JP6926685B2 - Injection control device - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関に燃料を噴射する噴射弁の駆動を制御する噴射制御装置に関する。 The present invention relates to an injection control device that controls the drive of an injection valve that injects fuel into an internal combustion engine.
近年、強化される排気規制などを受け、噴射制御装置には、従来に比べて一層緻密なシステム制御が求められている。また、近年では、スタートアンドストップなどの始動制御機構(アイドルストップ機構)を備える車両が増加傾向にあり、噴射制御装置としては、クランキングなどの再始動の際の電源電圧の落ち込みへの対応も求められている。 In recent years, due to stricter exhaust regulations and the like, injection control devices are required to have more precise system control than before. Further, in recent years, the number of vehicles equipped with a start control mechanism (idle stop mechanism) such as start and stop has been increasing, and as an injection control device, it is possible to cope with a drop in power supply voltage at the time of restart such as cranking. It has been demanded.
このような噴射制御装置では、互いに異なる2つの電圧、つまり車載のバッテリから与えられる直流電圧であるバッテリ電圧と、そのバッテリ電圧を昇圧して得られる昇圧電圧とを噴射弁に印加可能な構成となっている。そして、このような各電圧を印加するため、噴射制御装置には、MOSFETなどのスイッチング素子が設けられている。 In such an injection control device, two different voltages, that is, a battery voltage which is a DC voltage given from an in-vehicle battery and a boosted voltage obtained by boosting the battery voltage can be applied to the injection valve. It has become. Then, in order to apply each of these voltages, the injection control device is provided with a switching element such as a MOSFET.
このような構成において、クランキングなどにより電源電圧、つまりバッテリ電圧が低下すると、MOSFETを駆動するためのゲート信号のレベルも低下する。MOSFETは、ゲート信号のレベルが低下すると、そのオン抵抗が高い状態でオンすることになり、その発熱量が増加して温度が上昇する。特に、上記した噴射制御装置のように噴射弁に対して昇圧電圧が印加される場合、MOSFETは、ドレイン・ソース間電圧が非常に高い状態且つオン抵抗が高い状態でオン駆動されることになり、その発熱量、ひいては温度が一層上昇する可能性がある。MOSFETは、その温度が保証温度を超えて上昇すると、故障するおそれがある。 In such a configuration, when the power supply voltage, that is, the battery voltage drops due to cranking or the like, the level of the gate signal for driving the MOSFET also drops. When the level of the gate signal decreases, the MOSFET is turned on with its on-resistance high, its calorific value increases, and its temperature rises. In particular, when a boosting voltage is applied to the injection valve as in the injection control device described above, the MOSFET is driven on with a very high drain-source voltage and a high on-resistance. , The calorific value, and eventually the temperature may rise further. A MOSFET may fail if its temperature rises above the guaranteed temperature.
従来、MOSFETなどのトランジスタにおける発熱を低減するための対策が種々考案されている。例えば、特許文献1には、負荷を駆動するトランジスタの温度を検出するサーミスタを設け、そのサーミスタにより検出された温度に基づいてトランジスタが過熱状態であると判断すると保護制御を実施する、といった技術が開示されている。また、特許文献2には、MOSFTの熱量を算出し、その算出した熱量に基づいて保護制御を行う技術が開示されている。
Conventionally, various measures have been devised to reduce heat generation in transistors such as MOSFETs. For example,
しかし、特許文献1記載の技術のように、サーミスタを用いて温度を検出する手法では、MOSFETの実際の温度を精度良く検出することが難しい。また、特許文献2記載の技術では、単一電源であり、且つ、その電源電圧が低下することは想定されていない。そのため、特許文献2記載の技術は、2種類の電源が存在するとともに、クランキングなどによりバッテリ電圧が大きく低下するおそれがある噴射制御装置に適用することはできない。
However, it is difficult to accurately detect the actual temperature of the MOSFET by the method of detecting the temperature using a thermistor as in the technique described in
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、噴射弁を駆動するためのスイッチング素子の温度が過大に上昇することを抑制することができる噴射制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an injection control device capable of suppressing an excessive rise in the temperature of a switching element for driving an injection valve. ..
請求項1に記載の噴射制御装置(1)は、内燃機関に燃料を噴射する噴射弁(2、3)の駆動を制御するもので、第1上流側スイッチング素子(Q1)、第2上流側スイッチング素子(Q2)、下流側スイッチング素子(Q3、Q4)、電流検出部(8A)、電圧検出部(8B)および駆動制御部(7)を備えている。 The injection control device (1) according to claim 1 controls the drive of injection valves (2, 3) that inject fuel into an internal combustion engine, and controls the drive of the first upstream switching element (Q1) and the second upstream side. It includes a switching element (Q2), downstream switching elements (Q3, Q4), a current detection unit (8A), a voltage detection unit (8B), and a drive control unit (7).
第1上流側スイッチング素子は、直流電源から与えられる直流電圧が供給される直流電源線から噴射弁へと至る給電経路のうち上流側に設けられる。第2上流側スイッチング素子は、直流電圧を昇圧して得られる昇圧電圧が供給される昇圧電源線から噴射弁へと至る給電経路のうち上流側に設けられる。下流側スイッチング素子は、各給電経路の下流側に共通に設けられる。電流検出部は、下流側スイッチング素子に流れる駆動電流を検出する。電圧検出部は、下流側スイッチング素子の端子間電圧を検出する。駆動制御部は、第1上流側スイッチング素子および第2上流側スイッチング素子のうち一方をオンするとともに、下流側スイッチング素子をオンすることにより、噴射弁を駆動する。 The first upstream switching element is provided on the upstream side of the power supply path from the DC power supply line to which the DC voltage supplied from the DC power supply is supplied to the injection valve. The second upstream switching element is provided on the upstream side of the feeding path from the boosted power supply line to the injection valve to which the boosted voltage obtained by boosting the DC voltage is supplied. The downstream switching element is commonly provided on the downstream side of each feeding path. The current detection unit detects the drive current flowing through the downstream switching element. The voltage detection unit detects the voltage between the terminals of the downstream switching element. The drive control unit drives the injection valve by turning on one of the first upstream switching element and the second upstream switching element and turning on the downstream switching element.
上記構成において、電流検出部により検出される下流側スイッチング素子に流れる駆動電流の検出値と、電圧検出部により検出される下流側スイッチング素子の端子間電圧の検出値とを用いれば、下流側スイッチング素子の駆動時における熱量を求めることが可能である。そして、その求めた熱量を積算するなどすれば、下流側スイッチング素子の温度を精度良く推定することが可能となる。そこで、駆動制御部は、電流検出部の検出値および電圧検出部の検出値に基づいて、下流側スイッチング素子の温度を推定し、その推定した温度が所定の閾値温度を超えると判断すると、下流側スイッチング素子のオン駆動を停止する。 In the above configuration, if the detection value of the drive current flowing through the downstream switching element detected by the current detection unit and the detection value of the voltage between the terminals of the downstream switching element detected by the voltage detection unit are used, the downstream switching It is possible to obtain the amount of heat when the element is driven. Then, by integrating the obtained amount of heat, it is possible to accurately estimate the temperature of the downstream switching element. Therefore, the drive control unit estimates the temperature of the downstream switching element based on the detection value of the current detection unit and the detection value of the voltage detection unit, and determines that the estimated temperature exceeds a predetermined threshold temperature. Stops the on drive of the side switching element.
このようにすれば、下流側スイッチング素子の実際の温度を精度良く推定することができる。そして、上記構成では、その推定された下流側スイッチング素子の温度が閾値温度を超えると判断された場合には下流側スイッチング素子のオン駆動が停止される。この場合、噴射制御装置は、さらに、下流側スイッチング素子の過渡熱抵抗が記憶された記憶部(5)を備える。駆動制御部は、電流検出部の検出値、電圧検出部の検出値および過渡熱抵抗に基づいて、下流側スイッチング素子のジャンクション温度を推定し、その推定したジャンクション温度が閾値温度を超えると判断すると、下流側スイッチング素子のオン駆動を停止する。また、駆動制御部は、ジャンクション温度が閾値温度を超えると判断して下流側スイッチング素子のオン駆動を停止した後、過渡熱抵抗を用いて下流側スイッチング素子のジャンクション温度が閾値温度未満に低下するまでに必要な時間を推定し、その推定した時間が経過すると、下流側スイッチング素子のオン駆動の停止を解除する。上記構成によれば、直流電圧が低下した際などにおける下流側スイッチング素子の温度の過大な上昇を抑制することができるという優れた効果が得られる。 In this way, the actual temperature of the downstream switching element can be estimated accurately. Then, in the above configuration, when it is determined that the estimated temperature of the downstream switching element exceeds the threshold temperature, the on drive of the downstream switching element is stopped. In this case, the injection control device further includes a storage unit (5) in which the transient thermal resistance of the downstream switching element is stored. The drive control unit estimates the junction temperature of the downstream switching element based on the detection value of the current detection unit, the detection value of the voltage detection unit, and the transient thermal resistance, and determines that the estimated junction temperature exceeds the threshold temperature. , Stop the on drive of the downstream switching element. Further, the drive control unit determines that the junction temperature exceeds the threshold temperature, stops the on-drive of the downstream switching element, and then uses the transient thermal resistance to reduce the junction temperature of the downstream switching element to less than the threshold temperature. The time required for the process is estimated, and when the estimated time elapses, the on-drive stop of the downstream switching element is released. According to the above configuration, it is possible to obtain an excellent effect that it is possible to suppress an excessive rise in the temperature of the downstream switching element when the DC voltage drops.
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図1に示す噴射制御装置1は、車両に搭載される複数の電子制御装置(以下、ECUと呼ぶ)のうちの1つであるエンジンECUに設けられている。エンジンECUは、車両の様々な運転状態における各種センサ信号に基づいて各種アクチュエータを統合的に制御し、最適なエンジン状態での動作を実現するものである。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The
噴射制御装置1は、例えば車両に搭載された内燃機関に相当するエンジンの気筒内に高圧に圧縮された燃料を噴射供給するインジェクタの駆動を制御する。噴射制御装置1は、上記インジェクタが備える電磁ソレノイド式の電磁弁2、3への通電電流(以下、駆動電流とも呼ぶ)を制御して電磁弁2、3を開閉駆動する。なお、図1では2つの電磁弁2、3だけを図示しているが、実際には、エンジンの気筒数に応じた数の電磁弁が存在しており、噴射制御装置1には、それら複数の電磁弁を駆動するための構成が設けられている。電磁弁2、3は、噴射弁に相当する。
The
噴射制御装置1には、図示しない車載バッテリから出力されるバッテリ電圧VBが供給されている。なお、上記車載バッテリは、直流電源に相当し、バッテリ電圧VBは直流電圧に相当する。噴射制御装置1の端子P1と端子P2の間には電磁弁2が接続され、端子P3と端子P4の間には電磁弁3が接続されている。
A battery voltage VB output from an in-vehicle battery (not shown) is supplied to the
この場合、噴射制御装置1は、設定された駆動期間の開始時、電磁弁2、3に対してピーク電流を供給するピーク電流制御を行い、電磁弁2、3を速やかに開弁させる。その後、噴射制御装置1は、駆動期間が終了するまで定電流制御を行い、電磁弁2、3の開弁状態を保持する。
In this case, the
電磁弁2、3は、ソレノイドを備えており、そのソレノイドに通電されると、弁体が開弁位置からリターンスプリングの付勢力に抗して開弁位置に変位して燃料噴射が行われる。また、上記ソレノイドが断電されると、リターンスプリングの付勢力により弁体が閉弁位置に復帰して燃料噴射が停止する。電磁弁2、3は、同時に開弁状態にならないように駆動制御される。
The
噴射制御装置1は、信号入力部4、不揮発性メモリ5、サーミスタ6、マイコン7、MOS状態モニタ回路8、MOS駆動IC9、駆動回路10などを備えている。信号入力部4は、比較器などを備えており、マグネットピックアップコイルなどから出力される周期的に変化する入力信号S1を入力し、その入力信号S1をマイコン7で取り込み可能な信号に変換して出力する。
The
不揮発性メモリ5には、駆動回路10で使用されるMOSFETに対応した過渡熱抵抗に関する情報である過渡熱抵抗情報、後述する各種の閾値などのデータが記憶されている。不揮発性メモリ5は、記憶部に相当する。サーミスタ6は、噴射制御装置1が設けられるECUの内部温度を検出し、その検出値を表す温度検出信号S2を出力する。サーミスタ6は、装置内部の温度を検出する温度検出部に相当する。MOS状態モニタ回路8は、駆動電流の検出値を表すMOS状態信号S3Aおよび駆動回路10で使用されるMOSFETの端子間電圧の検出値を表すMOS状態信号S3Bを出力する。
The
マイコン7は、CPU、ROM、RAM、A/D変換器などを有するものであり、CPUがROMなどに記憶されたプログラムを実行することにより、装置の動作全般を制御する。マイコン7は、信号入力部4の出力信号およびMOS状態信号S3A、S3Bなどに基づいて、電磁弁2、3に流れる駆動電流が所望する電流値となるようにMOS駆動IC9、ひいては駆動回路10の動作を制御する。マイコン7は、インジェクタ駆動要求時、電磁弁2、3のそれぞれについての開弁および閉弁を指令するための駆動要求信号、電磁弁2、3に流す電流値を指令するための要求電流値などを表すMOS駆動信号S4をMOS駆動IC9に送信する。
The microcomputer 7 has a CPU, a ROM, a RAM, an A / D converter, and the like, and the CPU controls the overall operation of the apparatus by executing a program stored in the ROM and the like. Based on the output signal of the
MOS駆動IC9は、マイコン7から送信されるMOS駆動信号S4などに基づいて駆動回路10の動作を制御する。具体的には、MOS駆動IC9は、駆動要求のあるインジェクタに対応した電磁弁2、3に要求電流値に基づいた電流が供給されるように駆動回路10の動作を制御する。
The MOS drive IC 9 controls the operation of the
駆動回路10は、Nチャネル型のMOSFETであるトランジスタQ1〜Q4、ダイオードD1、D2、シャント抵抗R1、R2、増幅器11、12などを備えている。トランジスタQ1のドレインは、バッテリ電圧VBが供給される直流電源線L1に接続され、そのソースはダイオードD1を順方向に介して端子P1、P3に接続されている。トランジスタQ1は、直流電源線L1から電磁弁2、3へと至る給電経路のうち上流側に設けられるものであり、第1上流側スイッチング素子に相当する。
The
トランジスタQ2のドレインは、昇圧電圧VPが供給される昇圧電源線L2に接続され、そのソースは端子P1、P3に接続されている。トランジスタQ2は、昇圧電源線L2から電磁弁2、3へと至る給電経路のうち上流側に設けられる第2上流側スイッチング素子に相当する。
The drain of the transistor Q2 is connected to the boost power supply line L2 to which the boost voltage VP is supplied, and its source is connected to the terminals P1 and P3. The transistor Q2 corresponds to a second upstream switching element provided on the upstream side of the feeding path from the step-up power supply line L2 to the
ダイオードD2のカソードは端子P1、P3に接続され、そのアノードは回路の基準電位となるグランド電位(0V)が与えられるグランド線L3に接続されている。昇圧電圧VPは、電磁弁2、3に前述したピーク電流を流すためのものであり、図示しない昇圧回路により生成される。昇圧回路は、昇圧型のスイッチング電源回路として構成されており、バッテリ電圧VBを昇圧することにより昇圧電圧VPを生成する。
The cathode of the diode D2 is connected to the terminals P1 and P3, and its anode is connected to the ground wire L3 to which the ground potential (0V) which is the reference potential of the circuit is given. The boost voltage VP is for passing the above-mentioned peak current through the
トランジスタQ3のドレインは端子P2に接続され、そのソースはシャント抵抗R1を介してグランド線L3に接続されている。トランジスタQ4のドレインは端子P4に接続され、そのソースはシャント抵抗R2を介してグランド線L3に接続されている。トランジスタQ3、Q4は、上記各給電経路のうち下流側に共通に設けられる下流側スイッチング素子に相当する。トランジスタQ1〜Q4の各ゲートには、MOS駆動IC9から出力されるゲート信号Sg1〜Sg4がそれぞれ与えられており、それによりトランジスタQ1〜Q4の駆動が制御される。 The drain of the transistor Q3 is connected to the terminal P2, and its source is connected to the ground wire L3 via the shunt resistor R1. The drain of the transistor Q4 is connected to the terminal P4, and its source is connected to the ground line L3 via the shunt resistor R2. The transistors Q3 and Q4 correspond to downstream switching elements commonly provided on the downstream side of each of the above feeding paths. Gate signals Sg1 to Sg4 output from the MOS drive IC 9 are given to each gate of the transistors Q1 to Q4, whereby the drive of the transistors Q1 to Q4 is controlled.
シャント抵抗R1、R2の各端子電圧は、増幅器11、12にそれぞれ入力されている。増幅器11、12は、シャント抵抗R1、R2の端子間電圧を増幅するもので、それらの出力電圧はMOS状態モニタ回路8に与えられている。MOS状態モニタ回路8は、増幅器11、12の出力電圧に基づいてトランジスタQ3、Q4に流れる各駆動電流を検出する。
The terminal voltages of the shunt resistors R1 and R2 are input to the
また、MOS状態モニタ回路8には、トランジスタQ3、Q4の各ドレインの電圧および各ソースの電圧が与えられている。MOS状態モニタ回路8は、これらの電圧に基づいて、トランジスタQ3、Q4の端子間電圧であるドレイン・ソース間電圧(以下、電圧VDSと呼ぶ)を検出する。 Further, the MOS state monitor circuit 8 is given a voltage of each drain of the transistors Q3 and Q4 and a voltage of each source. The MOS state monitor circuit 8 detects the drain-source voltage (hereinafter referred to as voltage VDS), which is the voltage between the terminals of the transistors Q3 and Q4, based on these voltages.
このように、MOS状態モニタ回路8は、トランジスタQ3、Q4に流れる駆動電流を検出する電流検出部8Aとしての機能を有するとともに、トランジスタQ3、Q4の電圧VDSを検出する電圧検出部8Bとしての機能を有する。 As described above, the MOS state monitor circuit 8 has a function as a current detection unit 8A for detecting the drive current flowing through the transistors Q3 and Q4, and also as a voltage detection unit 8B for detecting the voltage VDS of the transistors Q3 and Q4. Has.
トランジスタQ1は、電磁弁2、3にバッテリ電圧VBを印加する経路を開閉するものであり、以下では定電流MOSとも呼ぶ。また、トランジスタQ2は、電磁弁2、3に昇圧電圧VPを供給する経路を開閉するものであり、以下では放電MOSとも呼ぶ。また、トランジスタQ3、Q4は、電磁弁2、3の下流側端子とグランド線L3との間を開閉するものであり、以下ではこれらを総称して気筒MOSとも呼ぶ。
The transistor Q1 opens and closes a path for applying the battery voltage VB to the
MOS駆動IC9は、マイコン7から与えられるMOS駆動信号S4に基づいて電磁弁2、3の中から通電を行うものを選択し、駆動要求信号が開弁を指令する期間(以下、駆動期間と呼ぶ)、その電磁弁に対応して設けられた気筒MOSをオン駆動する。そして、MOS駆動IC9は、ピーク電流制御が行われる期間、放電MOSをオン駆動する。また、MOS駆動IC9は、定電流制御が行われる期間、定電流MOSをオンオフ駆動する。
The MOS drive IC 9 selects one that energizes from the
次に、上記構成の作用について説明する。
上記構成において、マイコン7は、ピーク電流制御および定電流制御を行うことにより電磁弁2、3の駆動を制御するものであり、駆動制御部に相当する。このように駆動制御部に相当するマイコン7は、電磁弁2、3を駆動する駆動期間において、所定周期毎に図2に示すような内容の制御を実行する。
Next, the operation of the above configuration will be described.
In the above configuration, the microcomputer 7 controls the drive of the
まず、ステップS100では、温度検出信号S2に基づいてECUの内部温度の計測が行われる。ステップS110では、放電MOSおよび気筒MOSがオン駆動されることにより、電磁弁2、3の駆動が開始される。この際、気筒MOSを流れる駆動電流の計測と、気筒MOSの電圧VDSの計測も開始される。なお、これらの計測は、少なくともピーク電流制御が行われている期間、つまりトランジスタQ2がオンしている期間に実行される。
First, in step S100, the internal temperature of the ECU is measured based on the temperature detection signal S2. In step S110, the discharge MOS and the cylinder MOS are driven on, so that the
ステップS120では、MOS状態信号S3A、S3Bに基づいて、駆動電流および電圧VDSが所定の閾値以下であるか否かが判断される。具体的には、駆動電流の値および電圧VDSの値が、気筒MOSが安全に動作できる領域(安全動作領域)に入っているか否かが判断される。なお、この際に用いられる各閾値は、気筒MOSとして使用するMOSFET(トランジスタQ3、Q4)の特性に基づいて設定され、予め不揮発性メモリ5に記憶されている。なお、ステップS100で計測されたECUの内部温度が所定の判定温度、例えば常温(例えば25度)以上の温度である場合、内部温度の計測値に基づいてディレーティングが行われる。
In step S120, it is determined whether or not the drive current and the voltage VDS are equal to or less than a predetermined threshold value based on the MOS state signals S3A and S3B. Specifically, it is determined whether or not the value of the drive current and the value of the voltage VDS are within the region where the cylinder MOS can safely operate (safe operation region). Each threshold value used at this time is set based on the characteristics of the MOSFETs (transistors Q3 and Q4) used as the cylinder MOS, and is stored in the
駆動電流および電圧VDSが閾値以下であると判断された場合、つまりステップS120で「YES」の場合、ステップS130に進む。ステップS130では、MOS状態信号S3A、S3Bに基づいて得られる駆動電流および電圧VDSから気筒MOSの駆動時における熱量が求められる。そして、その求められた熱量を積算したもの、不揮発性メモリ5に記憶された過渡熱抵抗情報、ステップS100で計測されたECUの内部温度などに基づいて、気筒MOSのジャンクション温度が推定される。
If it is determined that the drive current and the voltage VDS are equal to or less than the threshold value, that is, if “YES” in step S120, the process proceeds to step S130. In step S130, the amount of heat at the time of driving the cylinder MOS is obtained from the drive current and voltage VDS obtained based on the MOS state signals S3A and S3B. Then, the junction temperature of the cylinder MOS is estimated based on the integrated heat amount, the transient thermal resistance information stored in the
ステップS140では、ステップS130で推定された気筒MOSのジャンクション温度が所定の閾値温度を超えるか否かが判断される。なお、この際に用いられる閾値温度は、気筒MOSとして使用されるMOSFET(トランジスタQ3、Q4)の特性に基づいて設定され、予め不揮発性メモリ5に記憶されている。
In step S140, it is determined whether or not the junction temperature of the cylinder MOS estimated in step S130 exceeds a predetermined threshold temperature. The threshold temperature used at this time is set based on the characteristics of the MOSFETs (transistors Q3 and Q4) used as the cylinder MOS, and is stored in the
ジャンクション温度が閾値温度以下である場合、つまりステップS140で「YES」の場合、処理が終了となる(エンド)。これに対し、駆動電流および電圧VDSが閾値を超えると判断された場合またはジャンクション温度が閾値温度を超えると判断された場合、つまりステップS120またはS140で「NO」の場合、ステップS150に進む。 When the junction temperature is equal to or lower than the threshold temperature, that is, when "YES" in step S140, the process ends (end). On the other hand, if it is determined that the drive current and the voltage VDS exceed the threshold value, or if the junction temperature is determined to exceed the threshold temperature, that is, if “NO” in step S120 or S140, the process proceeds to step S150.
ステップS150では、気筒MOSのオン駆動が停止され、気筒MOSがオフされる。ステップS160では、ステップS130と同様にして気筒MOSのジャンクション温度が推定される。ステップS170では、ステップS160で推定されたジャンクション温度、不揮発性メモリ5に記憶された過渡熱抵抗情報を用いて、気筒MOSのジャンクション温度が閾値温度未満に低下するまでに必要な所要時間が推定される。
In step S150, the on drive of the cylinder MOS is stopped, and the cylinder MOS is turned off. In step S160, the junction temperature of the cylinder MOS is estimated in the same manner as in step S130. In step S170, the junction temperature estimated in step S160 and the transient thermal resistance information stored in the
ステップS180では、ステップS170で推定された所要時間が経過したか否かが判断される。所要時間が経過していない場合、つまりステップS180で「NO」の場合、ステップS170に戻る。一方、所要時間が経過した場合、つまりステップS180で「YES」の場合、ステップS190に進む。ステップS190では、気筒MOSのオン駆動の停止が解除され、気筒MOSがオン可能となる。ステップS190の実行後は、処理が終了となる(エンド)。 In step S180, it is determined whether or not the required time estimated in step S170 has elapsed. If the required time has not elapsed, that is, if "NO" in step S180, the process returns to step S170. On the other hand, when the required time has elapsed, that is, when "YES" in step S180, the process proceeds to step S190. In step S190, the stop of the on drive of the cylinder MOS is released, and the cylinder MOS can be turned on. After the execution of step S190, the process ends (end).
続いて、クランキングなどによりバッテリ電圧VBが意図せずに低下した場合における各部の動作状態について図3を参照しながら説明する。バッテリ電圧VBが低下すると、その影響によりゲート信号Sg1〜Sg4のレベルも同様に低下する。このような状態で電磁弁2、3の駆動が行われると、気筒MOSは、オン抵抗が高い状態でオン駆動されるため、その電圧VDSが、バッテリ電圧VBが低下する前よりも高くなる。
Subsequently, the operating state of each part when the battery voltage VB is unintentionally lowered due to cranking or the like will be described with reference to FIG. When the battery voltage VB decreases, the levels of the gate signals Sg1 to Sg4 also decrease due to the effect. When the
電圧VDSが上昇すると、気筒MOSの駆動時における熱量、ひいてはジャンクション温度の推定値は、バッテリ電圧VBが低下する前よりも上昇する。そして、時刻t1の時点において、ジャンクション温度が閾値温度に達したと判断されると、気筒MOSのオン駆動が停止される。その結果、気筒MOSのオン駆動、ひいては電磁弁2、3の駆動が停止される。
When the voltage VDS rises, the amount of heat when the cylinder MOS is driven, and thus the estimated value of the junction temperature, rises more than before the battery voltage VB drops. Then, when it is determined that the junction temperature has reached the threshold temperature at time t1, the on-drive of the cylinder MOS is stopped. As a result, the on-drive of the cylinder MOS and, by extension, the drive of the
このように気筒MOSのオン駆動が停止された後、気筒MOSのジャンクション温度が閾値温度未満に低下するまでに必要な所要時間が経過したと判断されると、気筒MOSのオン駆動の停止が解除される。その結果、気筒MOSのオン駆動、ひいては電磁弁2、3の駆動が再開される。
After the on-drive of the cylinder MOS is stopped in this way, when it is determined that the time required for the junction temperature of the cylinder MOS to drop below the threshold temperature has elapsed, the stop of the on-drive of the cylinder MOS is released. Will be done. As a result, the on-drive of the cylinder MOS and the drive of the
以上説明した本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
上記構成において、MOS状態モニタ回路8により検出される気筒MOSに流れる駆動電流の検出値と、気筒MOSの電圧VDSの検出値とを用いれば、気筒MOSの駆動時における熱量を求めることが可能である。そして、その求めた熱量を積算するなどすれば、気筒MOSの温度を精度良く推定することが可能となる。そこで、本実施形態では、マイコン7は、MOS状態モニタ回路8から与えられる各検出値を表すMOS状態信号S3A、S3Bに基づいて、気筒MOSの温度を推定し、その推定した温度が所定の閾値温度を超えると判断すると、気筒MOSのオン駆動を停止する。
According to the present embodiment described above, the following effects can be obtained.
In the above configuration, by using the detected value of the drive current flowing through the cylinder MOS detected by the MOS state monitor circuit 8 and the detected value of the voltage VDS of the cylinder MOS, it is possible to obtain the amount of heat when the cylinder MOS is driven. be. Then, by integrating the obtained amount of heat, it is possible to accurately estimate the temperature of the cylinder MOS. Therefore, in the present embodiment, the microcomputer 7 estimates the temperature of the cylinder MOS based on the MOS state signals S3A and S3B representing each detected value given from the MOS state monitor circuit 8, and the estimated temperature is a predetermined threshold value. If it is determined that the temperature is exceeded, the on-drive of the cylinder MOS is stopped.
このようにすれば、気筒MOSの実際の温度を精度良く推定することができる。そして、上記構成では、その推定された気筒MOSの温度が閾値温度を超えると判断された場合には、気筒MOSのオン駆動が停止される。そのため、上記構成によれば、クランキングなどによりバッテリ電圧VBが低下した際などにおける気筒MOSの温度の過大な上昇を抑制し、気筒MOSの故障を防止することができるという優れた効果が得られる。 In this way, the actual temperature of the cylinder MOS can be estimated accurately. Then, in the above configuration, when it is determined that the estimated temperature of the cylinder MOS exceeds the threshold temperature, the on-drive of the cylinder MOS is stopped. Therefore, according to the above configuration, it is possible to obtain an excellent effect that an excessive rise in the temperature of the cylinder MOS when the battery voltage VB drops due to cranking or the like can be suppressed and a failure of the cylinder MOS can be prevented. ..
噴射制御装置1では、ピーク電流制御が行われる際、バッテリ電圧VBよりも高い昇圧電圧VPとほぼ同程度の電圧が気筒MOSのドレインに印加される。この場合、バッテリ電圧VBが印加される場合に比べ、気筒MOSの電圧VDSは非常に高くなるため、バッテリ電圧VBが低下してゲート信号Sg1〜Sg4が低下した場合の気筒MOSの発熱量が一層上昇する。そこで、本実施形態では、マイコン7は、少なくとも昇圧電圧VPの供給経路の上流側に介在するトランジスタQ2をオン駆動している期間に、駆動電流および電圧VDSの計測を行い、その計測結果に基づいて前述した推定および判断を行うようにしている。したがって、本実施形態によれば、気筒MOSの温度上昇が一層上昇する可能性が高いときでも、その過大な上昇を抑制することができる。
In the
また、マイコン7は、気筒MOSの駆動電流の検出値および電圧VDSの検出値に基づいて、気筒MOSが安全動作領域で動作しているか否かを判断し、安全動作領域で動作していないと判断すると、気筒MOSのオン駆動を停止するようにしている。このようにすれば、気筒MOSの温度(ジャンクション温度)が閾値温度を超えると判断されるか否かにかかわらず、気筒MOSが安全動作領域で動作していないと判断した場合には、気筒MOSのオン駆動が停止されるため、気筒MOSの故障を確実に防止することができる。 Further, the microcomputer 7 determines whether or not the cylinder MOS is operating in the safe operating region based on the detected value of the drive current of the cylinder MOS and the detected value of the voltage VDS, and determines that the microcomputer 7 is not operating in the safe operating region. When it is judged, the on drive of the cylinder MOS is stopped. In this way, regardless of whether the temperature of the cylinder MOS (junction temperature) exceeds the threshold temperature, if it is determined that the cylinder MOS is not operating in the safe operating region, the cylinder MOS Since the on-drive of the cylinder is stopped, it is possible to surely prevent the failure of the cylinder MOS.
さらに、マイコン7は、ECUの内部温度の計測値が常温以上の温度である場合、上述した安全動作領域で動作しているか否かの判断について、内部温度の計測値に基づいてディレーティングを行う。ECUの内部温度は、一定ではなく、刻一刻と変化する。したがって、このようにすれば、ECUの内部温度の変動に影響を受けることなく、上述した判断を行うことができ、その結果、気筒MOSの故障を一層確実に防止することができる。 Further, when the measured value of the internal temperature of the ECU is a temperature equal to or higher than room temperature, the microcomputer 7 performs derating based on the measured value of the internal temperature in determining whether or not the device is operating in the above-mentioned safe operating region. .. The internal temperature of the ECU is not constant and changes from moment to moment. Therefore, in this way, the above-mentioned determination can be made without being affected by the fluctuation of the internal temperature of the ECU, and as a result, the failure of the cylinder MOS can be prevented more reliably.
噴射制御装置1の不揮発性メモリ5には、気筒MOSとして用いられるMOSFETに対応した過渡熱抵抗に関する情報(過渡熱抵抗情報)が記憶されている。そして、マイコン7は、MOS状態モニタ回路8による各検出値に加え、不揮発性メモリ5に記憶された過渡熱抵抗情報に基づいて、気筒MOSのジャンクション温度を推定し、その推定したジャンクション温度が閾値温度を超えると判断すると、気筒MOSのオン駆動を停止する。このようにすれば、気筒MOSの温度を高い精度で検出することが可能となる。そのため、閾値温度として、例えばMOSFETの保証温度に近い温度を設定することができ、そうすれば、バッテリ電圧VBが低下した際、気筒MOSのオン駆動、ひいては電磁弁2、3の駆動を出来る限り継続しつつ、気筒MOSの故障を防止することができる。
The
マイコン7は、気筒MOSのオン駆動を停止した後、不揮発性メモリ5に記憶された過渡熱抵抗情報を用いて気筒MOSのジャンクション温度が閾値温度未満に低下するまでに必要な所要時間を推定し、その推定した時間が経過すると、気筒MOSのオン駆動の停止を解除する。このようにすれば、気筒MOSのオン駆動が停止されたことにより、その温度が閾値温度未満に低下すると、直ちに気筒MOSのオン駆動の停止が解除されて、電磁弁2、3の駆動を再開することができる。
The microcomputer 7 estimates the time required for the junction temperature of the cylinder MOS to drop below the threshold temperature using the transient thermal resistance information stored in the
(その他の実施形態)
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で任意に変形、組み合わせ、あるいは拡張することができる。
トランジスタQ1〜Q4としては、Nチャネル型MOSFETに限らずとよく、様々な種類の半導体スイッチング素子を用いることができる。
気筒MOSに流れる駆動電流を検出する電流検出部および気筒MOSの端子間電圧を検出する電圧検出部の具体的な構成としては、図1に示した構成に限らずともよく、同様の検出機能を有する構成であれば、適宜変更することができる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, and can be arbitrarily modified, combined, or extended without departing from the gist thereof.
The transistors Q1 to Q4 are not limited to N-channel MOSFETs, and various types of semiconductor switching elements can be used.
The specific configuration of the current detection unit that detects the drive current flowing through the cylinder MOS and the voltage detection unit that detects the voltage between the terminals of the cylinder MOS does not have to be limited to the configuration shown in FIG. If it has a configuration, it can be changed as appropriate.
図2におけるステップS120、つまり気筒MOSが安全動作領域で動作しているか否かを判断する処理において、ECUの内部温度に基づくディレーティングは必要に応じて行えばよい。また、ステップS120の判断処理自体についても、必要に応じて行えばよく、省略することも可能である。 In step S120 in FIG. 2, that is, in the process of determining whether or not the cylinder MOS is operating in the safe operation region, derating based on the internal temperature of the ECU may be performed as necessary. Further, the determination process itself in step S120 may be performed as needed, and may be omitted.
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。 Although the present disclosure has been described in accordance with the examples, it is understood that the present disclosure is not limited to the examples and structures. The present disclosure also includes various modifications and modifications within a uniform range. In addition, various combinations and forms, as well as other combinations and forms that include only one element, more, or less, are also within the scope of the present disclosure.
1…噴射制御装置、2、3…電磁弁、5…不揮発性メモリ、6…サーミスタ、7…マイコン、8A…電流検出部、8B…電圧検出部、L1…直流電源線、L2…昇圧電源線、Q1〜Q4…トランジスタ。 1 ... Injection control device, 2, 3 ... Solenoid valve, 5 ... Non-volatile memory, 6 ... Thermistor, 7 ... Microcomputer, 8A ... Current detector, 8B ... Voltage detector, L1 ... DC power supply line, L2 ... Boost power supply line , Q1 to Q4 ... Transistor.
Claims (3)
直流電源から与えられる直流電圧が供給される直流電源線(L1)から前記噴射弁へと至る給電経路のうち上流側に設けられる第1上流側スイッチング素子(Q1)と、
前記直流電圧を昇圧して得られる昇圧電圧が供給される昇圧電源線(L2)から前記噴射弁へと至る給電経路のうち上流側に設けられる第2上流側スイッチング素子(Q2)と、
前記各給電経路の下流側に共通に設けられる下流側スイッチング素子(Q3、Q4)と、
前記下流側スイッチング素子に流れる駆動電流を検出する電流検出部(8A)と、
前記下流側スイッチング素子の端子間電圧を検出する電圧検出部(8B)と、
前記第1上流側スイッチング素子および前記第2上流側スイッチング素子のうち一方をオンするとともに、前記下流側スイッチング素子をオンすることにより、前記噴射弁を駆動する駆動制御部(7)と、
を備え、
前記駆動制御部は、前記電流検出部の検出値および前記電圧検出部の検出値に基づいて、前記下流側スイッチング素子の温度を推定し、その推定した温度が所定の閾値温度を超えると判断すると、前記下流側スイッチング素子のオン駆動を停止し、
さらに、前記下流側スイッチング素子の過渡熱抵抗が記憶された記憶部(5)を備え、
前記駆動制御部は、前記電流検出部の検出値、前記電圧検出部の検出値および前記過渡熱抵抗に基づいて、前記下流側スイッチング素子のジャンクション温度を推定し、その推定したジャンクション温度が前記閾値温度を超えると判断すると、前記下流側スイッチング素子のオン駆動を停止し、
前記駆動制御部は、前記ジャンクション温度が前記閾値温度を超えると判断して前記下流側スイッチング素子のオン駆動を停止した後、前記過渡熱抵抗を用いて前記下流側スイッチング素子のジャンクション温度が前記閾値温度未満に低下するまでに必要な時間を推定し、その推定した時間が経過すると、前記下流側スイッチング素子のオン駆動の停止を解除する噴射制御装置。 An injection control device (1) that controls the drive of injection valves (2, 3) that inject fuel into an internal combustion engine.
A first upstream switching element (Q1) provided on the upstream side of the feeding path from the DC power supply line (L1) to which the DC voltage supplied from the DC power supply is supplied to the injection valve, and
A second upstream switching element (Q2) provided on the upstream side of the feeding path from the boosted power supply line (L2) to which the boosted voltage obtained by boosting the DC voltage is supplied to the injection valve.
Downstream switching elements (Q3, Q4) commonly provided on the downstream side of each feeding path, and
A current detection unit (8A) that detects the drive current flowing through the downstream switching element, and
A voltage detection unit (8B) that detects the voltage between the terminals of the downstream switching element, and
A drive control unit (7) that drives the injection valve by turning on one of the first upstream switching element and the second upstream switching element and turning on the downstream switching element.
With
The drive control unit estimates the temperature of the downstream switching element based on the detection value of the current detection unit and the detection value of the voltage detection unit, and determines that the estimated temperature exceeds a predetermined threshold temperature. , Stop the on drive of the downstream switching element ,
Further, a storage unit (5) in which the transient thermal resistance of the downstream switching element is stored is provided.
The drive control unit estimates the junction temperature of the downstream switching element based on the detection value of the current detection unit, the detection value of the voltage detection unit, and the transient thermal resistance, and the estimated junction temperature is the threshold value. When it is determined that the temperature is exceeded, the on drive of the downstream switching element is stopped, and the temperature is exceeded.
The drive control unit determines that the junction temperature exceeds the threshold temperature, stops the on-drive of the downstream switching element, and then uses the transient thermal resistance to set the junction temperature of the downstream switching element to the threshold. An injection control device that estimates the time required for the temperature to drop below the temperature, and releases the on-drive stop of the downstream switching element when the estimated time elapses.
前記駆動制御部は、前記温度検出部の検出値が所定の判定温度以上である期間における前記電流検出部の検出値および前記電圧検出部の検出値に基づいて前記判断を行う請求項1または2に記載の噴射制御装置。 Further, a temperature detection unit (6) for detecting the temperature inside the device is provided.
Claim 1 or 2 in which the drive control unit makes the determination based on the detection value of the current detection unit and the detection value of the voltage detection unit during a period in which the detection value of the temperature detection unit is equal to or higher than a predetermined determination temperature. The injection control device according to.
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