专利名称：内燃机的燃料喷射控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过将升压后的电压施加到电磁式的燃料喷射阀来从燃料喷射阀喷射燃料的内燃机的燃料喷射控制装置。
背景技术：
作为以往的这种 燃料喷射控制装置，例如公知有专利文献I公开的燃料喷射控制装置。该燃料喷射控制装置由与电源连接的线圈、开关、二极管以及电容器等构成。开关由FET构成，其漏极与线圈的输出侧连接。此外，开关的源极和栅极分别与“地”、控制电路连接。并且，二极管的阳极连接在线圈与开关之间，阴极与电容器连接。通过以上的结构，当从控制电路输出驱动信号、开关的漏极-源极间成为导通状态时，电池的电压被施加到线圈，在线圈中蓄积能量。该能量经由二极管提供给电容器而进行蓄电。然后，通过将蓄积在电容器中的升压电压施加到燃料喷射阀，打开燃料喷射阀，喷射燃料。专利文献I日本特开2006-336568号公报如上所述，在现有的燃料喷射控制装置中，是使用二极管向电容器提供升压电压。但是，由于在二极管中消耗的电力较大，因此，发热量变多，有可能损伤二极管及其周边的电路元件等。为了去除在二极管上产生的热以消除这样的缺陷，例如可考虑在二极管中安装较大的散热板。但是，在该情况下，需要确保用于从散热板进一步放出热的较大传热路径等，从而导致散热结构的大型化，并且制造成本上升。
发明内容
本发明正是为了解决这样的课题而完成的，其目的在于，提供一种内燃机的燃料喷射控制装置，能够通过抑制在对电压进行升压时消耗的电力，降低升压用的发热量，并且能够实现散热结构的小型化和制造成本的削减。为了达到上述目的，本发明的第一方面提供一种内燃机的燃料喷射控制装置，其通过将电压施加到电磁式的燃料喷射阀4来使该燃料喷射阀4打开，从该燃料喷射阀4喷射燃料，其特征在于，该内燃机3的燃料喷射控制装置具有线圈23，其用于对电源(实施方式中的(以下相同)电池11)的电压VB进行升压；第I开关21，其一端与线圈23的输出侧连接，另一端与“地”连接；电容器25，其与燃料喷射阀4连接，对蓄积在线圈23中的能量进行蓄电;第2开关22，其一端连接在线圈23与第I开关21之间，另一端与电容器25的输入侧连接；以及控制电路(CPU2)，其与第I开关21以及第2开关22连接，执行如下这样的同步整流控制对第I开关21和第2开 关22进行开关，以便在通过将第I开关21控制成导通状态且将第2开关22控制成非导通状态来将电源的电压VB施加到线圈23之后，通过将第I开关21控制成非导通状态且将第2开关22控制成导通状态来将通过施加而蓄积在线圈中的能量提供给电容器25，进行蓄电，由此进行升压。在该内燃机的燃料喷射控制装置中，第I开关的一端与线圈连接，另一端与“地”连接。第2开关的一端连接在线圈与第I开关之间，另一端与电容器的输入侧连接。这些第I开关和第2开关的导通/非导通状态由控制电路控制，由此，执行同步整流控制。具体地说，通过将第I开关控制成导通状态且将第2开关控制成非导通状态，从而将电源的电压施加到线圈之后，通过将第I开关控制成非导通状态且将第2开关控制成导通状态，从而将通过施加而蓄积在线圈中的能量提供给电容器，进行蓄电，由此进行升压。然后，通过将升压后的升压电压施加到燃料喷射阀，从而使燃料喷射阀打开，从燃料喷射阀喷射燃料。此外，在开关上产生的热量比在ニ极管上产生的热量少。根据同步整流控制，与ニ极管无关地使用第2开关向电容器提供能量，因此，能够抑制功耗。結果，能够降低升压用 的发热量，并且能够使包含散热板和传热路径等的散热结构小型化，能够削减制造成本。在本发明的第二方面中，第一方面所述的内燃机3的燃料喷射控制装置的特征在于，该内燃机的燃料喷射控制装置还具有ニ极管24，其阳极与第2开关22的输入侧连接，阴极与第2开关22的输出侧连接；以及转速检测单元(ECUlO)，其检测内燃机3的转速(内燃机转速NE)，控制电路由电源的电压VB驱动，进行如下这样的发动时非导通控制在内燃机3发动后，在检测到的内燃机的转速超过预定转速NEREF之前的期间内，将第2开关22保持为非导通状态。在内燃机发动吋，电源的电压容易变得不稳定，因此，由该电压驱动的控制电路的动作也容易变得不稳定。由此，有时第I开关和第2开关同时成为导通状态，在该情况下，电流有可能从电容器向第2开关侧逆流，从而损坏控制电路等。根据本发明，在内燃机发动之后，在检测到的内燃机的转速超过预定转速之前的期间，执行“发动时非导通控制”，由此将第2开关保持为非导通状态，因此，能够可靠地阻止电流从电容器向第2开关侧逆流。此外，第2开关与ニ极管连接，因此，能够在可靠地阻止电流从电容器向第2开关侧逆流的同吋，将蓄积在线圈中的能量经由ニ极管提供给电容器。在本发明的第三方面中，第二方面所述的内燃机3的燃料喷射控制装置的特征在于，控制电路由第I控制电路(主CPU61)和第2控制电路(副CPU62)构成，该第I控制电路控制燃料喷射阀4以及第I开关21和第2开关22，该第2控制电路在“发动时非导通控制”的执行过程中，取代第I控制电路来控制第I开关21。根据该结构，在通常时，使用第I控制电路进行燃料喷射阀、第I开关以及第2开关的控制，在“发动时非导通控制”的执行过程中，取代第I控制电路，使用第2控制电路进行第I开关的控制。由于由控制电路控制的控制对象越多，则在初始化时越需要时间等，因此内燃机发动时的控制电路的启动时间也越长。根据本发明，在“发动时非导通控制”的执行过程中，使用第2控制电路至少控制第I开关，因此，例如能够使第2控制电路专用于第I开关的控制。由此，能够缩短第2控制电路的启动时间。结果，能够在发动机发动后的较早的时刻开始进行第I开关的控制，由此，能够迅速地进行第I开关的升压。在本发明的第四方面中，第一方面或第二方面所述的内燃机3的燃料喷射控制装置的特征在于，控制电路由单ー的电路构成。根据该结构，控制电路由单ー的电路构成，因此，与第三方面那样由多个电路构成控制电路的情况相比，能够削减成本。
图I是概略地示出本发明的实施方式的燃料喷射控制装置与内燃机的图。图2是概略地示出喷嘴的图。图3是E⑶的电路图。图4是示出升压控制处理的主流程图。图5示出通过升压控制处理而得到的动作例。图6是本发明的第2实施方式的E⑶的电路图。标号说明2:CPU (控制电路);4 :喷嘴；10 :E⑶(转速检测单元);11:电池(电源);21 :第I开关；22 :第2开关；23:线圈;24:二极管；25:电容器；61 :主CPU (第I控制电路);62 :副CPU(第2控制电路)；VB :电压；NE :发动机转速(内燃机的转速)；NEREF :预定转速。
具体实施例方式以下，参照附图，详细说明本发明的优选实施方式。如图I所示，应用本发明实施方式的燃料喷射控制装置后的内燃机(以下称作“发动机”)3例如是具有4个气缸(未图示)的直喷式发动机，在各个气缸中设有燃料喷射阀(以下称作“喷嘴”)4。喷嘴4具有供给路径(未图示)，经由该供给路径与燃料供给装置40连接。如图2所不，喷嘴4收纳在壳体5内，由固定在其上端部的电磁铁6、弹簧7、配置在电磁铁6下方的电枢8 (armature)、一体地设在该电枢8下侧的阀体9等构成。电磁铁6由磁轭6a、卷绕在其外周的线圈6b构成,驱动电路10与线圈6b连接。弹簧7配置在磁轭6a与电枢8之间，经由电枢8在闭阀方向上对阀体9施力。E⑶10用于驱动喷嘴4，如图3所示，由升压电路20和喷嘴控制电路30等构成。升压电路20由第I开关21、第2开关22、线圈23、二极管24以及电容器25构成。第I开关21由N沟道型的FET构成，其漏极与线圈23的输出侧连接，线圈23与电池11连接。此外，第I开关21的源极以及栅极分别与“地”、后述的CPU2连接。当来自CPU 2的第I驱动信号SDl被输入到栅极时，第I开关21的漏极-源极间成为导通状态(0N状态)。第2开关22由N沟道型的FET构成，其漏极连接在第I开关21与线圈23之间。此外，第2开关22的源极以及栅极分别与电容器25的输入侧、CPU2连接。当来自CPU2的第2驱动信号SD2被输入到栅极时，第2开关22的漏极-源极间成为导通状态(0N状态)。二极管24与第2开关22并联设置，阳极侧与第2开关22的漏极连接，阴极侧与第2开关22的源极连接。在以上结构的升压电路20中，当接通第I开关21而漏极-源极间成为导通状态时，来自电池11的电压VB被施加到线圈23，在线圈23中蓄积能量。如果第I开关21的漏极-源极间成为非导通状态(OFF状态)，则该能量经由二极管24提供给电容器25，进行蓄电，由此进行升压。另外，如果此时第2开关22的漏极-源极间成为导通状态，则蓄积在线圈23中的能量经由第2开关22提供给电容器25，进行蓄电。以下，把将线圈23的能量经 由二极管24提供给电容器25的控制称作“二极管整流控制”，把将线圈23的能量经由第2开关22提供给电容器25的控制称作“同步整流控制”。喷嘴控制电路30由第3开关31 第5开关33、齐纳二极管(zener diode) 34等构成，第3开关31 第5开关33分别由N沟道型的FET构成。第3开关31的漏极、源极以及栅极分别与升压电路20、电磁铁6的线圈6b的一端以及CPU2连接。当来自CPU2的第3驱动信号SD3被输入到栅极时，第3开关31的漏扱-源极间成为导通状态(ON状态)。第4开关32的漏极、源极以及栅极分别与电池11、电磁铁6的线圈6b的一端以及CPU2连接。当来自CPU2的第4驱动信号SD4被输入到栅极时，第4开关32的漏极-源极间成为导通状态(0N状态)。
第5开关33的漏极、源极以及栅极分别与线圈6b的另一端、“地”以及CPU2连接。当来自CPU2的第5驱动信号SD5被输入到栅极时，第5开关33的漏极-源极间成为导通状态。齐纳ニ极管34的阳极侧与“地”连接，阴极侧与线圈6b的另一端连接。根据以上的结构，喷嘴控制电路30根据来自CPU2的第3驱动信号SD3 第5驱动信号SD5，将电压VB或者由升压电路20升压后的升压电压VC施加到电磁铁6的线圈6b，提供驱动电流IAC。具体地说，通过使第3开关31成为非导通状态、使第4开关32和第5开关33成为导通状态，将电池11的电压VB施加到线圈6b，提供驱动电流IAC。以下，将在这样从电池11施加电压VB时提供的驱动电流IAC称作保持电流IH。此外，通过设第4开关32为非导通状态，设第3开关31和第5开关33为导通状态，将升压电压VC施加到线圈6b，提供驱动电流IAC。以下，将在这样从升压电路20施加升压电压VC时提供的驱动电流IAC称作过励磁电流IEX。如后所述，在驱动喷嘴4吋，将这些过励磁电流IEX和保持电流IH依次提供给线圈6b。通过以上的结构,在没有输出第3驱动信号SD3 第5驱动信号SD5时,第3开关31 第5开关33为非导通状态，阀体9借助弹簧7的作用カ而位于关闭位置(图2 (a))，由此，喷嘴4保持关闭状态。当在该状态下输出第3驱动信号SD3和第5驱动信号SD5而向电磁铁6的线圈6b提供过励磁电流IEX时，磁轭6a被励磁，电枢8克服弹簧7的作用カ而被电磁铁6拉引而吸住，由此，喷嘴4以预定的开度打开(图2 (b))。然后，停止输出第3驱动信号SD3，结束过励磁电流IEX的供给，并且输出第4驱动信号SD4，开始供给保持电流IH，由此，喷嘴4保持打开状态。当在该状态下停止输出第4驱动信号SD4和第5驱动信号SD5、结束向线圈6b提供保持电流IH吋，阀体9借助弹簧7的作用力而移动到关闭位置，由此，喷嘴4关闭。如图I所示，燃料供给装置40具有贮留燃料的燃料盒41、贮留高压状态的燃料的燃料贮留室42、以及连接燃料盒41和燃料贮留室42的燃料供给路径43等。燃料贮留室42经由燃料喷射路径45与前述的喷嘴4的供给路径连接。在燃料供给路径43上设有泵44，泵44将燃料盒41内的燃料升压至预定压力，运送到燃料贮留室42。在发动机3的曲轴上设有曲轴角度传感器51。曲轴角度传感器51随着曲轴的旋转，将作为脉冲信号的CRK信号输入到ECU10。ECUlO基于该CRK信号，计算发动机3的转速(以下称作“发动机转速”)NE。此外，电压计(未图示)、电流计53与CPU2连接。电压计检测从线圈23输出的实际的升压电压(以下称作“实际升压电压”)VCACT，将其检测信号输入到CPU2。电流计53检测实际流过电容器25的电流(以下称作“实际电流”)IACT，将其检测信号输入到CPU2。从点火开关54将表示其接通/断开状态的信号输入到E⑶10。
CPU2由微型计算机构成，与RAM、R0M以及I/O接口(均未图示)等连接。CPU2根据前述的各种传感器51、53的检测信号等，判断发动机3的运转状态，并且，根据判断出的运转状态，对喷嘴控制电路30进行控制，由此，控制喷嘴4的燃料喷射。此外，CPU2执行对电压VB进行升压的升压控制处理。图4是表示上述升压控制处理的流程图。每隔预定时间来执行本处理。在本处理中，首先，在步骤1(图示为“SI”)中，判别点火开关(IGSW) 54在上次和本次之间是否从断开变化成接通。在该判别结果为“是”、即发动机3刚刚发动之后时，执行二极管整流控制，为了表示该情况，将二极管整流标志F_DI设为“I” (步骤2)。接着，执行二极管整流控制(步骤3)，结束本处理。
在上述步骤I的判别结果为“否”、即不是发动机3刚刚发动之后时，判别点火开关54是否是接通状态(步骤4)。在该判别结果为“否”时，直接结束本处理。另一方面，在步骤4的判别结果为“是”时，判别二极管整流标志？_01是否是“I”(步骤5)。在该判别结果为“是”时，判别发动机转速NE是否是预定转速NEREF以上(步骤6)。在该判别结果为“否”时，进入上述步骤3，继续进行二极管整流控制之后，结束本处理。此外，在上述步骤6的判别结果为“是”即发动机3发动之后、发动机转速NE超过预定转速NEREF时，将二极管整流标志F_DI设为“O”(步骤7)，在结束二极管整流控制之后，执行同步整流控制(步骤8)。在转移到该同步整流控制之后，判别发动机3是否在停止中(步骤9)。在该判别结果为“否”时，直接结束本处理，另一方面，在该判别结果为“是”时，将二极管整流标志F_DI设为“I” (步骤10)之后结束本处理。由此，即使在点火开关54接通的状态下发动机3停止的情况下，在之后发动时，也能够可靠地进行二极管整流控制而不是同步整流控制。通过执行该步骤7，上述步骤5的判别结果为“否”，在该情况下，直接进入上述步骤8，继续进行同步整流控制。如上所述，在发动机3发动之后，在发动机转速NE超过预定转速NEREF之前的期间，执行二极管整流控制，在其以后，执行同步整流控制直到发动机3停止为止。图5示出通过此前已说明的升压控制而得到的动作例。在点火开关54接通的发动机3刚刚发动之后，第I开关21和第2开关22都被控制成断开状态，并且，实际电流IACT在第I预定值IREFl以下。此外，升压标志F_PRS被重置为“O”。在该状态下，通过二极管整流控制，第I开关21接通时(定时t0)，向线圈23施加电压VB，在线圈23中蓄积能量。由此，实际电流IACT逐渐增加，当达到第2预定值IREF2时(tl)，第I开关21断开，并且，第2开关22保持断开状态。由此，蓄积在线圈23中的能量经由二极管24提供给电容器25，进行蓄电。通过该蓄电，实际电流IACT逐渐减小，当低于第I预定值IREFl时(t2)，第I开关21再次接通，由此，再次在线圈23中蓄积能量。然后，当实际电流IACT高于第2预定值IREF2时(t3)，第I开关21断开，由此，蓄积在线圈23中的能量经由二极管24提供给电容器25，进行蓄电。这样，在发动机3发动之后，执行如下的二极管整流控制在断开第2开关22的状态下，交替地反复进行通过接通第I开关21来将能量蓄积到线圈23的动作；以及通过断开第I开关21来将所蓄积的能量经由二极管24蓄积到电容器25中进行升压的升压动作。
然后，当发动机转速NE高于预定转速NEREF时(步骤6 :是)，以后进行同步整流控制。具体地说，当实际电流IACT低于第I预定值IREFl时(t4)，第I开关21接通，并且第2开关22断开，由此向线圈23施加电压VB。然后，当实际电流IACT达到第2预定值IREF2时(t5)，第I开关21断开，由此，蓄积在线圈23中的能量经由ニ极管24提供给电容器25进行蓄电。然后，在经过了预定时间时(t6)，第2开关22接通，由此，线圈23的能量经由第2开关22蓄积到电容器25。通过该蓄电，当实际电流IACT低于第I预定值IREFl时(t7)，第2开关22断开，然后，在经过了预定时间时(t8)，第I开关21接通，由此，向线圈23蓄积能量。然后，通过执行与t5 t8相同的动作，将蓄积在线圈23中的能量蓄积到电容器25中。反复执行以上的t4 t8的动作。这样,在发动机3发动之后,发动机转速NE超过预定转速NEREF时，执行如下的同步整流控制交替地反复进行通过接通第I开关21并断开第2开关22来将能量蓄积到线圈23的动作；以及通过断开第I开关21并接通第2开关22来将蓄积的能量经由第2开关22蓄积到电容器25中进行升压的升压动作。如上所述，根据本实施方式，在发动机3发动之后运转状态稳定之前的期间，执行ニ极管整流控制，将第2开关22保持在非导通状态，因此，能够在可靠地阻止电流从电容器25向第2开关22侧逆流的同吋，将蓄积在线圈23中的能量经由ニ极管24提供给电容器25。此外，在发动机3发动之后运转状态稳定之后执彳丁冋步整流控制，因此，能够抑制功耗。結果，能够降低升压用的发热量，并且，能够使包含散热板、传热路径等的散热结构小型化，能够削减制造成本。并且，ニ极管24与第2开关22并联设置，因此，在同步整流控制的情况下，能够以预定时间的延迟来进行第I开关21和第2开关22的切換。由此，能够可靠地阻止电流从电容器25向第2开关22侧逆流。图6示出本发明的第2实施方式的ECU60。另外，在以下的说明中，对于与前述第I实施方式相同的结构，标注相同的标号，省略其详细的说明。其驱动电路60由升压电路20、喷嘴控制电路30、主(MAIN)CPU61、副(SUB)CPU62以及切换电路63等构成。主CPU61用于控制喷嘴4、第I开关21以及第2开关22等，尤其用于在执行同步整流控制时控制第I开关21，主CPU61与第I实施方式的CPU2相同地构成，经由切换电路63与第I开关21的栅极连接。副CPU62是仅在执行ニ极管整流控制时用于第I开关21的控制的专用CPU，经由切换电路63与第I开关21的栅极连接。切换电路63用于将第I开关21的栅极选择性地与主CPU61或者副CPU62连接。具体地说，在执行ニ极管整流控制时，将第I开关21与副CPU62连接，在执行同步整流控制时，将第I开关21与主CPU61连接。通过以上的结构，在ニ极管整流控制的执行过程中，根据来自副CPU62的第6驱动信号SD6控制第I开关21的接通/断开，在同步整流控制的执行过程中，根据来自主CPU61的第I驱动信号SDl控制第I开关21的接通/断开。如上所述，根据第2实施方式，在ニ极管整流控制的执行过程中，使用仅以第I开关21为控制对象的专用的副CPU62 取代主CPU61来进行第I开关21的控制，因此，能够缩短发动机3发动时副CPU62的启动时间。結果，能够在发动机3发动后的较早的时刻，开始进行第I开关21的控制，由此，能够迅速地进行基于第I开关21的升压。另外，本发明不限于已说明的实施方式，能够以各种方式来实施。例如，在实施方式中是执行ニ极管整流控制和同步整流控制，但是也可以仅执行同步整流控制。此外，在第2实施方式中，副CPU62仅将第I开关21作为控制对象，但是，也可以以控制对象比主CPU61少为条件，将其它要素作为控制对象。并且，实施方式是将本发明应用于安装在车辆中的发动机的例子，但是，本发明不限于此，还能够应用于车辆用以外的发动机，例如铅直地配置有曲轴的船外机等那样的船舶推进机用发动机。此外，能够在本发明主g的范围内适当变更细节的结构。
权利要求
1.一种内燃机的燃料喷射控制装置，其通过将电压施加到电磁式的燃料喷射阀来使该燃料喷射阀打开，从该燃料喷射阀喷射燃料，其特征在于，该内燃机的燃料喷射控制装置具有 线圈，其用于对电源的电压进行升压； 第I开关，其一端与上述线圈的输出侧连接，另一端与“地”连接； 电容器，其与上述燃料喷射阀连接，对蓄积在上述线圈中的能量进行蓄电； 第2开关，其一端连接在上述线圈与上述第I开关之间，另一端与上述电容器的输入侧连接；以及 控制电路，其与上述第I开关以及上述第2开关连接，执行如下这样的同步整流控制对上述第I开关和上述第2开关进行开关，以便在通过将上述第I开关控制成导通状态且将上述第2开关控制成非导通状态来将上述电源的电压施加到上述线圈之后，通过将上述第I开关控制成非导通状态且将上述第2开关控制成导通状态来将通过上述施加而蓄积在上述线圈中的能量提供给上述电容器，进行蓄电，由此进行升压。
2.根据权利要求I所述的内燃机的燃料喷射控制装置，其特征在于，该内燃机的燃料喷射控制装置还具有 二极管，其阳极与上述第2开关的输入侧连接，阴极与上述第2开关的输出侧连接；以及 转速检测单元，其检测上述内燃机的转速， 上述控制电路由上述电源的电压驱动，进行如下这样的发动时非导通控制在上述内燃机发动后，在上述检测到的内燃机的转速超过预定转速之前的期间内，将上述第2开关保持为非导通状态。
3.根据权利要求2所述的内燃机的燃料喷射控制装置，其特征在于， 上述控制电路由第I控制电路和第2控制电路构成，该第I控制电路控制上述燃料喷射阀以及上述第I开关和上述第2开关，该第2控制电路在上述发动时非导通控制的执行过程中，取代上述第I控制电路来控制上述第I开关。
4.根据权利要求I或2所述的内燃机的燃料喷射控制装置，其特征在于， 上述控制电路由单一的电路构成。
全文摘要
本发明提供内燃机的燃料喷射控制装置，能够通过抑制在对电压进行升压时消耗的电力，降低升压用的发热量，并且，能够实现散热结构的小型化和制造成本的削减。在该内燃机(3)的燃料喷射控制装置中，控制电路(2)执行如下这样的同步整流控制对第1开关(21)和第2开关(22)进行开关，以便在通过将第1开关(21)控制成导通状态且将第2开关(22)控制成非导通状态来将电源(11的电压(VB)施加到线圈(23)之后，通过将第1开关(21)控制成非导通状态且将第2开关(22)控制成导通状态来将通过施加而蓄积的能量提供给电容器(25)，进行蓄电，由此进行升压。
文档编号F02D41/20GK102619631SQ20121000847
公开日2012年8月1日 申请日期2012年1月12日 优先权日2011年1月28日
发明者北村夏子, 池田哲嗣, 石井淳 申请人:本田技研工业株式会社