JP6245009B2 - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、燃料噴射制御装置に関する。
車両に搭載されるエンジンの各気筒に燃料を噴射するインジェクタ(燃料噴射弁)としては、コイルへの通電によって開弁するものがある。
この種のインジェクタを駆動する制御装置は、電源電圧としてのバッテリ電圧を昇圧してコンデンサを充電するDCDCコンバータ(昇圧回路)と、コンデンサの充電電圧が目標電圧となるようにDCDCコンバータを動作させる制御手段とを備える。その制御手段は、充電電圧が昇圧開始電圧以下に低下したことを検出すると、DCDCコンバータを動作させ(具体的には、昇圧用のスイッチ素子をオン/オフさせ)、充電電圧が昇圧停止電圧まで上昇したことを検出すると、DCDCコンバータの動作を停止する(例えば、特許文献1参照)。
そして、この種の装置において、インジェクタを駆動する駆動回路は、コンデンサの充電電圧を使用してインジェクタの通電駆動を実施する。具体的には、インジェクタの駆動開始時において、コンデンサからインジェクタのコイルへ放電させ、コンデンサからの放電終了後は駆動期間が終了するまで、バッテリ電圧からインジェクタのコイルに一定の電流を流す(例えば、特許文献1参照)。
特開2010−229877号公報
本発明は、燃料タンクから供給される燃料をエンジンの駆動力により加圧してインジェクタに供給する燃料供給ポンプ(いわゆる高圧ポンプ)の吐出量制御用の電磁弁も、上記インジェクタと同様の方法で通電駆動することを考えている。更に、その電磁弁の通電駆動とインジェクタの通電駆動とに、共通のコンデンサを用いることを考えている。尚、この種の電磁弁のことを、以下では調量弁と言うが、高圧ポンプの吐出量に応じてインジェクタに供給される燃料の圧力(いわゆる燃圧)が変わることから、この種の電磁弁は例えば燃圧制御弁とも呼ばれる。
この場合、調量弁の駆動時においては、下記の第1の場合と第2の場合とが、不規則に起こると考えられる。
第1の場合とは、コンデンサから調量弁のコイルへの放電によっても充電電圧が上記昇圧開始電圧以下にならずに、DCDCコンバータは動作しない場合である。第2の場合とは、コンデンサから調量弁のコイルへの放電によって充電電圧が上記昇圧開始電圧以下になり、DCDCコンバータが動作する場合である。
調量弁の駆動タイミングとインジェクタの駆動タイミングとの相対関係(時間差)は一定でないことから、調量弁の駆動開始時における充電電圧は、少なくとも、インジェクタの駆動のためにコンデンサが放電されてから調量弁の駆動が開始されるまでの時間差に応じて変わる。このため、コンデンサから調量弁のコイルへの放電エネルギーが毎回同じであったとしても、上記第1の場合と第2の場合とが生じることとなる。
そして、第2の場合には、コンデンサから調量弁のコイルへの放電が終了してから、電源電圧(バッテリ電圧)によってコイルに一定の電流を流すための定電流制御が開始された時点において、DCDCコンバータが動作していることにより、第1の場合よりも電源電圧が低下する。
このため、第1の場合と第2の場合とでは、定電流制御が開始された直後にコイルに流れる電流(以下、コイル電流ともいう)の波形が異なってしまう。つまり、第2の場合には、第1の場合と比較すると、DCDCコンバータの動作により電源電圧が低下するため、コンデンサからコイルへの放電終了に伴い急減少していくコイル電流を、定電流制御における目標値に安定させるまでに時間がかかってしまう。
その結果、調量弁の駆動開始時(コイルへの通電開始時)から、該調量弁の弁体がコイルへの通電による駆動位置に到達するまでの時間(即ち、弁体がフルリフトするまでの時間であり、調量弁の動作応答時間)が、駆動時毎にばらついてしまい、延いては、高圧ポンプの制御精度(詳しくは吐出量の制御精度)が悪化する。
そこで、本発明は、高圧ポンプの調量弁の通電駆動とインジェクタの通電駆動とに、共通のコンデンサを用いる燃料噴射制御装置において、高圧ポンプの制御精度を良好にすることを目的としている。
第1発明の燃料噴射制御装置は、エンジンに燃料を噴射するインジェクタと、燃料タンクから供給される燃料をエンジンの駆動力により加圧して前記インジェクタに供給する高圧ポンプと、を備えた車両に用いられる。
そして、この燃料噴射制御装置は、電源電圧を昇圧してコンデンサを充電するDCDCコンバータと、前記コンデンサの充電電圧が目標電圧となるように前記DCDCコンバータを動作させる充電制御手段と、を備える。
更に、この燃料噴射制御装置は、高圧ポンプの吐出量を制御するための電磁弁である調量弁を通電駆動するための手段として、放電用スイッチ、定電流用スイッチ及び電流制御手段を備える。放電用スイッチは、調量弁のコイルの上流側に前記コンデンサを接続させるスイッチである。定電流用スイッチは、前記電源電圧が供給される電源ラインと前記コイルの上流側との間に、直列に設けられたスイッチである。そして、電流制御手段は、調量弁の駆動期間である調量弁駆動期間の開始時に、放電用スイッチをオンすることにより前記コンデンサから前記コイルに放電させ、その放電を終了してから調量弁駆動期間が終了するまでは、前記コイルに一定の電流が流れるように定電流用スイッチをオン/オフさせる定電流制御を行う。
また、この燃料噴射制御装置は、前記コンデンサに蓄積されたエネルギーを用いて前記インジェクタを通電駆動するインジェクタ駆動手段も備える。
そして、この燃料噴射制御装置は、充電禁止手段を備える。その充電禁止手段は、調量弁駆動期間中の所定期間であって、電流制御手段が前記放電を終了してから定電流制御により定電流用スイッチを最初にオンさせるタイミング(即ち、放電終了後の定電流制御の開始タイミング)を含んだ所定期間は、DCDCコンバータの動作を禁止する。
この燃料噴射制御装置によれば、調量弁駆動期間において、定電流制御が開始されるタイミングの前から後の所定期間では、DCDCコンバータの動作が禁止されるため、その期間における電源電圧が調量弁の駆動時毎に低下したり低下しなかったりすることが防止される。このため、調量弁の駆動時毎に、定電流制御の開始直後におけるコイル電流の波形が異なってしまうことが防止され、その結果、調量弁の動作応答時間が駆動時毎にばらついてしまうことを防止することができる。よって、高圧ポンプの制御精度(吐出量の制御精度)を良好にすることができる。
なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
第1実施形態の燃料噴射制御装置(ECU)の構成を表す構成図である。 調量弁の駆動電流を制御する電流制御部の動作を説明するタイムチャートである。 課題を説明する説明図である。 第1実施形態の特徴を説明する説明図である。 充電禁止処理を表すフローチャートである。 第1実施形態の作用を説明する説明図である。 第2実施形態の充電禁止時間制御処理を表すフローチャートである。 充電禁止時間制御処理の内容を説明する説明図である。 第2実施形態の作用を説明する説明図である。 第3実施形態の充電能力制御処理を表すフローチャートである。 充電能力制御処理の内容を説明する説明図である。 第3実施形態の作用を説明する説明図である。
以下に、本発明が適用された実施形態の燃料噴射制御装置について、図面を用い説明する。
[第1実施形態]
図1に示す第1実施形態の燃料噴射制御装置(以下、ECUという)11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個のインジェクタI1〜I4と、燃料タンクから供給される燃料をエンジンの駆動力により加圧してインジェクタI1〜I4に供給する高圧ポンプ5とを制御する。尚、本実施形態のECU11において、スイッチとして用いられているトランジスタ(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。
インジェクタI1〜I4の各々は、コイルL1〜L4を備える。そして、インジェクタIn(nは1〜4の何れか)では、コイルLnに通電されると、図示しない弁体が開弁位置に移動し(つまり、開弁し)、燃料噴射が行われる。また、コイルLnへの通電が停止されると、弁体が元の閉弁位置に戻り(つまり、閉弁し)、燃料噴射が停止される。
そして、ECU11は、各インジェクタI1〜I4の駆動期間(即ち、コイルL1〜L4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。
高圧ポンプ5は、吐出量を制御するための調量弁7を含み、この例では、調量弁7は、コイルL7への通電により閉弁する常開型電磁弁である。
高圧ポンプ5は、ポンプ室内でピストン(プランジャ)が往復運動することで燃料を吸入/吐出するものであり、ピストンは、エンジンのクランク軸又はカム軸によって回転駆動されるカムにより、上記ポンプ室内で往復運動するように駆動される。
高圧ポンプ5において、調量弁7は、例えば燃料タンクからの燃料をポンプ室内に吸入する吸入口側に設けられている。そして、高圧ポンプ5の吸入行程(ピストンの下降時)においては、調量弁7が開弁していることで、ポンプ室内に燃料が吸入され、高圧ポンプ5の吐出行程(ピストンの上昇時)においては、調量弁7が通電駆動されて閉弁することで、ポンプ室内の燃料が吐出される。つまり、調量弁7は、高圧ポンプ5のピストンが下死点から上死点へ向けて変位する期間において、閉弁状態となることで、高圧ポンプ5から燃料を吐出させる。高圧ポンプ5から吐出される燃料は、インジェクタI1〜I4に燃料を供給するための燃料貯留部(例えば、ガソリンエンジンならばフューエルデリバリーパイプと呼ばれる部分であり、ディーゼルエンジンならばコモンレールと呼ばれる部分)に蓄えられる。
そして、ECU11は、高圧ポンプ5の吐出行程における調量弁7の駆動期間(コイルL7への通電開始時からピストンの上死点までの閉弁状態のクランク角区間)を制御することで、高圧ポンプ5の吐出量を制御して、インジェクタI1〜I4に供給される燃料の圧力(以下、燃圧ともいう)を制御する。ECU11は、燃圧を上昇させるときには、調量弁7の駆動開始タイミングを進角させて、高圧ポンプ5の吐出行程における調量弁7の閉弁期間を長くすることにより、高圧ポンプ5の吐出量を増加させる。逆に、燃圧を低下させるときには、調量弁7の駆動開始タイミングを遅角させて、高圧ポンプ5の吐出行程における調量弁7の閉弁期間を短くすることにより、高圧ポンプ5の吐出量を減少させる。
インジェクタI1〜I4、調量弁7の各コイルL1〜L4,L7の上流側と下流側は、それぞれ車両内配線(いわゆるワイヤハーネス)を介してECU11に接続されている。
そして、コイルL7の上流側は、ECU11の内部において、電流出力ライン13に接続されている。同様に、コイルL1,L4の上流側は、ECU11の内部において、共通の電流出力ライン14に接続されており、コイルL2,L3の上流側は、ECU11の内部において、共通の電流出力ライン15に接続されている。
コイルL1を備えるインジェクタI1と、コイルL4を備えるインジェクタI4は、気筒#1〜#4のうち、噴射順序が連続しない気筒#1,#4(つまり、燃料噴射を実施する期間が重なる可能性がない気筒同士)のインジェクタである。同様に、コイルL2を備えるインジェクタI2と、コイルL3を備えるインジェクタI3も、燃料順序が連続しない気筒#2,#3のインジェクタである。インジェクタI1〜I4は、このような観点から2つのグループに分けられている。
ECU11は、各コイルL1〜L4,L7の下流側と、基準電位(この例では0V)のラインであるグランドラインとの間の各々に、通電対象を選択するための下流側スイッチ21〜24,27を備える。下流側スイッチ27がオンすることで、その下流側スイッチ27に対応するコイルL7への通電が可能になる。同様に、下流側スイッチ21〜24の何れかがオンすることで、そのオンした下流側スイッチ21〜24に対応するコイルL1〜L4への通電が可能になる。下流側スイッチ21〜24は、燃料噴射対象の気筒を選択するスイッチでもあるため、気筒選択スイッチと呼ばれる。
また、下流側スイッチ27のコイルL7側の端子(この例ではドレイン)とは反対側の端子(この例ではソース)とグランドラインとの間には、コイルL7に流れる電流を検出するための抵抗33が設けられている。そして、下流側スイッチ21,24のコイルL1,L4側の端子(ドレイン)とは反対側の端子(ソース)とグランドラインとの間には、コイルL1,L4に流れる電流を検出するための抵抗34が設けられている。同様に、下流側スイッチ22,23のコイルL2,L3側の端子(ドレイン)とは反対側の端子(ソース)とグランドラインとの間には、コイルL2,L3に流れる電流を検出するための抵抗35が設けられている。
そして、ECU11は、電源電圧(本実施形態では車載バッテリのプラス端子の電圧であるバッテリ電圧)VBが供給される電源ライン41に一方の出力端子(この例ではソース)が接続された3つの定電流用スイッチ43,44,45と、定電流用スイッチ43の他方の出力端子(この例ではドレイン)にアノードが接続され、カソードが電流出力ライン13に接続された逆流防止用のダイオードD1と、アノードがグランドラインに接続され、カソードが電流出力ライン13に接続された電流還流用のダイオードD2と、定電流用スイッチ44の他方の出力端子(ドレイン)にアノードが接続され、カソードが電流出力ライン14に接続された逆流防止用のダイオードD3と、アノードがグランドラインに接続され、カソードが電流出力ライン14に接続された電流還流用のダイオードD4と、定電流用スイッチ45の他方の出力端子(ドレイン)にアノードが接続され、カソードが電流出力ライン15に接続された逆流防止用のダイオードD5と、アノードがグランドラインに接続され、カソードが電流出力ライン15に接続された電流還流用のダイオードD6と、を備える。定電流用スイッチ43は、電源電圧VBを電源としてコイルL7に一定の電流を流すためのスイッチング素子である。同様に、定電流用スイッチ44は、電源電圧VBを電源としてコイルL1,L4の何れかに一定の電流を流すためのスイッチング素子であり、定電流用スイッチ45は、電源電圧VBを電源としてコイルL2,L3の何れかに一定の電流を流すためのスイッチング素子である。
更に、ECU11は、コイルL1〜L4,L7に放電するエネルギーが蓄積されるコンデンサ51と、電源電圧VBを昇圧してコンデンサ51を充電する充電回路としてのDCDCコンバータ52と、を備える。
DCDCコンバータ52は、電源ライン41に一端が接続された昇圧用のコイル53と、コイル53の他端とグランドラインとの間の経路上に直列に設けられた昇圧用スイッチ54と、昇圧用スイッチ54とグランドラインとの間に設けられた電流検出用の抵抗55と、コイル53の他端と昇圧用スイッチ54のコイル53側の出力端子(この例ではドレイン)とを結ぶ電流経路にアノードが接続された逆流防止用のダイオード56と、を備える。
そして、コンデンサ51は、ダイオード56のカソードとグランドラインとの間の経路上に直列に設けられている。また、コンデンサ51に下流側には、コンデンサ51に流れる電流を検出するための抵抗57が設けられている。尚、コンデンサ51は、例えばアルミ電解コンデンサであるが、他の種類のコンデンサでも良い。
DCDCコンバータ52においては、昇圧用スイッチ54がオン/オフされると、コイル53と昇圧用スイッチ54との接続点に、電源電圧VBよりも高いフライバック電圧(逆起電圧)が発生し、そのフライバック電圧によりダイオード56を通じてコンデンサ51が充電される。このため、コンデンサ51は電源電圧VBよりも高い電圧で充電される。
そして更に、ECU11は、コンデンサ51の正極側を電流出力ライン13に(つまり、コイルL7の上流側に)接続させる放電用スイッチ63と、コンデンサ51の正極側を電流出力ライン14に(つまり、コイルL1,L4の上流側に)接続させる放電用スイッチ64と、コンデンサ51の正極側を電流出力ライン15に(つまり、コイルL2,L3の上流側に)接続させる放電用スイッチ65と、上記各スイッチ21〜24,27,43〜45,54,63〜65を制御する駆動制御回路67と、コンデンサ51の正極側の電圧(即ち、コンデンサ51の充電電圧)VCを所定の比率で分圧して駆動制御回路67に入力させる2つの分圧用抵抗68,69と、マイコン(マイクロコンピュータ)71と、電源電圧VBを所定の比率で分圧してマイコン71に入力させる2つの分圧用抵抗73,74と、を備える。尚、分圧用抵抗73,74は、後述する第2、第3実施形態において必要な構成要素であるため、本第1実施形態では無くてもよい。
駆動制御回路67は、例えばICであり、DCDCコンバータ52(詳しくは、昇圧用スイッチ54)を制御する充電制御部67aと、下流側スイッチ27、定電流用スイッチ43及び放電用スイッチ63を制御することで、コイルL7に流す電流(即ち、調量弁7の駆動電流)を制御する電流制御部67bと、下流側スイッチ21〜24、定電流用スイッチ44,45及び放電用スイッチ64,65を制御することで、コイルL1〜L4に流す電流(即ち、インジェクタI1〜I4の駆動電流)を制御する電流制御部67cと、を備える。
ECU11では、下流側スイッチ21〜24、抵抗34,34、定電流用スイッチ44,45、ダイオードD3〜D6及び放電用スイッチ64,65によって構成されている回路が、インジェクタI1〜I4を駆動するためのインジェクタ駆動回路66になっている。そして、電流制御部67cは、駆動制御回路67において、そのインジェクタ駆動回路66を制御する部分である。
マイコン71は、プログラムを実行するCPU75、プログラムや固定のデータ等が記憶されたROM76、CPU75による演算結果等が記憶されるRAM77、及びA/D変換器(図示省略)等を備えている。また、図示は省略しているが、マイコン71には、エンジンのクランク軸が所定角度回転する毎にパルスエッジが生じるクランク角信号や、車両の運転者によるアクセル開度を表す信号や、エンジンの冷却水温を表す信号などが入力される。
そして、マイコン71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、調量弁7を駆動するための駆動信号である調量弁駆動信号と、各インジェクタI1〜I4を駆動するための駆動信号であるインジェクタ駆動信号とを、駆動制御回路67に出力する。
調量弁駆動信号は、その信号のレベルがアクティブレベル(本実施形態では例えばハイ)の間だけ調量弁7のコイルL7に通電する(換言すれば、調量弁7を通電駆動する)、という意味を持っている。このため、マイコン71は、エンジンの運転情報に基づいて、調量弁7の駆動期間(調量弁駆動期間)を設定し、その設定した駆動期間だけ、調量弁駆動信号をハイにしていると言える。このようなことは、インジェクタ駆動信号との各々についても同様である。
一方、駆動制御回路67において、充電制御部67aは、マイコン71から当該駆動制御回路67に出力される充電許可信号が、ハイとローのうち、許可を示す方のレベル(この例ではハイ)である場合に動作する。そして、充電制御部67aは、分圧用抵抗68,69同士の接続点に生じる電圧に基づいて、コンデンサ51の充電電圧VCを検出し、検出した充電電圧VCが、電源電圧VBよりも高い目標電圧(例えば60V)VTとなるように、DCDCコンバータ52を動作させる(つまり、昇圧用スイッチ54をオン/オフさせる)。
具体的には、充電制御部67aは、充電電圧VCが目標電圧VTよりも所定値(例えばVTの5%)αだけ低い下限値VL(=VT−α)以下になったと判定すると、充電電圧VCが目標電圧VT以上になったと判定するまで、昇圧用スイッチ54のオン/オフ制御を実施してコンデンサ51を充電する。充電制御部67aは、昇圧用スイッチ54のオン/オフ制御(以下、充電制御という)としては、例えば、以下の動作を繰り返す。即ち、充電制御部67aは、昇圧用スイッチ54をオンしてから、抵抗55に生じる電圧によって検出される電流(即ち、昇圧用スイッチ54を介してコイル53に流れる電流)が所定のオフ切換閾値まで増加すると、昇圧用スイッチ54をオフさせる。そして、その後、抵抗57に生じる電圧によって検出される電流(即ち、コンデンサ51に流れ込む充電電流)が所定のオン切換閾値まで減少すると、昇圧用スイッチ54を再びオンさせる。尚、他の例として、例えば、充電制御部67aは、昇圧用スイッチ54のオンによってコイル53に流れる電流がオフ切換閾値にまで増加すると、昇圧用スイッチ54を所定のオフ時間だけオフさせて再びオンさせるようになっていても良い。
また、充電制御部67aは、マイコン71からの充電許可信号がローである場合には、充電電圧VCに拘わらず、DCDCコンバータ52の動作を停止させる(つまり、昇圧用スイッチ54をオフさせたままにする)。このため、充電許可信号がローである期間は、充電制御部67aの動作が禁止され、その結果、DCDCコンバータ52の動作が禁止されて、コンデンサ51の充電が禁止される。
次に、駆動制御回路67における電流制御部67bの動作について、図2を用い説明する。尚、以下の説明と図2及び後述する他の図において、「ポンプ電流」とは、調量弁7のコイルL7に流れる電流(調量弁7の駆動電流)のことである。
図2に示すように、電流制御部67bは、マイコン71から出力される調量弁駆動信号がハイになると、その調量弁駆動信号がハイになっている間、コイルL7に対応する下流側スイッチ27をオンさせる。また、電流制御部67bは、調量弁駆動信号がハイになると、放電用スイッチ63もオンする。すると、コンデンサ51の正極側がコイルL7の上流側に接続されて、コンデンサ51からコイルL7に放電され、この放電により、コイルL7への通電が開始される。
そして、電流制御部67bは、放電用スイッチ63をオンした後において、ポンプ電流(コイルL7に流れる電流)を抵抗33に生じる電圧により検出し、ポンプ電流が放電電流の目標最大値ipになったことを検知すると、放電用スイッチ63をオフする。放電用スイッチ63のオフにより、コンデンサ51からコイルL7への放電が終了する。
このようにして、調量弁7の駆動期間(調量弁駆動期間)の開始時には、コンデンサ51に蓄積されていたエネルギーがコイルL7に放電される。この例では、コンデンサ51からコイルL7への、目標最大値ipになるまでの放電電流が、調量弁7の弁体を駆動位置(この例では閉弁位置)へと速やかに移動させるための所謂ピーク電流である。尚、例えば放電用スイッチ63を一定時間だけオンする構成でも良い。
そして、電流制御部67bは、放電用スイッチ63をオフした後は、抵抗33に生じる電圧により検出されるポンプ電流が、上記目標最大値ipよりも小さい一定の電流となるように、定電流用スイッチ43をオン/オフさせる定電流制御を行う。
具体的に説明すると、電流制御部67bは、ポンプ電流が下側閾値icL以下であることを検知すると定電流用スイッチ43をオンさせ、ポンプ電流が上側閾値icH以上であることを検知すると定電流用スイッチ43をオフさせる、という制御を行う。下側閾値icLと、上側閾値icHと、目標最大値ipとの大小関係は、図2の如く「ip>icH>icL」になっている。
このような定電流制御により、ポンプ電流が目標最大値ipから低下して下側閾値icL以下になると、定電流用スイッチ43のオン/オフが繰り返されて、ポンプ電流の平均値が、icHとicLとの間の一定電流icに維持される。尚、コイルL7へは、定電流用スイッチ43のオン時には、電源ライン41側から定電流用スイッチ43とダイオードD1を介して電流が流れ、定電流用スイッチ43のオフ時には、グランドライン側からダイオードD2を介して電流が還流する。
その後、マイコン71からの調量弁駆動信号がハイからローになると、電流制御部67bは、コイルL7に対応する下流側スイッチ27をオフすると共に、定電流用スイッチ43のオン/オフ制御(定電流制御)を終了して、定電流用スイッチ43もオフ状態に保持する。すると、コイルL7への通電が停止して調量弁7が開弁し、高圧ポンプ5の燃料吐出が終了する。
一方、駆動制御回路67における電流制御部67cも、電流制御部67bと同様の動作により、インジェクタI1〜I4の駆動電流を制御する。調量弁駆動信号がハイになった場合の電流制御部67bの動作と比較して説明する。
例えば、マイコン71から出力される駆動信号のうち、インジェクタI1を駆動するための駆動信号がハイになった場合には、電流制御部67cは、下流側スイッチ27ではなく、コイルL1に対応する下流側スイッチ21をオンし、放電用スイッチ63ではなく、放電用スイッチ64をオンさせる。そして、定電流用スイッチ43ではなく、定電流用スイッチ44をオン/オフさせることにより、コイルL1に一定の電流を流す。また例えば、マイコン71から出力される駆動信号のうち、インジェクタI2を駆動するための駆動信号がハイになった場合には、電流制御部67cは、下流側スイッチ27ではなく、コイルL2に対応する下流側スイッチ22をオンし、放電用スイッチ63ではなく、放電用スイッチ65をオンさせる。そして、定電流用スイッチ43ではなく、定電流用スイッチ45をオン/オフさせることにより、コイルL2に一定の電流を流す。
ところで、ECU11では、調量弁7の通電駆動とインジェクタI1〜I4の通電駆動とに、共通のコンデンサ51を用いている。また、調量弁7の駆動タイミングと、インジェクタI1〜I4の駆動タイミングとの、相対関係(時間差)は一定でない。よって、調量弁7の駆動開始時における充電電圧VCは、少なくとも、インジェクタI1〜I4の駆動のためにコンデンサ51が放電されてから調量弁7の駆動が開始されるまでの時間差に応じて変わる。このため、調量弁7の駆動時において、前述した第1の場合と第2の場合とが、不規則に起こると考えられる。第1の場合とは、コンデンサ51からコイルL7への放電によっても充電電圧VCが前述の下限値VL以下にならずに、DCDCコンバータ52は動作しない場合である。第2の場合とは、コンデンサ51からコイルL7への放電によって充電電圧VCが前述の下限値VL以下になり、DCDCコンバータ52が動作する場合である。
そして、第2の場合には、コンデンサ51からコイルL7への放電が終了してから、電源電圧VBによってコイルL7に一定の電流を流すための定電流制御が開始された時点において、DCDCコンバータ52が動作していることにより、第1の場合よりも電源電圧VBが低下する。
このため、第1の場合と第2の場合とでは、図3(特に2段目)に示すように、定電流制御が開始された直後にコイルL7に流れる電流(ポンプ電流)の波形が異なってしまう。図3において、点線楕円内における太線と細線とのうち、太線が、第2の場合のポンプ電流波形を表しており、細線が、第1の場合のポンプ電流波形を表している。また、図3及び後述する図4における時刻t1のタイミングは、コンデンサ51からコイルL7への放電終了後における定電流制御の開始タイミングであり、詳しくは、放電用スイッチ63がオフされてから定電流用スイッチ43が最初にオンされるタイミングである。
つまり、第2の場合には、第1の場合と比較すると、DCDCコンバータ52の動作により電源電圧VBが低下するため、コンデンサ51からの放電終了に伴い急減少していくポンプ電流を、定電流制御における目標値(この例では下側閾値icLと上側閾値icHとの間の電流:図2参照)に安定させるまでに時間がかかってしまう。具体的には、放電終了後のポンプ電流が下側閾値icLまで減少して定電流用スイッチ43が最初にオンされてから、ポンプ電流が上側閾値icHまで上昇するのに要する時間が、第2の場合には、第1の場合よりも長くなる。
その結果、調量弁7の駆動開始時から該調量弁7の弁体が駆動位置(この例では閉弁位置)に到達するまでの時間(調量弁7の動作応答時間)が、駆動時毎に(詳しくは、駆動時毎の、DCDCコンバータ52の動作有り無しにより)ばらついてしまい、延いては、高圧ポンプ5の制御精度(詳しくは吐出量の制御精度)が悪化する。
そこで、本実施形態のECU11では、図4に示すように、調量弁7のコイルL7に電流(ポンプ電流)を流す調量弁駆動期間中の所定期間は、DCDCコンバータ52の動作を禁止する充電禁止期間にしている。そして、その充電禁止期間は、電流制御部67bがコンデンサ51からコイルL7への放電を終了してから定電流制御により定電流用スイッチ43を最初にオンさせるタイミング(定電流制御の開始タイミング)t1を含んだ期間である。具体的には、図4に示すように、調量弁駆動期間の開始時から所定時間Tfの期間を、充電禁止期間としている。そして、その充電禁止期間の長さである所定時間Tfは、調量弁駆動期間の開始時から定電流制御の開始タイミングt1までの時間よりも長く、且つ、調量弁駆動期間の開始時から調量弁7が閉弁するまでの動作応答時間よりも長くなるように設定されている。尚、一般に、調量弁7が閉弁するタイミングは、定電流制御の開始タイミングよりも後になる。
そして、ECU11では、上記充電禁止期間を設けるために、マイコン71が、調量弁駆動信号をローからハイにするタイミング毎(即ち、調量弁駆動期間の開始時毎)に、図5の充電禁止処理を開始する。尚、マイコン71が行う処理は、CPU75がROM76内のプログラムを実行することで実現される。
図5に示すように、マイコン71は、充電禁止処理を開始すると、まずS110にて、駆動制御回路67への充電許可信号をハイからローにする。すると、前述したように、充電制御部67aの動作が禁止され、延いては、DCDCコンバータ52の動作が禁止される。そして、マイコン71は、次のS120にて、所定時間Tfが経過するまで待ち、所定時間Tfが経過したなら、S130にて、充電許可信号をローからハイに戻す。すると、充電制御部67aの動作が許可されて、DCDCコンバータ52の動作禁止が解除される。そして、マイコン71は、その後、当該充電禁止処理を終了する。
以上のようなECU11では、図6に示すように、ポンプ電流を流す調量弁駆動期間の開始時から前述の所定時間Tfが経過するまでの期間は、充電制御部67aに対する充電許可信号をローにすることにより、DCDCコンバータ52の動作を禁止する充電禁止期間としている。尚、図6において、「充電電流」は、DCDCコンバータ52によるコンデンサ51への充電電流を表しており、その充電電流が脈動している期間は、DCDCコンバータ52が動作している期間である。また、図6において、「インジェクタ1電流」は、インジェクタI1の駆動電流(コイルL1に流れる電流)を例示しており、「インジェクタ2電流」は、インジェクタI2の駆動電流(コイルL2に流れる電流)を例示している。
このため、ECU11では、調量弁駆動期間において、定電流制御の開始タイミングを含む期間では、DCDCコンバータ52の動作が禁止される。よって、その期間における電源電圧VBが、調量弁7の駆動時毎に、DCDCコンバータ52の動作の有無によって低下したり低下しなかったりすることが防止される。その結果、定電流制御の開始直後におけるポンプ電流の波形が調量弁7の駆動時毎に異なってしまうことが防止される。従って、調量弁7の動作応答時間が駆動時毎にばらついてしまうことを防止することができ、高圧ポンプ5の吐出量の制御精度を良好にすることができる。特に、充電禁止期間の長さTfは、調量弁7の動作応答時間よりも長く設定しており、調量弁7の閉弁が完了するまでは充電禁止期間が続いてDCDCコンバータ52の動作が禁止される。このため、調量弁7の動作応答時間が駆動時毎にばらついてしまうことを確実に防止することができる。
また、充電禁止期間は、例えば調量弁駆動期間の開始時よりも後の所定タイミング(例えば放電用スイッチ63のオフタイミングや、そのオフタイミングから所定時間後のタイミング)から開始するように構成しても良いが、ECU11では、充電禁止期間を、調量弁駆動期間の開始時から始めるようにしている。このため、充電禁止期間の開始タイミングが一義的に決まり、その充電禁止期間を設定するためのソフトウェアやハードウェアを簡単なものにすることができる。
[第2実施形態]
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“11”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。そして、このことは、後述する他の実施形態についても同様である。
第2実施形態のECU11では、第1実施形態のECU11と比較すると、マイコン71が、図7の充電禁止時間制御処理を更に実行する点が異なる。その充電禁止時間制御処理は、充電禁止期間の長さ(前述の所定時間であり、充電禁止時間)Tfを可変制御するための処理である。そして、マイコン71は、例えば、調量弁駆動信号をローからハイにするタイミング(調量弁駆動期間の開始時)よりも一定時間前のタイミング毎、あるいは、図5の充電禁止処理の実行を開始する直前毎に、図7の充電禁止時間制御処理を実行する。
図7に示すように、マイコン71は、充電禁止時間制御処理を開始すると、まずS210にて、分圧用抵抗73,74同士の接続点に生じる電圧に基づいて、電源電圧VBを検出する。そして、マイコン71は、S220にて、S210で検出した電源電圧VBに基づいて、充電禁止期間の長さTfを決定し、その後、当該充電禁止時間制御処理を終了する。
S220の処理について更に説明すると、マイコン71において、ROM76には、図8に示すように、電源電圧VBと充電禁止期間の長さTfとの関係を表すデータマップが記憶されている。そのデータマップは、電源電圧VBが低いほど充電禁止期間の長さTfが大きくなるように設定されている。そして、マイコン71は、そのデータマップから、S210で検出した電源電圧VBに対応する長さTfを読み出し、その読み出した長さTfを、図5のS120で待つ所定時間Tfとして設定する。
このため、マイコン71は、検出した電源電圧VBに応じて、充電禁止期間の長さTfを変更することとなり、具体的には、図9に示すように、電源電圧VBが低い(小さい)場合ほど、充電禁止期間の長さTfを大きくする(長くする)こととなる。逆に言うと、マイコン71は、電源電圧VBが高い(大きい)場合ほど、充電禁止期間の長さTfを小さくする(短くする)こととなる。
このような第2実施形態のECU11によれば、調量弁駆動期間の開始前又は開始時における電源電圧VBに応じて充電禁止期間の長さTfを適切な値に変更することができる。
つまり、調量弁7の動作応答時間は電源電圧VBそのものによって変わり、電源電圧VBが低い場合ほど長くなる。このため、電源電圧VBが低い場合ほど、充電禁止期間の長さTfを大きくすることで、電源電圧VBが変わったとしても、調量弁7の閉弁が完了するまでは充電禁止期間が続いてDCDCコンバータ52の動作が禁止されるようにすることができる。よって、高圧ポンプ5の吐出量の制御精度を一層良好にすることができる。また、充電禁止期間の長さTfを、長い固定値にするのではないため、コンデンサ51を充電できない期間が不要に長くなってしてしまうこともない。
一方、変形例として、例えば、マイコン71は、充電禁止期間の長さTfを、複数通りの値のうちの何れかに決定するようになっていても良い。その場合、マイコン71は、電源電圧VBが複数の範囲のうちの何れの範囲に入っているかを判別し、充電禁止期間の長さTfを、その判別した範囲に対応する長さに決定するように構成することができる。
[第3実施形態]
第3実施形態のECU11では、第2実施形態のECU11と比較すると、マイコン71が、図10の充電能力制御処理を更に実行する点が異なる。その充電能力制御処理は、充電禁止期間が終了した後におけるDCDCコンバータ52のコンデンサ51に対する充電能力を、可変制御するための処理である。充電能力は、コンデンサ51への一定時間当たりの充電エネルギーの大きさであり、本実施形態では、DCDCコンバータ52がコンデンサ51を充電する際の充電電流を変更することで、充電能力を変更する。そして、マイコン71は、例えば、図7の充電禁止時間制御処理を終了した直後毎に、図10の充電能力制御処理を実行する。
図10に示すように、マイコン71は、充電能力制御処理を開始すると、S310にて、図7のS220で決定した充電禁止期間の長さTfに応じて、コンデンサ51の充電電流を決定する。
具体的に説明すると、マイコン71において、ROM76には、図11に示すように、充電禁止期間の長さTfと充電電流との関係を表すデータマップが記憶されている。そのデータマップは、充電禁止期間の長さTfが長いほど充電電流が大きくなる(つまり、充電能力が大きくなる)ように設定されている。そして、マイコン71は、そのデータマップから、上記S220で決定した充電禁止期間の長さTfに対応する充電電流を読み出す。その読み出された充電電流が、充電電流の決定値となる。そして更に、マイコン71は、読み出した充電電流を実現するための、前述の充電制御におけるオフ切換閾値を算出し、その算出したオフ切換閾値を、駆動制御回路67の充電制御部67aに対して指令した後、当該充電能力制御処理を終了する。尚、充電電流とオフ切換閾値とには相関があるため、例えば、マイコン71は、その相関を表すデータマップ又は計算式を用いて、充電制御部67aに指令するオフ切換閾値を算出する。また例えば、マイコン71から充電制御部67aへは、オフ切換閾値を表すデータ(充電電流の指令値に相当)が通信線(図示省略)を介して伝達される。
そして、充電制御部67aは、充電制御(昇圧用スイッチ54のオン/オフ制御)を行う場合には、マイコン71から指令されたオフ切換閾値を用いる。充電制御におけるオフ切換閾値が大きくなれば、昇圧用スイッチ54がオンからオフに切り換えられたときにコンデンサ51に流れる充電電流が大きくなり、延いては、DCDCコンバータ52のコンデンサ51に対する充電能力も大きくなる。
このような第3実施形態のECU11では、DCDCコンバータ52のコンデンサ51に対する充電能力を、充電禁止期間の長さTfに応じて変更することとなり、具体的には、図12に示すように、充電禁止期間の長さTfを大きくした場合ほど、コンデンサ51への充電電流を大きくすることで、充電能力を大きくする。
このため、例えばエンジンの高回転時において充電停止期間を長くした場合に、コンデンサ51を充電する期間が短くなったとしても、充電能力が大きくなるため、充電電圧VCが不足してしまうことを防止することができる。また、充電能力を常に大きくする構成ではないので、充電能力を大きくすることによる損失(例えば昇圧用スイッチ54での損失)も抑制することができる。また、充電電流を変更することで、充電能力を簡単に変更することができる。
一方、変形例として、例えば、マイコン71は、充電電流(充電能力)を、複数通りの値のうちの何れかに決定するようになっていても良い。その場合、マイコン71は、決定した充電禁止期間の長さが複数の範囲のうちの何れの範囲に入っているかを判別し、充電電流を、その判別した範囲に対応する値に決定するように構成することができる。
また、充電禁止期間の長さは、電源電圧VBに応じて決定されるため、マイコン71は充電電流(充電能力)を電源電圧VBに応じて決定しても良く、そのように構成しても、結果的には、充電能力を充電禁止期間の長さTfに応じて変更していることとなる。
また例えば、充電能力は、充電制御における前述のオン切換閾値によっても変えることができる。オン切換閾値を大きくすれば、昇圧用スイッチ54の一定時間当たりのオン/オフ回数が増えるため、充電能力が大きくなる。また例えば、充電制御として、コイル53に流れる電流がオフ切換閾値にまで増加すると、昇圧用スイッチ54を所定のオフ時間だけオフさせて再びオンさせる、という制御を行う場合には、そのオフ時間を小さくすることで、昇圧用スイッチ54の一定時間当たりのオン/オフ回数が増え、充電能力が大きくなる。
以上、本発明の実施形態(変形例を含む)について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得る。また、前述の数値も一例であり他の値でも良い。
例えば、上記実施形態では、充電制御部67aの動作を禁止することにより、DCDCコンバータ52の動作を禁止しているが、DCDCコンバータ52の動作を禁止する手法としては、例えば、充電制御部67aから昇圧用スイッチ54への駆動信号を遮断する、という手法を採っても良い。また、調量弁7は、高圧ポンプ5において、燃料を吐出する吐出口側に設けられるものでも良いし、また、コイルL7への通電により開弁する常閉型でも良い。
また、上記実施形態における1つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を1つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言によって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。
また、上述したECUの他、当該ECUを構成要素とするシステム、当該ECUとしてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した媒体、高圧ポンプの駆動方法など、種々の形態で本発明を実現することもできる。
I1〜I4…インジェクタ、5…高圧ポンプ、7…高圧ポンプの調量弁、L7…調量弁のコイル、41…電源ライン、43…定電流用スイッチ、51…コンデンサ、52…DCDCコンバータ、63…放電用スイッチ、66…インジェクタ駆動回路、67a…充電制御部、67b…電流制御部、67c…電流制御部、71…マイコン

Claims (6)

  1. エンジンに燃料を噴射するインジェクタ(I1〜I4)と、燃料タンクから供給される燃料を前記エンジンの駆動力により加圧して前記インジェクタに供給する高圧ポンプ(5)と、を備えた車両に用いられる燃料噴射制御装置であって、
    電源電圧を昇圧してコンデンサ(51)を充電するDCDCコンバータ(52)と、
    前記コンデンサの充電電圧が目標電圧となるように前記DCDCコンバータを動作させる充電制御手段(67a)と、
    前記高圧ポンプの吐出量を制御するための電磁弁である調量弁(7)のコイル(L7)の上流側に、前記コンデンサを接続させる放電用スイッチ(63)と、
    前記電源電圧が供給される電源ライン(41)と前記コイルの上流側との間に、直列に設けられた定電流用スイッチ(43)と、
    前記調量弁の駆動期間である調量弁駆動期間の開始時に、前記放電用スイッチをオンすることにより前記コンデンサから前記コイルに放電させ、その放電を終了してから前記調量弁駆動期間が終了するまでは、前記コイルに一定の電流が流れるように前記定電流用スイッチをオン/オフさせる定電流制御を行う電流制御手段(67b)と、
    前記コンデンサに蓄積されたエネルギーを用いて前記インジェクタを通電駆動するインジェクタ駆動手段(66,67c)と、を備え、
    更に、前記調量弁駆動期間中の所定期間であって、前記電流制御手段が前記放電を終了してから前記定電流制御により前記定電流用スイッチを最初にオンさせるタイミングと、前記調量弁の弁体が前記コイルへの通電による駆動位置に到達するタイミングとの、両方を含んだ所定期間は、前記DCDCコンバータの動作を禁止する充電禁止手段(71,S110〜S130,S210,S220)、
    を備えることを特徴とする燃料噴射制御装置。
  2. 請求項1に記載の燃料噴射制御装置において、
    前記充電禁止手段が前記DCDCコンバータの動作を禁止する前記所定期間である充電禁止期間は、前記調量弁駆動期間の開始時から始まること、
    を特徴とする燃料噴射制御装置。
  3. 請求項2に記載の燃料噴射制御装置において、
    前記充電禁止手段は、前記電源電圧に応じて、前記電源電圧が低い場合ほど、前記充電禁止期間の長さを大きくすること、
    を特徴とする燃料噴射制御装置。
  4. エンジンに燃料を噴射するインジェクタ(I1〜I4)と、燃料タンクから供給される燃料を前記エンジンの駆動力により加圧して前記インジェクタに供給する高圧ポンプ(5)と、を備えた車両に用いられる燃料噴射制御装置であって、
    電源電圧を昇圧してコンデンサ(51)を充電するDCDCコンバータ(52)と、
    前記コンデンサの充電電圧が目標電圧となるように前記DCDCコンバータを動作させる充電制御手段(67a)と、
    前記高圧ポンプの吐出量を制御するための電磁弁である調量弁(7)のコイル(L7)の上流側に、前記コンデンサを接続させる放電用スイッチ(63)と、
    前記電源電圧が供給される電源ライン(41)と前記コイルの上流側との間に、直列に設けられた定電流用スイッチ(43)と、
    前記調量弁の駆動期間である調量弁駆動期間の開始時に、前記放電用スイッチをオンすることにより前記コンデンサから前記コイルに放電させ、その放電を終了してから前記調量弁駆動期間が終了するまでは、前記コイルに一定の電流が流れるように前記定電流用スイッチをオン/オフさせる定電流制御を行う電流制御手段(67b)と、
    前記コンデンサに蓄積されたエネルギーを用いて前記インジェクタを通電駆動するインジェクタ駆動手段(66,67c)と、を備え、
    更に、前記調量弁駆動期間中の所定期間であって、前記電流制御手段が前記放電を終了してから前記定電流制御により前記定電流用スイッチを最初にオンさせるタイミングを含んだ所定期間は、前記DCDCコンバータの動作を禁止する充電禁止手段(71,S110〜S130,S210,S220)、を備え、
    前記充電禁止手段が前記DCDCコンバータの動作を禁止する前記所定期間である充電禁止期間は、前記調量弁駆動期間の開始時から始まり、
    前記充電禁止手段は、前記電源電圧に応じて、前記電源電圧が低い場合ほど、前記充電禁止期間の長さを大きくすること、
    を特徴とする燃料噴射制御装置。
  5. 請求項3又は請求項4に記載の燃料噴射制御装置において、
    前記DCDCコンバータの前記コンデンサに対する充電能力を、前記充電禁止期間の長さに応じて、前記充電禁止期間の長さが大きい場合ほど、大きくする充電能力制御手段(71,S310)を備えること、
    を特徴とする燃料噴射制御装置。
  6. 請求項に記載の燃料噴射制御装置において、
    前記充電能力制御手段は、前記DCDCコンバータが前記コンデンサを充電する際の充電電流を大きくすることで、前記充電能力を大きくすること、
    を特徴とする燃料噴射制御装置。
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