JPH09189253A - Fuel injection valve driving circuit of multi-cylinder direct injection engine - Google Patents
Fuel injection valve driving circuit of multi-cylinder direct injection engineInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、各気筒内に各燃料
噴射弁より直接燃料を噴射する多気筒直噴エンジンの燃
料噴射弁駆動回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel injection valve drive circuit for a multi-cylinder direct injection engine in which fuel is directly injected into each cylinder from each fuel injection valve.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図21は直噴エンジン、特に直噴ガソリン
エンジン（筒内噴射・火花点火式エンジン）の概略図で
ある。燃焼室101 はシリンダヘッド102 とピストン103
とにより画成されている。そして、シリンダヘッド102
側には中心部に点火栓104 が配置されると共に、これを
囲んで吸気ポート105 及び排気ポート106 が形成され、
それぞれに吸気弁107及び排気弁108 が装着されるよう
になっている。2. Description of the Related Art FIG. 21 is a schematic diagram of a direct injection engine, particularly a direct injection gasoline engine (cylinder injection / spark ignition engine). Combustion chamber 101 consists of cylinder head 102 and piston 103
It is defined by and. And the cylinder head 102
A spark plug 104 is arranged in the center of the side, and an intake port 105 and an exhaust port 106 are formed surrounding this.
An intake valve 107 and an exhaust valve 108 are attached to each.
【０００３】燃料噴射弁（インジェクタ）109 は、燃焼
室101 内に直接燃料を噴射するように備えられ、燃料は
燃料タンク110 から低圧燃料ポンプ111 及び高圧燃料ポ
ンプ112 により全気筒共通の燃料ギャラリ113 を経て供
給され、その圧力はプレッシャレギュレータ（図示せ
ず）により調整されるようになっている。図22は燃料噴
射弁の構成を示し、コイル201 、ヨーク202 、ステータ
203 、プランジャ204 、針弁205 、閉弁付勢ばね206 等
から構成されている。A fuel injection valve (injector) 109 is provided so as to inject fuel directly into the combustion chamber 101, and the fuel is supplied from a fuel tank 110 to a low-pressure fuel pump 111 and a high-pressure fuel pump 112, which is a fuel gallery 113 common to all cylinders. The pressure is regulated by a pressure regulator (not shown). FIG. 22 shows the structure of the fuel injection valve, which includes a coil 201, a yoke 202, and a stator.
203, a plunger 204, a needle valve 205, a valve closing biasing spring 206, and the like.
【０００４】ところで、直噴エンジンでは、燃料噴射弁
の噴口が直接筒内に臨んでおり、基本的には吸気行程の
みの短い期間に燃料を噴射しなければならない。特に、
最小噴射量近くとなるアイドル回転時には 0.2〜 0.4ms
という極めて短い時間に燃料を噴射しなければならな
い。このため、非常に応答性の高い針弁の開閉を必要と
する。By the way, in the direct injection engine, the injection port of the fuel injection valve directly faces the inside of the cylinder, and basically the fuel must be injected during a short period of only the intake stroke. Especially,
0.2 to 0.4ms during idle rotation when the injection quantity is close to the minimum
Fuel must be injected in such an extremely short time. Therefore, it is necessary to open and close the needle valve, which has a very high responsiveness.
【０００５】そこで、開弁時、電磁力で針弁を吸引する
ときには、コイルに50〜 200Ｖの高電圧を印加して電流
を速く立ち上げ、吸引力発生の応答を速くして、針弁を
速く開弁させる。また、閉弁時、ばね力で針弁を着座さ
せるときには、コイルに負高電圧を印加してコイルの磁
束を急速に減少させ、吸引力消滅の応答を速くして、針
弁を速く閉弁させる。Therefore, when the needle valve is attracted by an electromagnetic force when the valve is opened, a high voltage of 50 to 200 V is applied to the coil to quickly raise the current to speed up the response of the attraction force generation, and the needle valve is opened. Open the valve quickly. Also, when closing the needle valve with spring force when closing the valve, a negative high voltage is applied to the coil to rapidly reduce the magnetic flux of the coil, speeding up the response to the disappearance of the suction force, and closing the needle valve quickly. Let
【０００６】この方式は、日本機械学会〔No930-42〕機
械力学・計測制御講演論文集（Vol.Ｂ）〔'93.7.21〜23
・東京〕「729. 高速電磁弁の高速化に関する研究」に
記載されている。また、特許文献では、開弁時にＤＣ−
ＤＣコンバータを用いてコンデンサにチャージした高電
圧を印加する方式として、特開平６−２９９８９０号、
特開昭５９−８５４３４号等がある。これらは閉弁時に
は負高電圧を印加していないが、コイルの電圧印加端子
を逆にすればよいので、モータ等で正逆転させるために
コイル電流を双方向に流す手段として一般的に知られて
いるスイッチング素子のＨブリッジ構成を用いればよ
い。This method is based on the Japan Society of Mechanical Engineers [No930-42] Proc. Of Mechanical Dynamics and Measurement Control (Vol. B) ['93 .7.21-23.
・ Tokyo] "729. Research on high-speed operation of high-speed solenoid valve". Further, in the patent document, when the valve is opened, DC-
Japanese Patent Laid-Open No. 6-299890 discloses a method of applying a high voltage charged in a capacitor using a DC converter.
There is JP-A-59-85434. These do not apply a negative high voltage when the valve is closed, but since the voltage application terminal of the coil can be reversed, it is generally known as a means for allowing the coil current to flow in both directions in order to make forward and reverse rotations with a motor or the like. The H-bridge structure of the switching elements may be used.
【０００７】図23は上記の手段による従来から用いられ
ている１気筒分の燃料噴射弁駆動回路を示している。先
ず構成を説明する。１は高電圧を発生する高電圧電源、
２は車載バッテリ、３は燃料噴射弁のコイルである。FIG. 23 shows a fuel injection valve drive circuit for one cylinder which has been conventionally used by the above means. First, the configuration will be described. 1 is a high-voltage power supply that generates a high voltage,
Reference numeral 2 is a vehicle battery, and 3 is a coil of a fuel injection valve.
【０００８】４は開弁用ハイサイド側スイッチング素子
であり、高電圧電源１とコイル３の一端との間に設けら
れて、開弁時に高電圧を印加すべく導通する。５は開弁
状態保持用ハイサイド側スイッチング素子であり、車載
バッテリ２とコイル３の一端との間に設けられて、開弁
後に開弁状態を保持すべく、所定の電流値となるように
オンオフ制御（ＰＷＭ制御）される。Reference numeral 4 denotes a valve opening high side switching element, which is provided between the high voltage power source 1 and one end of the coil 3 and conducts so as to apply a high voltage when the valve is opened. Reference numeral 5 is a high-side switching element for maintaining the valve open state, which is provided between the vehicle-mounted battery 2 and one end of the coil 3 so that the valve has a predetermined current value in order to maintain the valve open state after the valve is opened. On / off control (PWM control) is performed.
【０００９】６は開弁用ローサイド側スイッチング素子
であり、コイル３の他端と接地との間に設けられて、開
弁時及び開弁状態保持時に導通する。７は閉弁用ハイサ
イド側スイッチング素子であり、高電圧電源１とコイル
３の他端との間に設けられて、閉弁時に負高電圧を印加
すべく導通する。８は閉弁用ローサイド側スイッチング
素子であり、コイル３の一端と接地との間に設けられ
て、閉弁時に導通する。A low-side switching element 6 for opening the valve is provided between the other end of the coil 3 and the ground, and conducts when the valve is open and when the open state is maintained. Reference numeral 7 denotes a valve closing high side switching element, which is provided between the high voltage power source 1 and the other end of the coil 3 and conducts so as to apply a negative high voltage when the valve is closed. Reference numeral 8 denotes a valve closing low-side switching element, which is provided between one end of the coil 3 and the ground, and conducts when the valve is closed.
【００１０】９は電流検出抵抗であり、開弁用ローサイ
ド側スイッチング素子６と接地との間に設けられて、開
弁状態保持時のコイル電流を検出する。ここで、開弁状
態保持時には、この電流検出抵抗９にて検出される電流
をフィードバックして、電流制御回路（図示せず）によ
り所定の電流値となるようにＰＷＭ（パルス幅変調）制
御で開弁状態保持用ハイサイド側スイッチング素子５を
オンオフする。A current detection resistor 9 is provided between the valve opening low side switching element 6 and the ground, and detects the coil current when the valve open state is maintained. Here, when the valve open state is maintained, the current detected by the current detection resistor 9 is fed back, and PWM (pulse width modulation) control is performed by a current control circuit (not shown) so that a predetermined current value is obtained. The high side switching element 5 for holding the valve open state is turned on and off.
【００１１】次に作用を図24及び図25を参照して説明す
る。開弁時は、スイッチング素子４，５，６を同時にオ
ンする。すると、高電圧がコイル３に印加され、図24
（１）の矢印Ａのように電流が流れて、コイル電流は急
速に立ち上がる（図25のイ）。その後、高電圧電源１内
のコンデンサに充電していた電荷が放電するため、電流
は徐々に下がる（図25のロ）。Next, the operation will be described with reference to FIGS. 24 and 25. When the valve is open, the switching elements 4, 5, 6 are turned on at the same time. Then, a high voltage is applied to the coil 3, and
A current flows as shown by arrow A in (1), and the coil current rises rapidly (a in FIG. 25). After that, the electric charge charged in the capacitor in the high-voltage power supply 1 is discharged, so that the current gradually decreases (Fig. 25B).
【００１２】開弁後は、開弁状態を保持するため、スイ
ッチング素子４をオフする。すると、スイッチング素子
５，６を通して、車載バッテリ２からの電圧がコイル３
に印加され、図24（２）の矢印Ｂのように電流が流れ
る。このとき、電流検出抵抗９にて検出される電流が所
定値になるようにスイッチング素子５をＰＷＭ制御する
（図25のハ）。After the valve is opened, the switching element 4 is turned off to maintain the valve open state. Then, the voltage from the in-vehicle battery 2 is passed through the switching elements 5 and 6 to the coil 3
24, and a current flows as indicated by arrow B in FIG. At this time, the switching element 5 is PWM-controlled so that the current detected by the current detection resistor 9 has a predetermined value (C in FIG. 25).
【００１３】閉弁時は、スイッチング素子５，６をオフ
し、スイッチング素子７，８をオンする。すると、負高
電圧がコイル３に印加され、電流が急速に減少して、図
24（３）の矢印Ｃのように逆方向となり、磁束の減少す
なわち消磁が速められる（図25のニ）。消磁が終わる
と、スイッチング素子７，８をオフし、ばね力にて針弁
が閉じて、全ての行程を終了する。When the valve is closed, the switching elements 5 and 6 are turned off and the switching elements 7 and 8 are turned on. Then, a negative high voltage is applied to the coil 3 and the current rapidly decreases,
In the opposite direction as indicated by arrow C in 24 (3), the magnetic flux is reduced, that is, demagnetization is accelerated (d in FIG. 25). When the demagnetization is completed, the switching elements 7 and 8 are turned off, and the needle valve is closed by the spring force to complete the entire stroke.
【００１４】図26には図23の燃料噴射弁駆動回路を用い
た６気筒エンジンの場合の燃料噴射弁駆動回路を示す。FIG. 26 shows a fuel injection valve drive circuit in the case of a 6-cylinder engine using the fuel injection valve drive circuit of FIG.
【００１５】[0015]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の燃料噴射弁駆動回路にあっては、１個の燃料
噴射弁を駆動するのに５個のスイッチング素子が必要
で、４気筒エンジンでは20個、６気筒エンジンでは30個
（図26参照）にもなり、非常に多くのスイッチング素子
が必要であるため、スイッチング素子の破壊による故障
率が高くなる。さらに駆動回路全体の大きさが大きくな
り過ぎて、車両のレイアウト上、搭載できない場合もあ
りうる。However, in such a conventional fuel injection valve drive circuit, five switching elements are required to drive one fuel injection valve, and a four cylinder engine is required. In the case of a 20- or 6-cylinder engine, the number is 30 (see FIG. 26), and since a large number of switching elements are required, the failure rate due to the destruction of the switching elements becomes high. In addition, the size of the entire drive circuit may become too large, and it may be impossible to mount the drive circuit due to the layout of the vehicle.
【００１６】また、開弁状態を保持するため、電流検出
抵抗を用いた電流制御を燃料噴射弁毎に行っているが、
各燃料噴射弁毎に電流制御回路が必要となる。さらに、
電流検出抵抗は、開弁時の大電流が流れるため、許容電
力の大きいものが必要となり、大きさが大きくなってし
まう。本発明は、このような従来の問題点に鑑み、同時
に複数の燃料噴射弁が駆動されるのは２本（ないし３
本）までであることを考慮し、燃料噴射弁のコイルのハ
イサイド側のスイッチング素子をグループ化して、スイ
ッチング素子の個数を削減するなどにより、多気筒直噴
エンジンの燃料噴射弁駆動回路を簡素化することを目的
とする。Further, in order to maintain the valve open state, the current control using the current detection resistor is performed for each fuel injection valve.
A current control circuit is required for each fuel injection valve. further,
Since a large current flows when the valve is opened, the current detection resistor needs to have a large permissible electric power, resulting in a large size. In the present invention, in view of such a conventional problem, it is possible that a plurality of fuel injection valves are simultaneously driven by two (or three) fuel injection valves.
The number of switching elements is reduced by grouping the switching elements on the high side of the coil of the fuel injection valve to reduce the number of switching elements and simplify the fuel injection valve drive circuit for multi-cylinder direct injection engines. The purpose is to convert.
【００１７】[0017]
【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明では、各気筒の燃料噴射弁を同時に駆動されるこ
とのないグループに分ける一方、車載バッテリに比べ、
高電圧を発生する高電圧電源と、各グループ毎に、高電
圧電源と各グループ内の燃料噴射弁のコイルの一端との
導通・遮断を制御する開弁用ハイサイド側スイッチング
素子と、各グループ毎に、車載バッテリと各グループ内
の燃料噴射弁のコイルの一端との導通・遮断を制御する
開弁状態保持用ハイサイド側スイッチング素子と、各燃
料噴射弁毎に、各燃料噴射弁のコイルの他端と接地との
導通・遮断を制御する開弁用ローサイド側スイッチング
素子と、各グループ毎に、高電圧電源と各グループ内の
燃料噴射弁のコイルの他端との導通・遮断を制御する閉
弁用ハイサイド側スイッチング素子と、各燃料噴射弁毎
に、各燃料噴射弁のコイルの一端と接地との導通・遮断
を制御する閉弁用ローサイド側スイッチング素子とを設
けて、多気筒直噴エンジンの燃料噴射弁駆動回路を構成
する。Therefore, in the invention according to claim 1, the fuel injection valve of each cylinder is divided into a group that is not driven at the same time.
A high-voltage power supply that generates a high voltage, a high-voltage power supply and a switching element for valve opening on the high-side side that controls conduction and cutoff between the high-voltage power supply and one end of the coil of the fuel injection valve in each group For each fuel injection valve, the high-side switching element for maintaining the valve open state that controls conduction / shutoff between the on-vehicle battery and one end of the coil of the fuel injection valve in each group, and the coil of each fuel injection valve for each fuel injection valve Low-side switching element for valve opening that controls conduction / interruption between the other end and ground, and conduction / interruption between the high voltage power supply and the other end of the fuel injection coil in each group for each group A high-side switching element for closing the valve, and a low-side switching element for closing the valve that controls conduction / interruption between one end of the coil of each fuel injection valve and the ground for each fuel injection valve Direct injection A fuel injection valve drive circuit engine.
【００１８】すなわち、ある気筒の燃料噴射弁の開弁時
は、同一グループの開弁用ハイサイド側スイッチング素
子と、当該気筒の開弁用ローサイド側スイッチング素子
とを導通させて、高電圧電源より高電圧をコイルに印加
する。開弁後は、開弁状態を保持するため、同一グルー
プの開弁状態保持用ハイサイド側スイッチング素子と、
当該気筒の開弁用ローサイド側スイッチング素子とを導
通させて、車載バッテリの電圧をコイルに印加する。That is, when the fuel injection valve of a certain cylinder is opened, the high-side switching element for valve opening and the low-side switching element for valve opening of the same cylinder are electrically connected to each other, and the high voltage power supply Apply high voltage to the coil. After the valve is opened, to maintain the valve open state, the high side switching element for maintaining the valve open state of the same group,
The valve opening low-side switching element of the cylinder is electrically connected to apply the voltage of the on-vehicle battery to the coil.
【００１９】閉弁時は、同一グループの閉弁用ハイサイ
ド側スイッチング素子と、当該気筒の閉弁用ローサイド
側スイッチング素子とを導通させて、高電圧電源より高
電圧を逆方向に印加して、負高電圧を印加する。これに
より、燃料噴射弁のコイルのハイサイド側のスイッチン
グ素子をグループ化して、スイッチング素子の個数を削
減することができる。At the time of valve closing, the high-side switching elements for closing the valve of the same group and the low-side switching elements for closing the valve of the cylinder are electrically connected to each other, and a high voltage is applied in the opposite direction from the high-voltage power source. , Apply a negative high voltage. As a result, the switching elements on the high side of the coil of the fuel injection valve can be grouped to reduce the number of switching elements.
【００２０】尚、６気筒エンジンでは、１，３，５気筒
と２，４，６気筒との２グループ、又は、１，４気筒と
２，５気筒と３，６気筒との３グループに分ければよ
い。４気筒エンジンでは、１，３気筒と、２，４気筒と
の２グループに分ければよい。請求項２に係る発明で
は、各気筒の燃料噴射弁の全てが同時に駆動されること
がない場合に、車載バッテリに比べ、高電圧を発生する
高電圧電源と、高電圧電源と各燃料噴射弁のコイルの一
端との導通・遮断を制御する単一の開弁用ハイサイド側
スイッチング素子と、車載バッテリと各燃料噴射弁のコ
イルの一端との導通・遮断を制御する単一の開弁状態保
持用ハイサイド側スイッチング素子と、各燃料噴射弁毎
に、各燃料噴射弁のコイルの他端と接地との導通・遮断
を制御する開弁用ローサイド側スイッチング素子と、高
電圧電源と各グループ内の燃料噴射弁のコイルの他端と
の導通・遮断を制御する単一の閉弁用ハイサイド側スイ
ッチング素子と、各燃料噴射弁毎に、各燃料噴射弁のコ
イルの一端と接地との導通・遮断を制御する閉弁用ロー
サイド側スイッチング素子とを設けて、多気筒直噴エン
ジンの燃料噴射弁駆動回路を構成する。The six-cylinder engine is divided into two groups of 1,3,5 cylinders and 2,4,6 cylinders, or three groups of 1,4 cylinders, 2,5 cylinders and 3,6 cylinders. Good. A four-cylinder engine may be divided into two groups of 1,3 cylinders and 2,4 cylinders. In the invention according to claim 2, in the case where all the fuel injection valves of each cylinder are not driven at the same time, a high voltage power supply that generates a higher voltage than a vehicle-mounted battery, a high voltage power supply, and each fuel injection valve Single high-side switching element for valve opening that controls conduction / shutoff with one end of the coil, and a single valve open state that controls conduction / shutoff between the vehicle battery and one end of the coil of each fuel injection valve A high-side switching element for holding, a low-side switching element for valve opening that controls conduction / interruption between the other end of the coil of each fuel injection valve and the ground for each fuel injection valve, a high-voltage power supply, and each group A single high-side switching element for closing the valve that controls conduction / shutoff with the other end of the coil of the fuel injection valve, and for each fuel injection valve, one end of the coil of each fuel injection valve and ground For valve closing to control conduction / shutoff Provided and Saido side switching element, a fuel injector driving circuit of a multi-cylinder direct-injection engine.
【００２１】これにより、各気筒の燃料噴射弁の全てが
同時に駆動されることがない場合に、燃料噴射弁のコイ
ルのハイサイド側のスイッチング素子を全気筒間で共通
化して、スイッチング素子の個数をさらに削減すること
ができる。請求項３に係る発明では、各燃料噴射弁のコ
イルに流れる電流を検出するコイル電流検出手段と、開
弁状態保持時に、検出される電流が所定値となるように
開弁状態保持用ハイサイド側スイッチング素子をオンオ
フ制御する電流制御回路とを備えることを特徴とする。As a result, when all of the fuel injection valves of each cylinder are not driven at the same time, the switching elements on the high side of the coil of the fuel injection valve are shared by all cylinders, and the number of switching elements is increased. Can be further reduced. In the invention according to claim 3, coil current detection means for detecting the current flowing through the coil of each fuel injection valve, and the high side for maintaining the valve open state so that the detected current becomes a predetermined value when the valve open state is maintained. And a current control circuit for performing on / off control of the side switching element.
【００２２】請求項４に係る発明では、前記電流検出手
段は、開弁状態保持用ハイサイド側スイッチング素子と
直列に設けた電流検出抵抗であることを特徴とする。こ
れにより、この電流検出抵抗についてもグループ化で
き、電流制御回路のグループ化が可能となる。また、ハ
イサイド側の電流検出抵抗は開弁保持電流が流れるのみ
であるので小型化できる。The invention according to claim 4 is characterized in that the current detecting means is a current detecting resistor provided in series with the high side switching element for maintaining the valve open state. As a result, the current detection resistors can also be grouped, and the current control circuits can be grouped. Further, the high-side current detection resistor can be miniaturized because only the valve-opening holding current flows.
【００２３】請求項５に係る発明では、請求項４に係る
発明の場合に、前記電流制御回路は、前記開弁状態保持
用ハイサイド側スイッチング素子のオン時に前記電流検
出抵抗により検出される電流が所定の上限値以下となる
ように制御するものであることを特徴とする。ハイサイ
ド側の電流検出抵抗の場合、開弁状態保持用ハイサイド
側スイッチング素子をオンオフ制御すると、オフ時には
電流検出抵抗に電流が流れないので、オン時に検出した
電流に基づいて上限値を規制することで、電流制御を行
う。According to a fifth aspect of the present invention, in the case of the fourth aspect of the invention, the current control circuit detects a current detected by the current detection resistor when the high side switching element for holding the valve open state is turned on. Is controlled to be equal to or less than a predetermined upper limit value. In the case of the high-side current detection resistor, if the high-side switching element for maintaining the valve open state is turned on and off, no current will flow through the current detection resistor when it is off, so the upper limit value is regulated based on the current detected when it is on. By doing so, current control is performed.
【００２４】請求項６に係る発明では、前記電流検出手
段は、複数の開弁用ローサイド側スイッチング素子と接
地との間に共通に設けた電流検出抵抗であることを特徴
とする。これにより、この電流検出抵抗についてもグル
ープ化でき、電流制御回路のグループ化が可能となる。
また、ローサイド側の電流検出抵抗は大電流が流れるも
のの常に電流検出が可能である。According to a sixth aspect of the present invention, the current detecting means is a current detecting resistor commonly provided between the plurality of low side switching elements for valve opening and the ground. As a result, the current detection resistors can also be grouped, and the current control circuits can be grouped.
Moreover, although a large current flows through the current detection resistor on the low side, the current can always be detected.
【００２５】請求項７に係る発明では、前記高電圧電源
は、50〜 250Ｖの高電圧を発生するものであることを特
徴とする。この範囲の高電圧を印加することで、非常に
応答性の高い針弁の開閉を実現できる。The invention according to claim 7 is characterized in that the high-voltage power supply generates a high voltage of 50 to 250V. By applying a high voltage in this range, it is possible to realize opening / closing of the needle valve with extremely high responsiveness.
【００２６】[0026]
【発明の実施の形態】以下に本発明に係る多気筒直噴エ
ンジンの燃料噴射弁駆動回路の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例を示している。この実施例は、
６気筒直噴エンジンの例で、１，３，５気筒の燃料噴射
弁は同時に駆動されることがなく、また、２，４，６気
筒の燃料噴射弁も同時に駆動されることがないことを前
提として、１，３，５気筒の燃料噴射弁と、２，４，６
気筒の燃料噴射弁との２グループに分けている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a fuel injection valve drive circuit for a multi-cylinder direct injection engine according to the present invention will be described below.
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. This example is
In the example of the 6-cylinder direct injection engine, the fuel injection valves of the 1, 3 and 5 cylinders are not simultaneously driven, and the fuel injection valves of the 2, 4 and 6 cylinders are not simultaneously driven. As a premise, 1, 3, 5 fuel injection valves, 2, 4, 6
It is divided into two groups, cylinder fuel injection valves.
【００２７】先ず構成を説明する。１は高電圧（50〜 2
50Ｖ）を発生する高電圧電源、２は車載バッテリ（例え
ば12Ｖ）、３−１〜３−６は１〜６気筒の燃料噴射弁の
コイルである。４−Ａは第１グループ（１，３，５気筒
の燃料噴射弁）の開弁用ハイサイド側スイッチング素子
であり、高電圧電源１とグループ内のコイル３−１，３
−３，３−５の一端との間に設けられて、開弁時に高電
圧を印加すべく導通する。First, the configuration will be described. 1 is high voltage (50 to 2
A high voltage power source for generating 50 V), 2 is a vehicle battery (for example, 12 V), and 3-1 to 3-6 are coils of fuel injection valves of 1 to 6 cylinders. 4-A is a high-side switching element for valve opening of the first group (fuel injection valves of 1, 3, and 5 cylinders), and includes a high-voltage power supply 1 and coils 3-1 and 3 in the group.
It is provided between one end of -3 and 3-5, and conducts to apply a high voltage when the valve is opened.
【００２８】４−Ｂは第２グループ（２，４，６気筒の
燃料噴射弁）の開弁用ハイサイド側スイッチング素子で
あり、高電圧電源１とグループ内のコイル３−２，３−
４，３−６の一端との間に設けられて、開弁時に高電圧
を印加すべく導通する。５−Ａは第１グループ（１，
３，５気筒の燃料噴射弁）の開弁状態保持用ハイサイド
側スイッチング素子であり、車載バッテリ２とグループ
内のコイル３−１，３−３，３−５の一端との間に設け
られて、開弁後に開弁状態を保持すべく、所定の電流値
となるようにオンオフ制御（ＰＷＭ制御）される。Reference numeral 4-B is a valve-opening high side switching element of the second group (fuel injection valves of 2, 4, 6 cylinders), which is a high voltage power source 1 and coils 3-2, 3- in the group.
It is provided between one end of 4, 3-6 and conducts so as to apply a high voltage when the valve is opened. 5-A is the first group (1,
(3, 5 cylinder fuel injection valve) is a high side switching element for maintaining a valve open state, and is provided between the on-vehicle battery 2 and one end of the coils 3-1, 3-3, 3-5 in the group. Then, after the valve is opened, the on / off control (PWM control) is performed so that the current value becomes a predetermined value in order to maintain the valve open state.
【００２９】５−Ｂは第２グループ（２，４，６気筒の
燃料噴射弁）の開弁状態保持用ハイサイド側スイッチン
グ素子であり、車載バッテリ２とグループ内のコイル３
−２，３−４，３−６の一端との間に設けられて、開弁
後に開弁状態を保持すべく、所定の電流値となるように
オンオフ制御（ＰＷＭ制御）される。６−１〜６−６は
開弁用ローサイド側スイッチング素子であり、各コイル
３−１〜３−６の他端と接地との間に設けられて、開弁
時及び開弁状態保持時に導通する。Reference numeral 5-B is a high-side switching element for maintaining the open state of the second group (fuel injection valves of 2, 4 and 6 cylinders), which is an on-vehicle battery 2 and a coil 3 in the group.
It is provided between one end of −2, 3−4, and 3−6, and on / off control (PWM control) is performed so that a predetermined current value is obtained in order to maintain the valve open state after the valve is opened. 6-1 to 6-6 are low-side switching elements for valve opening, which are provided between the other end of each coil 3-1 to 3-6 and the ground, and conduct when the valve is open and when the open state is maintained. To do.
【００３０】７−Ａは第１グループ（１，３，５気筒の
燃料噴射弁）の閉弁用ハイサイド側スイッチング素子で
あり、高電圧電源１とグループ内のコイル３−１，３−
３，３−５の他端との間に設けられて、閉弁時に負高電
圧を印加すべく導通する。７−Ｂは第２グループ（２，
４，６気筒の燃料噴射弁）の閉弁用ハイサイド側スイッ
チング素子であり、高電圧電源１とグループ内のコイル
３−２，３−４，３−６の他端との間に設けられて、閉
弁時に負高電圧を印加すべく導通する。Reference numeral 7-A is a high-side switching element for closing the valve of the first group (fuel injection valves of 1, 3, 5 cylinders), the high-voltage power supply 1 and the coils 3-1 and 3- in the group.
It is provided between the other end of 3, 3-5 and conducts so as to apply a negative high voltage when the valve is closed. 7-B is the second group (2,
It is a high-side switching element for closing the fuel injection valve of 4, 6 cylinders), and is provided between the high-voltage power supply 1 and the other ends of the coils 3-2, 3-4, 3-6 in the group. Then, when the valve is closed, it conducts so as to apply a negative high voltage.
【００３１】８−１〜８−６は閉弁用ローサイド側スイ
ッチング素子であり、各コイル３−１〜３−６の一端と
接地との間に設けられて、閉弁時に導通する。９−Ａは
第１グループ（１，３，５気筒の燃料噴射弁）の電流検
出抵抗であり、当該グループの開弁状態保持用ハイサイ
ド側スイッチング素子５−Ａと直列に設けられて、開弁
状態保持時のコイル電流を検出する。Numerals 8-1 to 8-6 are low-side switching elements for valve closing, which are provided between one end of each coil 3-1 to 3-6 and the ground, and conduct when the valve is closed. Reference numeral 9-A is a current detection resistor of the first group (fuel injection valves of 1, 3, and 5 cylinders), which is provided in series with the high-side switching element 5-A for maintaining the valve open state of the group and is opened. Detects the coil current when the valve state is maintained.
【００３２】９−Ｂは第２グループ（２，４，６気筒の
燃料噴射弁）の電流検出抵抗であり、当該グループの開
弁状態保持用ハイサイド側スイッチング素子５−Ｂと直
列に設けられて、開弁状態保持時のコイル電流を検出す
る。ここで、開弁状態保持時には、電流検出抵抗９−
Ａ，９−Ｂにて検出される電流をフィードバックして、
それぞれの電流制御回路（図示せず）により所定の電流
値となるようにＰＷＭ（パルス幅変調）制御で開弁状態
保持用ハイサイド側スイッチング素子５−Ａ，５−Ｂを
オンオフする。Reference numeral 9-B is a current detection resistance of the second group (fuel injection valves of 2, 4, 6 cylinders), which is provided in series with the high side switching element 5-B for maintaining the valve open state of the group. The coil current when the valve is open is detected. Here, when the valve open state is maintained, the current detection resistor 9-
Feed back the current detected at A, 9-B,
Each current control circuit (not shown) turns on / off the high side switching elements 5-A, 5-B for holding the valve open state by PWM (pulse width modulation) control so that a predetermined current value is obtained.
【００３３】尚、回路中には、図示のごとく、逆流防止
用のダイオードが適宜挿入されている。次に作用を図２
の信号波形図と図３〜図８の状態図とを参照して説明す
る。１気筒の燃料噴射弁は、時刻ｔ１（図２）にて、燃
料噴射開始する。１気筒の燃料噴射弁の開弁時は、スイ
ッチング素子４−Ａ，５−Ａ，６−１を同時にオンす
る。すると、高電圧が１気筒の燃料噴射弁のコイル３−
１に印加され、図３の矢印のように電流が流れて、コイ
ル電流は急速に立ち上がる。その後、高電圧電源１内の
コンデンサに充電していた電荷が放電するため、電流は
徐々に下がる。Incidentally, as shown in the figure, a diode for preventing backflow is appropriately inserted in the circuit. Figure 2
This will be described with reference to the signal waveform diagrams of FIG. 3 and the state diagrams of FIGS. The fuel injection valve for one cylinder starts fuel injection at time t1 (FIG. 2). When the fuel injection valve for one cylinder is opened, the switching elements 4-A, 5-A, 6-1 are simultaneously turned on. Then, the high voltage is the coil 3-
1, the current flows as shown by the arrow in FIG. 3, and the coil current rises rapidly. After that, the electric charge charged in the capacitor in the high-voltage power supply 1 is discharged, so that the current gradually decreases.
【００３４】開弁後は、開弁状態を保持するため、スイ
ッチング素子４−Ａをオフする。すると、スイッチング
素子５−Ａ，６−１を通して、車載バッテリ２からの電
圧がコイル３−１に印加され、図４の矢印のように電流
が流れる。このとき、電流検出抵抗９−Ａにて検出され
る電流が所定値になるようにスイッチング素子５−Ａを
ＰＷＭ制御する。After the valve is opened, the switching element 4-A is turned off to maintain the valve open state. Then, the voltage from the vehicle-mounted battery 2 is applied to the coil 3-1 through the switching elements 5-A and 6-1 and a current flows as indicated by an arrow in FIG. At this time, the switching element 5-A is PWM-controlled so that the current detected by the current detection resistor 9-A has a predetermined value.
【００３５】一方、２気筒の燃料噴射弁は、１気筒の燃
料噴射開始時期からクランク角 120°後の時刻ｔ２（図
２）にて、燃料噴射開始する。２気筒の燃料噴射弁の開
弁時は、スイッチング素子４−Ｂ，５−Ｂ，６−２を同
時にオンする。すると、高電圧が２気筒の燃料噴射弁の
コイル３−２に印加され、図５の矢印のように電流が流
れて、コイル電流は急速に立ち上がる。その後、高電圧
電源１内のコンデンサに充電していた電荷が放電するた
め、電流は徐々に下がる。このとき、１気筒の燃料噴射
弁は開弁保持状態にあるため、スイッチング素子５−
Ａ，６−１も同時にオンして、車載バッテリ２からコイ
ル３−１へ電流が流れている。On the other hand, the two-cylinder fuel injection valve starts fuel injection at time t2 (FIG. 2) 120 ° after the crank angle of 120 ° from the fuel injection start timing of one cylinder. When the fuel injection valves of the two cylinders are opened, the switching elements 4-B, 5-B, 6-2 are simultaneously turned on. Then, a high voltage is applied to the coil 3-2 of the two-cylinder fuel injection valve, a current flows as shown by the arrow in FIG. 5, and the coil current rises rapidly. After that, the electric charge charged in the capacitor in the high-voltage power supply 1 is discharged, so that the current gradually decreases. At this time, since the fuel injection valve for one cylinder is in the open valve holding state, the switching element 5-
A and 6-1 are also turned on at the same time, and a current is flowing from the vehicle-mounted battery 2 to the coil 3-1.
【００３６】開弁後は、開弁状態を保持するため、スイ
ッチング素子４−Ｂをオフする。すると、スイッチング
素子５−Ｂ，６−２を通して、車載バッテリ２からの電
圧がコイル３−２に印加され、図６の矢印のように電流
が流れる。このとき、電流検出抵抗９−Ｂにて検出され
る電流が所定値になるようにスイッチング素子５−Ｂを
ＰＷＭ制御する。このとき、１気筒の燃料噴射弁も開弁
保持状態にあるため、車載バッテリ２からコイル３−１
へも電流が流れている。After the valve is opened, the switching element 4-B is turned off to maintain the valve open state. Then, the voltage from the vehicle-mounted battery 2 is applied to the coil 3-2 through the switching elements 5-B and 6-2, and a current flows as indicated by an arrow in FIG. At this time, the switching element 5-B is PWM-controlled so that the current detected by the current detection resistor 9-B has a predetermined value. At this time, since the fuel injection valve of the one cylinder is also in the open valve holding state, the vehicle-mounted battery 2 is connected to the coil 3-1.
Current is flowing to.
【００３７】１気筒の燃料噴射弁の閉弁時（時刻ｔ１
Ｅ）は、スイッチング素子５−Ａ，６−１をオフし、ス
イッチング素子７−Ａ，８−１をオンする。すると、負
高電圧がコイル３−１に印加され、電流が急速に減少し
て、図７の矢印のように逆方向となり、磁束の減少すな
わち消磁が速められる。消磁が終わると、スイッチング
素子７−Ａ，８−１をオフし、ばね力にて針弁が閉じ
て、燃料噴射を終了する。When the fuel injection valve for one cylinder is closed (time t1
E) turns off the switching elements 5-A and 6-1 and turns on the switching elements 7-A and 8-1. Then, a negative high voltage is applied to the coil 3-1 and the current rapidly decreases to the opposite direction as shown by the arrow in FIG. 7, and the decrease of the magnetic flux, that is, demagnetization is accelerated. When the demagnetization ends, the switching elements 7-A and 8-1 are turned off, the needle valve is closed by the spring force, and the fuel injection is ended.
【００３８】２気筒の燃料噴射弁の閉弁時（時刻ｔ２
Ｅ）は、スイッチング素子５−Ｂ，６−２をオフし、ス
イッチング素子７−Ｂ，８−２をオンする。すると、負
高電圧がコイル３−２に印加され、電流が急速に減少し
て、図８の矢印のように逆方向となり、磁束の減少すな
わち消磁が速められる。消磁が終わると、スイッチング
素子７−Ｂ，８−２をオフし、ばね力にて針弁が閉じ
て、燃料噴射を終了する。このときには、既に３気筒の
燃料噴射弁が開弁し、開弁保持状態に入って、スイッチ
ング素子５−Ａ，６−３がオンし、車載バッテリ２から
コイル３−３へ電流が流れている。When the fuel injection valve of the two cylinders is closed (time t2
In E), the switching elements 5-B and 6-2 are turned off and the switching elements 7-B and 8-2 are turned on. Then, a negative high voltage is applied to the coil 3-2, the current rapidly decreases, and the current flows in the opposite direction as shown by the arrow in FIG. 8 to accelerate the decrease of magnetic flux, that is, demagnetization. When the demagnetization ends, the switching elements 7-B and 8-2 are turned off, the needle valve is closed by the spring force, and the fuel injection is ended. At this time, the fuel injection valves of the three cylinders have already been opened, the valve open state is entered, the switching elements 5-A, 6-3 are turned on, and current is flowing from the vehicle battery 2 to the coil 3-3. .
【００３９】本実施例では、以上のように、同時に３本
以上の燃料噴射弁が駆動されないことに着目して、コイ
ルのハイサイド側スイッチング素子４−ＡとＡ−Ｂ、５
Ａと５Ｂ、７Ａと７Ｂを交互にスイッチングすることに
より、従来６系統あったハイサイド側スイッチング素子
群を２系統に減少させることができる。従って、６気筒
でのスイッチング素子の総数を30個→18個に減少させる
ことができるため、スイッチング素子の破壊による故障
率が低くなる。さらに駆動回路全体の大きさを小さくす
ることができるので、車両のレイアウト上、搭載できる
場所の自由度が高くなる。In the present embodiment, as described above, paying attention to the fact that three or more fuel injection valves are not driven at the same time, the high side switching elements 4-A and AB of the coil, and 5
By alternately switching A and 5B and 7A and 7B, it is possible to reduce the number of high-side switching element groups from the conventional 6 systems to 2 systems. Therefore, the total number of switching elements in 6 cylinders can be reduced from 30 to 18, and the failure rate due to the destruction of the switching elements is reduced. Furthermore, since the size of the entire drive circuit can be reduced, the degree of freedom of the mounting location is increased in the layout of the vehicle.
【００４０】また、本実施例では、コイルのハイサイド
側に電流検出抵抗９−Ａ，９−Ｂを設けているが、この
場合の電流制御方法について説明する。図９（１）に示
すように、開弁状態保持用ハイサイド側スイッチング素
子（例えば５−Ａ）がオン状態で矢印のように電流が流
れている場合は、電流検出抵抗（例えば９−Ａ）に電流
が流れるが、図９（２）に示すように、開弁状態保持用
ハイサイド側スイッチング素子（例えば５−Ａ）がオフ
状態で矢印のように電流が流れている場合には、電流検
出抵抗（例えば９−Ａ）に電流が流れないので、電流を
検出できない。In the present embodiment, the current detecting resistors 9-A and 9-B are provided on the high side of the coil, but the current control method in this case will be described. As shown in FIG. 9 (1), when the high-side switching element for maintaining the valve open state (for example, 5-A) is in the ON state and the current flows as shown by the arrow, the current detection resistor (for example, 9-A) is used. ), But as shown in FIG. 9 (2), when the valve-opening state holding high-side switching element (for example, 5-A) is in the off state and current flows as indicated by the arrow, Since no current flows through the current detection resistor (for example, 9-A), the current cannot be detected.
【００４１】そこで、電流制御回路により、電流の上限
値のみを制御し、下限値はスイッチング素子のオフ時間
を管理することにより電流制御する。図10はその場合の
電流制御回路の構成を示している。この電流制御回路
は、電流増幅器10、第１コンパレータ11、第２コンパレ
ータ12、充放電回路13、第３コンパレータ14等から構成
されている。Therefore, the current control circuit controls only the upper limit value of the current, and the lower limit value controls the current by controlling the off time of the switching element. FIG. 10 shows the configuration of the current control circuit in that case. This current control circuit includes a current amplifier 10, a first comparator 11, a second comparator 12, a charge / discharge circuit 13, a third comparator 14, and the like.
【００４２】電流増幅器10は、電流検出用抵抗（９−
Ａ）の両端の電位差より、コイル電流に対応した信号を
出力する。第１コンパレータ11は、電流増幅器10からの
コイル電流と、予め定めた電流上限値とを比較し、コイ
ル電流が上限値以下のときはＨレベルの信号を出力し、
コイル電流が上限値を超えるとＬレベルの信号を出力す
る。The current amplifier 10 includes a current detecting resistor (9-
A signal corresponding to the coil current is output from the potential difference between both ends of A). The first comparator 11 compares the coil current from the current amplifier 10 with a predetermined current upper limit value, and outputs an H level signal when the coil current is less than or equal to the upper limit value.
When the coil current exceeds the upper limit value, an L level signal is output.
【００４３】第２コンパレータ12は、燃料噴射信号を受
けて、噴射期間中、Ｈレベルの信号を出力する。充放電
回路13は、抵抗Ｒ1 とコンデンサＣ1 との直列回路から
なり、それらの接続点に、第１コンパレータ11の出力端
子と第２コンパレータ12の出力端子とが接続されてい
る。The second comparator 12 receives the fuel injection signal and outputs an H level signal during the injection period. The charging / discharging circuit 13 is composed of a series circuit of a resistor R 1 and a capacitor C 1, and the output terminal of the first comparator 11 and the output terminal of the second comparator 12 are connected to their connection points.
【００４４】第３コンパレータ14は、充放電回路13にお
けるコンデンサＣ1 の端子電圧と、オフ時間決定基準値
として予め定めた基準電圧とを比較し、コンデンサＣ1
の端子電圧が基準電圧以下のときはＬレベルの信号を出
力し、コンデンサＣ1 の端子電圧が基準電圧を超えると
Ｈレベルの信号を出力する。ここで、第３コンパレータ
14の出力端子は、開弁状態保持用ハイサイド側スイッチ
ング素子（５−Ａ）に接続され、第３コンパレータ13の
出力がＨレベルのときに開弁状態保持用ハイサイド側ス
イッチング素子（５−Ａ）をオンするようになってい
る。The third comparator 14 compares the terminal voltage of the capacitor C 1 in the charging / discharging circuit 13 with a reference voltage predetermined as an off-time determination reference value, and the capacitor C 1
When the terminal voltage of is less than the reference voltage, an L level signal is output, and when the terminal voltage of the capacitor C 1 exceeds the reference voltage, an H level signal is output. Where the third comparator
The output terminal of 14 is connected to the high side switching element (5-A) for holding the valve open state, and when the output of the third comparator 13 is at the H level, the high side switching element for holding the valve open state (5-A). A) is turned on.
【００４５】次に作用を図11の信号波形図を参照して説
明する。時刻ｔ１にてコイル電流が上限値を一瞬超える
と、第１コンパレータ11の出力が反転してＬレベルとな
り、充放電回路13のコンデンサＣ1 が急速放電する結
果、第３コンパレータ14の出力が反転してＬレベルとな
ることで、スイッチング素子（５−Ａ）がオフし、コイ
ル電流が減少していく。Next, the operation will be described with reference to the signal waveform diagram of FIG. When the coil current momentarily exceeds the upper limit value at time t1, the output of the first comparator 11 is inverted to L level, and the capacitor C 1 of the charging / discharging circuit 13 is rapidly discharged. As a result, the output of the third comparator 14 is inverted. As a result, the switching element (5-A) is turned off and the coil current decreases.
【００４６】コイル電流の減少により、第１コンパレー
タ11の出力が再反転してＨレベルとなると、充放電回路
13における抵抗Ｒ1 とコンデンサＣ1 との組合わせによ
る充電により、コンデンサＣ1 の端子電圧が徐々に上昇
する。そして、オフ時間決定基準値に達すると、時刻ｔ
２にて第３コンパレータ14が再反転してＨレベルとなる
ことで、スイッチング素子（５−Ａ）がオンし、コイル
電流が上昇していく。When the output of the first comparator 11 is re-inverted to the H level due to the decrease of the coil current, the charging / discharging circuit
Charging due to the combination of the resistor R 1 and the capacitor C 1 at 13 gradually increases the terminal voltage of the capacitor C 1 . When the off time determination reference value is reached, the time t
The switching element (5-A) is turned on by the third comparator 14 being re-inverted to the H level at 2 and the coil current is increased.
【００４７】以上の手法により、ハイサイド側２系統の
みに電流検出抵抗９−Ａ，９−Ｂを設けただけで、６個
の燃料噴射弁の電流を制御できるので、大きさの大きい
電流検出抵抗の数を減らし、かつ電流制御回路を２系統
のみに減少させることができるので、スイッチング素子
の減少効果に加えて回路の大きさを小さくでき、信頼性
を向上できる。According to the above method, the currents of the six fuel injection valves can be controlled only by providing the current detection resistors 9-A and 9-B only in the two systems on the high side, so that a large current can be detected. Since the number of resistors can be reduced and the current control circuit can be reduced to only two systems, the size of the circuit can be reduced and the reliability can be improved in addition to the effect of reducing switching elements.
【００４８】図12には電流検出抵抗の他の配置例を示
し、ローサイド側２系統のみに電流検出抵抗９−Ａ，９
−Ｂを設けた場合である。電流検出抵抗９−Ａは、第１
グループ（１，３，５気筒の燃料噴射弁）内の開弁用ロ
ーサイド側スイッチング素子６−１，６−３，６−５と
接地との間に共通に設けている。FIG. 12 shows another arrangement example of the current detection resistors. The current detection resistors 9-A and 9-A are provided only for the two systems on the low side.
-B is provided. The current detection resistor 9-A has a first
They are commonly provided between the valve-opening low-side switching elements 6-1, 6-3, 6-5 and the ground in the group (fuel injection valves of 1, 3, 5 cylinders).
【００４９】電流検出抵抗９−Ｂは、第２グループ
（２，４，６気筒の燃料噴射弁）内の開弁用ローサイド
側スイッチング素子６−２，６−４，６−６と接地との
間に共通に設けている。この場合には、常に電流を検出
しながら、電流をＰＷＭ制御することが可能である。The current detecting resistor 9-B connects the low-side switching elements 6-2, 6-4, 6-6 for opening the valve in the second group (fuel injection valves of 2, 4, 6 cylinders) and the ground. It is provided in common. In this case, the current can be PWM-controlled while always detecting the current.
【００５０】以上の説明では、６気筒エンジンで、噴射
期間がクランク角で 240°以内（最大噴射量が 120〜 2
40°）の場合を示したが、最大噴射量が少なく噴射期間
がクランク角で 120°以内の場合には、複数の燃料噴射
弁が同時に噴射する重なり期間を生じないので、ハイサ
イド側のスイッチング素子は１系統にてまかなえる（６
気筒１グループ）。In the above description, in a 6-cylinder engine, the injection period is within 240 ° in crank angle (the maximum injection amount is 120 to 2
40 °) is shown, but when the maximum injection amount is small and the injection period is within 120 ° at the crank angle, there is no overlap period in which multiple fuel injection valves simultaneously inject, so switching on the high side is not possible. The element can cover one system (6
Cylinder 1 group).
【００５１】図13は６気筒１グループの場合の燃料噴射
弁駆動回路を示している。この場合には、スイッチング
素子４，５，７で全ての気筒の燃料噴射弁を駆動するこ
とになる。一方、最大噴射量が多く、噴射期間がクラン
ク角 240°以上の場合には、３本の燃料噴射弁が同時に
噴射する期間が生じるので、逆にハイサイド側のスイッ
チング素子は３系統になる（６気筒３グループ）。FIG. 13 shows a fuel injection valve drive circuit in the case of one group of six cylinders. In this case, the switching elements 4, 5, and 7 drive the fuel injection valves of all the cylinders. On the other hand, when the maximum injection amount is large and the injection period is 240 ° or more, there is a period in which three fuel injection valves simultaneously inject, so conversely, there are three switching elements on the high side ( 6 cylinders 3 groups).
【００５２】図14は６気筒３グループの場合の燃料噴射
弁駆動回路を示している。この場合には、スイッチング
素子４−Ａ，５−Ａ，７−Ａで１，４気筒の燃料噴射
弁、スイッチング素子４−Ｂ，５−Ｂ，７−Ｂで２，５
気筒の燃料噴射弁、スイッチング素子４−Ｃ，５−Ｃ，
７−Ｃで３，６気筒の燃料噴射弁を駆動することにな
る。FIG. 14 shows a fuel injection valve drive circuit in the case of three groups of six cylinders. In this case, the switching elements 4-A, 5-A, 7-A are used for fuel injection valves of the 1 and 4 cylinders, and the switching elements 4-B, 5-B, 7-B are used for 2, 5
Cylinder fuel injection valve, switching elements 4-C, 5-C,
The fuel injection valves of the 3 and 6 cylinders are driven by 7-C.
【００５３】また、以上の説明では、全て６気筒エンジ
ンの場合を示したが、次に４気筒エンジンの場合につい
て説明する。４気筒エンジンの場合、最大噴射量が多く
て、噴射期間がクランク角 180°以上の場合には、２本
の燃料噴射弁が同時に噴射する期間が生じるので、ハイ
サイド側のスイッチング素子は２系統になる（４気筒２
グループ）。In the above description, the case of a 6-cylinder engine is shown, but the case of a 4-cylinder engine will be described next. In the case of a 4-cylinder engine, when the maximum injection amount is large and the injection period is 180 ° or more, there is a period in which two fuel injection valves simultaneously inject, so there are two switching elements on the high side. Becomes (4 cylinder 2
group).
【００５４】図15は４気筒２グループの場合の燃料噴射
弁駆動回路を示している。この場合には、スイッチング
素子４−Ａ，５−Ａ，７−Ａで１，３気筒の燃料噴射
弁、スイッチング素子４−Ｂ，５−Ｂ，７−Ｂで２，４
気筒の燃料噴射弁を駆動することになる。よって、スイ
ッチング素子の総数を20個→14個に減少させることがで
きる。FIG. 15 shows a fuel injection valve drive circuit in the case of two groups of four cylinders. In this case, the switching elements 4-A, 5-A, 7-A are used for fuel injection valves of the 1 and 3 cylinders, and the switching elements 4-B, 5-B, 7-B are used for 2, 4
It drives the fuel injection valve of the cylinder. Therefore, the total number of switching elements can be reduced from 20 to 14.
【００５５】一方、最大噴射量が少なくて、噴射期間が
クランク角で 180°以内の場合は、複数の燃料噴射弁が
同時に噴射する重なり期間を生じないので、ハイサイド
側のスイッチング素子は１系統にてまかなえる（４気筒
１グループ）。図16は４気筒１グループの場合の燃料噴
射弁駆動回路を示している。この場合には、スイッチン
グ素子４，５，７で全ての気筒の燃料噴射弁を駆動する
ことになる。よって、スイッチング素子の総数を20個→
11個に減少させることができる。On the other hand, when the maximum injection amount is small and the injection period is within a crank angle of 180 °, there is no overlap period in which a plurality of fuel injection valves simultaneously inject, so that the switching element on the high side has one system. Can be covered by (4 cylinders 1 group). FIG. 16 shows a fuel injection valve drive circuit in the case of one group of four cylinders. In this case, the switching elements 4, 5, and 7 drive the fuel injection valves of all the cylinders. Therefore, the total number of switching elements is 20 →
Can be reduced to 11.
【００５６】また、図17には６気筒１グループ（図13）
の場合の電流検出抵抗の他の配置例、図18には６気筒３
グループ（図14）の場合の電流検出抵抗の他の配置例、
図19には４気筒２グループ（図15）の場合の電流検出抵
抗の他の配置例、図19には４気筒１グループ（図16）の
場合の電流検出抵抗の他の配置例を示している。In FIG. 17, one group of 6 cylinders (FIG. 13)
18 is another example of the arrangement of the current detection resistors in FIG.
Another example of arrangement of current detection resistors in the case of group (Fig. 14),
FIG. 19 shows another arrangement example of the current detection resistors in the case of 4 cylinders 2 groups (FIG. 15), and FIG. 19 shows another arrangement example of the current detection resistors in the case of 4 cylinders 1 group (FIG. 16). There is.
【００５７】[0057]
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明によれば、各気筒の燃料噴射弁を同時に駆動されるこ
とのないグループに分けて、燃料噴射弁のコイルのハイ
サイド側のスイッチング素子をグループ化したことによ
り、スイッチング素子の総数を減少でき、スイッチング
素子の破壊による故障率を低減できると共に、駆動回路
全体の大きさを小さくすることができるので、車両のレ
イアウト上、搭載できる場所の自由度が高くなるという
効果が得られる。As described above, according to the first aspect of the invention, the fuel injection valves of the respective cylinders are divided into groups that are not driven simultaneously, and the fuel injection valves are arranged on the high side of the coil of the fuel injection valve. By grouping the switching elements, the total number of switching elements can be reduced, the failure rate due to the destruction of the switching elements can be reduced, and the size of the entire drive circuit can be reduced, so that it can be mounted in the vehicle layout. This has the effect of increasing the degree of freedom of the place.
【００５８】請求項２に係る発明によれば、各気筒の燃
料噴射弁の全てが同時に駆動されることがない場合に、
燃料噴射弁のコイルのハイサイド側のスイッチング素子
を全気筒間で共通化して、スイッチング素子の個数をさ
らに削減できるという効果が得られる。請求項３に係る
発明によれば、開弁状態保持のために電流制御を行う
が、開弁状態保持用ハイサイド側スイッチング素子の削
減に伴って、電流制御回路を削減できるという効果が得
られる。According to the invention of claim 2, when all the fuel injection valves of each cylinder are not driven at the same time,
There is an effect that the switching element on the high side of the coil of the fuel injection valve is shared by all the cylinders, and the number of switching elements can be further reduced. According to the third aspect of the invention, the current control is performed to maintain the valve open state, but there is an effect that the current control circuit can be reduced with the reduction of the high side switching element for maintaining the valve open state. .
【００５９】請求項４に係る発明によれば、電流検出抵
抗をハイサイド側に設けて、この電流検出抵抗について
もグループ化できると共に、ハイサイド側の電流検出抵
抗は開弁保持電流が流れるのみであるので小型化できる
という効果が得られる。請求項５に係る発明によれば、
ハイサイド側の電流検出抵抗の場合、開弁状態保持用ハ
イサイド側スイッチング素子のオフ時には電流検出がで
きないが、オン時に検出した電流に基づいて上限値を規
制することで、十分な電流制御が可能となるという効果
が得られる。According to the fourth aspect of the present invention, the current detection resistor can be provided on the high side so that the current detection resistor can also be grouped, and the current detection resistor on the high side only flows the valve holding current. Therefore, the effect of miniaturization can be obtained. According to the invention of claim 5,
In the case of the high-side current detection resistor, current cannot be detected when the valve open state high-side switching element is off, but sufficient current control can be achieved by limiting the upper limit value based on the current detected when it is on. The effect that it becomes possible is obtained.
【００６０】請求項６に係る発明によれば、電流検出抵
抗をローサイド側に設けて、この電流検出抵抗について
もグループ化できると共に、ローサイド側の電流検出抵
抗は大電流が流れるものの常に電流検出が可能であるの
で電流制御が容易となるという効果が得られる。請求項
７に係る発明によれば、50〜 250Ｖの高電圧を印加する
ことで、非常に応答性の高い針弁の開閉を実現できると
いう効果が得られる。According to the invention of claim 6, a current detection resistor is provided on the low side, and the current detection resistor can also be grouped. Further, although a large current flows through the low side current detection resistor, current detection is always performed. Since this is possible, the effect of facilitating current control is obtained. According to the invention of claim 7, by applying a high voltage of 50 to 250 V, it is possible to achieve the effect of realizing the opening and closing of the needle valve with extremely high responsiveness.
【図１】 本発明の一実施例を示す６気筒２グループの
場合の燃料噴射弁駆動回路の構成図FIG. 1 is a configuration diagram of a fuel injection valve drive circuit in the case of two groups of six cylinders showing an embodiment of the present invention.
【図２】 同上の燃料噴射弁駆動回路の信号波形図FIG. 2 is a signal waveform diagram of the fuel injection valve drive circuit of the above.
【図３】 同上の燃料噴射弁駆動回路の状態図（１）FIG. 3 is a state diagram of the fuel injection valve drive circuit of the above (1)
【図４】 同上の燃料噴射弁駆動回路の状態図（２）FIG. 4 is a state diagram of the fuel injection valve drive circuit of the above (2)
【図５】 同上の燃料噴射弁駆動回路の状態図（３）FIG. 5 is a state diagram (3) of the fuel injection valve drive circuit of the above.
【図６】 同上の燃料噴射弁駆動回路の状態図（４）FIG. 6 is a state diagram of the fuel injection valve drive circuit of the above (4)
【図７】 同上の燃料噴射弁駆動回路の状態図（５）FIG. 7 is a state diagram of the fuel injection valve drive circuit of the above (5)
【図８】 同上の燃料噴射弁駆動回路の状態図（６）FIG. 8 is a state diagram of the fuel injection valve drive circuit of the above (6)
【図９】 電流検出抵抗に流れる電流の説明図FIG. 9 is an explanatory diagram of a current flowing through a current detection resistor.
【図10】 電流制御回路の構成例を示す図FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of a current control circuit.
【図11】 同上の電流制御回路の信号波形図FIG. 11 is a signal waveform diagram of the above current control circuit.
【図12】 電流検出抵抗の他の配置例を示す燃料噴射弁
駆動回路の構成図FIG. 12 is a configuration diagram of a fuel injection valve drive circuit showing another example of arrangement of current detection resistors.
【図13】 ６気筒１グループの場合の燃料噴射弁駆動回
路の構成図FIG. 13 is a configuration diagram of a fuel injection valve drive circuit in the case of one group of six cylinders.
【図14】 ６気筒３グループの場合の燃料噴射弁駆動回
路の構成図FIG. 14 is a configuration diagram of a fuel injection valve drive circuit in the case of 3 groups of 6 cylinders.
【図15】 ４気筒２グループの場合の燃料噴射弁駆動回
路の構成図FIG. 15 is a configuration diagram of a fuel injection valve drive circuit in the case of four cylinders and two groups.
【図16】 ４気筒１グループの場合の燃料噴射弁駆動回
路の構成図FIG. 16 is a configuration diagram of a fuel injection valve drive circuit in the case of one group of four cylinders.
【図17】 ６気筒１グループの場合の他の配置例の構成
図FIG. 17 is a configuration diagram of another arrangement example in the case of one group of 6 cylinders.
【図18】 ６気筒３グループの場合の他の配置例の構成
図FIG. 18 is a configuration diagram of another arrangement example in the case of three groups of six cylinders.
【図19】 ４気筒２グループの場合の他の配置例の構成
図FIG. 19 is a configuration diagram of another arrangement example in the case of four cylinders and two groups.
【図20】 ４気筒１グループの場合の他の配置例の構成
図FIG. 20 is a configuration diagram of another arrangement example in the case of one group of four cylinders.
【図21】 直噴エンジンの概略図[Fig. 21] Schematic diagram of a direct injection engine
【図22】 燃料噴射弁の断面図FIG. 22 is a sectional view of the fuel injection valve.
【図23】 従来の燃料噴射弁駆動回路（１気筒分）の構
成図FIG. 23 is a configuration diagram of a conventional fuel injection valve drive circuit (for one cylinder).
【図24】 従来の燃料噴射弁駆動回路の作動説明図FIG. 24 is an operation explanatory diagram of a conventional fuel injection valve drive circuit.
【図25】 従来の燃料噴射弁駆動回路の信号波形図FIG. 25 is a signal waveform diagram of a conventional fuel injection valve drive circuit.
【図26】 従来の燃料噴射弁駆動回路（６気筒分）の構
成図FIG. 26 is a configuration diagram of a conventional fuel injection valve drive circuit (for 6 cylinders).
１ 高電圧電源 ２ 車載バッテリ ３−１〜３−６ 燃料噴射弁のコイル ４，４−Ａ，４−Ｂ，４−Ｃ 開弁用ハイサイド側スイ
ッチング素子 ５，５−Ａ，５−Ｂ，５−Ｃ 開弁状態保持用ハイサイ
ド側スイッチング素子 ６−１〜６−６ 開弁用ローサイド側スイッチング素子 ５，５−Ａ，５−Ｂ，５−Ｃ 開弁状態保持用ハイサイ
ド側スイッチング素子 ７，７−Ａ，７−Ｂ，７−Ｃ 閉弁用ハイサイド側スイ
ッチング素子 ８−１〜８−６ 閉弁用ローサイド側スイッチング素子 ９，９−Ａ，９−Ｂ，９−Ｃ 電流検出抵抗1 High-voltage power supply 2 Vehicle-mounted battery 3-1 to 3-6 Coil of fuel injection valve 4,4-A, 4-B, 4-C High side switching element for valve opening 5, 5-A, 5-B, 5-C High-side switching element for holding valve open state 6-1 to 6-6 Low-side switching element for valve opening 5,5-A, 5-B, 5-C High-side switching element for holding valve open state 7, 7-A, 7-B, 7-C Valve closing high side switching element 8-1 to 8-6 Valve closing low side switching element 9, 9-A, 9-B, 9-C Current detection resistance
Claims (7)
射する多気筒直噴エンジンの燃料噴射弁駆動回路であっ
て、 各気筒の燃料噴射弁を同時に駆動されることのないグル
ープに分ける一方、 車載バッテリに比べ、高電圧を発生する高電圧電源と、 各グループ毎に、高電圧電源と各グループ内の燃料噴射
弁のコイルの一端との導通・遮断を制御する開弁用ハイ
サイド側スイッチング素子と、 各グループ毎に、車載バッテリと各グループ内の燃料噴
射弁のコイルの一端との導通・遮断を制御する開弁状態
保持用ハイサイド側スイッチング素子と、 各燃料噴射弁毎に、各燃料噴射弁のコイルの他端と接地
との導通・遮断を制御する開弁用ローサイド側スイッチ
ング素子と、 各グループ毎に、高電圧電源と各グループ内の燃料噴射
弁のコイルの他端との導通・遮断を制御する閉弁用ハイ
サイド側スイッチング素子と、 各燃料噴射弁毎に、各燃料噴射弁のコイルの一端と接地
との導通・遮断を制御する閉弁用ローサイド側スイッチ
ング素子と、 を設けてなる多気筒直噴エンジンの燃料噴射弁駆動回
路。1. A fuel injection valve drive circuit for a multi-cylinder direct injection engine in which fuel is directly injected into each cylinder from each fuel injection valve, and a fuel injection valve drive circuit is provided for a group in which the fuel injection valves of each cylinder are not simultaneously driven. On the other hand, compared to the on-board battery, a high-voltage power supply that generates a higher voltage, and a high-voltage power supply for each group that controls conduction / shutoff between the high-voltage power supply and one end of the coil of the fuel injection valve in each group. Side-side switching elements, a high-side switching element for maintaining the valve open state that controls conduction / interruption between the on-vehicle battery and one end of the coil of the fuel injection valve in each group for each group, and each fuel injection valve In addition, a low-side switching element for valve opening that controls conduction / interruption between the other end of the coil of each fuel injection valve and the ground, and a high-voltage power supply and a coil of the fuel injection valve in each group for each group. High-side switching element for valve closing, which controls conduction / shutoff with the end, and low-side switching for valve closing, which controls conduction / shutoff between one end of each fuel injection valve coil and ground for each fuel injection valve A fuel injection valve drive circuit for a multi-cylinder direct injection engine, which is provided with an element.
射する多気筒直噴エンジンの燃料噴射弁駆動回路であっ
て、 車載バッテリに比べ、高電圧を発生する高電圧電源と、 高電圧電源と各燃料噴射弁のコイルの一端との導通・遮
断を制御する単一の開弁用ハイサイド側スイッチング素
子と、 車載バッテリと各燃料噴射弁のコイルの一端との導通・
遮断を制御する単一の開弁状態保持用ハイサイド側スイ
ッチング素子と、 各燃料噴射弁毎に、各燃料噴射弁のコイルの他端と接地
との導通・遮断を制御する開弁用ローサイド側スイッチ
ング素子と、 高電圧電源と各グループ内の燃料噴射弁のコイルの他端
との導通・遮断を制御する単一の閉弁用ハイサイド側ス
イッチング素子と、 各燃料噴射弁毎に、各燃料噴射弁のコイルの一端と接地
との導通・遮断を制御する閉弁用ローサイド側スイッチ
ング素子と、 を設けてなる多気筒直噴エンジンの燃料噴射弁駆動回
路。2. A fuel injection valve drive circuit for a multi-cylinder direct injection engine, in which fuel is directly injected into each cylinder from each fuel injection valve, and a high voltage power source for generating a higher voltage than an on-vehicle battery, A single high-side switching element for valve opening that controls conduction / cutoff between the voltage power supply and one end of the coil of each fuel injection valve, and electrical continuity between the vehicle battery and one end of the coil of each fuel injection valve.
A single high-side switching element for maintaining the valve open state that controls shutoff, and a low-side side for valve opening that controls continuity / shutoff between the other end of each fuel injection valve coil and the ground for each fuel injection valve. A switching element, a single high-side switching element for closing the valve that controls conduction / interruption between the high voltage power supply and the other end of the coil of the fuel injection valve in each group, and each fuel for each fuel injection valve A fuel injection valve drive circuit for a multi-cylinder direct injection engine, comprising: a low-side switching element for valve closing, which controls connection / disconnection between one end of an injection valve coil and ground.
するコイル電流検出手段と、開弁状態保持時に、検出さ
れる電流が所定値となるように開弁状態保持用ハイサイ
ド側スイッチング素子をオンオフ制御する電流制御回路
とを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載
の多気筒直噴エンジンの燃料噴射弁駆動回路。3. A coil current detecting means for detecting a current flowing through a coil of each fuel injection valve, and a high side switching element for maintaining a valve open state so that the detected current has a predetermined value when the valve open state is maintained. 3. A fuel injection valve drive circuit for a multi-cylinder direct injection engine according to claim 1 or 2, further comprising a current control circuit for controlling ON / OFF of the engine.
サイド側スイッチング素子と直列に設けた電流検出抵抗
であることを特徴とする請求項３記載の多気筒直噴エン
ジンの燃料噴射弁駆動回路。4. The fuel injection valve for a multi-cylinder direct injection engine according to claim 3, wherein the current detection means is a current detection resistor provided in series with a high side switching element for maintaining a valve open state. Drive circuit.
ハイサイド側スイッチング素子のオン時に前記電流検出
抵抗により検出される電流が所定の上限値以下となるよ
うに制御するものであることを特徴とする請求項４記載
の多気筒直噴エンジンの燃料噴射弁駆動回路。5. The current control circuit controls the current detected by the current detection resistor to be equal to or less than a predetermined upper limit value when the valve opening state maintaining high side switching element is turned on. A fuel injection valve drive circuit for a multi-cylinder direct injection engine according to claim 4.
イド側スイッチング素子と接地との間に共通に設けた電
流検出抵抗であることを特徴とする請求項３記載の多気
筒直噴エンジンの燃料噴射弁駆動回路。6. The multi-cylinder direct injection engine according to claim 3, wherein the current detecting means is a current detecting resistor commonly provided between a plurality of low side switching elements for valve opening and the ground. Fuel injection valve drive circuit.
発生するものであることを特徴とする請求項１〜請求項
６のいずれか１つに記載の多気筒直噴エンジンの燃料噴
射弁駆動回路。7. The fuel for a multi-cylinder direct injection engine according to claim 1, wherein the high voltage power source generates a high voltage of 50 to 250V. Injection valve drive circuit.
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|---|---|---|---|
| JP00169296A JP3694950B2 (en) | 1996-01-09 | 1996-01-09 | Fuel injection valve drive circuit for multi-cylinder direct injection engines |
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|---|---|---|---|
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