JP6105456B2 - 電磁弁駆動装置 - Google Patents
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Description
そして、このようなインジェクタを駆動して燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置は、コイルへの通電時間及び通電タイミングを制御することにより、燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御している。
放電用スイッチにオープン故障が生じた場合には、インジェクタのコイルにコンデンサからの放電電流は流せないものの、コイルに一定の電流を流すための回路によって、インジェクタを開弁作動させることができる。
そして、遅延手段は、故障検出手段により第2上流側スイッチのオープン故障が検出された場合に、下流側スイッチがオフされるタイミングを、通電期間の終了時から所定の遅延時間だけ遅らせる。
本実施形態の燃料噴射制御装置(以下、ECUという)は、車両(自動車)に搭載された多気筒(この例では4気筒)エンジンの各気筒#1〜#4に燃料を噴射供給する4個の電磁弁としてのインジェクタを駆動するものである。そして、ECUは、各インジェクタのコイルへの通電開始タイミング及び通電時間を制御することにより、各気筒#1〜#4への燃料噴射タイミング及び燃料噴射量を制御する。また、本実施形態において、スイッチとしてのトランジスタ(スイッチング素子)は、例えばMOSFETであるが、バイポーラトランジスタやIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)等の他種類のトランジスタでも良い。
図1に示すように、ECU1は、駆動対象であるインジェクタ2のコイル2aの一端(上流側)が接続される端子5と、コイル2aの他端(下流側)が接続される端子7と、端子7に一方の出力端子が接続されたトランジスタT10と、トランジスタT10の他方の出力端子とグランドラインとの間に接続された電流検出用抵抗R10と、を備える。グランドラインは、基準電位(=0V)のラインである。
そして、マイコン39は、入力される各種信号により検出されるエンジンの運転状態に基づいて、気筒毎に噴射指令信号を生成して駆動制御回路37に出力する。
図2に示すように、電流制御部37bは、マイコン39から出力される第n気筒#nの噴射指令信号S#nがハイになると、その噴射指令信号S#nがハイになっている間、第n気筒#nのインジェクタ2に対応するトランジスタT10をオンさせる。また、電流制御部37bは、噴射指令信号S#nがハイになると、トランジスタT12もオンする。
そして、電流制御部37bは、トランジスタT12をオンした後において、コイル2aに流れる電流(インジェクタ2の駆動電流でもあり、以下、コイル電流ともいう)を電流検出用抵抗R10に生じる電圧により検出し、コイル電流が通電開始時の目標最大値ip(例えば12A)になったことを検知すると、トランジスタT12をオフする。
また、噴射指令信号S#nがローになって、トランジスタT10とトランジスタT11が共にオフされると、コイル2aにフライバックエネルギーが発生するが、そのフライバックエネルギーは、エネルギー回収経路をなすダイオードD13を通じてコンデンサC0へ、電流の形で回収される。ダイオードD13を通じてコンデンサC0に流れ込む電流のことを、回生電流という(図3の下から2段目参照)。
次に、駆動制御回路37のフェールセーフ制御部37cについて説明する。
まず、フェールセーフ制御部37cを設けている理由について説明する。
また例えば、多重故障を防ぐために、コンデンサ電圧VCが所定値を超えたことを検知したなら、インジェクタ2の駆動を強制停止することも考えられるが、ただ単にそうしただけでは、結果的には同じである。つまり、トランジスタT12がオープン故障した場合には、すぐにコンデンサ電圧VCが上記所定値を超えて、インジェクタ2の駆動が強制停止されることとなり、やはりエンジンが停止して車両の走行が不能になる。
次に、フェールセーフ制御部37cの動作内容について、図5を用い説明する。
トランジスタT10のオフ遅延制御動作は、通常制御動作と比較すると、「トランジスタT10のオフタイミングを、噴射指令信号S#nがローになった時から、フェールセーフ制御部37cが設定した遅延時間Tdだけ遅らせる」という点が異なる。また更に、フェールセーフ制御部37cは、トランジスタT12のオープン故障を検出した場合には、電流制御部37bに、トランジスタT11の最初のオンに関して、前述した特別モードの制御を実施させるようになっていても良い。
特に、本実施形態では、コンデンサ電圧VCが高い場合ほど、遅延時間Tdを長い時間にしている。このため、コンデンサ電圧VCの上昇を抑えることと、トランジスタT10のオフタイミングを遅延させることによる燃料噴射制御への影響を抑えることとを、両立させることができる。
次に、第2実施形態のECUについて説明するが、ECUの符号としては、第1実施形態と同じ“31”を用いる。また、第1実施形態と同様の構成要素や処理についても、第1実施形態と同じ符号を用いる。
例えば、駆動制御回路37のメモリには、遅延時間Tdを設定するためのデータマップとして、コンデンサ電圧VCに対しては、第1実施形態と同様に、コンデンサ電圧VCが高い場合ほど遅延時間Tdが長くなり、エンジン回転数NEに対しては、エンジン回転数NEが高い場合ほど遅延時間Tdが短くなるようなデータマップが記憶されている。そして、フェールセーフ制御部37cは、そのデータマップから、実際のコンデンサ電圧VCとエンジン回転数NEとに対応する遅延時間Tdの値を読み出し、その読み出した値を、トランジスタT10の制御に用いる遅延時間Tdとして設定する。
つまり、エンジン回転数が高くなるにつれて、インジェクタ2の単位時間あたりの駆動回数は多くなり、このことは、インジェクタ2の駆動間隔(燃料噴射間隔でもある)が短くなることを意味する。そして、本第2実施形態のECU1によれば、エンジン回転数NEが高い場合には、遅延時間Tdを短くして、次の燃料噴射開始前(インジェクタ2の駆動開始前)にトランジスタT10がオフされるようにすることができる。また、エンジン回転数NEが低い場合には、遅延時間Tdを長くすることで、コンデンサ電圧VCの上昇を一層抑制したり防止したりすることができる。尚、遅延時間Tdは、エンジン回転数NEだけに応じて設定するように構成しても良い。
例えば、駆動対象の電磁弁は、インジェクタ2に限らず、例えば、インジェクタ2に高圧の燃料を圧送する燃料供給ポンプにおける吐出量調整用の電磁弁であっても良い。尚、このような燃料供給ポンプの電磁弁も、インジェクタ2と同様に、エンジン回転数が高くなるにつれて、単位時間あたりの駆動回数が多くなる。
Claims (5)
- 電磁弁(2)のコイル(2a)に電流を流すための通電経路上において、前記コイルよりも下流側に直列に設けられた下流側スイッチ(T10)と、
電源電圧(VB)が供給される電源ライン(Lp)と前記通電経路における前記コイルよりも上流側との間に直列に設けられた第1上流側スイッチ(T11)と、
前記コイルに放電する電気エネルギーが蓄積されるコンデンサ(C0)と、
前記コンデンサの充電電圧(VC)が前記電源電圧よりも高い目標電圧となるように、前記コンデンサを充電する充電手段(35,37a)と、
前記コンデンサを前記通電経路における前記コイルよりも上流側に接続させる第2上流側スイッチ(T12)と、
前記下流側スイッチがオンされている状態で前記第1上流側スイッチがオンからオフされた時に、前記コイルに電流を還流させる還流手段(D12)と、
前記コイルへの通電期間を設定する通電期間設定手段(39)と、
前記通電期間設定手段により設定された通電期間の間、前記下流側スイッチをオンすると共に、前記通電期間の開始時には、前記コイルに流れる電流が目標最大値になるまで前記第2上流側スイッチもオンすることにより、前記コンデンサから前記コイルに前記電磁弁を速やかに作動させるためのピーク電流を流し、そのピーク電流の供給後は、前記第2上流側スイッチをオフすると共に前記第1上流側スイッチをオン/オフ制御することにより、前記コイルへ前記ピーク電流の最大値である前記目標最大値よりも小さい一定の電流が流れるようにし、前記通電期間が終了すると、前記第1上流側スイッチのオン/オフ制御を終了して該第1上流側スイッチをオフさせる電流制御手段(37b)と、
前記下流側スイッチ及び前記第1上流側スイッチのオフに伴い発生する前記コイルのフライバックエネルギーを、前記コンデンサへと回収させる回収手段(D13)と、
を備えた電磁弁駆動装置において、
前記第2上流側スイッチにオン不能なオープン故障が生じていることを検出する故障検出手段(37c,S110)と、
前記故障検出手段により前記オープン故障が検出された場合に、前記下流側スイッチがオフされるタイミングを、前記通電期間の終了時から所定の遅延時間だけ遅らせる遅延手段(37c,S140,S145,S150)と、
を備え、
前記電流制御手段は、
前記コイルに前記一定の電流を流すための前記第1上流側スイッチのオン/オフ制御として、
前記コイルに流れる電流が、前記目標最大値よりも小さい下側閾値以下であることを検知すると、前記第1上流側スイッチをオンさせ、前記コイルに流れる電流が、前記目標最大値よりも小さく且つ前記下側閾値よりは大きい上側閾値以上であることを検知すると前記第1上流側スイッチをオフさせるオン/オフ制御、を行うように構成されており、
更に、前記電流制御手段は、
前記故障検出手段により前記オープン故障が検出された場合には、前記通電期間の開始時から、前記コイルに流れる電流が前記一定の電流よりも大きい目標値であって、前記上側閾値よりも大きい目標値になるまで、前記第1上流側スイッチのオンを継続し、前記コイルに流れる電流が前記目標値になった後、前記コイルへ前記一定の電流が流れるように前記第1上流側スイッチの前記オン/オフ制御を行うこと、
を特徴とする電磁弁駆動装置。 - 請求項1に記載の電磁弁駆動装置において、
前記遅延手段(37c,S140,S145,S150)は、
前記コンデンサの充電電圧に応じて前記遅延時間を変更すること、
を特徴とする電磁弁駆動装置。 - 請求項2に記載の電磁弁駆動装置において、
前記遅延手段は、
前記充電電圧が高い場合ほど、前記遅延時間を長い時間にすること、
を特徴とする電磁弁駆動装置。 - 請求項1ないし請求項3の何れか1項に記載の電磁弁駆動装置において、
前記電磁弁は、
エンジンの回転数が高くなるにつれて、単位時間あたりの駆動回数が多くなる電磁弁であり、
前記遅延手段(37c,S145,S150)は、
前記エンジンの回転数に応じて前記遅延時間を変更すること、
を特徴とする電磁弁駆動装置。 - 請求項4に記載の電磁弁駆動装置において、
前記遅延手段は、
前記エンジンの回転数が高い場合ほど、前記遅延時間を短い時間にすること、
を特徴とする電磁弁駆動装置。
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