JPH1077925A - Fuel injection device and its method - Google Patents

Fuel injection device and its method

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JPH1077925A
JPH1077925A JP8233853A JP23385396A JPH1077925A JP H1077925 A JPH1077925 A JP H1077925A JP 8233853 A JP8233853 A JP 8233853A JP 23385396 A JP23385396 A JP 23385396A JP H1077925 A JPH1077925 A JP H1077925A
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JP
Japan
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fuel injection
inductor
electromagnetic coil
current
injector
Prior art date
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Application number
JP8233853A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeru Obo
茂 於保
Hiroshi Katayama
博 片山
Mitsuru Watabe
満 渡部
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain rapid valve opening responsiveness by making a current flow to an inductor prior to injector valve opening, previously accumulating electromagnetic energy in an injector magnetic circuit, and forming a series circuit of the inductor and an injector magnetic coil at the time of injector valve opening so as to make the same current flow by a switching element. SOLUTION: Prior to fuel injection, a transistor switch 600 is switched on by an inductor current control signal, and a current flows to an inductor 200. At this time, a switch 610 is still in an off state, so that a current is not flowing to an injector electromagnetic coil 300. The instant a fuel injection control signal instructs injection, the switch 600 is switched off, and the switch 610 rapidly changes into an on state. At this time, an inductor current is suddenly lowered the instant the switch 600 is switched off, and then shifted at a time constant determined by a series circuit of the inductor 200 and injector electromagnetic coil 300, and the inductor current continuously flows through the injector electromagnetic circuit 300.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関用燃料噴射
装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel injection device for an internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】内燃機関の燃料噴射装置では、燃料噴射
量の計量精度向上と制御応答性改善のため、燃料噴射器
(インジェクタ)の開弁および閉弁を高速に制御する必
要がある。従来、燃料噴射弁には電磁力を用いて開閉す
る電磁弁が使用されている。しかし、電磁弁の駆動では
電磁コイルのインダクタンスが障害となり、高速な開弁
および閉弁応答を得るのが困難であった。このため、D
C−DCコンバータを用いてバッテリ電圧を昇圧し、高
電圧を印加することによるインジェクタの開弁応答性を
向上する手法が考案されている(特開昭59−85434 号公
報,特開平5−14130 号公報等)。
2. Description of the Related Art In a fuel injection device for an internal combustion engine, it is necessary to control the opening and closing of a fuel injector (injector) at high speed in order to improve the measurement accuracy of the fuel injection amount and the control response. Conventionally, an electromagnetic valve that opens and closes using electromagnetic force has been used as a fuel injection valve. However, when the electromagnetic valve is driven, the inductance of the electromagnetic coil becomes an obstacle, and it has been difficult to obtain high-speed valve opening and closing responses. For this reason, D
A method has been devised in which the battery voltage is boosted by using a C-DC converter and the valve opening response of the injector is improved by applying a high voltage (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 59-85434 and 5-14130). No.).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、昇圧回
路を用いる燃料噴射装置では、昇圧に必要な回路要素と
して、インダクタ,コンデンサ,スイッチング素子等が
必要であり、かつこれらは高電圧に耐え得るものでなけ
ればならない。またインジェクタの駆動制御回路にも高
電圧耐性を持つスイッチング素子が必要である。このた
め燃料噴射装置が大型で高価になるという問題がある。
またバッテリ電圧や温度等の変動によって電圧、ひいて
はインジェクタ駆動電流が変動し、インジェクタ特性が
変化するのも問題である。加えて高電圧を使用するた
め、製造・検査・点検・整備中において、人体が感電す
る危険性もある。
However, in a fuel injection device using a booster circuit, inductors, capacitors, switching elements, and the like are required as circuit elements necessary for boosting, and these can withstand high voltages. There must be. In addition, a switching element having high voltage resistance is required for the drive control circuit of the injector. Therefore, there is a problem that the fuel injection device is large and expensive.
Another problem is that the voltage, and thus the injector drive current, fluctuates due to fluctuations in the battery voltage, temperature, etc., and the injector characteristics change. In addition, since a high voltage is used, there is a risk of electric shock to the human body during manufacturing, inspection, inspection, and maintenance.

【0004】そこで本発明の目的は、バッテリ電圧を昇
圧した高電圧を使用することなく、簡単な構成と、温度
等の変動に対する動作安定性、および高速な開弁ならび
に閉弁特性とを併せ持つ燃料噴射装置を提供することに
ある。
An object of the present invention is to provide a fuel having both a simple structure, stable operation with respect to fluctuations in temperature and the like, and high-speed valve opening and valve closing characteristics without using a high voltage obtained by boosting a battery voltage. An object of the present invention is to provide an injection device.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は燃料噴射のため
に電磁力を用いて弁を開閉するインジェクタと、電磁弁
を形成する電磁コイルに直列接続されたインダクタと、
電流回路を開閉するスイッチング素子と、スイッチング
素子の動作を指示する制御回路を備えた燃料噴射装置に
係わるものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an injector for opening and closing a valve using electromagnetic force for fuel injection, an inductor connected in series to an electromagnetic coil forming an electromagnetic valve,
The present invention relates to a fuel injection device including a switching element for opening and closing a current circuit and a control circuit for instructing the operation of the switching element.

【0006】上記インダクタにはインジェクタの開弁以
前に電流が流され、インダクタの磁気回路には電磁エネ
ルギーがあらかじめ蓄積されている。インジェクタ開弁
時にはインダクタとインジェクタ電磁コイルが直列回路
を形成し、同一電流が流れるようにスイッチング素子は
動作する。このため瞬時にしてインダクタに蓄積されて
いた電磁エネルギーが電流としてインジェクタ電磁コイ
ルに供給される。従って、インジェクタ電磁コイルに瞬
間的に大きな電流を流すことができる。すなわち、イン
ジェクタ電磁弁を開くための電磁力が瞬間的に発生する
ため、高速な開弁応答性を得ることができる。
A current flows through the inductor before the injector is opened, and electromagnetic energy is previously stored in the magnetic circuit of the inductor. When the injector is opened, the inductor and the injector electromagnetic coil form a series circuit, and the switching element operates so that the same current flows. Therefore, the electromagnetic energy stored in the inductor is instantaneously supplied to the injector electromagnetic coil as a current. Therefore, a large current can be instantaneously passed through the injector electromagnetic coil. That is, since an electromagnetic force for opening the injector electromagnetic valve is instantaneously generated, high-speed valve opening response can be obtained.

【0007】次いで開弁後にはインジェクタ電磁コイル
に所定の期間、電流を流し、開弁状態を維持する必要が
ある。本発明ではスイッチング素子を用いてインジェク
タ開弁後の電磁コイルを流れる保持電流の大小またはO
N/OFFを短時間に切換制御する。この際、保持電流
の大小またはON/OFFの時間比率を調節することに
よって、平均的に保持電流を所定の値に制御できるの
で、バッテリ電圧や温度変動があっても安定なインジェ
クタ動作が得られる。
Next, after the valve is opened, it is necessary to supply a current to the injector electromagnetic coil for a predetermined period to maintain the valve open state. In the present invention, the magnitude of the holding current flowing through the electromagnetic coil after the injector valve is opened or
N / OFF is switched in a short time. At this time, by adjusting the magnitude of the holding current or the time ratio of ON / OFF, the holding current can be controlled to a predetermined value on average, so that a stable injector operation can be obtained even if there is a fluctuation in battery voltage or temperature. .

【0008】更にインジェクタの閉弁時には、スイッチ
ング素子はインジェクタ電磁コイルを流れる電流と、イ
ンダクタを流れる電流が別個の回路を流れるように動作
し、インジェクタ電磁コイルには電源電圧は引加されな
い。したがって、電磁コイル磁気回路に蓄積された電磁
エネルギーはインジェクタ電流として放出される。この
際、スイッチング素子は所定の抵抗がインジェクタ電磁
コイルと直列に接続されるように動作する。あるいはス
イッチング素子自体が高抵抗として作用する。この結
果、電磁エネルギーの熱エネルギーへの変換が促進さ
れ、電磁力が速やかに消失するため、インジェクタが高
速に閉弁することになる。
Further, when the injector is closed, the switching element operates so that the current flowing through the injector electromagnetic coil and the current flowing through the inductor flow through separate circuits, and the power supply voltage is not applied to the injector electromagnetic coil. Therefore, the electromagnetic energy stored in the electromagnetic coil magnetic circuit is emitted as an injector current. At this time, the switching element operates such that a predetermined resistance is connected in series with the injector electromagnetic coil. Alternatively, the switching element itself acts as a high resistance. As a result, the conversion of electromagnetic energy to heat energy is promoted, and the electromagnetic force is quickly eliminated, so that the injector closes at a high speed.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明の第1の実施例を図1に示
す。図1はエンジンの電子制御装置と1気筒分の燃料噴
射装置駆動部を示す。本実施例において、バッテリ10
0とインダクタ200およびインジェクタ電磁コイル3
00は直列に接続されている。インダクタ200および
電磁コイル300は各々抵抗210,310とインダク
タンス220,320を含んでいる。エンジン電子制御
装置400の発生するインダクタ電流制御信号がトラン
ジスタスイッチ600(SW1)に、また燃料噴射制御
信号がトランジスタスイッチ610(SW2)に各々供
給されている。各信号によりトランジスタスイッチ60
0,610のON/OFFが制御される。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. FIG. 1 shows an electronic control unit of an engine and a fuel injection device drive unit for one cylinder. In this embodiment, the battery 10
0 and inductor 200 and injector electromagnetic coil 3
00 is connected in series. The inductor 200 and the electromagnetic coil 300 include resistors 210 and 310 and inductances 220 and 320, respectively. The inductor current control signal generated by the engine electronic control device 400 is supplied to the transistor switch 600 (SW1), and the fuel injection control signal is supplied to the transistor switch 610 (SW2). The transistor switch 60 is controlled by each signal.
ON / OFF of 0,610 is controlled.

【0010】エンジン電子制御装置400にはマイクロ
コンピュータ401,信号入力回路402,ROM403,RA
M404,制御信号出力回路405が内蔵されている。マイ
クロコンピュータ401は信号入力回路を通して、エン
ジンの吸入空気流量センサ500,クランク角度センサ
501,バッテリ電圧センサ502,温度センサ503
の出力信号を入力する。またマイクロコンピュータ40
1はこれらセンサ入力信号と、ROM403,RAM404に格納さ
れているデータを用いて制御信号出力回路405の制御
出力を決定する。
The engine electronic control unit 400 includes a microcomputer 401, a signal input circuit 402, a ROM 403, and an RA.
M404 and a control signal output circuit 405 are incorporated. The microcomputer 401 receives a flow rate of the engine intake air, a crank angle sensor 501, a battery voltage sensor 502, and a temperature sensor 503 through a signal input circuit.
Input signal. The microcomputer 40
1 determines the control output of the control signal output circuit 405 using these sensor input signals and the data stored in the ROM 403 and the RAM 404.

【0011】図2のタイミングチャートを用いて図1の
エンジン電子制御装置及び燃料噴射装置駆動部の動作タ
イミングと電流の挙動を説明する。まず、インダクタ2
00を流れる電流の挙動は以下の通りである。最初に燃
料噴射開始に先立ち、インダクタ電流制御信号が出力さ
れる。このためトランジスタスイッチ600がONし、
インダクタ200には電流が流れる。この時点ではまだ
トランジスタスイッチ610はOFF状態であり、イン
ジェクタ電磁コイル300には電流は流れていない。燃
料噴射制御信号が噴射を指示した瞬間、スイッチ600
はOFF、スイッチ610はONへと急速に変化する。
この際、インダクタ磁気回路に蓄積された電磁エネルギ
ーは直ちには消失しないため、インダクタ電流は電磁コ
イル300を通って引き続き流れる。すなわちスイッチ6
00がOFFした瞬間、インダクタ電流は図2のA点か
らB点まで急激に変化し、その後インダクタ200と電
磁コイル300の直列回路により定まる時定数で、図2
のC点まで遷移する。この後、燃料噴射が停止となると
スイッチ610がOFFとなるため、インダクタ電流は
零となる。
The operation timing and current behavior of the engine electronic control unit and the fuel injection device drive unit of FIG. 1 will be described with reference to the timing chart of FIG. First, inductor 2
The behavior of the current flowing through 00 is as follows. First, prior to the start of fuel injection, an inductor current control signal is output. As a result, the transistor switch 600 turns on,
A current flows through the inductor 200. At this time, the transistor switch 610 is still in the OFF state, and no current flows through the injector electromagnetic coil 300. At the moment when the fuel injection control signal instructs the injection, the switch 600
Is rapidly changed to OFF, and the switch 610 is rapidly changed to ON.
At this time, since the electromagnetic energy stored in the inductor magnetic circuit does not disappear immediately, the inductor current continues to flow through the electromagnetic coil 300. That is, switch 6
At the moment when 00 is turned off, the inductor current rapidly changes from the point A to the point B in FIG.
To point C of FIG. Thereafter, when the fuel injection is stopped, the switch 610 is turned off, and the inductor current becomes zero.

【0012】上記説明においてインダクタ電流制御信号
の通電開始タイミングおよび通電時間はクランク角セン
サ501,バッテリ電圧センサ502,温度センサ50
3の信号を参照してマイクロコンピュータ401が決定
する。例えばバッテリ電圧が低い場合には通電時間を長
くして、所定の電流がインダクタ200に流れるように
制御する。また抵抗210は値が温度により変化する。
これを補償するため、例えば温度センサ503で冷却水
温を計測し、通電時間をこの温度に応じた所定の値とす
る。
In the above description, the start timing and the conduction time of the inductor current control signal are determined by the crank angle sensor 501, the battery voltage sensor 502, and the temperature sensor 50.
The microcomputer 401 decides with reference to the signal of No. 3. For example, when the battery voltage is low, the energization time is lengthened so that a predetermined current is controlled to flow through the inductor 200. The value of the resistor 210 changes with temperature.
In order to compensate for this, for example, the temperature of the cooling water is measured by the temperature sensor 503, and the energization time is set to a predetermined value corresponding to this temperature.

【0013】一方、インジェクタ電磁コイル300を流
れる電流の挙動は以下の通りである。燃料噴射停止時に
はスイッチ610がOFFしているため、電磁コイル3
00には電流は流れない。燃料噴射制御信号が噴射を指
示した瞬間、スイッチ600がOFF、スイッチ610
がONとなるため、インダクタ200を流れる電流は全
て電磁コイル300を通過するようになる。したがって
図2に示すように、噴射開始の直後、電磁コイル300
には零からE点まで急激に電流が流れ始める。このE点
における電流値は燃料噴射開始直前のインダクタ電流値
A、インダクタ200のインダクタンス220の値L
1、および電磁コイル300のインダクタンス220の
値L2によって原理的には決定され、 B=E=A{L1/(L1+L2)} …(1) の関係がある。しかし、実際にはインダクタ200およ
び電磁コイル300が電流のスイッチングに際して、大
きな逆起電力を発生する。このためトランジスタスイッ
チ600を逆起電力から保護する必要がある。図1にお
いてツエナーダイオード700はスイッチ600を保護
するために設けてあり、電圧を所定値以下に制限するク
ランプ作用を持つ。この結果、電磁コイル300にはツ
エナーダイオード700のクランプ電圧以上の電圧は印
加されない。このためクランプ電圧の値に応じてE点の
電流値は上記(1)式よりいくらか小さくなる。また電
磁コイル300の電流が零からE点に至るまでの時間も
クランプ電圧に依存する。したがって、ツエナーダイオ
ード700のクランプ電圧を所定の値に選ぶことによ
り、電磁コイルの初期電流増加の時間、あるいは傾きを
調整できる。
On the other hand, the behavior of the current flowing through the injector electromagnetic coil 300 is as follows. When the fuel injection is stopped, the switch 610 is OFF, so that the electromagnetic coil 3
No current flows through 00. At the moment when the fuel injection control signal instructs the injection, the switch 600 is turned off and the switch 610 is turned off.
Is turned ON, all the current flowing through the inductor 200 passes through the electromagnetic coil 300. Therefore, as shown in FIG.
, A current starts to flow rapidly from zero to point E. The current value at the point E is the inductor current value A immediately before the start of fuel injection, and the value L of the inductance 220 of the inductor 200.
1 and the value L2 of the inductance 220 of the electromagnetic coil 300 is determined in principle, and has the following relationship: B = E = A {L1 / (L1 + L2)} (1) However, actually, the inductor 200 and the electromagnetic coil 300 generate a large back electromotive force when the current is switched. Therefore, it is necessary to protect the transistor switch 600 from the back electromotive force. In FIG. 1, a Zener diode 700 is provided to protect the switch 600, and has a clamp function of limiting a voltage to a predetermined value or less. As a result, a voltage higher than the clamp voltage of the Zener diode 700 is not applied to the electromagnetic coil 300. For this reason, the current value at the point E becomes somewhat smaller than the above equation (1) according to the value of the clamp voltage. The time required for the current of the electromagnetic coil 300 to go from zero to point E also depends on the clamp voltage. Therefore, by selecting the clamp voltage of the Zener diode 700 to a predetermined value, the time or gradient of the initial current increase of the electromagnetic coil can be adjusted.

【0014】E点に到達した後の電磁コイル300を流
れる電流はインダクタ200を流れる電流と等しいた
め、図2のBCの曲線とEFの曲線は完全に一致する。
噴射停止となった瞬間には、スイッチ610がOFFす
るため、抵抗800が電磁コイル300に直列に接続さ
れる。噴射停止の瞬間に電磁コイル磁気回路に蓄積され
ていた電磁エネルギーは、電磁コイル300と抵抗80
0からなる直列回路を流れる電流として放出される。こ
の際、抵抗800をある程度大きくしておけば、電磁エ
ネルギーは主として抵抗800において急速に熱に変換
される。従って図2のEGに示すように、インジェクタ
電磁コイル電流は短時間に零となる。
Since the current flowing through the electromagnetic coil 300 after reaching the point E is equal to the current flowing through the inductor 200, the curve of BC and the curve of EF in FIG. 2 completely match.
At the moment when the injection is stopped, the switch 610 is turned off, so that the resistor 800 is connected in series to the electromagnetic coil 300. At the moment when the injection is stopped, the electromagnetic energy stored in the magnetic circuit of the electromagnetic coil is transferred to the electromagnetic coil 300 and the resistor 80.
It is emitted as a current flowing through a series circuit of zeros. At this time, if the resistance 800 is increased to some extent, the electromagnetic energy is rapidly converted into heat mainly in the resistance 800. Therefore, as shown by EG in FIG. 2, the injector electromagnetic coil current becomes zero in a short time.

【0015】以上、説明したように第1の実施例によれ
ばインジェクタ電磁コイルに瞬間的に大きな電流を流
し、かつ急速にこの電流を取り除くことができる。従っ
て、電磁弁を駆動する電磁力の発生,消滅も急速に起こ
るので、インジェクタの開弁,閉弁動作を高速に制御で
きる。なお、図1に示した本実施例では、電圧クランプ
用ツエナーダイオード700はトランジスタスイッチ6
00のコレクタとエミッタ間に設置した。しかし、これ
はトランジスタスイッチ600のコレクタとベース間に
設置しても同等の効果が得られる。また本実施例では、
燃料噴射停止に際して、電磁コイル300に蓄積されて
いる電磁エネルギーを抵抗800に消費させるように制
御した。しかし、抵抗800を取り除き、トランジスタ
スイッチ610のOFF時にトランジスタスイッチ61
0の抵抗分に電磁エネルギーを与えても同等の効果が得
られる。
As described above, according to the first embodiment, a large current can be instantaneously supplied to the injector electromagnetic coil, and this current can be quickly removed. Therefore, the generation and disappearance of the electromagnetic force for driving the solenoid valve also occurs rapidly, so that the valve opening and closing operations of the injector can be controlled at high speed. In the present embodiment shown in FIG. 1, the Zener diode 700 for voltage clamping is
It was placed between the collector and the emitter of 00. However, the same effect can be obtained even if it is installed between the collector and the base of the transistor switch 600. In this embodiment,
At the time of stopping the fuel injection, control was performed so that the electromagnetic energy stored in the electromagnetic coil 300 was consumed by the resistor 800. However, the resistor 800 is removed and the transistor switch 61 is turned off when the transistor switch 610 is turned off.
Even if electromagnetic energy is applied to the zero resistance, the same effect can be obtained.

【0016】また図3は本発明の第2の実施例である。
第2の実施例は第1の実施例に加えて、インジェクタ電
磁コイル300を流れる電流の安定化制御を図ったもの
である。インジェクタ電磁コイル電流は抵抗810の両
端の電圧として検出され、平均化回路900を経て演算
増幅器910に入力される。この値は演算増幅器910に
同じく入力されている目標電圧値と比較され、差電圧が
PWM制御回路410に供給されている。PWM制御回
路410は所定周波数の矩形パルスを発生する。PWM
制御回路410は発生する矩形パルスのパルス幅、すな
わちデューティ比を、演算増幅器910の差信号出力の
正負、および大小に応じて変化させる。すなわち、抵抗
810の両端電圧平均値が目標電圧値より小さく、演算
増幅器910の出力信号が正であれば、PWM制御回路
410は発生する矩形パルス幅を広げ、デューティ比を
大きくする。また逆に、抵抗810の両端電圧平均値が
目標電圧値より大きく、演算増幅器910の出力信号が
負であれば、PWM制御回路410は発生する矩形パル
ス幅を狭め、デューティ比を小さくするように動作す
る。
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention.
In the second embodiment, in addition to the first embodiment, stabilization control of a current flowing through the injector electromagnetic coil 300 is performed. The injector electromagnetic coil current is detected as a voltage across the resistor 810, and is input to the operational amplifier 910 via the averaging circuit 900. This value is compared with the target voltage value which is also input to the operational amplifier 910, and the difference voltage is supplied to the PWM control circuit 410. The PWM control circuit 410 generates a rectangular pulse having a predetermined frequency. PWM
The control circuit 410 changes the pulse width of the generated rectangular pulse, that is, the duty ratio, according to the sign of the difference signal output of the operational amplifier 910 and the magnitude of the difference signal output. That is, if the average value of the voltage between both ends of the resistor 810 is smaller than the target voltage value and the output signal of the operational amplifier 910 is positive, the PWM control circuit 410 widens the generated rectangular pulse width and increases the duty ratio. Conversely, if the average value of the voltage across the resistor 810 is greater than the target voltage value and the output signal of the operational amplifier 910 is negative, the PWM control circuit 410 reduces the generated rectangular pulse width and decreases the duty ratio. Operate.

【0017】PWM制御回路410の出力矩形パルスは
ANDゲート420に接続されている。この結果、図4
に示すように、スイッチ610は燃料噴射期間におい
て、PWM信号によってON/OFFする。このON/
OFFのデューティ比は上記で説明したように、抵抗8
10の両端電圧平均値、すなわちインジェクタ電磁コイ
ル電流の平均値が大きい場合には小さくなり、逆にイン
ジェクタ電磁コイル電流の平均値が小さい場合には大き
くなる。従って、噴射期間中においてインジェクタ電磁
コイル電流は図4に示すようにPWM信号に応じて変化
し、その平均値が目標電圧値と等しくなるように制御さ
れる。
The output rectangular pulse of the PWM control circuit 410 is connected to an AND gate 420. As a result, FIG.
As shown in the figure, the switch 610 is turned ON / OFF by the PWM signal during the fuel injection period. This ON /
As described above, the OFF duty ratio is determined by the resistance 8
When the average value of the voltage across the terminals 10, that is, the average value of the injector electromagnetic coil current is large, the value becomes small, and conversely, when the average value of the injector electromagnetic coil current is small, the value becomes large. Therefore, during the injection period, the injector electromagnetic coil current changes according to the PWM signal as shown in FIG. 4, and is controlled so that its average value becomes equal to the target voltage value.

【0018】マイクロコンピュータ401は制御信号出
力回路405を通して、PWM回路制御信号を発生し、
PWM制御回路410に供給する。PWM制御回路41
0はPWM回路制御信号が入力している期間のみ矩形パ
ルスを出力し、PWM制御動作を実行する。マイクロコ
ンピュータ401は燃料噴射開始後、バッテリ電圧や温
度等のセンサ信号を参照して決定した時間だけ遅れて、
PWM制御信号を発生する。これにより、例えば温度等
によるインジェクタ抵抗310の変化に対して、インジ
ェクタ電流のPWM制御動作の開始タイミングを調整で
きる。
The microcomputer 401 generates a PWM circuit control signal through a control signal output circuit 405,
It is supplied to the PWM control circuit 410. PWM control circuit 41
0 outputs a rectangular pulse only during the period when the PWM circuit control signal is input, and executes the PWM control operation. After starting the fuel injection, the microcomputer 401 is delayed by a time determined with reference to sensor signals such as a battery voltage and a temperature,
Generate a PWM control signal. This makes it possible to adjust the start timing of the injector current PWM control operation in response to a change in the injector resistance 310 due to, for example, temperature.

【0019】以上説明したように第2の実施例によれ
ば、インジェクタ電磁コイルの駆動電流の平均値が常に
所定の値になるよう制御されるので、バッテリ電圧の変
動や温度変化による抵抗値変化があっても、インジェク
タ電磁弁安定して制御することができる。
As described above, according to the second embodiment, since the average value of the driving current of the injector electromagnetic coil is controlled to be always a predetermined value, the resistance value change due to the fluctuation of the battery voltage and the temperature change. However, the injector solenoid valve can be controlled stably.

【0020】また図5は本発明の第3の実施例である。
第3の実施例はトランジスタスイッチが1個である点が
第1の実施例と異なる。本実施例ではエンジン電子制御
装置400は燃料噴射制御信号を発生し、トランジスタ
スイッチ600のON/OFFを制御する。スイッチ60
0がOFFすると、電磁コイル300に瞬時にして電流
が流れ始め、スイッチ600がONすると電磁コイル電
流は消失する。インダクタ200は燃料噴射停止時に通
電される。なお、スイッチ90はキースイッチと連動し
ており、エンジン回転中はONとなっている。第3の実
施例によればトランジスタスイッチ個数を節減しつつ、
第1の実施例と同様にインジェクタ電磁弁を高速制御可
能である。
FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention.
The third embodiment differs from the first embodiment in that one transistor switch is provided. In the present embodiment, the engine electronic control unit 400 generates a fuel injection control signal and controls ON / OFF of the transistor switch 600. Switch 60
When 0 is turned off, current starts to flow to the electromagnetic coil 300 instantaneously, and when the switch 600 is turned on, the electromagnetic coil current disappears. The inductor 200 is energized when fuel injection is stopped. The switch 90 is linked with the key switch, and is turned on while the engine is rotating. According to the third embodiment, while reducing the number of transistor switches,
As in the first embodiment, the injector solenoid valve can be controlled at high speed.

【0021】また図6は本発明の第4の実施例であり、
1個のインダクタ200を用いて、2つのインジェクタ
を制御するものである。すなわち、第1のインジェクタ
電磁コイル300と、抵抗311,インダクタンス32
1とから成る第2のインジェクタ電磁コイル301には
インダクタ200によって瞬時に電流が流される。エン
ジン電子制御装置400の発生する第1のインジェクタ
への第1燃料噴射信号がスイッチ610に供給され、ス
イッチ600の動作と合わせて、電磁コイル300の電
流を制御し、第1のインジェクタの燃料噴射を制御する
ことは第1の実施例と全く同様である。第1のインジェ
クタの燃料噴射後、エンジン電子制御装置400はイン
ダクタ電流制御信号によりスイッチ600をONとして
インダクタ200に再度通電する。その後、第2のイン
ジェクタへ第2の燃料噴射信号を発生し、スイッチ61
1がON/OFF制御され、インダクタ200と電磁コ
イル301とからなる直列回路を電流が燃料噴射期間だ
け流れて、第2のインジェクタの燃料噴射動作が完了す
る。上記述べた第2のインジェクタの動作は時間がずれ
ている点を除き、第1のインジェクタの動作と全く同様
である。
FIG. 6 shows a fourth embodiment of the present invention.
One injector 200 is used to control two injectors. That is, the first injector electromagnetic coil 300, the resistance 311 and the inductance 32
1 is instantaneously passed by the inductor 200 to the second injector electromagnetic coil 301 consisting of A first fuel injection signal to the first injector generated by the engine electronic control unit 400 is supplied to the switch 610, and the current of the electromagnetic coil 300 is controlled in accordance with the operation of the switch 600, so that the fuel injection of the first injector is performed. Is exactly the same as in the first embodiment. After the fuel injection of the first injector, the engine electronic control device 400 turns on the switch 600 by the inductor current control signal to re-energize the inductor 200. Thereafter, a second fuel injection signal is generated to the second injector, and the switch 61
1 is ON / OFF controlled, a current flows through a series circuit including the inductor 200 and the electromagnetic coil 301 for the fuel injection period, and the fuel injection operation of the second injector is completed. The operation of the second injector described above is exactly the same as the operation of the first injector except that the time is shifted.

【0022】以上説明したように第4の実施例によれ
ば、1個のインダクタを用いて複数気筒のインジェクタ
を高速応答で制御することができる。第4の実施例が4
気筒あるいは更に多数気筒のエンジンにまで拡大できる
ことは言うまでもない。
As described above, according to the fourth embodiment, it is possible to control the injectors of a plurality of cylinders with a high-speed response using one inductor. Fourth embodiment is 4
It goes without saying that it can be expanded to a cylinder or even a multi-cylinder engine.

【0023】上記第1乃至第4の実施例ではスイッチン
グ素子としてトランジスタを用いたが、これはバイポー
ラ型,MOS型、あるいはリレースイッチ等のいずれの
スイッチング素子を用いても、本発明を実施することが
できる。
In the first to fourth embodiments, a transistor is used as a switching element. However, the present invention can be implemented using any switching element such as a bipolar type, a MOS type, or a relay switch. Can be.

【0024】本実施例では高速開弁が可能となったの
で、エンジンのシリンダ内に直接燃料を噴射する燃料噴
射弁に用いると好適である。特に微量の燃料供給が要求
される運転条件での燃料制御精度が向上する。
In this embodiment, since high-speed valve opening is possible, it is preferable to use the fuel injection valve for injecting fuel directly into the cylinder of the engine. In particular, the fuel control accuracy under operating conditions that require a small amount of fuel supply is improved.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば昇
圧回路により高電圧を発生することなく、極めて高速に
インジェクタの電磁弁を開閉でき、しかも電圧,温度等
の変動に対して安定に動作する燃料噴射装置が得られ
る。
As described above, according to the present invention, the solenoid valve of the injector can be opened and closed at a very high speed without generating a high voltage by the booster circuit, and also stably with respect to fluctuations in voltage, temperature and the like. A working fuel injection device is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例。FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.

【図2】第1の実施例の動作説明図。FIG. 2 is an operation explanatory diagram of the first embodiment.

【図3】本発明の第2の実施例。FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention.

【図4】第2の実施例の動作説明図。FIG. 4 is an operation explanatory diagram of the second embodiment.

【図5】本発明の第3の実施例。FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第4の実施例。FIG. 6 shows a fourth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100…バッテリ、200…インダクタ、220…イン
ダクタンス、300,301…インジェクタ電磁コイ
ル、400…エンジン電子制御装置、401…マイクロ
コンピュータ、402…信号入力回路、403…RO
M、404…RAM、405…制御信号出力回路、41
0…PWM制御回路、420…ANDゲート、500…
空気流量センサ、501…クランク角センサ、502…
バッテリ電圧センサ、503…温度センサ、600,6
10,611…トランジスタスイッチ、700…ツエナ
ーダイオード、800,801…抵抗、900…平均化
回路、910…演算増幅器。
100: battery, 200: inductor, 220: inductance, 300, 301: injector electromagnetic coil, 400: engine electronic control unit, 401: microcomputer, 402: signal input circuit, 403: RO
M, 404 RAM, 405 control signal output circuit 41
0: PWM control circuit, 420: AND gate, 500:
Air flow sensor, 501 ... Crank angle sensor, 502 ...
Battery voltage sensor, 503 temperature sensor, 600, 6
10, 611: transistor switch, 700: zener diode, 800, 801: resistor, 900: averaging circuit, 910: operational amplifier.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電磁コイルの発生する電磁力を用いて弁を
開閉するインジェクタを用いた燃料噴射装置において、
インダクタと、一つまたは複数のスイッチング素子を有
するスイッチング回路とを設置し、前記インダクタには
燃料噴射開始に先立ち、あらかじめ駆動電流を流すよう
に前記スイッチング回路を構成かつ制御し、燃料噴射開
始タイミングにおいて前記インダクタを流れていた前記
駆動電流が前記電磁コイルに流れこむように、前記スイ
ッチング回路を構成かつ制御することを特徴とする燃料
噴射装置。
1. A fuel injection device using an injector that opens and closes a valve by using an electromagnetic force generated by an electromagnetic coil.
An inductor and a switching circuit having one or more switching elements are installed, and the switching circuit is configured and controlled so that a driving current flows in advance before the fuel injection is started in the inductor. The fuel injection device according to claim 1, wherein the switching circuit is configured and controlled such that the drive current flowing through the inductor flows into the electromagnetic coil.
【請求項2】電磁コイルの発生する電磁力を用いて弁を
開閉するインジェクタと、前記電磁コイルの電流回路を
開閉する第1のスイッチング回路と、前記第1のスイッ
チング素子の動作を制御する制御回路を備えた燃料噴射
装置において、前記電磁コイルに直列に接続されたイン
ダクタと、前記インダクタの電流回路を開閉する第2の
スイッチング回路を設置し、前記第2のスイッチング回
路を制御することにより燃料噴射開始に先立ち、あらか
じめ前記インダクタに電流を流し、燃料噴射開始タイミ
ングにおいて前記第1のスイッチング回路を制御するこ
とにより、前記電磁コイルと前記インダクタの直列回路
に電流が流れるよう構成したことを特徴とする燃料噴射
装置。
2. An injector for opening and closing a valve using an electromagnetic force generated by an electromagnetic coil, a first switching circuit for opening and closing a current circuit of the electromagnetic coil, and a control for controlling an operation of the first switching element. In a fuel injection device provided with a circuit, an inductor connected in series to the electromagnetic coil and a second switching circuit for opening and closing a current circuit of the inductor are provided, and the fuel is controlled by controlling the second switching circuit. Prior to the start of injection, a current is passed through the inductor in advance, and the first switching circuit is controlled at a fuel injection start timing, so that a current flows through a series circuit of the electromagnetic coil and the inductor. Fuel injector.
【請求項3】電磁コイルの発生する電磁力を用いて弁を
開閉するインジェクタを備えた燃料噴射装置において、
インダクタとスイッチング回路とを設置し、前記スイッ
チング回路の開閉により前記インダクタを流れる電流が
前記電磁コイルを流れるよう構成したことを特徴とする
燃料噴射装置。
3. A fuel injection device having an injector that opens and closes a valve using an electromagnetic force generated by an electromagnetic coil.
A fuel injection device, comprising an inductor and a switching circuit, wherein a current flowing through the inductor flows through the electromagnetic coil by opening and closing the switching circuit.
【請求項4】電磁コイルの発生する電磁力を用いて弁を
開閉するインジェクタと前記電磁コイルの電流回路を開
閉するスイッチング回路を備えた燃料噴射装置におい
て、燃料噴射の期間中においてのみ前記電磁コイルと同
一の電流が流れるように接続制御されるインダクタを備
えたことを特徴とする燃料噴射装置。
4. A fuel injection device comprising an injector for opening and closing a valve using an electromagnetic force generated by an electromagnetic coil and a switching circuit for opening and closing a current circuit of the electromagnetic coil, wherein the electromagnetic coil is provided only during fuel injection. A fuel injection device comprising an inductor whose connection is controlled so that the same current flows as in (1).
【請求項5】電磁コイルの発生する電磁力を用いて弁を
開閉するインジェクタと前記電磁コイルの電流回路を開
閉するスイッチング回路を備えた燃料噴射装置におい
て、燃料噴射の開始時点で、前記電磁コイルの発生する
逆起電力を打ち消す方向に逆起電力を発生するインダク
タを備えたことを特徴とする燃料噴射装置。
5. A fuel injection system comprising: an injector for opening and closing a valve by using an electromagnetic force generated by an electromagnetic coil; and a switching circuit for opening and closing a current circuit of the electromagnetic coil. A fuel injection device comprising an inductor that generates a back electromotive force in a direction to cancel the back electromotive force generated by the fuel injection device.
【請求項6】電磁コイルの発生する電磁力を用いて弁を
開閉するインジェクタと、前記電磁コイルに電流を供給
する電源とを備えた燃料噴射装置において、前記電源の
電圧を昇圧することなく、前記電磁コイルの抵抗分とイ
ンダクタンス分により定まる時定数を超えた立ち上がり
速さで前記電磁コイルに電流を流す機構を備えたことを
特徴とする燃料噴射装置。
6. A fuel injection system comprising: an injector that opens and closes a valve using an electromagnetic force generated by an electromagnetic coil; and a power supply that supplies a current to the electromagnetic coil, without increasing a voltage of the power supply. A fuel injection device comprising: a mechanism for flowing a current to the electromagnetic coil at a rising speed exceeding a time constant determined by a resistance component and an inductance component of the electromagnetic coil.
【請求項7】請求項1の燃料噴射装置において、燃料噴
射開始に先立ち、該インダクタにあらかじめ流している
駆動電流の通電時間をクランク角センサ,バッテリ電圧
センサ,温度センサの信号を参照して制御することを特
徴とする燃料噴射装置。
7. The fuel injection system according to claim 1, wherein prior to the start of fuel injection, the duration of energization of a drive current previously passed through said inductor is controlled by referring to signals from a crank angle sensor, a battery voltage sensor and a temperature sensor. A fuel injection device.
【請求項8】請求項1の燃料噴射装置において、該電磁
コイルの一端に電圧を制限するクランプ素子を設け、前
記クランプ素子のクランプ電圧を調整することにより、
該電磁コイルに流れる電流の立ち上がり時間を制御する
ことを特徴とする燃料噴射装置。
8. The fuel injection device according to claim 1, wherein a clamp element for limiting a voltage is provided at one end of the electromagnetic coil, and a clamp voltage of the clamp element is adjusted.
A fuel injection device for controlling a rise time of a current flowing through the electromagnetic coil.
【請求項9】車載電源に接続され、燃料噴射弁の駆動に
先立って所定期間、通電されるインダクタ,燃料噴射弁
の駆動時に、前記インダクタに蓄積されたエネルギーを
当該燃料噴射弁のコイルに流れる電流として放出する燃
料噴射弁の駆動回路とから成る燃料噴射装置。
9. An inductor which is connected to an on-vehicle power supply and is energized for a predetermined period prior to driving the fuel injection valve, and when the fuel injection valve is driven, energy stored in the inductor flows to the coil of the fuel injection valve. And a drive circuit for a fuel injection valve that discharges as a current.
【請求項10】車載電源に直列に接続されたインダクタ
と、電磁コイル式の燃料噴射弁と、を有するものにおい
て、燃料噴射開始タイミングでインダクタへの通流を遮
断し、その際インダクタに発生する逆起電力によるエネ
ルギーを前記燃料噴射弁の電磁コイルに供給する様にし
たことを特徴とする燃料噴射方法。
10. An apparatus having an inductor serially connected to a vehicle-mounted power supply and an electromagnetic coil type fuel injection valve, wherein the flow to the inductor is interrupted at a fuel injection start timing, and the inductor is generated at that time. A fuel injection method, wherein energy by a back electromotive force is supplied to an electromagnetic coil of the fuel injection valve.
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