JP5426622B2

JP5426622B2 - Boost control device for fuel injection valve

Info

Publication number: JP5426622B2
Application number: JP2011173541A
Authority: JP
Inventors: 夏子北村
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2011-08-09
Filing date: 2011-08-09
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2031-08-09
Also published as: JP2013036398A

Description

本発明は、内燃機関などに設けられた電磁式の燃料噴射弁を駆動するために当該燃料噴射弁に印加される電圧の昇圧を制御する燃料噴射弁用の昇圧制御装置に関する。 The present invention relates to a boost control device for a fuel injection valve that controls boosting of a voltage applied to the fuel injection valve in order to drive an electromagnetic fuel injection valve provided in an internal combustion engine or the like.

従来のこの種の昇圧制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この昇圧制御装置は、電源の電圧を昇圧する充電回路と、昇圧された電圧を蓄えるコンデンサを備えており、コンデンサの電圧を燃料噴射弁に印加することによって、燃料噴射弁が駆動される。 As a conventional boost control device of this type, for example, one disclosed in Patent Document 1 is known. This boost control device includes a charging circuit that boosts the voltage of a power supply and a capacitor that stores the boosted voltage, and the fuel injection valve is driven by applying the voltage of the capacitor to the fuel injection valve.

また、この昇圧制御装置では、燃料噴射弁の駆動を連続して行う際には、電源電圧およびコンデンサ電圧を検出し、それらの検出値から、コンデンサが過充電の上限値になるまでの時間を算出するとともに、この時間に基づき、燃料噴射弁の最初の駆動開始直前にコンデンサが過充電の上限値になるように、コンデンサへの充電開始タイミングが設定される。 Further, in this boost control device, when continuously driving the fuel injection valve, the power supply voltage and the capacitor voltage are detected, and the time from the detected value until the capacitor reaches the upper limit value of overcharge is determined. Based on this time, the charging start timing for the capacitor is set so that the capacitor reaches the upper limit of overcharging immediately before the first drive of the fuel injection valve is started.

特許第４６０９０９３号公報Japanese Patent No. 4609903

しかし、この従来の昇圧制御装置は、コンデンサへの充電開始タイミングを設定するために、電源電圧およびコンデンサ電圧の両方を検出することが必要である。また、両電圧の検出値に基づいて、コンデンサへの充電開始タイミングをあらかじめ設定するので、コンデンサに実際に充電される電圧に過不足が生じやすい。このため、コンデンサに充電された電圧が過剰な場合には、発熱量が増大するとともに、エネルギが無駄に消費されてしまう。逆に、コンデンサに充電された電圧が不足した場合には、燃料噴射弁の動作に支障を来す。 However, this conventional step-up control device needs to detect both the power supply voltage and the capacitor voltage in order to set the charging start timing for the capacitor. Moreover, since the charging start timing for the capacitor is set in advance based on the detected values of both voltages, the voltage actually charged in the capacitor is likely to be excessive or insufficient. For this reason, when the voltage charged in the capacitor is excessive, the amount of heat generation increases and energy is wasted. Conversely, when the voltage charged in the capacitor is insufficient, the operation of the fuel injection valve is hindered.

また、コンデンサでの過電流などを監視するために、電流検出回路を併用することも知られているが、その場合には、製造コストが増大するとともに、電流検出回路の発熱によって発熱量も増大してしまう。 In addition, it is also known to use a current detection circuit together to monitor overcurrent in the capacitor, but in that case, the manufacturing cost increases and the amount of heat generated by the heat generation of the current detection circuit also increases. Resulting in.

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、コンデンサの電圧の検出値を用いて、燃料噴射弁に印加される電圧を過不足なく昇圧でき、それにより、燃料噴射弁の適正な動作を確保しながら、発熱の抑制と省エネルギ化を図ることができる燃料噴射弁用の昇圧制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and can use the detected value of the voltage of the capacitor to boost the voltage applied to the fuel injection valve without excess or deficiency. An object of the present invention is to provide a boost control device for a fuel injection valve that can suppress heat generation and save energy while ensuring an appropriate operation.

この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、電磁式の燃料噴射弁４を駆動するために燃料噴射弁４に印加される電圧の昇圧を制御する燃料噴射弁用の昇圧制御装置であって、電源（実施形態における（以下、本項において同じ）バッテリ１１）の電圧（バッテリ電圧ＶＢ）を昇圧するための昇圧回路２０と、燃料噴射弁４に印加するために、昇圧された電圧が充電されるコンデンサ２５と、コンデンサ２５の電圧（コンデンサ電圧ＶＣ）を検出する電圧検出手段（電圧検出回路５１、ＣＰＵ４０）と、燃料噴射弁４の駆動が開始されたときに、昇圧回路２０の昇圧動作を開始させ、燃料噴射弁４の駆動中のときに、昇圧回路２０の昇圧動作を継続するとともに、燃料噴射弁４の非駆動中で、検出されたコンデンサ２５の電圧が所定の下限値ＶＲＥＦＬ以下になったときに、昇圧回路２０の昇圧動作を開始させ、燃料噴射弁４の非駆動中で、コンデンサ２５の電圧が所定の上限値ＶＲＥＦＨ以上になったときに、昇圧回路２０の昇圧動作を停止させる昇圧動作制御手段（ＣＰＵ４０、図４のステップ５〜９）と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve this object, the invention according to claim 1 is a boost control device for a fuel injection valve that controls boosting of a voltage applied to the fuel injection valve 4 in order to drive the electromagnetic fuel injection valve 4. The booster circuit 20 for boosting the voltage (battery voltage VB) of the power source (battery 11 in the embodiment (hereinafter the same in this section)) and the boosted voltage to be applied to the fuel injection valve 4 The capacitor 25 to be charged with voltage, the voltage detection means (voltage detection circuit 51 , CPU 40 ) for detecting the voltage of the capacitor 25 (capacitor voltage VC), and the booster circuit 20 when driving of the fuel injection valve 4 is started. to start the boosting operation, when during driving of the fuel injection valve 4, while continuing the boosting operation of the booster circuit 20, a non-driven in the fuel injection valve 4, the voltage of the detected capacitor 25 is predetermined When it is less than the lower limit value VREFL, to start the boosting operation of the booster circuit 20, a non-driven in the fuel injection valve 4, when the voltage of the capacitor 25 exceeds a predetermined upper limit value VREFH, the booster circuit 20 And a step-up operation control means (CPU 40, steps 5 to 9 in FIG. 4).

この構成によれば、電源の電圧は、昇圧回路によって昇圧され、コンデンサに充電される。昇圧されたコンデンサの電圧は、電磁式の燃料噴射弁に印加され、それにより、燃料噴射弁が駆動され、燃料が噴射される。 According to this configuration, the voltage of the power supply is boosted by the booster circuit and charged to the capacitor. The boosted capacitor voltage is applied to the electromagnetic fuel injection valve, whereby the fuel injection valve is driven and fuel is injected.

また、燃料噴射弁の駆動が開始されたときに、昇圧回路の昇圧動作を開始させ、燃料噴射弁の駆動中のときには、昇圧回路の昇圧動作を継続する。さらに、コンデンサ電圧を検出するとともに、燃料噴射弁の非駆動中で、検出されたコンデンサ電圧が所定の下限値以下になったときには、昇圧回路の昇圧動作が開始される。これにより、燃料噴射弁を駆動するのに十分な昇圧電圧を確保することができる。 Further, the boost operation of the booster circuit is started when the drive of the fuel injection valve is started, and the boost operation of the booster circuit is continued when the fuel injector is being driven . Furthermore, detects the capacitor voltage, in a non-driven fuel injection valve, the detected capacitor voltage sometimes becomes less than a predetermined lower limit value, the boosting operation of the booster circuit is started. As a result, a boosted voltage sufficient to drive the fuel injection valve can be ensured.

また、燃料噴射弁の非駆動中で、検出されたコンデンサ電圧が所定の上限値以上になったときには、昇圧回路の昇圧動作が停止される。これにより、余分な昇圧が確実に回避されることで、発熱を抑制できるとともに、エネルギの無駄な消費を防止し、省エネルギ化を図ることができる。 Further, in the non-driving in the fuel injection valve, the detected capacitor voltage sometimes becomes more than a predetermined upper limit value, the boosting operation of the booster circuit is stopped. Thereby, excessive boosting can be avoided reliably, so that heat generation can be suppressed, wasteful consumption of energy can be prevented, and energy saving can be achieved.

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の燃料噴射弁用の昇圧制御装置において、昇圧回路２０は、ＯＮ／ＯＦＦの切換によって昇圧動作を制御するスイッチング素子（第１スイッチ２１、第２スイッチ２２）を有し、電圧検出手段は、昇圧回路２０の昇圧動作中、スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦが切り換わったタイミングに応じて、コンデンサの電圧を検出すること（図４のステップ２〜４）を特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the step-up control device for a fuel injection valve according to the first aspect, the step-up circuit 20 includes a switching element (first switch 21, second switch) that controls the step-up operation by ON / OFF switching. The voltage detection means detects the voltage of the capacitor according to the timing at which the switching element is switched on / off during the boosting operation of the booster circuit 20 (steps 2 to 4 in FIG. 4). ) .

この構成によれば、昇圧回路はスイッチング素子を有しており、このスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦの切換によって、昇圧動作が制御される。また、電圧検出回路は、昇圧回路の昇圧動作中、スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦが切り換わったタイミングに応じて、コンデンサの電圧を検出する。このように、コンデンサ電圧のサンプリングを、スイッチング素子のスイッチングに同期した統一された明確なタイミングで行うので、スイッチング間におけるコンデンサ電圧の変動の影響を受けることなく、コンデンサ電圧を精度良く読み込むことができる。 According to this configuration, the booster circuit has the switching element , and the boosting operation is controlled by switching ON / OFF of the switching element . Further, the voltage detection circuit detects the voltage of the capacitor according to the timing when the switching element is switched ON / OFF during the boosting operation of the boosting circuit. As described above, since the sampling of the capacitor voltage is performed at a unified and clear timing synchronized with the switching of the switching element , the capacitor voltage can be accurately read without being affected by the fluctuation of the capacitor voltage between the switching operations. .

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の燃料噴射弁用の昇圧制御装置において、昇圧回路２０は、電源に接続されたコイル２３を有し、スイッチング素子（第１スイッチ２１）は、ＯＮ状態のときに電源の電気エネルギがコイル２３に蓄えられ、ＯＦＦ状態のときにコイル２３に蓄えられた電気エネルギがコンデンサ２５に供給されるように構成され、電圧検出手段は、昇圧回路２０の昇圧動作中、スイッチング素子がＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り換わったときに、コンデンサの電圧を検出すること（図４のステップ２〜４）を特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の燃料噴射弁用の昇圧制御装置において、電圧検出手段は、昇圧回路２０の昇圧動作の実行中と停止中において互いに異なるタイミングで、コンデンサの電圧を検出すること（図４のステップ２〜４）を特徴とする。
この構成によれば、電圧検出回路によるコンデンサ電圧の検出タイミングを、昇圧動作の実行中と停止中の間で異ならせることによって、コンデンサ電圧が変動する昇圧動作の実行中、およびコンデンサ電圧が安定している昇圧動作の停止中のいずれの場合においても、コンデンサ電圧を精度良く読み込むことができる。したがって、以上のように精度良く読み込まれたコンデンサ電圧を用いて、昇圧動作の実行の可否を適切に決定でき、昇圧制御をより適切に行うことができる。その結果、コンデンサの過電流を監視するために従来、設けられていた電流検出回路を省略でき、それにより、製造コストを削減できるとともに、発熱を抑制することができる。 According to a third aspect of the present invention, in the boost control device for a fuel injection valve according to the second aspect, the booster circuit 20 has a coil 23 connected to a power source, and the switching element (first switch 21) is The electric energy of the power source is stored in the coil 23 in the ON state, and the electric energy stored in the coil 23 is supplied to the capacitor 25 in the OFF state. During the step-up operation, the voltage of the capacitor is detected when the switching element is switched from the ON state to the OFF state (steps 2 to 4 in FIG. 4).
According to a fourth aspect of the present invention, in the boost control device for a fuel injection valve according to any one of the first to third aspects, the voltage detecting means has different timings during execution and stop of the boosting operation of the booster circuit 20. Thus, the capacitor voltage is detected (steps 2 to 4 in FIG. 4).
According to this configuration, the capacitor voltage detection timing by the voltage detection circuit is made different between when the boosting operation is being performed and when the boosting operation is being stopped, so that the capacitor voltage is stable during the boosting operation in which the capacitor voltage fluctuates. In any case where the boosting operation is stopped, the capacitor voltage can be read with high accuracy. Therefore, by using the capacitor voltage read with high accuracy as described above, it is possible to appropriately determine whether or not to execute the boosting operation, and to perform boosting control more appropriately. As a result, it is possible to omit the current detection circuit that has been conventionally provided to monitor the overcurrent of the capacitor, thereby reducing the manufacturing cost and suppressing heat generation.

燃料噴射弁を概略的に示す図である。It is a figure which shows a fuel injection valve roughly. 燃料噴射弁を駆動する駆動回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the drive circuit which drives a fuel injection valve. 昇圧回路の昇圧動作を示すタイミングチャートである。6 is a timing chart showing a boosting operation of the boosting circuit. 昇圧制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a pressure | voltage rise control process. 昇圧制御処理によって得られる動作例を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the operation example obtained by a pressure | voltage rise control process.

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１に示す燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）４は、例えば、図示しないガソリンエンジン（以下「エンジン」という）に気筒ごとに設けられ、各気筒内に燃料を直接、噴射するのに用いられるものである。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. A fuel injection valve (hereinafter referred to as “injector”) 4 shown in FIG. 1 is provided for each cylinder in a gasoline engine (hereinafter referred to as “engine”) (not shown), for example, and is used to directly inject fuel into each cylinder. It is what

このインジェクタ４は、電磁式のものであり、ケーシング５内に収容され、その上端部に固定された電磁石６と、ばね７と、電磁石６の下方に配置されたアーマチュア８と、このアーマチュア８の下側に一体に設けられた弁体９などで構成されている。インジェクタ４には、燃料供給装置（図示せず）から高圧の燃料が供給される。 The injector 4 is of an electromagnetic type, is accommodated in a casing 5, and is fixed to an upper end portion of an electromagnet 6, a spring 7, an armature 8 disposed below the electromagnet 6, and the armature 8. It is comprised by the valve body 9 etc. which were integrally provided in the lower side. High pressure fuel is supplied to the injector 4 from a fuel supply device (not shown).

電磁石６は、ヨーク６ａと、その外周に巻かれたコイル６ｂで構成されており、このコイル６ｂには、図２に示す駆動回路１０が接続されている。ばね７は、ヨーク６ａとアーマチュア８の間に配置されており、弁体９を閉弁側に付勢する。 The electromagnet 6 includes a yoke 6a and a coil 6b wound around the yoke 6a. A drive circuit 10 shown in FIG. 2 is connected to the coil 6b. The spring 7 is disposed between the yoke 6a and the armature 8 and biases the valve body 9 toward the valve closing side.

駆動回路１０は、バッテリ１１の電圧を昇圧するための昇圧回路２０と、コイル６ｂに電圧を印加し、インジェクタ４を駆動するためのインジェクタ駆動回路３０で構成されている。これらの回路２０、３０の動作は、後述するＣＰＵ４０によって制御される。なお、バッテリ１１は、エンジンを動力源とする発電機（図示せず）を用いて充電される。 The drive circuit 10 includes a booster circuit 20 for boosting the voltage of the battery 11 and an injector drive circuit 30 for applying a voltage to the coil 6 b and driving the injector 4. The operations of these circuits 20 and 30 are controlled by a CPU 40 described later. The battery 11 is charged using a generator (not shown) that uses an engine as a power source.

昇圧回路２０は、第１および第２スイッチ２１、２２、コイル２３、ダイオード２４およびコンデンサ２５で構成されている。第１スイッチ２１は、Ｎチャネル型のＦＥＴで構成されており、そのドレインは、バッテリ１１に接続されたコイル２３の出力側に接続されている。また、第１スイッチ２１のソースおよびゲートはそれぞれ、アースおよびＣＰＵ４０に接続されている。このゲートにＣＰＵ４０から第１駆動信号ＳＤ１が入力されると、第１スイッチ２１がＯＮされ、そのドレイン−ソース間が通電状態になる。 The booster circuit 20 includes first and second switches 21 and 22, a coil 23, a diode 24, and a capacitor 25. The first switch 21 is composed of an N-channel FET, and its drain is connected to the output side of the coil 23 connected to the battery 11. The source and gate of the first switch 21 are connected to the ground and the CPU 40, respectively. When the first drive signal SD1 is input to the gate from the CPU 40, the first switch 21 is turned on and the drain-source is energized.

第２スイッチ２２もまた、Ｎチャネル型のＦＥＴで構成されており、そのドレインは、第１スイッチ２１とコイル２３の間に接続されている。また、第２スイッチ２２のソースおよびゲートはそれぞれ、コンデンサ２５の入力側およびＣＰＵ４０に接続されている。このゲートにＣＰＵ４０から第２駆動信号ＳＤ２が入力されると、第２スイッチ２２がＯＮされ、そのドレイン−ソース間が通電状態になる。 The second switch 22 is also composed of an N-channel FET, and its drain is connected between the first switch 21 and the coil 23. The source and gate of the second switch 22 are connected to the input side of the capacitor 25 and the CPU 40, respectively. When the second drive signal SD2 is input to the gate from the CPU 40, the second switch 22 is turned on and the drain-source is energized.

また、ダイオード２４は、第２スイッチ２２と並列に設けられており、そのアノード側が第２スイッチ２２のドレインに接続され、カソード側が第２スイッチ２２のソースに接続されている。 The diode 24 is provided in parallel with the second switch 22, the anode side thereof being connected to the drain of the second switch 22, and the cathode side being connected to the source of the second switch 22.

この昇圧回路２０では、図３に示すようにして昇圧動作が行われる、まず、第１駆動信号ＳＤ１を出力し、第１スイッチ２１をＯＮする。これにより、バッテリ１１の電圧（以下「バッテリ電圧」という）ＶＢがコイル２３に印加されることによって、コイル２３にコイル電流ＩＬが流れ、電気エネルギが蓄えられる。 In the booster circuit 20, the boosting operation is performed as shown in FIG. 3. First, the first drive signal SD1 is output and the first switch 21 is turned ON. As a result, when the voltage VB of the battery 11 (hereinafter referred to as “battery voltage”) VB is applied to the coil 23, the coil current IL flows through the coil 23 and electric energy is stored.

この状態から、第１駆動信号ＳＤ１の出力を停止し、第１スイッチ２１をＯＦＦするとともに、その直後に、第２駆動信号ＳＤ２を出力し、第２スイッチ２２をＯＮする。これにより、コイル２３に蓄えられた電気エネルギが、第２スイッチ２２を介してコンデンサ２５に供給され、蓄電される。これに伴い、コイル電流ＩＬが低下するとともに、コンデンサ２５の電圧（以下「コンデンサ電圧」という）ＶＣが上昇する。 From this state, the output of the first drive signal SD1 is stopped, the first switch 21 is turned OFF, and immediately after that, the second drive signal SD2 is output and the second switch 22 is turned ON. As a result, the electrical energy stored in the coil 23 is supplied to the capacitor 25 via the second switch 22 and stored. As a result, the coil current IL decreases and the voltage of the capacitor 25 (hereinafter referred to as “capacitor voltage”) VC increases.

その後、第２駆動信号ＳＤ２の出力を停止し、第２スイッチ２２をＯＦＦするとともに、その直後に、第１駆動信号ＳＤ１を出力し、第１スイッチ２１をＯＮすることによって、コイル２３に電気エネルギが再び蓄えられる。以後、同様に、第１および第２スイッチ２１、２２の一方のＯＮ動作と他方のＯＦＦ動作を互いに同期させながら交互に切り換えることによって、昇圧動作が行われる。以下、このような昇圧制御を「同期整流制御」という。なお、図３中のｔｓｍｐ１〜ｔｓｍｐ４は、後述するコンデンサ電圧ＶＣのサンプリングタイミングを示す。 Thereafter, the output of the second drive signal SD2 is stopped, the second switch 22 is turned off, and immediately after that, the first drive signal SD1 is outputted and the first switch 21 is turned on, whereby electric energy is supplied to the coil 23. Is stored again. Thereafter, similarly, the boosting operation is performed by alternately switching the ON operation of one of the first and second switches 21 and 22 and the OFF operation of the other of the first and second switches 21 and 22 in synchronism with each other. Hereinafter, such boost control is referred to as “synchronous rectification control”. Note that tsmp1 to tsmp4 in FIG. 3 indicate the sampling timing of the capacitor voltage VC described later.

インジェクタ駆動回路３０は、Ｎチャネル型のＦＥＴでそれぞれ構成された第３〜第５スイッチ３１〜３３と、ツェナーダイオード３４などで構成されている。 The injector drive circuit 30 includes third to fifth switches 31 to 33 each formed of an N-channel FET, a Zener diode 34, and the like.

第３スイッチ３１のドレイン、ソースおよびゲートはそれぞれ、昇圧回路２０、電磁石６のコイル６ｂの一端およびＣＰＵ４０に接続されている。このゲートにＣＰＵ４０から第３駆動信号ＳＤ３が入力されると、第３スイッチ３１がＯＮされ、そのドレイン−ソース間が通電状態になる。 The drain, source, and gate of the third switch 31 are connected to the booster circuit 20, one end of the coil 6b of the electromagnet 6, and the CPU 40, respectively. When the third drive signal SD3 is input from the CPU 40 to this gate, the third switch 31 is turned on and the drain-source is energized.

第４スイッチ３２のドレイン、ソースおよびゲートはそれぞれ、バッテリ１１、コイル６ｂの一端およびＣＰＵ４０に接続されている。このゲートにＣＰＵ４０から第４駆動信号ＳＤ４が入力されると、第４スイッチ３２がＯＮされ、そのドレイン−ソース間が通電状態になる。 The drain, source, and gate of the fourth switch 32 are connected to the battery 11, one end of the coil 6b, and the CPU 40, respectively. When the fourth drive signal SD4 is input from the CPU 40 to this gate, the fourth switch 32 is turned on, and the drain-source is energized.

第５スイッチ３３のドレイン、ソースおよびゲートはそれぞれ、コイル６ｂの他端、アースおよびＣＰＵ４０に接続されている。このゲートにＣＰＵ４０から第５駆動信号ＳＤ５が入力されると、第５スイッチ３３がＯＮされ、そのドレイン−ソース間が通電状態になる。 The drain, source, and gate of the fifth switch 33 are connected to the other end of the coil 6b, the ground, and the CPU 40, respectively. When the fifth drive signal SD5 is input from the CPU 40 to this gate, the fifth switch 33 is turned on and the drain-source is energized.

ツェナーダイオード３４は、アノード側がアースに接続され、カソード側がコイル６ｂの他端に接続されている。 The Zener diode 34 has an anode side connected to the ground and a cathode side connected to the other end of the coil 6b.

以上の構成により、このインジェクタ駆動回路３０では、ＣＰＵ４０からの第３〜第５駆動信号ＳＤ３〜ＳＤ５に応じて、第３〜第５スイッチ３１〜３３のＯＮ／ＯＦＦを切り換え、インジェクタ４のコイル６ｂへの電圧の印加状態を制御することによって、インジェクタ４の動作が制御される。 With the above configuration, in this injector drive circuit 30, the third to fifth switches 31 to 33 are switched ON / OFF according to the third to fifth drive signals SD3 to SD5 from the CPU 40, and the coil 6b of the injector 4 is switched. The operation of the injector 4 is controlled by controlling the voltage application state.

具体的には、第３〜第５スイッチ３１〜３３がＯＦＦ状態のときには、インジェクタ４のコイル６ｂが印加されず、コイル６ｂに駆動電流ＩＡＣが流れないことで、インジェクタ４の弁体９は、ばね７の付勢力で閉弁位置（図１（ａ））に位置し、インジェクタ４は閉弁状態に保持される。 Specifically, when the third to fifth switches 31 to 33 are in the OFF state, the coil 6b of the injector 4 is not applied, and the drive current IAC does not flow to the coil 6b, so that the valve body 9 of the injector 4 is The injector 4 is positioned at the valve closing position (FIG. 1A) by the urging force of the spring 7, and the injector 4 is held in the valve closing state.

この状態から、第３および第５スイッチ３１、３３をＯＮすると、昇圧されたコンデンサ電圧ＶＣがインジェクタ４のコイル６ｂに印加されることによって、コイル６ｂに大きな駆動電流ＩＡＣが流れ、電磁石６が過励磁される（過励磁制御）。この過励磁により、アーマチュア８が、ばね７の付勢力に抗して電磁石６に引き寄せられることで、インジェクタ４が開弁し（図１（ｂ））、インジェクタ４から燃料が噴射される。このように、インジェクタ４を駆動する際、まず過励磁制御を行うことによって、燃料の高い圧力に抗してインジェクタ４を迅速に開弁させるのに十分な磁力が確保される。 When the third and fifth switches 31 and 33 are turned on from this state, the boosted capacitor voltage VC is applied to the coil 6b of the injector 4, so that a large drive current IAC flows through the coil 6b and the electromagnet 6 is excessive. Excited (overexcitation control). By this overexcitation, the armature 8 is attracted to the electromagnet 6 against the urging force of the spring 7, whereby the injector 4 is opened (FIG. 1B), and fuel is injected from the injector 4. Thus, when the injector 4 is driven, first, overexcitation control is performed, so that a sufficient magnetic force is secured to quickly open the injector 4 against high fuel pressure.

その後、第３スイッチ３１をＯＦＦし、コンデンサ電圧ＶＣの印加を終了するとともに、第４スイッチ３２をＯＮすると、バッテリ電圧ＶＢがインジェクタ４のコイル６ｂに印加される。これにより、コイル６ｂに小さな駆動電流ＩＡＣが流れることによって、インジェクタ４は開弁状態に保持され、燃料の噴射が継続される（保持制御）。この保持制御では、バッテリ電圧ＶＢの印加が間欠的に行われ、駆動電流ＩＡＣは所定の範囲内の小さな値に制御される。 After that, when the third switch 31 is turned off to finish the application of the capacitor voltage VC and the fourth switch 32 is turned on, the battery voltage VB is applied to the coil 6b of the injector 4. As a result, when the small drive current IAC flows through the coil 6b, the injector 4 is held in the valve open state, and fuel injection is continued (holding control). In this holding control, the battery voltage VB is intermittently applied, and the drive current IAC is controlled to a small value within a predetermined range.

この状態から、第４および第５スイッチ３２、３３をＯＦＦすると、バッテリ電圧ＶＢの印加が終了し、それに応じて弁体９がばね７の付勢力で閉弁位置に復帰することによって、インジェクタ４が閉弁し、燃料の噴射が終了する。また、コイル６ｂに残留した電流が、ツェナーダイオード１４を介してアースに流れることで、電磁石６は非励磁状態になる。 When the fourth and fifth switches 32 and 33 are turned off from this state, the application of the battery voltage VB is completed, and the valve body 9 is returned to the valve closing position by the biasing force of the spring 7 accordingly. Closes and fuel injection ends. Further, the current remaining in the coil 6b flows to the ground via the Zener diode 14, so that the electromagnet 6 is in a non-excited state.

また、昇圧回路２０には、電圧検出回路５１が設けられている。この電圧検出回路５１は、コンデンサ電圧ＶＣを検出し、その検出信号をＣＰＵ４０に出力する。また、ＣＰＵ４０にはさらに、イグニッション・スイッチ（図示せず）から、そのＯＮ／ＯＦＦ状態を表す検出信号が入力される。 The booster circuit 20 is provided with a voltage detection circuit 51. The voltage detection circuit 51 detects the capacitor voltage VC and outputs a detection signal to the CPU 40. Further, a detection signal indicating the ON / OFF state is input to the CPU 40 from an ignition switch (not shown).

ＣＰＵ４０は、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などとともに、マイクロコンピュータを構成するものである。ＣＰＵ４０は、第１および第２スイッチ２１、２２のＯＮ／ＯＦＦを制御し、昇圧回路２０の昇圧動作を制御する昇圧制御や、第３〜第５スイッチ３１〜３３のＯＮ／ＯＦＦを制御することによって、インジェクタ４を駆動し、燃料噴射量および燃料噴射時期を制御する燃料噴射制御などを実行する。なお、実施形態では、ＣＰＵ４０は、昇圧動作制御手段および電圧サンプリング手段に相当する。 The CPU 40 constitutes a microcomputer together with a RAM, a ROM, an I / O interface (all not shown), and the like. The CPU 40 controls ON / OFF of the first and second switches 21 and 22, and controls boosting control for controlling the boosting operation of the boosting circuit 20 and ON / OFF of the third to fifth switches 31 to 33. Thus, the injector 4 is driven to execute fuel injection control for controlling the fuel injection amount and fuel injection timing. In the embodiment, the CPU 40 corresponds to a step-up operation control unit and a voltage sampling unit.

図４は、上述した昇圧制御処理を示すフローチャートである。本処理は、所定の周期ΔＴ（例えば１ｍｓ）で、繰り返し実行される。本処理ではまず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、イグニッション・スイッチがＯＮ状態であるか否かを判別する。この答がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。 FIG. 4 is a flowchart showing the above-described boost control process. This process is repeatedly executed at a predetermined period ΔT (for example, 1 ms). In this process, first, in step 1 (illustrated as “S1”, the same applies hereinafter), it is determined whether or not the ignition switch is in an ON state. When this answer is NO, this processing is terminated as it is.

上記ステップ１の答がＹＥＳで、イグニッション・スイッチがＯＮ状態のときには、昇圧フラグＦ＿ＶＣＵＰが「１」であるか否かを判別する（ステップ２）。後述するように、この昇圧フラグＦ＿ＶＣＵＰは、昇圧回路２０の昇圧動作中のときに「１」にセットされるものである。 If the answer to step 1 is YES and the ignition switch is in an ON state, it is determined whether or not the boost flag F_VCUP is “1” (step 2). As will be described later, the boost flag F_VCUP is set to “1” when the booster circuit 20 is performing a boost operation.

このステップ２の答がＹＥＳで、昇圧動作中のときには、第１駆動信号ＳＤ１がＯＮからＯＦＦに変化した直後であるか否かを判別する（ステップ３）。この答がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。 If the answer to step 2 is YES and the boosting operation is being performed, it is determined whether or not it is immediately after the first drive signal SD1 changes from ON to OFF (step 3). When this answer is NO, this processing is terminated as it is.

一方、上記ステップ３の答がＹＥＳで、今回が、第１駆動信号ＳＤ１がＯＮからＯＦＦに切り換わった直後、すなわち第２駆動信号ＳＤ２がＯＦＦからＯＮに切り換わる直前のタイミング（図３のタイミングｔｓｍｐ１〜ｔｓｍｐ４）に相当するときには、電圧検出回路５１で検出されたコンデンサ電圧ＶＣをサンプリングする（ステップ４）。 On the other hand, the answer to the above step 3 is YES, and this time is the timing immediately after the first drive signal SD1 is switched from ON to OFF, that is, the timing immediately before the second drive signal SD2 is switched from OFF to ON (timing in FIG. 3). When it corresponds to tsmp1 to tsmp4), the capacitor voltage VC detected by the voltage detection circuit 51 is sampled (step 4).

一方、前記ステップ２の答がＮＯで、昇圧動作中でないときには、上記ステップ４に直接、進み、コンデンサ電圧ＶＣをサンプリングする。 On the other hand, if the answer to step 2 is NO and the step-up operation is not being performed, the process proceeds directly to step 4 to sample the capacitor voltage VC.

このステップ４に続くステップ５では、インジェクタ４の駆動中であるか否かを判別する。この答がＹＥＳで、インジェクタ４の駆動中のときには、昇圧フラグＦ＿ＶＣＵＰを「１」にセットする（ステップ６）ことによって、昇圧動作を実行し、本処理を終了する。具体的には、図３に示すような同期整流制御を実行し、コンデンサ電圧ＶＣを昇圧する。 In step 5 following step 4, it is determined whether or not the injector 4 is being driven. If the answer to this question is YES and the injector 4 is being driven, the boosting flag F_VCUP is set to “1” (step 6) to execute the boosting operation, and this process is terminated. Specifically, synchronous rectification control as shown in FIG. 3 is executed to boost the capacitor voltage VC.

前記ステップ５の答がＮＯで、インジェクタ４の駆動中でないときには、ステップ４でサンプリングされたコンデンサ電圧ＶＣが、下限値ＶＲＥＦＬ以下であるか否かを判別する（ステップ７）。この答がＹＥＳで、インジェクタ４の非駆動中に、コンデンサ電圧ＶＣが下限値ＶＲＥＦＬ以下まで低下したときには、コンデンサ電圧ＶＣを上昇させるために、前記ステップ６に進み、昇圧動作を実行する。 If the answer to step 5 is NO and the injector 4 is not being driven, it is determined whether or not the capacitor voltage VC sampled in step 4 is equal to or lower than the lower limit value VREFL (step 7). If the answer to this question is YES and the capacitor voltage VC decreases to the lower limit value VREFL or less while the injector 4 is not driven, the process proceeds to step 6 to increase the capacitor voltage VC, and the boosting operation is executed.

一方、前記ステップ７の答がＮＯのときには、コンデンサ電圧ＶＣが、上限値ＶＲＥＦＨＬ以上であるか否かを判別する（ステップ８）。この答がＹＥＳのとき、すなわち、インジェクタ４の非駆動中、昇圧動作によって、コンデンサ電圧ＶＣが上限値ＶＲＥＦＨＬ以上まで上昇したときには、昇圧フラグＦ＿ＶＣＵＰを「０」にセットする（ステップ９）ことによって、昇圧動作を停止し、本処理を終了する。具体的には、第１および第２スイッチ２１、２２をいずれもＯＦＦ状態に保持することによって、コンデンサ電圧ＶＣの昇圧を停止する。 On the other hand, when the answer to step 7 is NO, it is determined whether or not the capacitor voltage VC is equal to or higher than the upper limit value VREFHL (step 8). When this answer is YES, that is, when the capacitor voltage VC rises to the upper limit value VREFHL or more by the boosting operation while the injector 4 is not driven, the boost flag F_VCUP is set to “0” (step 9), The step-up operation is stopped and this process is terminated. Specifically, the boosting of the capacitor voltage VC is stopped by holding both the first and second switches 21 and 22 in the OFF state.

一方、前記ステップ８の答がＮＯで、インジェクタ４の非駆動中、ＶＲＥＦＬ＜ＶＣ＜ＶＲＥＦＨのときには、そのまま本処理を終了する。すなわち、この場合には、それまでの昇圧動作の実行状態または停止状態が維持される。 On the other hand, if the answer to step 8 is NO, and VREFL <VC <VREFH when the injector 4 is not driven, this processing is terminated. That is, in this case, the execution state or stop state of the previous boosting operation is maintained.

図５は、上述した昇圧制御処理によって得られる動作例を示している。まず、タイミングｔ１においてインジェクタ４の駆動が開始されると、図４のステップ５の答がＹＥＳになることで、昇圧フラグＦ＿ＶＣＵＰが「１」にセットされ、昇圧動作が開始される。この場合、インジェクタ４の駆動の初期には、コンデンサ電圧ＶＣを用いた過励磁制御が行われるため、インジェクタ４のコイル６ｂに供給される駆動電流ＩＡＣは急激に増大し、コンデンサ電圧ＶＣは低下する。 FIG. 5 shows an operation example obtained by the above-described boost control process. First, when driving of the injector 4 is started at the timing t1, the answer to step 5 in FIG. 4 is YES, the boost flag F_VCUP is set to “1”, and the boost operation is started. In this case, since overexcitation control using the capacitor voltage VC is performed at the initial stage of driving the injector 4, the drive current IAC supplied to the coil 6b of the injector 4 increases rapidly and the capacitor voltage VC decreases. .

その後、過励磁制御が終了し、バッテリ電圧ＶＢを用いた保持制御に移行する（ｔ２）ことによって、駆動電流ＩＡＣはより小さな範囲に保持される。この保持制御中、昇圧動作が継続されることで、コンデンサ電圧ＶＣは上昇する。 Thereafter, the overexcitation control is completed, and the drive current IAC is held in a smaller range by shifting to the hold control using the battery voltage VB (t2). During this holding control, the capacitor voltage VC increases by continuing the boosting operation.

また、インジェクタ４の駆動終了時（ｔ３）以降においても、昇圧動作が継続されることで、コンデンサ電圧ＶＣはさらに上昇する。そして、コンデンサ電圧ＶＣが上限値ＶＲＥＦＨに達したときに（ｔ４）、図４のステップ８の答がＹＥＳになることで、昇圧フラグＦ＿ＶＣＵＰが「０」にセットされ、昇圧動作が停止される。 Further, the capacitor voltage VC further increases by continuing the boosting operation after the end of driving of the injector 4 (t3). When the capacitor voltage VC reaches the upper limit value VREFH (t4), the answer to step 8 in FIG. 4 is YES, whereby the boost flag F_VCUP is set to “0” and the boost operation is stopped.

その後、インジェクタ４の次の駆動が開始されると（ｔ５）、昇圧フラグＦ＿ＶＣＵＰが「１」にセットされ、昇圧動作が開始される。その後のインジェクタ４の駆動が終了するまで（ｔ５〜ｔ７）の動作は、上述したｔ１〜ｔ３の場合と同様であり、この間、昇圧動作が継続される。 Thereafter, when the next drive of the injector 4 is started (t5), the boost flag F_VCUP is set to “1”, and the boost operation is started. The subsequent operation until the end of driving of the injector 4 (t5 to t7) is the same as in the case of t1 to t3 described above, and the boosting operation is continued during this time.

そして、インジェクタ４の駆動終了後、コンデンサ電圧ＶＣが上限値ＶＲＥＦＨまで上昇したときに（ｔ８）、昇圧フラグＦ＿ＶＣＵＰが「０」にセットされ、昇圧動作が停止される。また、この昇圧動作の停止に伴い、コンデンサ電圧ＶＣが下限値ＶＲＥＦＬまで低下したときに（ｔ９）、図４のステップ７の答がＹＥＳになることで、昇圧フラグＦ＿ＶＣＵＰが「１」にセットされ、昇圧動作が再開される。 Then, after the drive of the injector 4 is finished, when the capacitor voltage VC rises to the upper limit value VREFH (t8), the boost flag F_VCUP is set to “0” and the boost operation is stopped. Further, when the capacitor voltage VC decreases to the lower limit value VREFL as the boost operation is stopped (t9), the answer to step 7 in FIG. 4 becomes YES, so that the boost flag F_VCUP is set to “1”. The boosting operation is resumed.

以上のように、本実施形態によれば、インジェクタ４の駆動中のとき、またはインジェクタ４の非駆動中で、検出されたコンデンサ電圧ＶＣが所定の下限値ＶＲＥＦＬ以下のときに、昇圧回路２０の昇圧動作を実行するので（図４のステップ５〜７）、インジェクタ４を駆動するのに十分な昇圧電圧を確保することができる。 As described above, according to the present embodiment, when the injector 4 is being driven or when the injector 4 is not being driven and the detected capacitor voltage VC is equal to or lower than the predetermined lower limit value VREFL, Since the boosting operation is performed (steps 5 to 7 in FIG. 4), a boosted voltage sufficient to drive the injector 4 can be ensured.

また、インジェクタ４の非駆動中で、コンデンサ電圧ＶＣが所定の上限値ＶＲＥＦＨ以上のときには、昇圧回路２０の昇圧動作を停止するので（ステップ８および９）、余分な昇圧が確実に回避されることで、発熱を抑制できるとともに、バッテリ１１の電力の無駄な消費を防止し、燃費を向上させることができる。 Further, when the injector 4 is not driven and the capacitor voltage VC is equal to or higher than the predetermined upper limit value VREFH, the boosting operation of the booster circuit 20 is stopped (steps 8 and 9), so that excessive boosting is reliably avoided. Thus, heat generation can be suppressed, wasteful consumption of power from the battery 11 can be prevented, and fuel consumption can be improved.

さらに、昇圧回路２０の昇圧動作中には、コンデンサ電圧ＶＣのサンプリングを、第１スイッチ２１を駆動する第１駆動信号ＳＤ１がＯＮからＯＦＦに切り換わった直後、すなわち第２スイッチ２２を駆動する第２駆動信号ＳＤ２がＯＦＦからＯＮに切り換わる直前のタイミング（ｔｓｍｐ１〜ｔｓｍｐ４）で行うので（ステップ２〜４）、これらのタイミング間におけるコンデンサ電圧ＶＣの変動の影響を受けることなく、コンデンサ電圧ＶＣを精度良く読み込むことができる。 Further, during the boosting operation of the booster circuit 20, the sampling of the capacitor voltage VC is performed immediately after the first drive signal SD1 that drives the first switch 21 is switched from ON to OFF, that is, the second switch 22 that drives the second switch 22. 2 Since the drive signal SD2 is performed at the timing (tsmp1 to tsmp4) immediately before the switch from OFF to ON (steps 2 to 4), the capacitor voltage VC is not affected by the fluctuation of the capacitor voltage VC between these timings. It can be read with high accuracy.

また、コンデンサ電圧ＶＣが安定している昇圧回路２０の非昇圧動作中には、コンデンサ電圧ＶＣを、図４の昇圧制御処理の実行周期ΔＴでサンプリングすることによって（ステップ２および４）、コンデンサ電圧ＶＣを同様に精度良く読み込むことができる。したがって、精度良く読み込まれたコンデンサ電圧ＶＣを用いて、昇圧動作の実行の可否を適切に決定でき、昇圧制御をより適切に行うことができる。その結果、コンデンサの過電流を監視するために従来、設けられていた電流検出回路を省略でき、それにより、製造コストを削減できるとともに、発熱を抑制することができる。 Further, during the non-boosting operation of the booster circuit 20 in which the capacitor voltage VC is stable, the capacitor voltage VC is sampled at the execution period ΔT of the boosting control process of FIG. Similarly, VC can be read with high accuracy. Therefore, it is possible to appropriately determine whether or not to execute the boosting operation using the capacitor voltage VC read with high accuracy, and to perform the boosting control more appropriately. As a result, it is possible to omit the current detection circuit that has been conventionally provided to monitor the overcurrent of the capacitor, thereby reducing the manufacturing cost and suppressing heat generation.

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、昇圧回路２０に第２スイッチ２２が設けられているが、これを削除した回路、すなわち第１スイッチとダイオードで構成された回路でもよい。この構成によっても、請求項１による前述した効果を同様に得ることができる。 In addition, this invention can be implemented in various aspects, without being limited to the described embodiment. For example, in the embodiment, the second switch 22 is provided in the booster circuit 20, but a circuit in which the second switch 22 is omitted, that is, a circuit including the first switch and a diode may be used. Also with this configuration, the above-described effect according to the first aspect can be similarly obtained.

また、昇圧動作中におけるコンデンサ電圧ＶＣのサンプリングタイミングを、第１スイッチ２１がＯＮからＯＦＦに切り換わった直後（第２スイッチ２２がＯＦＦからＯＮに切り換わる直前）に設定しているが、これに限らず、第２スイッチ２２がＯＮからＯＦＦに切り換わった直後（第１スイッチ２１がＯＦＦからＯＮに切り換わる直前）に設定してもよい。 The sampling timing of the capacitor voltage VC during the boosting operation is set immediately after the first switch 21 is switched from ON to OFF (immediately before the second switch 22 is switched from OFF to ON). Not limited to this, it may be set immediately after the second switch 22 is switched from ON to OFF (immediately before the first switch 21 is switched from OFF to ON).

さらに、実施形態では、昇圧回路２０の非昇圧動作中におけるコンデンサ電圧ＶＣのサンプリングを、昇圧制御処理の実行周期である所定時間ごとに行っているが、エンジンのクランク角を算出し、所定のクランク角ごとに行ってもよい。 Further, in the embodiment, the sampling of the capacitor voltage VC during the non-boosting operation of the booster circuit 20 is performed every predetermined time which is the execution period of the boost control process. However, the crank angle of the engine is calculated and the predetermined crank You may go for every corner.

また、実施形態の燃料噴射弁は、車両用の直噴式のガソリンエンジン用のものであるが、これに限らず、ポート噴射式のエンジンや、ディーゼルエンジン、クランク軸が鉛直に配置された船外機などのような船舶推進機用エンジンなど、産業用の各種の内燃機関に用いられるものでもよい。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。 In addition, the fuel injection valve of the embodiment is for a direct injection gasoline engine for a vehicle, but is not limited thereto, a port injection engine, a diesel engine, and an outboard where a crankshaft is arranged vertically. It may be used for various industrial internal combustion engines such as marine propulsion engine. In addition, it is possible to appropriately change the detailed configuration within the scope of the gist of the present invention.

４インジェクタ（燃料噴射弁）
１１バッテリ（電源）
２０昇圧回路
２１第１スイッチ
２２第２スイッチ
２３コイル
２５コンデンサ
４０ＣＰＵ（昇圧動作制御手段、電圧サンプリング手段）
５１電圧検出回路（電圧検出手段）
ＶＢバッテリ電圧（電源の電圧）
ＶＣコンデンサ電圧（コンデンサの電圧）
ＶＲＥＦＨ上限値
ＶＲＥＦＬ下限値
ｔｓｍｐ１〜４サンプリングタイミング（所定のタイミング）
ΔＴ所定の周期 4 Injector (fuel injection valve)
11 Battery (Power)
20 Booster Circuit 21 First Switch 22 Second Switch 23 Coil 25 Capacitor 40 CPU (Boosting Operation Control Unit, Voltage Sampling Unit)
51 Voltage detection circuit (voltage detection means)
VB battery voltage (power supply voltage)
VC capacitor voltage (capacitor voltage)
VREFH upper limit value VREFF lower limit value tsmp1 to 4 sampling timing (predetermined timing)
ΔT Predetermined period

Claims

A boost control device for a fuel injection valve that controls boosting of a voltage applied to the fuel injection valve to drive an electromagnetic fuel injection valve,
A booster circuit for boosting the voltage of the power supply;
A capacitor to which the boosted voltage is charged for application to the fuel injector;
Voltage detecting means for detecting the voltage of the capacitor;
When the driving of the fuel injection valve is started, the to start the boosting operation of the booster circuit, when in the driving of the fuel injection valve, while continuing the boosting operation of the booster circuit, of the fuel injection valve in not driven, when the voltage of the detected capacitor is equal to or less than a predetermined lower limit value, to start the boosting operation of the boosting circuit, a non-drive in the fuel injection valve, the voltage of the capacitor is given when it is more than the upper limit value of the boost operation control means for stopping the boosting operation of the booster circuit,
A boost control device for a fuel injection valve, comprising:

The step-up circuit has a switching element that controls step-up operation by ON / OFF switching,
2. The boost control device for a fuel injection valve according to claim 1, wherein the voltage detection unit detects the voltage of the capacitor in accordance with a timing when the switching element is turned on / off .

The booster circuit has a coil connected to the power source;
The switching element is configured such that electrical energy of the power source is stored in the coil when in an ON state, and electrical energy stored in the coil is supplied to the capacitor when in an OFF state,
3. The fuel according to claim 2, wherein the voltage detection unit detects the voltage of the capacitor when the switching element is switched from an ON state to an OFF state during the boosting operation of the boosting circuit. Boost control device for injection valve.

The fuel injection according to any one of claims 1 to 3, wherein the voltage detection unit detects the voltage of the capacitor at different timings during execution and stop of the boosting operation of the booster circuit. Boost control device for valves.