンデンサからの給電により前記電磁弁を開弁し、前記第3スイッチ回路を駆動して前記電源からの給電により前記電磁弁の開弁状態を保持する、
電磁弁駆動装置。 In the solenoid valve drive device according to claim 1,
A second switch circuit for turning on and off power supply from the first capacitor to the one terminal of the electromagnetic valve;
A third switch circuit for turning on / off power feeding from the power source to the one terminal of the solenoid valve without going through the booster circuit ;
With
Driving the second switch circuit to open the solenoid valve by power feeding from the first capacitor, driving the third switch circuit to turn the solenoid valve open by power feeding from the power source Hold,
Solenoid valve drive device.
前記スイッチング回路網は、
前記第2のスイッチ回路の駆動により前記電磁弁に向かって前記第1のコンデンサが放電された後に、前記第1のコンデンサと前記第2のコンデンサとを電気的に並列に接続するよう制御され、かつ、
前記第1のスイッチ回路により前記電磁弁への通電が断になる前に、前記第1のコンデンサと前記第2のコンデンサとを電気的に直列に接続するよう制御される、
電磁弁駆動装置。 In the electromagnetic valve driving device according to claim 2,
The switching network is:
After the first capacitor is discharged toward the solenoid valve by driving the second switch circuit, the first capacitor and the second capacitor are controlled to be electrically connected in parallel. And,
Before energization of the solenoid valve is intercepted by said first switch circuit, electrically controlled to connect in series with said second capacitor and said first capacitor,
Solenoid valve drive device.
前記スイッチング回路網は、前記第2のコンデンサの前記第1のダイオード側の一の端子と、前記第1のコンデンサの前記昇圧回路の出力に接続される側の一の端子との間の接続をオンオフする第4のスイッチ回路と、前記第2のコンデンサの前記一の端子に対向する他の端子と前記第1のコンデンサの前記一の端子に対向する他の端子との間の接続をオンオフする第5のスイッチ回路と、前記第2のコンデンサの前記他の端子にアノードが接続され、前記第1のコンデンサの前記一の端子にカソードが接続された第2のダイオードと、により構成される、電磁弁駆動装置。 In the solenoid valve drive device according to any one of claims 1 to 3,
The switching network includes a connection between one terminal on the first diode side of the second capacitor and one terminal on the side of the first capacitor connected to the output of the booster circuit. Turns on and off the connection between the fourth switch circuit that turns on and off, the other terminal that faces the one terminal of the second capacitor, and the other terminal that faces the one terminal of the first capacitor A fifth switch circuit; and a second diode having an anode connected to the other terminal of the second capacitor and a cathode connected to the one terminal of the first capacitor. Solenoid valve drive device.
前記スイッチング回路網は、前記第2のコンデンサの前記第1のダイオード側の一の端子と、前記第1のコンデンサの前記電源に側の一の端子との間の接続をオンオフする第4のスイッチ回路と、前記第2のコンデンサの前記一の端子に対向する他の端子と前記第1のコンデンサの前記一の端子に対向する他の端子との間の接続をオンオフする第5のスイッチ回路と、前記第2のコンデンサの前記他の端子と前記第1のコンデンサの前記一の端子との接続をオンオフする第6のスイッチ回路と、により構成される、電磁弁駆動装置。 In the solenoid valve drive device according to any one of claims 1 to 3,
The switching network includes a fourth switch for turning on and off a connection between the one terminal on the first diode side of the second capacitor and the one terminal on the power supply side of the first capacitor. A fifth switch circuit for turning on and off a connection between the circuit and another terminal facing the one terminal of the second capacitor and another terminal facing the one terminal of the first capacitor; And a sixth switch circuit for turning on and off the connection between the other terminal of the second capacitor and the one terminal of the first capacitor.
前記電磁弁は、内燃機関の気筒へ燃料を噴射する燃料噴射弁である、
電磁弁駆動装置。 In the solenoid valve drive device according to any one of claims 1 to 5,
The solenoid valve is a fuel injection valve that injects fuel into a cylinder of an internal combustion engine.
Solenoid valve drive device.
前記電磁弁は複数の電磁弁であって、各電磁弁がそれぞれ燃料噴射弁であり、
前記複数の電磁弁ごとにそれぞれ設けられた複数の前記第1のスイッチ回路と複数の前記第1のダイオードとを備え、
当該複数の前記第1のスイッチ回路をそれぞれ個別に駆動することにより、燃料噴射弁である前記各電磁弁を互いに重ならない燃料噴射期間において動作させる、
電磁弁駆動装置。 In the solenoid valve drive device according to any one of claims 1 to 5,
The solenoid valve is a plurality of solenoid valves, and each solenoid valve is a fuel injection valve,
A plurality of the first switch circuits and a plurality of the first diodes provided respectively for the plurality of solenoid valves;
By operating each of the plurality of first switch circuits individually, the solenoid valves that are fuel injection valves are operated in a fuel injection period that does not overlap each other.
Solenoid valve drive device.
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