JPH04500399A - 電磁負荷を駆動する回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 電磁負荷を駆動する回路装置 従来の技術 本発明は、電磁負荷、特に内燃機関の電磁弁を駆動する回路装置に関する。

電磁負荷を可能な限り急速にその定格励磁状態にするために、動作時定格励磁状 態にするのに必要な電圧よりも高い電圧を短時間印加することが知られている。

電磁弁を備えた燃料供給装置を有する内燃機関では、電磁負荷を形成する電磁弁 を可能な限り速く動作させ、続いてできるだけ僅かのエネルギーで動作状態に保 持させる必要がある。従って始動モードでは続く保持モードよりも大きな電圧が 電磁弁に供給される。このために還流ダイオードを用いて給電をオンオフさせる （電子スイッチ）ことが知られている。その場合オンオフデユーティ比を介して 始動（乃至ピーク）電流と保持電流を設定することが、又必要な場合、フィード バック制御することが行なわれている。ＤＥ−０５２８４１７８１には、２つの しきい値検出器を介して制御されるスイッチング素子を用いて電磁負荷を供給電 圧に接続させることが記載されている。両しきい値検出器によりオンオフ動作の 制御駆動が可能になる。負荷電流が設定値に従い上方及び下方の電流制限値間に 保持される。このように出力段をスイッチングさせることは、電磁適合性（ＥＭ Ｃ特性）を考えると好ましいものではない。

更に負荷電流を目標値設定曲線に従って制御し、電磁弁の始動モードではピーク 電流が電磁弁に流れ、続く動作モードでは保持電流が流れるように制御すること が知られている。好ましくは、負荷電流は特に保持電流モードでその回路構成に より好ましくない大きな電力損失を発生させるトランジスタによって設定されて いる。

発明の利点 請求の範囲第１項の特徴を有する本発明による回路装置は、定常的な駆動、即ち スイッチング動作のない駆動で動作するので、スイッチング動作に関連して発生 する欠点は発生しなくなる。従ってエネルギーバランスは好ましいものとなり、 ＥＭＣ特性はかなり改善される。スイッチング素子は遮断あるいは導通状態のい ずれか一方しか取らないので、電力損失は極く僅かなものしか発生しない。電磁 負荷を可能な限り高速に定格励磁状態にするために、まず対応するスイッチング 素子を介して大きな電圧が、続いて他のスイッチング素子を介して小さな電圧が 負荷に印加される。従って電磁弁には始動モードでは対応した始動エネルギーが 、続いて僅かの保持エネルギーが得られる。このように異なる大きさの電圧を有 する回路が設けられるので、「２段」動作が可能になる。更に低段が所望される 場合には、本発明によれば、「２つ」以上のスイッチング素子を設け、異なる大 きさの電圧を負荷に印加させるようにする。

本発明の実施例によれば、小さい方の電圧は負荷の最小励磁電圧の大きさである 。この電圧は、上述したように、好ましくは最初負荷を作動させたあと所定時間 経過後負荷に印加され、最小励磁が保持できるようにする。電磁弁では小さい方 の電圧は保持電圧となり、一方動作時負荷に印加される大きな方の電圧は電磁弁 の始動電圧となる。始動電圧はスイッチング素子並びに負荷の荷重度合に従って 定格電圧の数倍とすることができる。

好ましい実施例によれば大きな方の電圧は駆動電圧から形成され、又小さい方の 電圧は直流変換器（ＤＣ／ＤＣ変換器）を用いて駆動電圧から形成される。直流 変換器の出力電圧は、電磁弁がその保持状態となるような値に設定される。その 場合必要に応じて設けられた他の回路素子における電圧降下並びに外乱量（許容 誤差、温度など）を考慮するものとする。直流変換器は複数の電磁弁を有する全 体システムの複数回路装置に対して用いることできる。例えば内燃機関の各シリ ンダには上述した電磁弁により構成される噴射弁が必要となる。

スイッチング素子の相互の影響を防止するために、本発明の実施例によれば、両 スイッチング素子は減結合回路を介して負荷と接続される。この減結合回路は好 ましくダイオード回路により構成される。特にその場合２つのダイオードは順方 向で同一の電極（アノードあるいはカソード）が負荷に、又他の電極（カソード あるいはアノード）がそれぞれ一方のスイッチング素子に接続されるように構成 される。これにより２つの電圧レベル間で発生する不本意な補償電流を防止する ことができる。

好ましい実施例によれば、異なる大きさの電圧で駆動される両回路の少なくとも 一方に電流調節器が設けられる。特に保持電圧を発生させる回路に電流調節器が 設けられる。この電流調節器は、電流調節器に接続され保持電流を検出するセン サを有する。これによって関連するスイッチング素子が駆動される。

センサは好ましくは分路（シャント）として構成される。スイッチング素子とし てトランジスタが用いられる。

更に電流調節器に保持電流の目標値を供給し、又駆動電圧により給電されるスイ ッチング素子に始動モードの制御値を供給する制御回路が設けられる。制御回路 は、好ましくは、動作時、まず制御値が大きい方の電圧に接続されたトランシタ のベースに供給されるように動作するので、電磁弁を可能なかぎり高速に動作さ せる所定のピーク電流が得られる。始動モード経過後、電磁弁の給電はより低い 電圧により駆動される保持回路に受けつがれる。このために保持回路に関連した スイッチング素子がオンとされ、始動回路に関連したスイッチング素子がオフに される。しかし両回路を同時にオンとし、始動モード後は始動回路の方をオフと し、保持回路をオンとさせることも可能である。これによりまず負荷は大きな電 圧で駆動メ−０というのは小さな方の電圧は何ら効果を発生させないからである 。減結合回路により両電圧の相互の影響が防止される。大きな方の電圧（駆動電 圧）をオフにした後は小さな保持電圧で駆動が行なわれる。

保持回路の電流調節器により電磁弁の電力損失並びに電流負荷は顕著に小さな値 に減少される。電流調節器は保持電流を所定の値に正確に設定する手段を提供す る。更に電流調節器により保持回路に存在する電圧のリップルを無くすことがで きる。保持電流を発生させるのに直流変換器を用いていることにより関連するス イッチング素子には極僅かの電力損失しか発生しないので、通常のトランジスタ を用いることができる。

保持電ノｔ１即ち直流変換器の出力電圧は、好ましくは次のように設定される。

即ち負荷のオーム抵抗が上昇した場合（例えば温度により）、電流調節から電圧 調節に移行するように設定される。これにより負荷（電磁弁）の電力損失を更に 制限することができる。

図面 以下本発明を図面に従い詳細に説明する。

第１図は本発明回路装置のブロック図である。

第２図は第１図に図示したブロック回路図の一部を示す図である。

第３図は保持回路用制御信号を示す図である。

第４図は始動回路用制御信号を示す図である。

第５図は本発明回路装置で駆動される電磁負荷の電圧特性図である。

第６図は負荷の電流特性図である。

第１図には電磁負荷１を駆動する回路装置がブロック図として図示されている。

この負荷は不図示の内燃機関の電磁弁として構成される。この電磁弁により内燃 機関への燃料噴射が制御される。

回路装置は駆動電圧ＵＢに接続され、この駆動電圧ＵＢは入力１［圧として直流 変換器２に入力される。直流変換器２はいわゆる駆動電圧ＵＢから保持電圧ＵＨ を形成するＤＣ／ＤＣ変換器から構成される。この駆動電圧ＴＪＢと保持電圧Ｕ ｌ（は直流電圧である。駆動電圧ＴＪＢは保持電圧ＵＨに比較して大きな方の電 圧Ｕｌを形成し、従って保持電圧０１１は小さな方の電圧Ｕ２を形成する。

保持電圧ＵＨはセンサを介して第１のスイッチング素子４に入力される。駆動電 圧ＤＢは第２のスイッチング素子５に接続される。スイッチング素子４．８５は 好ましくはトランジスタとして構成される。エミッタコレクタ部分がスイッチン グ素子４．５のスイッチング部分となる。好ましくは駆動電圧ＵＢが関連するト ランジスタのエミッタに、またセンサ３の電圧降下により減少した保持電圧Ｕｌ （が他のトランジスタのエミッタに印加される。スイッチング素子４．５の出力 端子６．７は減結合回路８に接続される。出力端子６．７はスイッチング素子４ ．５のトランジスタのコレクタにより構成される。

減結合回路８は、第２図によれば、２つのダイオードＤＩ、Ｄ２から構成される ダイオード回路９から成っている。ダイオードＤ１．．Ｄ２のアノードはスイッ チング素子４．５を構成するトランジスタのコレクタに接続されている。ダイオ ードＤ１、Ｄ２のカソードは負荷１の端子に接続される加算点１０で一緒になっ ている。負荷ｌの他方の端子はアースに接続される。

回路装置は、更に制御回路１１を有し、この制御回路により第１の制御信号Ｓ１ が出力１２に、又第２の制御信号Ｓ２が出力１３に出力される。制御信号Ｓ１は 保持電流の目標値として電流調節器１４に入力される。更に分路（シャント）１ ５として構成されたセンサ３がリード線１６を介して電流調節器１４に接続され る。電流調節器１４の出力】７は第１のスイッチング素子４、即ちトランジスタ のベースに接続される。制御回路１１、の出力１３には第２の制御信号Ｓ２が得 られ、この信号はリード線１８を介して第２のスイッチング素子５のトランジス タのベースに入力される。

本発明の回路装置は、以下のように動作する。

ε 電磁弁（負荷ｌ）母開放させるために、制御回路１１は第３図及び第４図に図示 したパルス（制御信号Ｓｌ、Ｓ２）を出力する。両制御信号Ｓ１、Ｓ２は、同じ 時点ｔ１に出力される。時点ｔ２では第２のスイッチング素子５に印加されてい た制御信号Ｓ２が零にされ、−力制御信号Ｓ１は、引続き時点ｔ３まで出力され る。制御信号Ｓ】、Ｓ２の出力により電流調節器１４には保持電流の目標値が設 定される。リード線１６を介して電流調節器１４にはセンサ３により検出された 保持電流の実際値が入力される。

この保持電流の目標値と実際値の制御偏差により電流調節器の出力１７には、第 １のスイッチング素子４のトランジスタのベースを駆動させる出力電圧が発生す る。

時点ｔ１に制御信号Ｓ１、Ｓ２により両スイッチング素子４．５が導通ずるので 、第５図に図示した負荷電圧ＵＬの電圧特性値並びに第６図に図示した負荷電流 の特性値（負荷電流ＩＬ）が得られる。制御信号Ｓ２が第２のスイッチング素子 ５に印加されている限り、大きな電圧Ｕｌ（駆動電圧ＵＢ）が減結合回路８を介 して負荷１に印加される。加算点ｌＯ１従って負荷１に印加される小さな方の電 圧（保持電圧ＵＨ）は、駆動電圧ＵＢ第２のスイッチング素子５が遮断状態とな り負荷ｌには小さな方の電圧Ｕ２、すなわちＵｌか得られないので、その小さな 電圧が有効になる。従って時点ｔ２では、負荷電圧ＯＬは小さな値に減少する。

時点ｔ３では、制御信号Ｓ１がオフになるので、第１のスイッチング素子４も遮 断状態に変化する。従って負荷１は無電圧となる。

第６図には、負荷ｌの電圧特性に対する電流波形が示されている。負荷電流ＩＬ は、駆動電圧ＵＢが比較的大きいので、急激に上昇し高速でその最大値Ｉ　１１ ａｘに達する。それにより電磁弁は短時間で吸引される。この吸引が行なわれる と、この状態を保持するには、電磁弁の巻線に最大電流工１ｌｌａｘより小さな 電流、すなわち保持電流ＩＨを流すだけで十分である。この状態が時点ｔ２で現 れる。この保持電流はスイッチング素子４により調節される直流変換器２により 出力される。電流調節（電流調節器１４）は、駆動電圧ＵＢより小さな電圧Ｕ２ で行なわれるので、第１のスイッチング素子４にはごく僅かの電力損失しか発生 しない。

本発明の回路装置は、特に減衰力を調節できる自動車のショックアブソーバに利 用できる。このようなショックアブソーバの変位部材は電磁弁として構成できる ので、電磁弁より負荷が構成される。

国際調査報告 「ｎ　、士　い　〈フ ♂　６−５″′−１ 国際調査報告 ＤＥ９０００３６１ 国際調査報告 Ｉ六−−−＾ｋｔｅｒ＋−φユ　ＰＣＴ／ＤＥ　９０１００３６１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）電磁負荷、特に内燃機関の電磁弁を駆動する回路装置において、 互いに独立に制御できる少なくとも２つのスイッチング素子（４、５）を設け、 このスイッチング素子により異なる大きさの電圧（Ｕ１、Ｕ２）を負荷（１）に 印加させることを特徴とする電磁負荷を駆動する回路装置。 ２）小さい方の電圧（Ｕ２）が負荷（１）の最小励磁電圧の大きさであることを 特徴とする請求の範囲第１項に記載の回路装置。 ３）小さい方の電圧（Ｕ２）が負荷（１）を構成する電磁弁の保持電圧（ＵＨ） であり、大きい方の電圧（Ｕ１）が電磁弁の始動電圧であることを特徴とする請 求の範囲第１項又は第２項に記載の回路装置。 ４）大きい方の電圧（Ｕ１）が駆動電圧（ＵＢ）であり、小さい方の電圧（Ｕ２ ）が直流変換器（２）を用いて駆動電圧（ＵＢ）から形成されることを特徴とす る請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１項に記載の回路装置。 ５）両スイッチング素子（４、５）が減結合回路（８）を介して負荷（１）と接 続されることを特徴とする請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１項に記 載の回路装置。 ６）減結合回路（８）がダイオード回路（９）から構成されることを特徴とする 請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１項に記載の回路装置。 ７）減結合回路（８）が、順方向で同じ電極が負荷（１）に接続され他の電極が 一方のスイッチング素子に接続される２つのダイオード（Ｄ１、Ｄ２）を有する ことを特徴とする請求の範囲第１項から第６項までのいずれか１項に記載の回路 装置。 ８）異なる大きさの電圧（Ｕ１、Ｕ２）により駆動される少なくとも１つの回路 に電流調節器が設けられることを特徴とする請求の範囲第１項から第７項までの いずれか１項に記載の回路装置。 ９）保持電圧（ＵＨ）を発生する回路に電流調節器を設けることを特徴とする請 求の範囲第１項から第８項までのいずれか１項に記載の回路装置。 １０）電流調節器が保持電流（ＩＨ）を検出するセンサ（３）を有し、このセン サが関連するスイッチング素子（４）を駆動する電流調節器（１４）に接続され ることを特徴とする請求の範囲第１項から第９項までのいずれか１項に記載の回 路装置。 １１）センサ（３）が分路（１５）として構成されることを特徴とする請求の範 囲第１項から第１０項までのいずれか１項に記載の回路装置。 １２）スイッチング素子（４、５）がトランジスタとして構成されることを特徴 とする請求の範囲第１項から第１１項までのいずれか１項に記載の回路装置。 １３）電流調節器（１４）に保持モード用の保持電流目標値（Ｓ１）を、また直 接駆動電圧（ＵＢ）により給電されるスイッチング素子（５）に電磁弁の始動モ ード用の制御値を供給する制御回路（１１）が設けられることを特徴とする請求 の範囲第１項から第１２項までのいずれか１項に記載の回路装置。