專利名稱：噴射器驅動裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種在汽車用燃料噴射裝置等中所使用的噴射器驅動裝置。
背景技術：
目前正在進行將燃料直接噴射到使用噴射器驅動裝置的汽車用發(fā)動機的汽缸內的缸內燃料噴射式發(fā)動機的實用化。在該缸內燃料噴射式發(fā)動機中，特別地，由稀薄燃燒引起的廢氣的降低以及燃料消耗量的降低是課題。根據(jù)這樣的背景，在噴射器的驅動中，獲得了使噴射器對噴射信號的響應時間加快，根據(jù)噴射信號的時間幅度小的范圍來成比例地進行控制的效果。作為其所用的方法，一般的方法是在噴射信號的上升時通過將高電壓施加在噴射器上，從而流過大電流，縮短開閥門時間，之后，控制用于保持開閥門的保持電流。在高電壓的生成中，例如，需要專利文獻1所記載那樣的升壓電路。如果示出該升壓電路之性能的一個例子，則是將電池電壓(14[V])升壓到65[V]左右，并且供給10[A]左右的峰值電流。而且，該高電壓在將6汽缸發(fā)動機中最高旋轉數(shù)為6600 [rpm]作為例子時， 由于變成在時間為每3[ms]就驅動噴射器的情況，因此就變成在每次驅動了噴射器之后， 在3[ms]的期間，需要將高電壓恢復到規(guī)定值，并且能夠將電池電壓保證到10[V]的方法。在缸內燃料噴射發(fā)動機中，為了降低燃料費和降低廢氣的放出，還關注被稱為多級噴射的技術。所謂多級噴射，就是通過對現(xiàn)有技術的活塞的一次動作，將一次噴射的燃料分成數(shù)次來進行噴射，從而能夠提高汽油的燃燒效率，降低NOx等。專利文獻1 日本特開2002-615 號公報。上述的多級噴射化由于伴隨電磁閥的動作次數(shù)增加而使升壓電路的負擔增加。因此，需要升壓電路的大輸出化。但是，在現(xiàn)有技術中，為了進行升壓電路的大輸出化，就要伴隨升壓電路的大型化和成本提高。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是實現(xiàn)一種噴射器驅動裝置，其能夠抑制大型化和成本提高，同時又能夠使升壓電路高輸出化。為了解決上述課題，本發(fā)明按如下構成。本發(fā)明的噴射器驅動裝置，包括輸入側電容器，其被施加了電池的電壓；升壓線圈，其一端被連接到輸入側電容器的正極；第1開關元件，其被連接到升壓線圈的另一端； 輸出側電容器，其被連接到升壓線圈的另一端；第2開關元件，其被連接到輸出側電容器的正極；噴射器，其被連接到第2開關元件；第3開關元件，其被連接在輸出側電容器的負極和上述輸入側電容器的正極之間；第4開關元件，其被連接在輸出側電容器的負極和輸入側電容器的負極之間；第1接通斷開指令信號發(fā)生部，其向第1開關元件、第3開關元件和第4開關元件供給接通斷開指令信號 ’第2接通斷開指令信號發(fā)生部，其向第2開關元件供
4給接通斷開指令信號。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠實現(xiàn)一種噴射器驅動裝置，其能夠一邊抑制大型化和成本提高， 一邊使升壓電路高輸出化。


圖1是作為實施例1的噴射器驅動裝置的電路圖。圖2是實施例1的電流·電壓波形和元件信號波形圖。圖3是實施例1的驅動電路中的主要部分說明圖。圖4是實施例1的主要部分信號波形說明圖。圖5是采用了與實施例不同的方式的驅動裝置的電路說明圖。圖6是圖5所示例子的信號波形說明圖。圖7是實施例2的噴射器驅動裝置的電流·電壓波形和元件信號波形圖。圖8是作為實施例3的噴射器驅動裝置的電路圖。圖9是實施例3的電流·電壓波形和元件信號波形圖。圖10是升壓信號處理電路的主要部分電路圖。圖11是升壓電壓控制信號的信號波形說明圖。附圖符號說明1電池、Ia 電池電壓、2高電壓施加用FET(第2開關元件)ja，4a，6a柵極信號、 3阻流二極管(blocking diode)、4電池電壓施加用FET、5阻流二極管、6中繼用FET、6B通電電流、7電流檢測電阻、8再生二極管、9環(huán)流二極管、20噴射器、20B噴射器電流、IOOa高電壓(輸出側電容器的正極電壓)、100升壓電路、101升壓信號處理電路、IOla升壓信號、 102升壓柵極驅動電路(第1接通斷開指令信號發(fā)生部)、103輸入側電容器、104升壓線圈、105升壓FET(第1開關元件)、105a，106a，108a，109a柵極信號、105B通電電流、106 二極管、106F FET, 107輸出側電容器、108偏置用FET (第3開關元件)、109接地用FET (第4 開關元件)、110電流檢測電阻、200噴射器通電電路、201輸出信號處理電路、201a輸出信號、202柵極控制電路(第2接通斷開指令信號發(fā)生部)、Tl Vb偏置解除期間、T2 Vb偏置期間、T1’，T2’電池短路防止期間、Τ3 Vb偏置解除期間的升壓期間、Τ21 Vb偏置期間的升壓期間、Τ30過電壓調整期間。
具體實施例方式下面，參考

本發(fā)明的實施方式。[實施例1]詳細說明第1實施例。圖1是實施例1的噴射器驅動裝置的電路構成圖，其在汽車用燃料噴射裝置的多汽缸發(fā)動機的噴射器當中示出了1個汽缸部分的電路。 在圖1中，噴射器驅動電路包括與電池1連接并且從電池電壓Ia產生高電壓 IOOa的升壓電路100 ；將噴射器驅動電流20Β通電到噴射器20的噴射器通電電路200。
升壓電路100包括用電池電壓Ia被充電的輸入側電容器103 ；升壓線圈104 ；升壓FET 105(第1開關元件)；在升壓FET 105中流動的電流105B的檢測電阻110 ；用于對高電壓IOOa進行充電的輸出側電容器107 ；在輸出側電容器107中進行通電的二極管106(整流元件)；用于以電池電壓Ia對輸出電容器107的負極進行偏置的FET 108(第3開關元件)；用于對輸出側電容器107的負極進行接地的FET 109(第4開關元件)；用于基于所檢測的電池電壓la、高電壓100a、在電阻110的兩端產生的電壓IlOa來產生升壓信號IOla 的升壓信號處理電路101 ；用于基于所供給的升壓信號IOla即基于輸入側電容器103的兩端電壓和輸出側電容器107的兩端電壓來產生柵極信號10fe、108a、109a的升壓用柵極驅動電路102 (第1接通斷開指令信號發(fā)生部)。此外，噴射器通電電路200包括將高電壓IOOa施加到噴射器20的FET 2(第2 開關元件)；向FET 2之電流逆流阻止用的二極管3;將電池電壓Ia施加到噴射器20的FET 4 ；向FET 4之電流逆流阻止用的二極管5 ；噴射器電流20B的中繼用FET 6 ；用于對在FET 6上流過的電流6B進行檢測的電阻7 ；用于使噴射器電流20B環(huán)流的二極管9 ；在FET 6遮斷時將噴射器電流20B再生到輸出側電容器107的二極管8 ；用于產生對噴射器20進行驅動的噴射信號201a的輸出信號處理電路201 ；基于所供給的信號201a來產生柵極信號2a， 4a, 6a的柵極控制電路202 (第2接通斷開指令信號發(fā)生部)。下面，說明如上述那樣構成的噴射器驅動電路的動作。圖2是實施例1的柵極信號2aJa，6a，105a, 108a, 109a、升壓線圈電流104B、噴射器電流20B、輸出側電容器電壓IOOa的波形。下面，將電壓表示為Vn，通過對下標的字符N 添加的數(shù)字的不同，來表示電壓的種類的不同。在Vb偏置解除期間T1的時刻、，柵極信號108a為斷開(OFF)，柵極信號109a為導通(ON)，輸出側電容器電壓IOOa保持在從噴射器開閥時目標電壓V1減去了電池電壓Ia 后的電壓V3。在電池短路防止期間T/，對于升壓用柵極驅動電路102，柵極信號108a、柵極信號 109a為斷開，從而防止電池1的短路。此時，升壓信號處理電路101基于檢測的兩個電容器 103,107的兩端電壓，為了對開關元件105，108，109進行接通斷開，將作為指令信號的升壓信號IOla供給到升壓用柵極驅動電路102。在Vb偏置期間T2的時刻、，柵極信號108a為導通，柵極信號109a為斷開，輸出側電容器107的負極由于柵極信號108a為導通而由電池電壓Ia被偏置。因此，輸出側電容器電壓IOOa達到噴射器20的開閥目標電壓Vp柵極信號加，6a變成導通，從而高電壓 Vl被施加在噴射器20上。在Vb偏置期間T2的時刻t2，噴射器電流20B達到開閥電流I2，柵極信號加為斷開。輸出側電容器電壓IOOa通過向噴射器20的通電而下降到V2。噴射器電流20B通過二極管9被環(huán)流，在定時(timing) t10,噴射器電流20B變成開閥保持電流13。在從定時t1(l到t2(l的期間，在柵極信號如上施加PWM信號，在噴射器20 上施加電池電壓Ia的PWM電壓，并且保持開閥保持電流13。在定時t2(1，柵極信號^、6a為斷開，噴射器電流I3介由二極管8被充電到輸出側電容器107。在電池短路防止期間T2’，對于升壓用柵極驅動電路102，柵極信號108a、柵極信號 109a為斷開，從而防止電池1的短路。接著，在Vb偏置解除期間之升壓期間T3的時刻t3，柵極信號108a為斷開，柵極信
6號109a為導通，輸出側電容器107的負極被接地，輸出側電容器電壓IOOa下降到從V2減去電池電壓Ia后的電壓V4。在Vb偏置解除期間之升壓期間T3，柵極信號108a為斷開，柵極信號109a為導通， FET 105如柵極信號10 那樣被施加了 PWM動作信號，為了在升壓線圈104上不超過上限電流I1，升壓電流104B被通電，并且被充電到輸出側電容器107。在Vb偏置解除期間之升壓期間T3的定時t4，柵極信號108a為斷開，柵極信號109a 為導通，輸出側電容器電壓IOOa達到從噴射器開閥時目標電壓V1減去了電池電壓Ia后的電壓V3，柵極信號10 為斷開。升壓用柵極驅動電路102具有防止 Τ 108和FET 109同時變?yōu)閷?on)的功能。圖3是實施例1的噴射器驅動電路的主要部分電路圖，圖4是圖3所示的主要部分電路圖中的信號波形圖。圖5是通過與實施例不同的其他方式實現(xiàn)的噴射器驅動電路的主要部分電路圖， 圖6是圖5所示的主要部分電路圖中的信號波形圖。圖5中，輸入側電容器103被并聯(lián)連接到電池1，升壓線圈104的一端被連接到電池1的陽極側和輸入側電容器103的一端。升壓線圈104的另一端經由升壓MOSFET 105 被連接到電池1的負極側和輸入側電容器103的另一端。此外，升壓線圈104的另一端經由二極管106被連接到輸出側電容器107的一端。 而且，輸出側電容器107的另一端被連接到電池1的負極側。輸出側電容器107的一端經由噴射器通電電路200的FET2被連接到二極管3。噴射器通電電路200的其他部分省略了圖示和說明。在圖6的定時t1;輸出側電容器107的升壓電壓Vboost從65 [V]減少，在定時t2， 變成60 [V]。然后，升壓電壓Vboost從時刻t2開始升壓，從電壓60 [V]上升到65 [V]。與此相對，在圖3所示的實施例1中，輸出側電容器107的另一端經由偏置MOSFET 109而被連接到電池1的負極側。而且，電池1的正極側經由偏置MOSFET 108而被連接到輸出側電容器107和偏置MOSFET 109的連接點。其他的構成變成與圖5所示的例子相同。如圖3、圖4所示那樣，通過偏置MOSFET 108,109的開關動作，輸出側電容器107 的升壓電壓Vboost在定時、到t2，從65 [V]減少到48 [V]。然后，升壓電壓Vboost在定時 t2到t4，從48 [V]上升到53 [V]，并且維持在53 [V]。這里，如果假設目標電壓V1 = 65[V]、電池電壓la = 12[V]、通過向噴射器20的通電引起的電壓下降為5 [V]時，則變成V1 = 65 [V], V2 = 60 [V], V3 = 53 [V], V4 = 48 [V] 0以圖5所示的例子對由向噴射器20的通電引起的電壓下降部分進行充電的情況變成將輸出側電容器107 (300 [ μ F])從V2 = 60 [V]升壓到V1 = 65 [V]，充電能量(1/2 · (C) (652-602))變成大約 0. 094 [J]。與此相對，根據(jù)實施例1，如果變成將輸出側電容器(300[yF]) JAYi = 48[V]升壓到 V3 = 53 [V]，則充電能量(1/2 · (C) (532-482))變成大約 0. 076 [J]。當將上述充電能量進行比較時，則本實施例1與圖5方式相比變成能夠將充電能量降低大約19%，從而降低了升壓電路的負擔。
而且，升壓時間的縮短也是可能的。對于本發(fā)明的實施例1，追加了兩個偏置MOSFET 108，109，但是在這些偏置 MOSFET 108，109上，由于沒有施加升壓電壓Vboost，因此能夠使用廉價的低耐壓用的 M0SFET，能夠降低包含噴射器驅動電路的控制單元的散熱部件等的成本。對于低耐壓MOSFET 108，109，其導通電阻低。而且，如圖2所示那樣，由于開關次數(shù)也少，因此穩(wěn)態(tài)損失、開關損失也小。從而變成能夠向噴射器供給穩(wěn)定的高電壓。因此，根據(jù)實施例1，能夠實現(xiàn)一邊抑制大型化和成本提高、一邊能夠使升壓電路高輸出化的噴射器驅動裝置。[實施例2]下面，說明第2實施例。第2實施例的電路構成與圖1所示的電路相同，信號波形相互不同。圖7是實施例2的信號電壓電流波形圖。圖7中，在Vb偏置解除期間T1的定時、，柵極信號108a為斷開，柵極信號109a為導通，輸出側電容器電壓IOOa保持在從噴射器開閥時目標電壓V1減去了電池電壓Ia后的電壓V3。在電池短路防止期間T/，對于升壓用柵極驅動電路102，柵極信號108a、柵極信號 109a為斷開，從而防止電池的短路。在Vb偏置期間T2的定時、，柵極信號108a為導通，柵極信號109a為斷開，輸出側電容器107的負極以電池電壓Ia被偏置，因此，輸出側電容器電壓IOOa到達噴射器的開閥目標電壓V1。此外，柵極信號h，6a變成導通，從而高電壓V1被施加在噴射器上。在Vb偏置期間T2的定時t2，噴射器電流20B達到開閥電流I2，柵極信號加為斷開。輸出側電容器電壓IOOa通過向噴射器的通電而下降到V2。噴射器電流20B通過二極管9被環(huán)流，在時刻t1(l，噴射器電流20B變成開閥保持電流13。在從t1(l到t2(l的期間，在柵極信號如上施加PWM信號，在噴射器上施加電池電壓 Ia的PWM電壓，并且保持開閥保持電流13。在時刻t2(l，柵極信號^、6a為斷開，噴射器電流 I3經由二極管8被充電到輸出側電容器107。在Vb偏置期間T2之升壓期間T21，柵極信號108a為導通，柵極信號109a為斷開， FET 105如柵極信號10 那樣被施加了 PWM動作信號，為了在升壓線圈104上不超過上限電流I1，升壓電流104B被通電，并且被充電到輸出側電容器107。因此，在升壓期間T21，輸出側電容器電壓IOOa的電壓下降變得緩和。在電池短路防止期間T2’，對于升壓用柵極驅動電路102，柵極信號108a、柵極信號 109a為斷開，從而防止電池的短路。在Vb偏置解除期間之升壓期間T3的定時t3，柵極信號108a為斷開，柵極信號109a 為導通，輸出側電容器107的負極被接地，輸出側電容器電壓IOOa下降到從V2減去電池電壓Ia后的電壓V4。在Vb偏置解除期間之升壓期間T3，柵極信號108a為斷開，柵極信號109a為導通， FET 105如柵極信號10 那樣被施加了 PWM動作信號，為了在升壓線圈104上不超過上限電流I1，升壓電流104B被通電，并且被充電到輸出側電容器107。在Vb偏置解除期間之升壓期間T3的定時t4，柵極信號108a為斷開，柵極信號109a為導通，輸出側電容器電壓IOOa到達從噴射器開閥時目標電壓V1減去了電池電壓Ia后的電壓V3，柵極信號10 為斷開。這里，假設目標電壓V1 = 65[V]、電池電壓la = 12 [V]，如果將本實施例2中的由升壓期間T21的充電引起的噴射器通電期間的輸出側電容器IOOa的電壓下降假設為4[V] (比實施例1的電壓下降小1 [V]的值)時，則變成V1 = 65 [V], V2 = 61 [V],V3 = 53 [V]、V4 =48 [V]。如果不根據(jù)本實施例2而以圖5所示的例子對噴射器通電期間的電壓下降部分進行充電的情況變成將輸出側電容器(300[μ F]) /AV2 = 61 [V]升壓到V1 = 65[V]，則充電能量變成大約0. 0756 [J]。與此相對，根據(jù)本實施例2，如果變成將輸出側電容器(300[yF])從V3 = 49 [V] 升壓到V4 = 53 [V]，則充電能量變成大約0. 0612 [J]。假設升壓期間T21的充電能量是從60 [V]充電到61 [V]時的充電能量大約 0. 0182 [J]，在對0.0182 [J]用本實施例2進行充電的情況和不用本實施方式進行充電的情況之兩者上進行相同加法的情況下，本實施例與其他方式相比，變成能夠將充電能量降低大約15%。實施例2的充電能量的降低率與實施例1相比變小了，但是，通過從噴射器通電期間開始進行充電，與實施例1相比，能夠縮短Vb偏置解除期間的升壓時間τ3。即使在實施例2中也能夠獲得其他與實施例1同樣的效果。[實施例3]下面，說明實施例3。圖8是實施例3的噴射器驅動電路的電路構成圖，其在多汽缸發(fā)動機的噴射器當中示出了一個汽缸部分的電路。圖8中，除了圖1所示的二極管106之外還連接了 FET 106F,從升壓用柵極驅動電路102，柵極信號106a被供給到FET 106F的柵極。FET 106F在內部具有體二極管。其他的電路構成變成與圖1所示的例子和圖8所示的例子相同。下面，說明實施例3的噴射器驅動電路的動作。圖9是實施例3的柵極信號2a， 4a，6a，105a, 106a, 108a, 109a、升壓線圈電流104B、噴射器電流20B、以及輸出側電容器電壓IOOa的波形圖。在Vb偏置解除期間T1的時刻、，柵極信號108a為斷開，柵極信號109a為導通，輸出側電容器電壓IOOa保持在從噴射器開閥時目標電壓V1減去了電池電壓Ia后的電壓V3。在電池短路防止期間T/，對于升壓用柵極驅動電路102，柵極信號108a、柵極信號 109a為斷開，從而防止電池的短路。在Vb偏置期間T2的定時、，柵極信號108a為導通，柵極信號109a為斷開，輸出側電容器107的負極以電池電壓Ia被偏置，因此，輸出側電容器電壓IOOa到達噴射器的開閥目標電壓V1。此外，柵極信號h，6a變成導通，從而高電壓V1被施加在噴射器上。在Vb偏置期間T2的定時t2，噴射器電流20B達到開閥電流I2，柵極信號加為斷開。輸出側電容器電壓IOOa通過向噴射器的通電而下降到V2。噴射器電流20B通過二極管9被環(huán)流，在定時t1(1，噴射器電流20B變成開閥保持電流13。在從t1(l到t2(l的期間，在柵極信號如上施加PWM信號，在噴射器上施加電池電壓Ia的PWM電壓，并且保持開閥保持電流I3。在Vb偏置期間T2之升壓期間T21，柵極信號108a為導通，柵極信號109a為斷開， FET 105如柵極信號10 那樣被施加了 PWM動作信號，為了在升壓線圈104上不超過上限電流I1，升壓電流104B被通電，并且被充電到輸出側電容器107。因此，在升壓期間T21，輸出側電容器電壓IOOa的電壓下降變得緩和。在電池短路防止期間T2’，對于升壓用柵極驅動電路102，柵極信號108a、柵極信號 109a為斷開，從而防止電池的短路。在Vb偏置解除期間之升壓期間T3的定時t3，柵極信號108a為斷開，柵極信號109a 為導通，輸出側電容器107的負極被接地，輸出側電容器電壓IOOa下降到從V2減去電池電壓Ia后的電壓V4。在Vb偏置解除期間之升壓期間T3，柵極信號108a為斷開，柵極信號109a為導通， FET 105如柵極信號10 那樣被施加了 PWM動作信號，為了在升壓線圈104上不超過上限電流I1，升壓電流104B被通電，并且被充電到輸出側電容器107。在Vb偏置解除期間之升壓期間T3的定時t4，柵極信號108a為斷開，柵極信號109a 為導通，輸出側電容器電壓IOOa到達從噴射器開閥時目標電壓V1減去了電池電壓Ia后的電壓V3，柵極信號10 為斷開。在噴射器電流20B的輸出信號長并且輸出電容器電壓IOOa到達％之后，當成為定時t2Q時，柵極信號4a，6a為斷開，噴射器電流I3經由二極管8被充電到輸出側電容器107， 輸出側電容器電壓IOOa超過V3，變成過電壓V3’升壓信號處理電路101在檢測到過電壓V/時，向升壓用柵極驅動電路102輸出過電壓調整的指令，升壓用柵極驅動電路102在過電壓調整期間T3tl，將柵極信號106a供給到FET106F的柵極。由此，輸出側電容器電壓IOOa被調整到V3。即使在本實施例3中，與實施例2同樣，充電能量也變成大約0.0612[J]。此外， 升壓期間T21的充電能量設為是從60[V]充電到61[V]時的充電能量大約0.0182[J]，在對 0. 0182[J]用本實施例3進行充電的情況和不用本實施方式進行充電的情況之兩者上進行相同加法的情況下，本實施例3與其他方式相比，變成能夠將充電能量降低大約15%。與實施例2同樣，充電能量的降低率與實施例1相比變小了，但是，通過從噴射器通電期間開始進行充電，與實施例1相比，能夠縮短Vb偏置解除期間的升壓時間τ3。即使在實施例3中也能夠獲得其他與實施例1同樣的效果。下面，說明實施例3的升壓電壓控制方式。圖10是實施例3的升壓信號處理電路的主要部分電路圖，圖11是用于說明升壓電壓控制信號的信號波形圖。圖10中，分壓器300通過對電池電壓Ia進行分壓而設為分壓電池電壓la’，將該分壓電池電壓la’輸入到加法器302。此外，與分壓器300相同分壓比的分壓器301通過對輸出側電容器電壓IOOa進行分壓而設為分壓輸出側電容器電壓100a’，將該分壓輸出側電容器電壓100a’輸入到加法器302。加法器302將輸入的電壓la’和100a’進行相加而設為加法信號30 ，將該加法信號30 分別輸入到基準信號不同的連接了電源306和電源307并且具有滯后的比較器303和比較器304兩者上。比較器303使用在升壓動作的控制中，比較器304使用在降壓動作的控制中。FET 305的柵極與FET 108柵極信號108a共
10有。下面，說明實施例3的升壓電壓控制的動作。圖11是分壓電池電壓la’、分壓輸出側電容器電壓100a，、加法信號30 、升壓控制信號303a、降壓控制信號30 、柵極信號 10 ，106a，108a，109a、升壓線圈電流104B、噴射器電流20B和輸出側電容器電壓IOOa的波形圖。首先，將以與分壓器300，301相同比率對噴射器開閥時目標電壓V1進行分壓后的電壓設為Vltl，設為電源306的電壓。將從Vltl減去了滯后部分的電壓設為V2(l。接著，將以與分壓器300，301相同比率對過電壓V3 ’進行分壓后的電壓設為V3tl，設為電源307的電壓。 使將從V3tl減去了滯后部分的電壓成為V1(l。在Vb偏置解除期間T1的時刻、，由于加法信號30 處于Vltl和V2tl之間而不進行升壓動作，柵極信號108a為斷開，柵極信號109a為導通，輸出側電容器電壓IOOa保持在從噴射器開閥時目標電壓V1減去了電池電壓Ia后的電壓V3。在電池短路防止期間T/，對于升壓用柵極驅動電路102，柵極信號108a、柵極信號 109a為斷開，從而防止電池的短路。在Vb偏置期間T2的定時ti，柵極信號108a為導通，柵極信號109a為斷開，輸出側電容器107的負極以電池電壓Ia被偏置，因此，輸出側電容器電壓IOOa到達噴射器的開閥目標電壓V115此時，共有柵極信號108a的FET 305也同時導通，通過使分壓電池電壓la’ 為0V，即使Vb偏置，加法信號30 也不變化，處于Vltl和V2tl之間而不進行升壓動作。在Vb偏置期間T2的定時t/，當流過噴射器電流20B、輸出側電容器電壓IOOa降低、加法信號30 變得比V2tl更小時，升壓控制信號303a變成升壓動作，從而開始升壓動作，在超過Vltl之前，繼續(xù)升壓動作。在Vb偏置期間T2的定時t2，當噴射器電流20B達到開閥電流I2時，向保持電流I3 轉移。輸出側電容器電壓IOOa通過向噴射器的通電而下降到V2。在電池短路防止期間T2’，對于升壓用柵極驅動電路102，柵極信號108a、柵極信號 109a為斷開，從而防止電池的短路。此時，共有柵極信號108a的FET 305也同時斷開，分壓電池電壓la’從OV返回到原來的電壓。在Vb偏置解除期間之升壓期間T3的時刻t3，柵極信號108a為斷開，柵極信號109a 為導通，輸出側電容器107的負極被接地，輸出側電容器電壓IOOa下降到減去了電池電壓 Ia后的電壓V4。在Vb偏置解除期間之升壓期間T3，柵極信號108a為斷開，柵極信號109a為導通， FET 105如柵極信號10 那樣被施加了 PWM動作信號，為了在升壓線圈104上不超過上限電流I1，升壓電流104B被通電，并且被充電到輸出側電容器107。在Vb偏置解除期間之升壓期間T3的定時t4，柵極信號108a為斷開，柵極信號109a 為導通，加法信號30 達到Vltl，升壓控制信號303a變成升壓動作停止，柵極信號10 進行斷開。此時，輸出側電容器電壓IOOa達到從噴射器開閥時目標電壓V1減去了電池電壓Ia 后的電壓V3。在噴射器電流20B的輸出信號長并且輸出側電容器電壓IOOa達到V3之后，當成為定時t2Q時，柵極信號^，6a為斷開，噴射器電流I3經由二極管8被充電到輸出側電容器 107，由此，加法信號30 超過V3Q。此時，輸出側電容器電壓IOOa超過V3,變成過電壓V3’。
降壓控制信號30 變成降壓動作，升壓用柵極驅動電路102在過電壓調整期間 T3tl，將柵極信號106a供給到FET106F的柵極。由此，加法信號30 在變成Vltl之前繼續(xù)降壓動作。此時，輸出側電容器電壓IOOa變成V3。在本實施例3的升壓電壓控制方式中，通過使用加法器，即使電池電壓、輸出側電容器電壓相互變動，也能夠獲得在Vb偏置時作為目標的升壓電壓。以上，說明了本發(fā)明的實施例，但是，本發(fā)明不局限于上述的實施例，在基于權利要求書記載的范圍內，能夠進行各種變更。例如，在上述的例子中，作為開關元件，使用了 M0SFET，但是，也能夠使用其他的開關元件(其他的晶體管)。在這種情況下，升壓用柵極驅動電路能夠設為升壓用基極驅動電路(接通斷開指令信號發(fā)生電路)。
權利要求
1.一種噴射器驅動裝置，包括輸入側電容器，其被施加了電池的電壓； 升壓線圈，其一端被連接到上述輸入側電容器的正極； 第1開關元件，其被連接到上述升壓線圈的另一端； 整流元件，其被連接到上述升壓線圈的另一端； 輸出側電容器，其被連接到上述整流元件； 第2開關元件，其被連接到上述輸出側電容器的正極； 噴射器，其被連接到上述第2開關元件；第3開關元件，其被連接在上述輸出側電容器的負極和上述輸入側電容器的正極之間；第4開關元件，其被連接在上述輸出側電容器的負極和輸入側電容器的負極之間； 第1接通斷開指令信號發(fā)生部，其向上述第1開關元件、上述第3開關元件和上述第4 開關元件供給接通斷開指令信號；和第2接通斷開指令信號發(fā)生部，其向上述第2開關元件供給接通斷開指令信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的噴射器驅動裝置，其中，上述第1接通斷開指令信號發(fā)生部，在將上述第2開關元件設為接通狀態(tài)的期間，將上述第3開關元件設為接通狀態(tài)，將上述第4開關元件設為斷開狀態(tài)，在上述輸出側電容器的升壓期間當中的至少一部分的期間，將上述第3開關元件設為斷開狀態(tài)，將上述第4開關元件設為接通狀態(tài)。
3.根據(jù)權利要求1所述的噴射器驅動裝置，其中，包括升壓信號處理電路，其檢測上述輸入側電容器的兩端的電壓和上述輸出側電容器的兩端的電壓，該升壓信號處理電路根據(jù)上述輸入側電容器的兩端的電壓和上述輸出側電容器的兩端的電壓，將升壓信號供給到上述第1接通斷開指令信號發(fā)生部，上述第1接通斷開指令信號發(fā)生部根據(jù)所供給的升壓信號，將接通斷開指令信號供給到上述第1開關元件、上述第3 開關元件和上述第4開關元件。
4.根據(jù)權利要求1所述的噴射器驅動裝置，其中，上述第1接通斷開指令信號發(fā)生部具有防止上述第3開關元件和上述第4開關元件同時處于接通狀態(tài)的防止功能。
5.根據(jù)權利要求1所述的噴射器驅動裝置，其中， 上述整流元件是具有體二極管的MOS-FET。
6.根據(jù)權利要求5所述的噴射器驅動裝置，其中，上述第1接通斷開指令信號發(fā)生部，在上述輸出側電容器的正極電壓變成規(guī)定的電壓以上時，將柵極信號供給到上述整流元件，使上述輸出側電容器的正極電壓降低到規(guī)定的電壓。
7.根據(jù)權利要求1所述的噴射器驅動裝置，其中， 還包括第1分壓器，其被連接到上述電池的正極的一端； 第2分壓器，其被連接到上述輸出側電容器的正極的一端；加法器，其一端被連接到上述第1分壓器的另一端以及上述第2分壓器的另一端； 第1比較器，其一端被連接到上述加法器的另一端，并且進行上述加法信號的升壓；以及第2比較器，其一端被連接到上述加法器的另一端，并且進行上述加法信號的降壓， 上述加法器，輸出對上述第1分壓器輸出的第1分壓和上述第2分壓器輸出的第2分壓進行相加后的加法信號，上述第1比較器，基于第1基準值和上述加法信號來進行升壓， 上述第2比較器，基于第2基準值和上述加法信號來進行降壓。
全文摘要
本發(fā)明實現(xiàn)一種噴射驅動裝置，其能夠一邊抑制大型化和成本提高，一邊使升壓電路高輸出化。噴射器通電電路(200)包括將由升壓電路(100)發(fā)生的高電壓(100a)施加到噴射器20的FET(2)，升壓電路(100)包括輸入側電容器(103)、升壓用FET(105)、升壓線圈(104)、升壓二極管(106)、在輸出側電容器(107)的負極上FET(108)和FET(109)。在將高電壓(100a)施加到噴射器(20)的期間，導通FET(108)的柵極信號(108a)，斷開FET(109)的柵極信號(109a)，在FET(105)進行開關動作，向輸出側電容器(107)進行充電的期間，使FET(108)的柵極信號(108a)斷開，使FET(109)的柵極信號(109a)導通。由此，能夠降低升壓時必需的能量，能夠提高輸出。
文檔編號F02D41/20GK102192024SQ20111004716
公開日2011年9月21日 申請日期2011年2月24日 優(yōu)先權日2010年3月15日
發(fā)明者三島彰, 渡部光彥, 畑中步, 那須文明, 黛拓也 申請人:日立汽車系統(tǒng)株式會社