JP6493108B2 - Injection control device - Google Patents
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Description
本発明は、噴射制御装置に関する。 The present invention relates to an injection control device.
噴射制御装置として、例えばピエゾインジェクタによる噴射制御をするための駆動装置では、電源電圧から昇圧された電圧によりコンデンサに充電した電荷を用いている。ピエゾインジェクタに接続して充電することでインジェクタを開弁し、コンデンサとの接続を解除すると共にピエゾインジェクタをグランドに接続して電荷を放電することでインジェクタを閉弁する制御を行っている。この場合、ピエゾインジェクタの充放電のために、各噴射弁駆動回路は、充電用MOSFETおよび放電用MOSFETなどのスイッチング素子を備えている。この噴射弁駆動回路は複数備えてあり、共通部品との間にヒューズを備えている。 As an injection control device, for example, a driving device for performing injection control by a piezo injector uses a charge charged in a capacitor by a voltage boosted from a power supply voltage. Control is performed to open the injector by connecting to the piezo injector and charging, to release the connection from the capacitor, and to connect the piezo injector to the ground and to discharge the charge to close the injector. In this case, in order to charge and discharge the piezo injector, each injection valve drive circuit includes switching elements such as a charging MOSFET and a discharging MOSFET. A plurality of the injection valve drive circuits are provided, and a fuse is provided between the common parts.
通常の使用状態では、充電用MOSFETと放電用MOSFETを同時にオンさせることはないが、いずれか一方がショート故障をしている場合には、充電のタイミングあるいは放電のタイミングで2つのMOSFETが導通してショート状態を形成する。このとき、初めは、コンデンサの電荷が2つのMOSFETを通じて流れ、コンデンサの電圧が電源電圧より低くなると、電源側から昇圧回路などの共通部品を通り直接貫通電流が流れるようになる。 Under normal operating conditions, the charging MOSFET and the discharging MOSFET are not turned on at the same time. However, if one of them is short-circuited, the two MOSFETs become conductive at the timing of charging or discharging. To form a short state. At this time, initially, the charge of the capacitor flows through the two MOSFETs, and when the voltage of the capacitor becomes lower than the power supply voltage, a through current directly flows from the power supply side through a common component such as a booster circuit.
貫通電流が流れる前に、ショート故障を起こした側の回路のヒューズが溶断すれば問題ないが、確実にヒューズが溶断しない場合には、貫通電流が流れることで昇圧回路を構成する共通回路の素子が破壊されることがある。複数のピエゾインジェクタを駆動する構成では、1つのピエゾインジェクタの噴射弁駆動回路が故障すると、共通回路の素子が破壊することで他方のピエゾインジェクタの噴射弁駆動回路も駆動不能となってしまう。 There is no problem if the fuse on the circuit where the short circuit failure occurs before the through current flows, but if the fuse does not melt reliably, the common circuit elements that make up the booster circuit when the through current flows May be destroyed. In a configuration in which a plurality of piezo injectors are driven, if the injection valve drive circuit of one piezo injector fails, the elements of the common circuit are destroyed, and the injection valve drive circuit of the other piezo injector cannot be driven.
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、複数の容量性負荷を駆動する構成で、1つの容量性負荷を駆動する回路にショート故障が生じた場合に、共通部品が破壊されるのを防止できるようにした噴射制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object thereof is to drive a plurality of capacitive loads, and to share common components when a short circuit failure occurs in a circuit that drives one capacitive load. It is an object of the present invention to provide an injection control device capable of preventing the destruction of the fuel.
請求項1に記載の噴射制御装置は、噴射弁を駆動する複数の容量性負荷を駆動制御するものであって、電源電圧を所定電圧まで昇圧して共通部品のダイオードを介して容量素子に充電する昇圧回路と、前記昇圧回路に設けられ前記容量素子と直列に接続された抵抗と、前記複数の容量性負荷のそれぞれに対して前記容量素子から給電するように設けられ、充電用MOSFETおよび放電用MOSFETを備えた複数の噴射弁駆動回路と、前記容量素子から前記複数の噴射弁駆動回路のそれぞれに至る通電経路に設けられた複数のヒューズ回路とを備え、前記容量素子は、前記複数の噴射弁駆動回路のいずれかに過電流が流れるときに充電電荷の放電で対応する前記ヒューズ回路のヒューズ素子を溶断させる放電能力を備えている。 The injection control device according to claim 1 controls the drive of a plurality of capacitive loads that drive the injection valve, and boosts the power supply voltage to a predetermined voltage to charge the capacitive element via a common component diode. A booster circuit, a resistor provided in the booster circuit and connected in series with the capacitive element, and a power supply from the capacitive element to each of the plurality of capacitive loads. A plurality of injection valve drive circuits including MOSFETs, and a plurality of fuse circuits provided in energization paths from the capacitive element to each of the plurality of injection valve drive circuits. When an overcurrent flows through any of the injection valve drive circuits, a discharge capability is provided to blow the corresponding fuse element of the fuse circuit by discharging the charge.
上記構成を採用することにより、昇圧回路の昇圧動作により容量素子は所定電圧に昇圧された状態に電荷が蓄積される。容量性負荷を噴射弁駆動回路により駆動する場合には、対応する噴射弁駆動回路の充電用MOSFETを駆動して容量素子の電荷を容量性負荷に充電する。これにより、容量性負荷が駆動されて噴射弁の駆動がなされる。この後、放電用MOSFETが駆動されると容量性負荷の充電電荷が放電されて噴射弁が元の状態に戻る。 By adopting the above configuration, electric charges are accumulated in a state where the capacitance element is boosted to a predetermined voltage by the boosting operation of the boosting circuit. When the capacitive load is driven by the injector driving circuit, the charging MOSFET of the corresponding injector driving circuit is driven to charge the capacitive element to the capacitive load. Thereby, the capacitive load is driven and the injection valve is driven. Thereafter, when the discharging MOSFET is driven, the charge of the capacitive load is discharged and the injection valve returns to the original state.
上記の場合に、各容量性負荷を駆動する噴射弁駆動回路の充電用MOSFETあるいは放電用MOSFETがショート故障を起こした場合には、次のように動作する。充電用MOSFETおよび放電用MOSFETのいずれか一方がショート故障を起こすと、抵抗が小さい状態で導通した状態となるから、ほぼオン動作状態と同じになる。この状態で、他方のMOSFETがオン動作されることで、2個のMOSFETが共にオン状態となったのと同等の状態となり、容量素子の電荷の放電により電流が流れるようになる。このとき、容量素子は、電荷の充電および放電の能力を高め、これにより電流量を高めることができる構成としているので、対象としている噴射弁駆動回路への通電経路に接続されたヒューズ回路のヒューズ素子を容量素子に充電された電荷だけで溶断させることができる。 In the above case, when a short-circuit failure occurs in the charging MOSFET or discharging MOSFET of the injection valve driving circuit that drives each capacitive load, the operation is as follows. When either one of the charging MOSFET and the discharging MOSFET causes a short circuit failure, it becomes a conductive state with a small resistance, which is almost the same as the on-operation state. In this state, when the other MOSFET is turned on, the two MOSFETs are both turned on, and a current flows due to discharge of the charge of the capacitive element. At this time, the capacitor element is configured to increase the charge charging and discharging ability and thereby increase the amount of current, so that the fuse of the fuse circuit connected to the energization path to the target injector driving circuit The element can be blown only by the electric charge charged in the capacitor element.
これにより、容量素子の電荷による電流が低下して電源側から貫通電流が流れる前に、ショート故障が発生した噴射弁駆動回路を昇圧回路から切り離した状態とすることができる。この結果、貫通電流が流れることによる昇圧回路などの共通部品の破壊が発生するのを防止することができる。 As a result, the injection valve drive circuit in which the short circuit failure has occurred can be separated from the booster circuit before the current due to the charge of the capacitive element decreases and the through current flows from the power supply side. As a result, it is possible to prevent the breakdown of common components such as a booster circuit due to the flow of through current.
この場合、容量素子の放電能力に相当する電流量は、容量値が大きくなることによって増大させることができ、また等価直列抵抗が小さくなることによっても増大させることができ、あるいは容量を大とし且つ等価直列抵抗を小さくすることで増大させることができる。したがって、複数の容量素子を並列に接続することはこれらのいずれかを満たすことになり、放電能力すなわち電流量を増大させることができる。 In this case, the amount of current corresponding to the discharge capability of the capacitive element can be increased by increasing the capacitance value, and can also be increased by decreasing the equivalent series resistance, or increasing the capacitance and It can be increased by reducing the equivalent series resistance. Therefore, connecting a plurality of capacitive elements in parallel satisfies either of these, and the discharge capacity, that is, the amount of current can be increased.
以下、一実施形態について、図1〜図5を参照して説明する。
この実施形態では、燃料噴射装置として、ピエゾインジェクタを駆動する場合について説明する。図1は噴射制御装置1の回路構成を示している。噴射制御装置1は、昇圧回路2および複数の容量性負荷として2個のピエゾインジェクタ3a、3bを駆動制御する2つの噴射弁駆動回路4a、4bなどを備えている。
Hereinafter, an embodiment will be described with reference to FIGS.
In this embodiment, a case where a piezo injector is driven as a fuel injection device will be described. FIG. 1 shows a circuit configuration of the injection control device 1. The injection control device 1 includes a booster circuit 2 and two injection
ピエゾインジェクタ3a、3bは、例えば複数個のピエゾ素子を積層したもので、例えば2つの電極間に挟まれたピエゾ素子に電圧が印加されて充電動作が行われると圧電効果により収縮する。複数個のピエゾ素子による収縮動作を利用することで、ノズルの先端部に挿入状態に配置されたピエゾインジェクタ3a、3bが収縮してノズルが開状態となる。一方、ピエゾインジェクタ3a、3bは、充電された電荷が放電されると、各ピエゾ素子が収縮状態からもとの伸長状態に戻る。これにより、ピエゾインジェクタ3a、3bが伸長してノズルを閉塞する。このように、ピエゾインジェクタ3a、3bを収縮および伸長に動作を行わせることにより、ノズルからの燃料の噴射を制御することができる。
The
昇圧回路2は、直流電源VDの電圧を昇圧して出力するもので、昇圧コイル5、スイッチング素子6、電流制限用の抵抗7、ダイオード8から構成されている。直流電源VDとグランドとの間に、昇圧コイル5、スイッチング素子6および抵抗7の直列回路が接続される。昇圧コイル5とスイッチング素子6との共通接続点はダイオード8を順方向に介して容量素子としてのコンデンサ9、10、11に接続されている。コンデンサ9の他方の端子は抵抗7を介してグランドに接続される。コンデンサ10、11の他方の端子はグランドに接続される。
The booster circuit 2 boosts and outputs the voltage of the DC power supply VD, and is composed of a
ダイオード8とコンデンサ9との共通接続点は、2個の噴射弁駆動回路4a、4bに至る通電経路に分岐されている。これらの通電経路にはそれぞれにヒューズ回路12a、12bが設けられている。ヒューズ回路12a、12bは、それぞれ2個のヒューズ素子であるチップヒューズ13が直列に接続された回路で、過電流が流れると溶断するように設けられている。
A common connection point between the diode 8 and the capacitor 9 is branched into an energization path that reaches the two injection
なお、本実施形態における噴射弁駆動回路4a、4bでは、ピエゾインジェクタ3a、3bに対してパルス的に電流を流す駆動方式を採用しているので、パルス通電のたびにチップヒューズ13が発熱および冷却が繰り返すことで、膨張収縮してストレスで溶断する可能性がある。また、ここでは3個のチップヒューズ13を直列に接続する構成であることから、同時に溶断することが好ましい。これらの点から、ヒューズ回路12a、12bで用いられる2個のチップヒューズ13は、溶断特性のばらつきが少なく、且つ金属疲労によるストレスに強い点で好適なものである。
In addition, in the injection
ヒューズ回路12aは噴射弁駆動回路4aに接続され、ヒューズ回路12bは噴射弁駆動回路4bに接続されている。噴射弁駆動回路4a、4bは、それぞれ充電用MOSFET14a、放電用MOSFET14bおよびコイル15を備えている。充電用MOSFET14a、放電用MOSFET14bは、直列に接続した状態でグランドに接続されている。MOSFET14a、14bは、nチャンネル型のもので、共に帰還ダイオードが付加された構成である。各放電用MOSFET14bには、並列に、コイル15およびピエゾインジェクタ3aまたはコイル15およびピエゾインジェクタ3bの直列回路が接続されている。コイル15は、ピエゾインジェクタ3a、3bの充放電時に電流制限をするためのものであり、エネルギー回収用としても機能するものである。
The
次に、上記構成の作用について図2〜図5も参照して説明する。
昇圧回路2においては、図示しない制御回路によりスイッチング素子6のオンオフ制御が行われ、これによって昇圧コイル5に発生する誘起電圧によりダイオード8を介してコンデンサ9〜11が充電され、所定の高電圧になる。この昇圧の制御は適宜のタイミングで実施され、コンデンサ9〜11の電圧が所定の高電圧となるように維持される。
Next, the operation of the above configuration will be described with reference to FIGS.
In the booster circuit 2, the switching element 6 is controlled to be turned on / off by a control circuit (not shown), whereby the capacitors 9 to 11 are charged via the diode 8 by the induced voltage generated in the
一方、ピエゾインジェクタ3a、3bにより噴射弁を駆動する場合には、制御回路により、燃料噴射のタイミングになると、対象とするピエゾインジェクタ3aあるいは3bの噴射弁駆動回路4aあるいは4bに対して、駆動信号を出力する。ここでは、ピエゾインジェクタ3aを駆動する場合について説明する。
On the other hand, when the injection valve is driven by the
この場合には、制御回路により、噴射弁駆動回路4aの充電用MOSFET14aに対してパルス状の駆動信号が複数回に渡って与えられる。このとき放電用MOSFET14bはオフ状態に保持されている。充電用MOSFET14aがオンしている期間中に、図2(a)に矢印Aで示すように、コンデンサ9から充電電流Iがヒューズ回路12aを介して流れ、さらに矢印B、Cで示すように充電用MOSFET14aからコイル15を介してピエゾインジェクタ3aに流れて充電される。ピエゾインジェクタ3aは、充電により電圧が印加されると、収縮状態となって噴射ノズルを開状態にする。充電用MOSFET14aの複数回のオン動作により、ピエゾインジェクタ3aは所定の開度まで駆動され、所定の噴射が行われる。
In this case, the control circuit gives a pulse-like drive signal to the charging
この後、噴射弁を閉じる時点になると、制御回路により、噴射弁駆動回路4aの放電用MOSFET14bに対してパルス状の駆動信号が複数回に渡って与えられる。このとき充電用MOSFET14aはオフ状態に保持されている。これにより、図2(b)に矢印D、Eで示すように、放電用MOSFET14bがオンしたときに、ピエゾインジェクタ3aの充電電荷がコイル15および放電用MOSFET14bを介してグランドに放電される。ピエゾインジェクタ3aは、放電により電圧が低下すると、収縮状態から伸長状態に移行して噴射ノズルを閉状態にする。放電用MOSFET14bの複数回のオン動作により、ピエゾインジェクタ3aは所定のもとの状態に戻り、1回の噴射動作が終了する。
Thereafter, when it is time to close the injection valve, the control circuit gives a pulsed drive signal to the
説明は省略するが、ピエゾインジェクタ3bを駆動する場合についても同様である。
なお、上記した通常の動作においては、ピエゾインジェクタ3a、3bを駆動するときに流れる電流は、ヒューズ回路12a、12bのチップヒューズ13を溶断させるほどではなく、換言すれば、通常の使用状態では溶断しないような電流容量のものが設けられている。
Although the description is omitted, the same applies to the case of driving the piezo injector 3b.
In the normal operation described above, the current that flows when driving the
次に、噴射弁駆動回路4aあるいは4bの構成中、充電用MOSFET14aあるいは放電用MOSFET14bがショート故障を起こしている場合の動作について説明する。いずれの噴射弁駆動回路4a、4bにおいても、一方のMOSFET14aあるいは14bがショート故障を起こすと、他方をオンさせるときにコンデンサ9の端子がグランドにショートした状態となって電荷が急速に放電される異常状態となる。
Next, the operation in the case where the charging
図3(a)は、噴射弁駆動回路4aの異常状態の動作を示しており、図3(b)は、噴射弁駆動開尾r4bの異常状態の動作を示している。いずれも同様の動作することでヒューズ回路12a、12bのチップヒューズ13が共に溶断する。ここでは、図3(a)を参照して噴射弁駆動回路4aの異常状態の動作について説明する。
FIG. 3A shows the operation of the injection
例えば噴射弁駆動回路4aの充電用MOSFET14aがショート故障を起こした場合について説明する。この場合には、充電用MOSFET14aを駆動することなくピエゾインジェクタ3aに充電動作が行われる。ただし、駆動信号によりパルス状のオンオフ信号が与えられないので、ピエゾインジェクタ3aは連続的に通電される。また、ピエゾインジェクタ3aは充電されたのちも充電経路が保持されたままとなり、噴射ノズルは全開状態となる。
For example, a case where a short-circuit failure has occurred in the charging
一方、放電用MOSFET14bを動作させてピエゾインジェクタ3aの電荷を放電される動作では、放電用MOSFET14bがオン動作されると、コンデンサ9からの充電経路がショート状態の充電用MOSFET14aを介してグランドにショートした状態となる。これにより、図3(a)中、矢印F、G、H、Jで示すように、コンデンサ9、10、11の電荷が短時間で放電されるようになり、ヒューズ回路12aに大電流が流れる。この結果、コンデンサ9、10、11の放電電流のエネルギーによってヒューズ回路12aの2個のチップヒューズ13が共に溶断して電流が遮断されるようになる。
On the other hand, in the operation in which the discharging
なお、コンデンサ10、11を設けない従来相当のものでは、コンデンサ9の電荷だけを利用してチップヒューズ13を溶断させることになるが、この場合には、回路を構成する素子の回路定数のばらつき等を考慮すると確実に溶断させることが難しい事態が生じていた。これに対して、本実施形態では、コンデンサ10、11を追加した構成としているので、その分の容量をコンデンサ9の容量に加えたものとなり、さらに、コンデンサが有する等価直列抵抗成分が並列に加わることで抵抗成分を低減させることができる。この結果、ショート故障時にチップヒューズ13を確実に溶断させることができる。
Incidentally, in the conventional equivalent in which the
上記のようにしてヒューズ回路12aの2個のチップヒューズ13が溶断することで、噴射弁駆動回路4aは昇圧回路2から切り離された状態となる。この結果、噴射弁駆動回路4aにより駆動するピエゾインジェクタ3aは駆動不能となるが、噴射弁駆動回路4bにより駆動するピエゾインジェクタ3bは駆動可能な状態に保持される。
As described above, the two chip fuses 13 of the
2個のチップヒューズ13が溶断した後は、コンデンサ9の端子電圧によりこれら2個のチップヒューズ13の端子間に高電位差が発生する。このとき、溶断後の端子間距離が短いとアークの発生が懸念される。この実施形態では、2個以上のチップヒューズ13を直列に実装したヒューズ回路12aを設けているので、溶断後の端子間距離を長くすることができる。これによって、確実に噴射弁駆動回路4aを切り離すことができる。
After the two chip fuses 13 are blown, a high potential difference is generated between the terminals of the two chip fuses 13 due to the terminal voltage of the capacitor 9. At this time, if the distance between the terminals after fusing is short, there is a concern about the generation of an arc. In this embodiment, since the
また、コンデンサ9〜11の電荷の放電によりチップヒューズ13を溶断させることができるので、コンデンサ9〜11による放電の後に、電源VD側から直接貫通電流が流れることがなくなり、昇圧回路2を構成する回路素子が貫通電流で破壊されることを回避することができる。
Further, since the
なお、放電用MOSFET14bがショート故障した場合には、ピエゾインジェクタ3a、3bへの充電動作時、充電用MOSFET14aをオン動作させたときに、ショート状態の放電用MOSFET14bを介してグランドへのショート状態が発生する。これによって、同様にしてヒューズ回路12aにコンデンサ9から11の電荷が放電される。この結果、コンデンサ9、10、11の放電電流のエネルギーによってヒューズ回路12aの2個のチップヒューズ13が共に溶断して電流が遮断されるようになる。
When the discharging
したがって、前述と同様にしてヒューズ回路12aの2個のチップヒューズ13が溶断することで、噴射弁駆動回路4aは昇圧回路2から切り離された状態となり、昇圧回路2を構成する回路素子が貫通電流で破壊されることを回避することができる。
Therefore, when the two chip fuses 13 of the
また、詳細な説明は省略するが、噴射弁駆動回路4bの場合についても同様にして充電用MOSFET14aあるいは放電用MOSFET14bがショート故障を起こすと、図3(b)中、矢印K、L、M、Nで示すように、ヒューズ回路12bに大電流が流れる。この結果、コンデンサ9、10、11の放電電流のエネルギーによってヒューズ回路12bの2個のチップヒューズ13が共に溶断して電流が遮断されるようになる。
Although detailed description is omitted, in the case of the injection
したがって、前述と同様にしてヒューズ回路12bの2個のチップヒューズ13が溶断することで、噴射弁駆動回路4bは昇圧回路2から切り離された状態となり、昇圧回路2を構成する回路素子が貫通電流で破壊されることを回避することができる。
Therefore, when the two chip fuses 13 of the
次に、上記した動作を確実に行わせるために、本実施形態で採用した構成とその原理について説明する。図4は噴射弁駆動回路4aのヒューズ回路12aに設けたチップヒューズ13を溶断させる場合の等価回路図を示している。ここでは、並列に接続された3個のコンデンサ9、10、11を並べた状態で示している。
Next, the configuration adopted in this embodiment and the principle thereof will be described in order to ensure the above-described operation. FIG. 4 shows an equivalent circuit diagram when the
コンデンサの放電によるエネルギーを考慮する場合に、コンデンサの容量値Cと等価直列抵抗(ESR:Equivalent Series Resistance)Rcとを想定する。この場合には、コンデンサ9、10、11の各容量をC9、C10、C11とし、等価直列抵抗をR9、R10、R11とし各抵抗値をRc9、Rc10、Rc11とする。一般に、コンデンサの電荷放電では、コンデンサの電荷を放電するときに、等価直列抵抗により時定数要素が加わるので、電流が絞られることになる。以下の検証では、これらの成分を考慮に入れている。
When the energy due to the discharge of the capacitor is taken into consideration, a capacitance value C of the capacitor and an equivalent series resistance (ESR) Rc are assumed. In this case, the capacitances of the
図4の回路中、抵抗7の抵抗値をR7とし、チップヒューズ13の抵抗値をRhとし、ショート故障をした充電用MOSFET14aの抵抗値をRmosとする。抵抗値Rmosは最大値としてオン抵抗と同等であるものとする。放電用MOSFET14bの抵抗値はオン抵抗であるからRmosとする。放電用MOSFET14bに直列に抵抗R1が介在されているとしてその抵抗値をR1とする。
In the circuit of FIG. 4, the resistance value of the resistor 7 is R7, the resistance value of the
図5は、チップヒューズ13の溶断特性を示している。横軸が溶断時間T(s)、縦軸がチップヒューズ13に流れる電流量I2t[A2s]を示している。実線Qは境界を示しており、上のX領域が「1回でも加えると溶断するストレス」の領域である。実線Qの下の領域は溶断しない領域であるが、実際には負荷率を5%下げた実線Rを境界としてその下のSA領域が「20年分加えても溶断しないストレス」の領域を示している。
FIG. 5 shows the fusing characteristics of the
通常の使用状態では下の「20年分加えても溶断しないストレス」のSA領域に入る動作条件であれば、チップヒューズ13が溶断することなく噴射弁駆動回路4a、4bを駆動させることができる。また、ショート故障などの異常状態が発生したときには、上の「1回でも加えると溶断するストレス」のX領域に入る動作条件となれば確実にチップヒューズ13を溶断させることができる。
Under normal operating conditions, the injection
通常時の動作条件では、噴射弁駆動回路4a、4bにより複数の噴射ノズルに対してパルス状の駆動信号でピエゾインジェクタ3a、3bを駆動し、さらにこれらに対して交互に駆動しているので一つのチップヒューズ13については、時間間隔をもって通電されることになる。これにより、通常時においては、チップヒューズ13が溶断することなくピエゾインジェクタ3a、3bを動作させることができる。
Under normal operating conditions, the
一方、充電用MOSFET14aあるいは放電用MOSFET14bのショート故障が発生したときには、2つのMOSFET14a、14bが同時にオンしたのと同等の状態となるので、コンデンサ9の電荷が瞬時にチップヒューズ13に流れることになる。このときの状況について図4により検証する。この状況では、コンデンサ9、10、11の電荷の放電により確実にチップヒューズ13を溶断させる必要がある。
On the other hand, when a short-circuit failure occurs in the charging
ここで、コンデンサ9、10、11の放電による電流量の最小値を見積もってみる。つまり、放電による電流量の最小値でもチップヒューズ13が溶断させることができるようにすれば、ばらつきがある場合でも確実に溶断することができるからである。
Here, the minimum value of the current amount due to the discharge of the
コンデンサ9、10、11の合成コンデンサをCとすると、その容量値Cは、
C=C9+C10+C11 …(1)
である。合成コンデンサCの電荷により発生可能な電流量は次式(2)で示すことができる。
1/2×(Imax)2×τ …(2)
When the synthetic capacitor of the
C = C9 + C10 + C11 (1)
It is. The amount of current that can be generated by the charge of the composite capacitor C can be expressed by the following equation (2).
1/2 × (Imax) 2 × τ (2)
式(2)において、電流Imaxは、(電圧V)/(抵抗R)であり、時間τは時定数CRである。これらから、式(2)は次式(3)のように書き換えることができる。
1/2×(Imax)2×τ
=1/2×(V/R)2×CR
=1/2×V2/R×C …(3)
In the formula (2), the current Imax is (voltage V) / (resistance R), and the time τ is a time constant CR. From these, the expression (2) can be rewritten as the following expression (3).
1/2 × (Imax) 2 × τ
= 1/2 × (V / R) 2 × CR
= 1/2 × V 2 / R × C (3)
式(3)で求められた溶断に必要な電流量は、合成コンデンサCや各抵抗などのばらつきを考慮して最も小さくなる条件においても確保される必要がある。したがって、ばらつきの上限および下限を考慮して、コンデンサの端子電圧Vは最小値Vminを採用し、合成コンデンサの容量Cは最小値Cminを採用し、放電回路全体の抵抗の抵抗値Rは最大値Rmaxを採用する。このようにして求める電流量が確実に溶断させるための条件となる。 The amount of current required for fusing obtained by Equation (3) needs to be ensured even under the smallest conditions in consideration of variations in the composite capacitor C and each resistance. Therefore, in consideration of the upper and lower limits of variation, the capacitor terminal voltage V adopts the minimum value Vmin, the composite capacitor capacitance C adopts the minimum value Cmin, and the resistance value R of the resistance of the entire discharge circuit is the maximum value. Rmax is adopted. The amount of current thus obtained is a condition for reliably fusing.
ここで、上式(3)中の電圧Vは、次式(4)のように表される。
V=√(2W/C) …(4)
上式(4)中、W=(噴射前電荷量(1/2CV2)−噴射エネルギー)である。
上式(3)からわかるように、チップヒューズ13を溶断させるのに必要な電流量は、合成コンデンサCの容量値Cを大きくするか、抵抗値Rを小さくするか、あるいは両方を満たすようにすることで改善することができる。
Here, the voltage V in the above equation (3) is expressed as the following equation (4).
V = √ (2W / C) (4)
In the above formula (4), W = (charge amount before injection (1/2 CV 2 ) −injection energy).
As can be seen from the above equation (3), the amount of current necessary for fusing the
この実施形態では、従来構成のコンデンサ9に加えてコンデンサ10、11を並列に加えているので、例えば容量値を2倍にすることで、電流量を増大させることができる。また、この実施形態におけるように、コンデンサ9に内在する等価直列抵抗R9の成分について、このコンデンサ9と並列にコンデンサ10、11を接続する構成としているので、等価直列抵抗同士が並列に接続されたこととなり、全体として等価直列抵抗を小さくすることに貢献している。したがって、コンデンサ10、11をコンデンサ9に並列接続することによって、等価直列抵抗を引き下げる効果が生じ、これによっても電流量を増大させることができる。
In this embodiment, since the
このような本実施形態によれば、昇圧回路2のコンデンサ9に加えてコンデンサ10、11を並列に接続するように設けたので、全体として容量を増大させることができ、しかも、各コンデンサ9、10、11の等価直列抵抗については並列接続であることから合成の等価直列抵抗も低下させることができる。これによって、コンデンサ9、10、11からヒューズ回路12a、12bのチップヒューズ13に流れる電流量を増大させることができ、確実に溶断させることができる。この結果、噴射弁駆動回路4a、4bのうち、一方のMOSFET14aまたは14bがショート故障を起こした場合でも、コンデンサ9〜11の放電電流により、回路を切り離した状態にすることができる。この結果、昇圧回路2に貫通電流が流れる事態を回避して、共通部品が破壊に至るのを防止することができる。
According to the present embodiment, since the
また、ヒューズ回路12a、12bにチップヒューズ13を使用した構成としているので、ピエゾインジェクタ3a、3bへの印加電圧がパルス電圧であるため発生するヒューズ線熱伸縮の繰り返しストレスに対する機械的強度を高めて信頼性を高めることができる。しかも、2個のチップヒューズ13を直列接続することで絶縁距離を確保することができる。
Further, since the
なお、上記構成では、コンデンサ9にコンデンサ10、11を並列に接続することで、全体の容量をコンデンサ9の容量の2倍程度に設定する場合で示したが、複数のコンデンサの容量値を合成することで、コンデンサ9と同等の容量となるように構成しても、このときの等価直列抵抗の合成値を小さくすることができるので、電流量の増大を図ることができる。
In the above configuration, the
(他の実施形態)
なお、本発明は、上述した一実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能であり、例えば、以下のように変形または拡張することができる。
(Other embodiments)
In addition, this invention is not limited only to one embodiment mentioned above, It can apply to various embodiment in the range which does not deviate from the summary, For example, it can deform | transform or expand as follows. .
上記実施形態では噴射弁駆動回路を2個設ける構成の場合で示したが、ピエゾインジェクタを3個以上設ける構成で、噴射弁駆動回路も3個以上設ける構成のものに適用することもできる。 In the above-described embodiment, the case where two injection valve drive circuits are provided has been described. However, the present invention can be applied to a structure in which three or more piezo injectors are provided and three or more injection valve drive circuits are provided.
上記実施形態では、ヒューズ回路12a、12bとして、2個のチップヒューズ13を直列に設ける構成としているが、1個の構成とすることもできるし、3個以上を直列に設ける構成とすることもできる。
In the above-described embodiment, the two chip fuses 13 are provided in series as the
ヒューズ素子としてチップヒューズ13を用いた場合で説明したが、他のヒューズ素子を用いることもできる。
容量性負荷は、ピエゾインジェクタを用いた場合で説明したが、他の容量性負荷を用いるものに適用することもできる。
Although the case where the
The capacitive load has been described in the case of using a piezo injector, but it can also be applied to those using other capacitive loads.
容量素子としてのコンデンサは、昇圧回路2にコンデンサ9、噴射弁駆動回路4a、4bに対応してコンデンサ10、11を設けているが、これに限らず、さらに多くの個数のコンデンサを並列に接続する構成とすることもできる。
Capacitors as capacitors include capacitors 9 in the booster circuit 2 and
図面中、1は噴射制御回路、2は昇圧回路、3a、3bはピエゾインジェクタ(容量性負荷)、4a、4bは噴射弁駆動回路、9、10、11はコンデンサ(容量素子)、12a、12bはヒューズ回路、13はチップヒューズ(ヒューズ素子)、14aは充電用MOSFET、14bは放電用MOSFETである。 In the drawings, 1 is an injection control circuit, 2 is a booster circuit, 3a and 3b are piezo injectors (capacitive load), 4a and 4b are injection valve drive circuits, 9, 10 and 11 are capacitors (capacitive elements), 12a and 12b. Is a fuse circuit, 13 is a chip fuse (fuse element), 14a is a charging MOSFET, and 14b is a discharging MOSFET.
Claims (4)
電源電圧を所定電圧まで昇圧して共通部品のダイオード(8)を介して容量素子(9、10、11)に充電する昇圧回路(2)と、
前記昇圧回路に設けられ前記容量素子と直列に接続された抵抗(7)と、
前記複数の容量性負荷のそれぞれに対して前記容量素子から給電するように設けられ、充電用MOSFET(14a)および放電用MOSFET(14b)を備えた複数の噴射弁駆動回路(4a、4b)と、
前記容量素子から前記複数の噴射弁駆動回路のそれぞれに至る通電経路に設けられた複数のヒューズ回路(12a、12b)とを備え、
前記容量素子は、前記複数の噴射弁駆動回路のいずれかに過電流が流れるときに充電電荷の放電で対応する前記ヒューズ回路のヒューズ素子(13)を溶断させる放電能力を備えている噴射制御装置。 Drive control of a plurality of capacitive loads (3a, 3b) for driving the injection valve,
A booster circuit (2) that boosts the power supply voltage to a predetermined voltage and charges the capacitive elements (9, 10, 11) via the common component diode (8) ;
A resistor (7) provided in the booster circuit and connected in series with the capacitive element;
A plurality of injection valve drive circuits (4a, 4b) each provided with power supplied from the capacitive element to each of the plurality of capacitive loads and provided with a charging MOSFET (14a) and a discharging MOSFET (14b); ,
A plurality of fuse circuits (12a, 12b) provided in energization paths from the capacitive element to each of the plurality of injection valve drive circuits,
The capacitive control device has a discharge capability for fusing the fuse element (13) of the corresponding fuse circuit by discharging charged charge when an overcurrent flows through any of the plurality of injection valve drive circuits. .
前記容量素子は、複数個のコンデンサ(9、10、11)を並列接続することで容量値を増大もしくは等価直列抵抗を低減させることで前記ヒューズ素子を溶断させる放電能力を備えた構成としている噴射制御装置。 The injection control device according to claim 1,
The above-mentioned capacitive element is configured to have a discharge capability for fusing the fuse element by increasing the capacitance value by reducing the equivalent series resistance by connecting a plurality of capacitors (9, 10, 11) in parallel. Control device.
前記ヒューズ回路(12a、12b)は、直列接続された複数個の前記ヒューズ素子(13)を備えている噴射制御装置。 In the injection control device according to claim 1 or 2,
The fuse circuit (12a, 12b) is an injection control device including a plurality of fuse elements (13) connected in series.
前記ヒューズ素子は、チップヒューズ(13)である噴射制御装置。 In the injection control device according to any one of claims 1 to 3,
The said fuse element is an injection control apparatus which is a chip fuse (13).
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