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Hintergrund der Erfindung
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Feld der Erfindung:
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Solenoid-Antriebsvorrichtung, welche einen Solenoiden antreibt, der als eine Induktionslast wirkt.
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Beschreibung des Stands der Technik:
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In einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (Injektor), die Kraftstoff direkt in den Innenraum eines Zylinders eines Motors einspritzt, wird ein Zustand des Injektors, in dem ein Ventil geöffnet ist, hergestellt, indem eine hohe Spannung an einen Solenoiden angelegt wird, der als eine Induktionslast wirkt, was dazu führt, dass eine hoher elektrischer Strom darin fließt, und hiernach wird der Zustand des geöffneten Ventils beibehalten, indem ein kleiner elektrischer Haltestrom zu dem Solenoiden geleitet wird. In diesem Fall wird eine Stromquellenspannung verstärkt und eine Hochspannung (Verstärkungsspannung) wird von einem Verstärkungsspannungs-Stromquellenmittel, wie beispielsweise einem DC-DC-Wandler oder ähnlichem, erzeugt, und der Injektor wird in einem Zustand mit geöffnetem Ventil versetzt, indem die Verstärkungsspannung an den Solenoiden angelegt wird.
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Im
japanischen Patent Nr. 4343380 , ist das Merkmal offenbart, einen Wert der Verstärkungsspannung (Spannungswert eines Kondensators) zu begrenzen, so dass er kleiner oder gleich einem vorbestimmten Spannungswert ist, indem eine Diode konstanter Spannung als ein Spannungs-Begrenzungsmittel parallel bezüglich einem Hochspannungs-Ladekondensator geschaltet wird, der den DC-DC-Wandler bildet.
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Abriss der Erfindung
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Wenn jedoch eine solche Diode konstanter Spannung verwendet wird, erzeugt die Diode konstanter Spannung selbst Wärme, während die Verstärkungsspannung begrenzt wird. Folglich verschlechtert sich die Genauigkeit der Diode konstanter Spannung, wenn der Wert der Verstärkungsspannung begrenzt wird. Folglich neigt der Wert der an den Solenoiden angelegten Spannung dazu, zu variieren, und es besteht die Möglichkeit, dass eine Schwankung in der Menge des eingespritzten Kraftstoffs auftritt, der von dem Injektor in den Innenraum des Zylinders eingespritzt wird.
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Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der zuvor angesprochenen Probleme gemacht und hat die Aufgabe, eine Solenoid-Antriebsvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, eine Schwankung in dem Wert der Verstärkungsspannung aufgrund von Hitze zu verringern.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Solenoid-Antriebsvorrichtung, umfassend eine Solenoid-Antriebseinheit, welche dazu eingerichtet ist, einen Solenoiden anzutreiben, eine Verstärkungsspannungs-Stromquelle, welche dazu eingerichtet ist, durch Verstärken einer an die Solenoid-Antriebseinheit gelieferten Stromquellenspannung eine Verstärkungsspannung zu erzeugen, eine Regenerationseinheit, welche dazu eingerichtet ist, in der Verstäkungsspannungs-Stromquelleneinheit von dem Solenoiden erzeugte regenerative Energie zu regenerieren, wenn die Solenoid-Antriebseinheit ausgeschaltet (OFF/AUS) ist, und eine Verstärkungsspannungs-Begrenzungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, einen Wert der Verstärkungsspannung zu begrenzen, so dass sie kleiner oder gleich einem vorbestimmten Spannungswert ist.
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Zusätzlich umfasst zum Lösen der oben genannten Aufgabe in der Solenoid-Antriebsvorrichtung die Verstärkungsspannungs-Begrenzungseinheit ferner eine Verstärkungsspannungs-Vergleichseinheit, welche dazu eingerichtet ist, den Wert der Verstärkungsspannung mit dem vorbestimmten Spannungswert zu vergleichen, sowie eine Verstärkungsspannungs-Entladeeinheit, welche dazu eingerichtet ist, den Wert der Verstärkungsspannung zu reduzieren, in einem Fall, dass die Verstärkungsspannungs-Vergleichseinheit bestimmt, dass der Wert der Verstärkungsspannung höher ist als der vorbestimmte Spannungswert.
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Durch die Verstärkungspannungs-Stromquelleneinheit wird eine übertrieben verstärkte Spannung erzeugt, hervorgerufen durch eine Regeneration von regenerativer Energie zu der Verstärkungsspannungs-Stromquelleneinheit von dem Solenoiden durch die Regenerationseinheit. Die Verstärkungsspannungs-Begrenzungseinheit begrenzt den Wert der Verstärkungsspannung, die übertrieben in ihrer Spannung verstärkt worden ist, so dass sie kleiner oder gleich dem vorbestimmten Spannungswert ist. In diesem Fall ist die Verstärkungsspannungs-Entladeeinheit für die Funktion des Begrenzens des Werts der Verstärkungsspannung verantwortlich und erzeugt Wärme, wenn die Spannung begrenzt wird.
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Somit sind gemäß der vorliegenden Erfindung die Verstärkungsspannungs-Vergleichseinheit, die den Wert der Verstärkungsspannung mit dem vorbestimmten Spannungswert vergleicht, und die Verstärkungsspannungs-Entladeeinheit separat voneinander angeordnet. Folglich wird der Einfluss von Wärme auf die Verstärkungsspannungs-Vergleichseinheit von der Verstärkungsspannungs-Entladeeinheit unterdrückt, und der Prozess zum Bestimmen des Werts der Verstärkungsspannung in der Verstärkungsspannungs-Vergleichseinheit kann mit einer hohen Genauigkeit durchgeführt werden.
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Folglich ist es mit der vorliegenden Erfindung möglich, eine durch Wärme verursachte Schwankung in dem Wert der Verstärkungsspannung zu verringern. Ferner wird ein Layout der Schaltungskonfiguration ermöglicht, das den Einfluss von Wärme auf die Verstärkungsspannungs-Vergleichseinheit verringert.
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Ferner umfasst in der vorliegenden Erfindung der Begriff „Solenoid” die Bedeutung von verschiedenen Arten von Solenoiden, wie beispielsweise den Solenoiden des oben beschriebenen Injektors und einen Solenoiden einer Kraftstoffpumpe, die Kraftstoff an den Injektor liefert, etc. Dementsprechend ist die Solenoid-Antriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf eine Antriebs-Steuer-/Regelvorrichtung für einen Injektor und eine Kraftstoffpumpe beschränkt, sondern es ist möglich, sie in einer Antriebs-Steuer-/Regelvorrichtung zum Antreiben verschiedener Typen von Solenoiden zu verwenden.
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Gleichzeitig ist gemäß dem
japanischen Patent Nr. 4343380 ein Mittel zum Begrenzen des Werts des elektrischen Stroms nicht auf dem Weg zwischen Erde und dem Kondensator und der Diode konstanter Spannung angeordnet. Somit wird, wenn die Verstärkungsspannung begrenzt wird, die Wellenform des elektrischen Entladestroms, der von dem Kondensator fließt, steil, und es besteht die Sorge, dass sich der Kondensator verschlechtern wird, so dass der Kapazitätswert davon abnehmen wird oder ähnliches.
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Somit umfasst in der vorliegenden Erfindung die Verstärkungsspannungs-Entladeeinheit ferner eine Schalteinheit, die dazu eingerichtet ist, AN oder AUS geschaltet zu werden, auf Grundlage eines Auswertungsergebnisses der Verstärkungsspannungs-Vergleichseinheit, sowie eine Strombegrenzungs-Widerstandsvorrichtung, welche dazu eingerichtet ist, einen Entladestrom, der in der Verstärkungsspannungs-Stromquelleneinheit fließt, wenn die Schalteinheit AN geschaltet ist, zu begrenzen. Da der Wert des Entladestroms von der Strombegrenzungs-Widerstandseinheit unterdrückt wird, und die Wellenform des Entladestroms daran gehindert wird, steil zu werden, kann eine Verschlechterung des Kondensators effektiv verhindert werden.
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Ferner ist es, wenn die Strombegrenzungs-Widerstandsvorrichtung gebildet ist, indem sie in eine Mehrzahl von Widerständen aufgeteilt ist, möglich, dass die von der Strombegrenzungs-Widerstandsvorrichtung verbrauchte Leistung unter den jeweiligen Widerständen aufgeteilt wird. Durch dieses Merkmal können der Widerstandswert und die Nennleistung der jeweiligen Widerstände verringert werden.
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Ferner wird es, wenn mehrere Widerstände in Reihe geschaltet sind, einfach, die jeweiligen Widerstände auf einem Substrat anzuordnen.
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Die zuvor beschriebenen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung noch deutlicher, wenn sie zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet wird, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand eines illustrativen Beispiels gezeigt ist.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein Schaltungsdiagramm einer Solenoid-Antriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist ein Schaltungsdiagramm einer in 1 gezeigten Spannungs-Begrenzungsschaltung;
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3A ist ein Schaltungsdiagramm in einem Fall, in dem jeweilige Widerstände einer Strombegrenzungs-Widerstandsvorrichtung parallel geschaltet sind; und
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3B ist ein Schaltungsdiagramm in einem Fall, in dem jeweilige Widerstände einer Strombegrenzungs-Widerstandsvorrichtung in Reihe geschaltet sind.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Eine bevorzugte Ausführungsform einer Solenoid-Antriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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Wie in 1 gezeigt, kann eine Solenoid-Antriebsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung beispielsweise in einer Antriebs-Steuer/Regelvorrichtung für einen Injektor vom Direkteinspritz-Typ verwendet werden, der Kraftstoff direkt in den Zylinder eines Motors einspritzt, sowie einer Antriebs-Steuer/Regelvorrichtung für eine Kraftstoffpumpe, die Kraftstoff zu dem eben erwähnten Injektor liefert. Insbesondere umfasst die Solenoid-Antriebsvorrichtung 10 eine Verstärkungsspannungs-Stromquellenschaltung (Verstärkungsspannungs-Stromquelleneinheit) 14 und eine Solenoid-Antriebsschaltung (Solenoid-Antriebseinheit) 16, die bezüglich einer Batterie 12 eines Fahrzeugs parallel geschaltet sind.
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Die Verstärkungsspannungs-Stromquellenschaltung 14 erzeugt eine Hochspannung (Verstärkungsspannung) durch Verstärken der Stromquellen-Spannung der Batterie 12 und betreibt eine Hochspannungs-Antriebsschaltung 18 durch Liefern der erzeugten Verstärkungsspannung an die Hochspannungs-Antriebsschaltung 18 eines Injektors oder ähnlichem.
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Insbesondere ist in der Verstärkungsspannungs-Stromquellenschaltung 14 ein Ende einer Spule 20 mit einer positiven Elektrode der Batterie 12 verbunden, während das andere Ende der Spule 20 mit dem Drain-Anschluss eines N-Kanal Enhancementmodus-MOSFET 22 verbunden ist. Der Source-Anschluss des MOSFET 22 ist mit einer negativen (Erdungs-)Elektrode der Batterie 12 verbunden. Der Gate-Anschluss des MOSFET 22 ist mit einer Steuer-/Regeleinheit 24 verbunden. Eine parasitäre Diode 26 ist zwischen dem Drain-Anschluss und dem Source-Anschluss des MOSFET 22 gebildet.
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Eine aus einer Diode 28 und einem Kondensator 30 gebildete Reihenschaltung ist bezüglich des MOSFET 22 parallel geschaltet.
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Insbesondere ist ein Anoden-Anschluss der Diode 28 mit dem anderen Ende der Spule 20 und einem Drain-Anschluss des MOSFET 22 verbunden. Ein Kathoden-Anschluss der Diode 28 ist mit dem Kondensator 30 verbunden, der ein Elektrolyt-Kondensator ist. Mit dem Hochspannung-Aufladungskondensator 30, der die Verstärkungsspannung erzeugt, sind parallel eine Spannungs-Begrenzungsschaltung (Spannungs-Begrenzungseinheit) 32 und die Hochspannungs-Antriebsschaltung 18 verbunden.
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Andererseits wird, indem die Solenoid-Antriebsschaltung 16 die Stromquellenspannung der Batterie 12 an einen Solenoiden 36 einer Kraftstoffpumpe 34 anlegt, der Solenoid als eine Induktionslast betrieben.
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Detaillierter gesprochen ist mit der Solenoid-Antriebsschaltung 16 eine Reihenschaltung, die aus einem P-Kanal-Enhancementmodus-MOSFET 38 und einer Diode 40 gebildet ist, parallel bezüglich der Batterie 12 geschaltet. Insbesondere ist ein Drain-Anschluss des MOSFET 38 an einer positiven Elektrode der Batterie 12 angeschlossen, ein Source-Anschluss des MOSFET 38 und ein Kathoden-Anschluss der Diode 40 sind miteinander verbunden, und ein Anoden-Anschluss der Diode 40 ist mit einer negativen Elektrode der Batterie 12 verbunden. Ein Gate-Anschluss des MOSFET 38 ist mit einer Steuer-/Regeleinheit 42 verbunden, und eine parasitäre Diode 44 ist zwischen dem Drain-Anschluss und dem Source-Anschluss des MOSFET 38 gebildet.
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Ein Ende des Solenoiden 36 ist zwischen dem Source-Anschluss des MOSFET 38 und dem Kathoden-Anschluss der Diode 40 verbunden. Das andere Ende des Solenoiden 36 ist mit der negativen Elektrode der Batterie 12 durch einen N-Kanal Enhancementmodus-MOSFET 46 verbunden. Genauer gesagt ist ein Drain-Anschluss des MOSFET 46 mit dem anderen Ende des Solenoiden 36 verbunden, ein Source-Anschluss des MOSFET 46 ist mit der negativen Elektrode der Batterie 12 verbunden, und eine parasitäre Diode 48 ist zwischen dem Drain-Anschluss und dem Source-Anschluss des MOSFET 46 gebildet. Der Gate-Anschluss des MOSFET 46 ist mit der Steuer-/Regeleinheit 42 verbunden.
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Ein Anoden-Anschluss einer Diode (Regenerationseinheit) 50 ist zwischen dem anderen Ende des Solenoiden 36 und dem Drain-Anschluss des MOSFET 46 angeschlossen, und ein Kathoden-Anschluss der Diode 50 ist zwischen dem Kondensator 30 und dem Kathoden-Anschluss der Diode 28 verbunden, wodurch die Verstärkungsspannungs-Stromquellenschaltung 14 gebildet ist.
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Die Spannungs-Begrenzungsschaltung 32 ist eine Verstärkungsspannungs-Begrenzungseinheit zum Begrenzen des Werts der Verstärkungsspannung und umfasst, wie in 2 gezeigt ist, eine Verstärkungsspannungs-Vergleichseinheit 52 und eine Verstärkungsspannungs-Entladeeinheit 54.
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Die Verstärkungsspannungs-Vergleichseinheit 52 umfasst drei Widerstände 56 bis 60 und einen Komparator 62. Eine aus zwei der Widerstände 56, 58 gebildete Reihenschaltung ist parallel bezüglich dem Kondensator 30 verbunden. Ein nicht-invertierender Eingangsanschluss (+Zeichen-Eingangsanschluss) des Komparators 62 ist mit einem Verbindungspunkt zwischen den beiden Widerständen 56, 58 verbunden, und ein invertierender Eingangsanschluss (–Zeichen-Eingangsanschluss) des Komparators 62 ist mit dem Widerstand 60 verbunden.
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In diesem Fall wird eine Verstärkungsspannung, die eine durch die beiden Widerstände 56 und 58 aufgeteilte Spannung ist, an den nicht-invertieren Eingangsanschluss des Komparators 62 geliefert, während eine Referenzspannung durch den Widerstand 60 an den invertierenden Eingangsanschluss geliefert wird. Ein Ausgangsanschluss des Komparators 62 ist mit einem Gate-Anschluss eines MOSFET (Schalteinheit) 64 verbunden, wodurch die Verstärkungsspannungs-Entladeeinheit 54 gebildet ist.
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Die Verstärkungsspannungs-Entladeeinheit 54 umfasst einen N-Kanal Enhancementmodus-MOSFET 64 und eine Strombegrenzungs-Widerstandsvorrichtung 66. In diesem Fall ist eine aus dem MOSFET 64 und der Strombegrenzungs-Widerstandsvorrichtung 66 gebildete Reihenschaltung parallel bezüglich dem Widerstand 30, einer aus den beiden Widerständen 56, 58 gebildeten Reihenschaltung und der Hochspannungs-Antriebsschaltung 18 verbunden.
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Insbesondere ist ein Ende der Strombegrenzungs-Widerstandsvorrichtung 66 bezüglich einem Ende des Widerstands 30 und der Hochspannungs-Antriebsschaltung 18, sowie dem Widerstand 56 verbunden. Das andere Ende der Strombegrenzungs-Widerstandsvorrichtung 66 ist mit dem Drain-Anschluss des MOSFET 64 verbunden. Der Source-Anschluss des MOSFET 64 ist mit dem anderen Ende des Kondensators 30 und der Hochspannungs-Antriebsschaltung 18 sowie dem Widerstand 58 verbunden.
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Die Strombegrenzungs-Widerstandsvorrichtung 66 ist durch Verbinden einer Mehrzahl von Widerständen 68 zusammen in Reihe gebildet. Insbesondere ist die Strombegrenzungs-Widerstandsvorrichtung 66 durch Verbinden der mehreren individuellen Widerstände 68 in Reihe unter Verwendung von Verdrahtungen 70 gebildet. Als Beispiel hierfür ist, wie in 2 gezeigt, ein Fall gezeigt, in dem die Strombegrenzungs-Widerstandsvorrichtung 66 durch Verbinden von acht Widerständen 68 in Reihe unter Verwendung von neun Verdrahtungen 70 gebildet ist.
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Die Solenoid-Antriebsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut.
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Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 1 und 2 eine Beschreibung betreffend Betriebsvorgängen der Solenoid-Antriebsvorrichtung 10 gegeben. In diesem Fall werden jeweils Betriebsvorgänge der Verstärkungsspannungs-Stromquellenschaltung 14, der Solenoid-Antriebsschaltung 16, der Diode 50 und der Spannungs-Begrenzungsschaltung 32 der Solenoid-Antriebsvorrichtung 10 beschrieben.
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Zunächst werden Betriebsvorgänge der Verstärkungsspannungs-Stromquelleneinheit 14 beschrieben.
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Wenn die Steuer-/Regeleinheit 24 ein Gate-Signal an den Gate-Anschluss des MOSFET 22 liefert, wird ein Übergang zwischen dem Drain-Anschluss und dem Source-Anschluss des MOSFET 22 von AUS zu AN geschaltet. Folglich fließt elektrischer Strom von der positiven Elektrode der Batterie 12 zu der negativen Elektrode der Batterie 12 durch die Spule 20 und den MOSFET 22.
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Als nächstes fließt, wenn der MOSFET 22 von der Steuer-/Regeleinheit 24 durch Beenden des Lieferns des Gate-Signals AUS geschaltet wird, der Strom, der in der Spule 20 geflossen war, zu dem Kondensator 30 durch die Diode 28 und lädt den Kondensator 30. Folglich wird eine Hochspannung (Verstärkungsspannung), in der die Stromquellenspannung der Batterie 12 verstärkt wird, in dem Kondensator 30 erzeugt. Die erzeugte Verstärkungsspannung wird beispielsweise an die Hochspannungs-Antriebsschaltung 18 geliefert und treibt den Solenoiden an, der einen Injektor bildet, als die Hochspannungs-Antriebsschaltung 18 an.
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Indem die Steuer-/Regeleinheit 24 beispielsweise eine PWM-Steuerung/Regelung durchführt, die den Wert der Verstärkungsspannung durch Anpassen der Pulsweite eines Pulssignals als das Gate-Signal ändert, wird eine Verstärkungsspannung von einem gewünschten Wert und Dauer an die Hochspannungs-Antriebsschaltung 18 von der Verstärkungsspannungs-Stromquellenschaltung 14 angelegt, wodurch ermöglicht wird, dass der Solenoid des Injektors angetrieben wird. Ferner wird, indem die Steuer-/Regeleinheit 24 die PWM-Steuerung/Regelung durchführt, eine Pulsspannung (Verstärkungsspannung) von einem festen Wert und fester Breite wiederholt an die Hochspannungs-Antriebsschaltung 18 von der Verstärkungsspannungs-Stromquellenschaltung 14 angelegt, wodurch der angetriebene Zustand des Solenoiden aufrechterhalten werden kann.
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Als nächstes werden Betriebsvorgänge der Solenoid-Antriebsschaltung 16 beschrieben werden.
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Wenn die Steuer-/Regeleinheit 42 Gate-Signale jeweils an die Gate-Anschlüsse des MOSFET 38 und des MOSFET 46 liefert, werden jeweils Übergänge zwischen den Drain-Anschlüssen und den Source-Anschlüssen der MOSFETs 38, 46 von AUS zu AN geschaltet. Folglich fließt elektrischer Strom von der positiven Elektrode der Batterie 12 zu der negativen Elektrode der Batterie 12 durch den MOSFET 38, den Solenoiden 36 und den MOSFET 46. Folglich wird, da die Stromquellenspannung der Batterie 12 an den Solenoiden 36 angelegt wird, die Kraftstoffpumpe 34 angetrieben, und Kraftstoff kann zu dem Injektor geliefert werden.
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Zudem werden, wenn das Liefern der Gate-Signale zu den Gate-Anschlüssen der MOSFETs 38, 46 von der Steuer-/Regeleinheit 42 gestoppt wird, die MOSFETs 38, 46 jeweils AUS geschaltet, woraufhin der Antrieb des Solenoiden 36 angehalten wird. Ferner wird, beispielsweise durch die Steuer-/Regeleinheit 42 in einem Zustand, in dem der MOSFET 46 AN geschaltet ist, ein Puls einer festen Weite wiederholt als ein Gate-Signal an den MOSFET 38 geliefert, wodurch AN- und OFF-Zustände des MOSFET 38 wiederholt ausgeführt werden, und der Solenoid 36 kann bei einem vorbestimmten Strom angetrieben werden.
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Ferner wird in dem Fall, dass der MOSFET 38 wiederholt zu der Zeit, dass der MOSFET 46 in einem AN-Zustand ist, AN und AUS geschaltet wird, eine Verstärkungsspannung in dem Solenoiden 36 erzeugt, und ein durch die Verstärkungsspannung bewirkter elektrischer Strom wird von einem Ende zu dem anderen Ende des Solenoiden 36 durch den MOSFET 46, die negative Elektrode der Batterie 12 und die Diode 40 kommutiert. In diesem Fall kann, da die Zeitdauer, zu der der MOSFET 38 AN und AUS geschaltet wird, kurz ist, die Kommutierungsenergie verringert werden.
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Als nächstes werden Betriebsvorgänge der Diode 50 als eine Regenerationseinheit beschrieben.
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Wenn das Liefern von Gate-Signalen zu den Gate-Anschlüssen der MOSFETs 38, 46 von der Steuer-/Regeleinheit 42 gestoppt wird, und die MOSFETs 38, 46 AUS geschaltet sind, wird eine Verstärkungsspannung in dem Solenoiden 36 erzeugt, und ein elektrischer Strom fließt von dem anderen Ende des Solenoiden 36 zu der Seite der positiven Elektrode des Kondensators 30 durch die Diode 50. Der elektrische Strom ist ein Regenerationsstrom, der fließt, um in dem Kondensator 30 eine Regenerationsenergie zu erzeugen (die Verstärkungsspannung hervorzurufen), die sich in dem Solenoiden 36 angesammelt hat, welche wiederum von dem anderen Ende des Solenoiden 36 zu dem einen Ende des Solenoiden 36 durch die Diode 50, den Kondensator 30, die negative Elektrode der Batterie 12 und die Diode 40 fließt. Folglich wird durch den Regenerationsstrom, der von dem Solenoiden 36 als eine Induktionslast eingeflossen ist, die Regenerationsenergie des Solenoiden 36 in dem Kondensator 30 angesammelt und gespeichert.
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Als nächstes werden Betriebsvorgänge der Spannungs-Begrenzungsschaltung 32 als eine Verstärkungsspannungs-Begrenzungseinheit beschrieben werden.
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Wie zuvor diskutiert, fließt ein Regenerationsstrom von dem Solenoiden 36 zu dem Kondensator 30, und indem Regenerationsenergie von dem Solenoiden 36 in dem Kondensator 30 angesammelt und gespeichert wird, wird eine übermäßig verstärkte Spannung durch die Verstärkungsspannungs-Stromquellenschaltung 14 erzeugt. Somit besteht ein Bedarf nach einem Begrenzen des Werts der Verstärkungsspannung, die übermäßig groß geworden ist, so dass sie kleiner oder gleich einem vorbestimmten Spannungswert wird.
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Konventionell wird, beispielsweise wie in dem
japanischen Patent Nr. 4343380 offenbart, der Wert der Verstärkungsspannung darauf begrenzt, kleiner oder gleich einem vorbestimmten Spannungswert zu sein, indem eine Diode konstanter Spannung parallel bezüglich einem Kondensator verbunden wird. Wenn jedoch die Diode konstanter Spannung verwendet wird, erzeugt die Diode konstanter Spannung selbst Wärme während des Begrenzens der Verstärkungsspannung. Folglich nimmt die Spannungsgenauigkeit der Diode konstanter Spannung ab, wenn der Wert der Verstärkungsspannung begrenzt wird. Folglich neigt der Wert der an die Hochspannungs-Antriebsschaltung angelegten Verstärkungsspannung dazu, zu variieren, und es besteht die Möglichkeit, dass eine Schwankung in der Kraftstoff-Einspritzmenge auftritt, die in den Innenraum des Zylinders von dem Injektor eingespritzt wird.
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Somit ist in der Solenoid-Antriebsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie in 1 und 2 gezeigt ist, die Spannungs-Begrenzungsschaltung 32 parallel mit dem Kondensator 30 verbunden.
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In diesem Fall wird die Verstärkungsspannung von den beiden Widerständen 56, 58 spannungsgeteilt und nach dieser Spannungsteilung wird die Verstärkungsspannung an den nicht-invertierenden Eingangsanschluss des Komparators 62 der Verstärkungsspannungs-Vergleichseinheit 52 geliefert. Der Komparator 62 vergleicht den Wert (spannungsgeteilten Wert) der Verstärkungsspannung nach der Teilung davon mit dem Wert (Referenz-Spannungswert entsprechend dem vorbestimmten Spannungswert) der Referenz-Spannung, die durch den Widerstand 60 an den invertierenden Eingangsanschluss eingegeben wird.
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Genauer gesagt gibt, in dem Fall, dass der spannungsgeteilte Wert kleiner oder gleich dem Referenz-Spannungswert ist, der Komparator 62 aus dem Ausgangsanschluss ein Signal mit einem Niveau von im Wesentlichen Null (0) aus (Signal mit niedrigem Niveau), während in dem Fall, dass der spannunggsgeteilte Wert den Referenz-Spannungswert übersteigt, der Komparator 62 ein Signal mit einem hohen Niveau aus dem Ausgangsanschluss ausgibt. Anders ausgedrückt vergleicht der Komparator 62 den spannungsgeteilten Wert mit dem Referenz-Spannungswert, und wenn bestimmt wird, dass der spannungsgeteilte Wert höher als der Referenz-Spannungswert ist, wird das Signal mit hohem Niveau an den Gate-Anschluss des MOSFET 64 geliefert.
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In dem Fall, dass das Signal mit niedrigem Niveau an den Gate-Anschluss von dem Ausgangsanschluss des Komparators 62 geliefert wird, hält der MOSFET 64 der Verstärkungsspannungs-Entladeeinheit 54 den AUS-Zustand zwischen dem Drain-Anschluss und dem Source-Anschluss, während in dem Fall, dass das Signal mit hohem Niveau an den Gate-Anschluss von dem Ausgangsanschluss geliefert wird, der MOSFET 64 den Übergang zwischen dem Drain-Anschluss und dem Source-Anschluss AN schaltet.
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Folglich wird, wenn der MOSFET 64 AN ist, der andere Anschluss der Strombegrenzungs-Widerstandsvorrichtung 66 durch den MOSFET 64 mit der negativen Elektrode des Kondensators 30 verbunden. Folglich wird die in dem Kondensator 30 angesammelte und gespeicherte Energie als ein Entladestrom abgegeben, der von dem positiven Anschluss des Kondensators 30 durch die Strombegrenzungs-Widerstandsvorrichtung 66 und den MOSFET 64 und zu dem negativen Anschluss des Kondensators 30 fließt.
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In diesem Fall kann, da die Strombegrenzungs-Widerstandsvorrichtung 66 in dem Pfad angeordnet ist, durch den der Entladestrom fließt, der Wert des Entladestroms unterdrückt werden, und die Wellenform des Entladestroms kann daran gehindert werden, steil zu werden.
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Der Komparator 62 ist in der Lage, zu allen Zeiten den Wert der Verstärkungsspannung zu überwachen. Somit wird durch Entladen der in dem Kondensator 30 angesammelten und gespeicherten Energie, in dem Fall, dass der spannungsgeteilte Wert kleiner oder gleich dem Referenz-Spannungswert ist, das Signal mit niedrigem Niveau von dem Ausgangsanschluss ausgegeben. Folglich schaltet der MOSFET 64 von AN zu AUS und der Entladebetrieb des Kondensators 30 kann gestoppt werden.
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Wie oben beschrieben worden ist, umfasst gemäß der Solenoid-Antriebsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung die Spannungs-Begrenzungsschaltung 32 ferner die Verstärkungsspannungs-Vergleichseinheit 52 zum Vergleichen des (spannungsgeteilten Werts des) Werts der Verstärkungsspannung mit dem (Referenz-Spannungswert gemäß dem) vorbestimmten Spannungswert, und die Verstärkungsspannungs-Entladeeinheit 54 zum Verringern des Werts der Verstärkungsspannung, in dem Fall, dass die Verstärkungsspannungs-Vergleichseinheit 52 bestimmt hat, dass der spannungsgeteilte Wert höher ist als der Referenz-Spannungswert.
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Aufgrund der Regenerationsenergie, die von dem Solenoiden 36 in die Verstärkungsspannungs-Stromquellenschaltung 14 durch die Diode 50 regeneriert wird, wird eine übermäßig verstärkte Spannung durch die Verstärkungsspannungs-Stromquellenschaltung 14 erzeugt. Die Spannungs-Begrenzungsschaltung 32 begrenzt den Wert der Verstärkungsspannung, die übermäßig in ihrer Spannung verstärkt worden ist, so dass sie kleiner oder gleich dem vorbestimmten Spannungswert ist. In diesem Fall ist die Verstärkungsspannungs-Entladeeinheit 54 für die Funktion des Begrenzens des Werts der Verstärkungsspannung verantwortlich und erzeugt Wärme, wenn sie die Spannung begrenzt.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die Verstärkungsspannungs-Vergleichseinheit 52, die den spannungsgeteilten Wert der Verstärkungsspannung mit dem Referenz-Spannungswert vergleicht, und die Verstärkungsspannungs-Entladeeinheit 54 separat voneinander angeordnet. Folglich wird der Einfluss von Wärme auf die Verstärkungsspannungs-Vergleichseinheit 52 von der Verstärkungsspannungs-Entladeeinheit 54 unterdrückt, und der Prozess zum Bestimmen des Werts der Verstärkungsspannung in der Verstärkungsspannungs-Vergleichseinheit 52 kann mit großer Genauigkeit durchgeführt werden.
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Folglich ist es mit der vorliegenden Ausführungsform möglich, eine durch Wärme hervorgerufene Schwankung in dem Wert der Verstärkungsspannung zu unterdrücken. Ferner wird ein Layout der Schaltungskonfiguration ermöglicht, mit dem der Einfluss von Wärme auf die Verstärkungsspannungs-Vergleichseinheit 52 unterdrückt wird.
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Gleichzeitig ist gemäß dem
japanischen Patent Nr. 4343380 eine Einheit zum Begrenzen des Spannungswerts nicht in dem Pfad zwischen Erde und dem Kondensator und der Diode konstanter Spannung angeordnet. Somit wird, wenn die Verstärkungsspannung begrenzt wird, die Wellenform des Entladestroms, der von dem Kondensator fließt, steil, und es besteht die Sorge, dass der Kondensator sich verschlechtern wird, was zu einer Verringerung des Kapazitätswerts davon oder ähnlichem führen wird.
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Somit umfasst in der vorliegenden Ausführungsform die Verstärkungsspannungs-Entladeeinheit 54 ferner den MOSFET 64, welcher AN oder AUS geschaltet wird, auf Grundlage eines Bestimmungsergebnisses der Verstärkungsspannungs-Vergleichseinheit 52, und die Strombegrenzungs-Widerstandsvorrichtung 66, welche den Entladestrom begrenzt, welcher fließt, wenn der MOSFET 64 AN geschaltet ist. Da der Wert des Entladestroms von der Strombegrenzungs-Widerstandsvorrichtung 66 unterdrückt wird und die Wellenform des Entladestroms daran gehindert werden kann, steil zu werden, kann eine Verschlechterung des Kondensators 30 effektiv verhindert werden.
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Ferner ist die Strombegrenzungs-Widerstandsvorrichtung 66 gebildet, indem sie in die Mehrzahl von Widerständen 68 geteilt ist, wodurch es möglich ist, dass die von der Strombegrenzungs-Widerstandsvorrichtung 66 verbrauchte Leistung zwischen den jeweiligen Widerständen 68 aufgeteilt wird. Durch dieses Merkmal können der Widerstandswert und die Nennleistung der jeweiligen Widerstände 68 verringert werden.
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Ferner wird es durch gemeinsames Verbinden der mehreren Widerstände 68 in Reihe leicht, jeweilige Widerstände 68 auf einem Substrat auszubilden. Dieses Ergebnis betreffend wird eine detailliertere Beschreibung unter Bezugnahme auf 3A und 3B gegeben werden.
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3A zeigt eine Strombegrenzungs-Widerstandsvorrichtung 72 gemäß einem Vergleichsbeispiel, in dem mehrere Widerstände 68 parallel verbunden sind. In diesem Fall sind acht einzelne Widerstände 68 der Strombegrenzungs-Widerstandsvorrichtung 72 parallel verbunden, und somit besteht ein Bedarf nach insgesamt sechzehn Verdrahtungen 70, die aus acht an einer Endseite und acht an der anderen Endseite der Strombegrenzungs-Widerstandsvorrichtung 72 bestehen. Folglich ist es, wenn die jeweiligen Widerstände 68 auf einem nicht gezeigten Substrat ausgebildet sind, schwierig, die jeweiligen Widerstände frei auszubilden.
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Im Gegensatz hierzu sind in der Strombegrenzungs-Widerstandsvorrichtung 66 in der vorliegenden Ausführungsform, wie sie in 3B gezeigt ist, die mehreren Widerstände 68 in Reihe geschaltet. In diesem Fall ermöglicht die Strombegrenzungs-Widerstandsvorrichtung 66, dass die acht einzelnen Widerstände 68 mit insgesamt nur neun Verdrahtungen 70 verbunden werden. Folglich sind die jeweiligen Widerstände 68 in der Lage, frei auf dem Substrat ausgebildet zu werden.
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Die Solenoid-Antriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, und verschiedene zusätzliche oder modifizierte Konfigurationen können darin eingesetzt werden, ohne dass von dem Gedanken der vorliegenden Erfindung abgewichen wird.
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Oben ist ein Fall beschrieben worden, in dem, wenn Regenerationsenergie in dem Kondensator 30 durch die Diode von dem Solenoiden 36 der Kraftstoffpumpe 34 regeneriert wird, der Wert der Verstärkungsspannung durch die Spannungs-Begrenzungsschaltung begrenzt wird. Jedoch ist die vorliegende Ausführungsform nicht auf die obige Beschreibung beschränkt, und selbst in dem Fall, dass Regenerationsenergie in dem Kondensator 30 durch eine nicht gezeigte Diode von dem Solenoid eines Injektors regeneriert wird, kann der Wert der Verstärkungsspannung ähnlich durch die Spannungs-Begrenzungsschaltung 32 begrenzt werden. Ferner kann, wenngleich nicht illustriert, in der vorliegenden Ausführungsform ein Schlingern der Verstärkungsspannung verhindert werden, indem eine Hystereseschaltung zu dem Komparator 62 der Verstärkungsspannungs-Vergleichseinheit 52 hinzugefügt wird. Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine Antriebs-Steuer-/Regelvorrichtung für einen. Solenoiden beschränkt, der einen Teil des Injektors und der Kraftstoffpumpe 34 bildet, und kann in Antriebs-Steuer-/Regelvorrichtungen eingesetzt werden, die zum Antreiben von verschiedenen Typen von Solenoiden verwendet werden.
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Eine Spannungs-Begrenzungsschaltung (32) einer Solenoid-Antriebsvorrichtung (10) umfasst eine Funktion zum Begrenzen des Werts einer von einer Verstärkungsspannungs-Stromquellenschaltung (14) erzeugten Verstärkungsspannung. Die Spannungs-Begrenzungsschaltung (32) ist mit einer Verstärkungsspannungs-Vergleichseinheit (52) und einer Verstärkungsspannungs-Entladeeinheit (54) ausgestattet. Die Verstärkungsspannungs-Vergleichseinheit (52) vergleicht einen spannungsgeteilten Wert der Verstärkungsspannung mit einem Referenz-Spannungswert, und in dem Fall, dass der spannungsgeteilte Wert höher ist als der Referenz-Spannungswert, verringert die Verstärkungsspannungs-Entladeeinheit (54) den spannungsgeteilten Wert, so dass er kleiner oder gleich dem Referenz-Spannungswert ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 4343380 [0003, 0012, 0051, 0063]
