JPH0734161B2 - 電磁作動器駆動装置 - Google Patents

電磁作動器駆動装置

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JPH0734161B2
JPH0734161B2 JP19024885A JP19024885A JPH0734161B2 JP H0734161 B2 JPH0734161 B2 JP H0734161B2 JP 19024885 A JP19024885 A JP 19024885A JP 19024885 A JP19024885 A JP 19024885A JP H0734161 B2 JPH0734161 B2 JP H0734161B2
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利明 矢倉
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は所望デューティ比を有するパルス指令信号に応
じて電磁作動器を制御することのできる電磁作動器駆動
装置に関し、例えば電磁作動器としてリニアソレノイド
からなる電磁弁を用いて、内燃機関における気化器の補
助空気量や燃料供給量を制御したり、或いは内燃機関の
排気系への空気量や吸気系への補助空気量の制御を効果
的に達成可能にするものである。
〔従来の技術〕
従来は、実開昭54−23255号公報に示されているよう
に、電磁作動器として例えばリニアソレノイドを用い、
ON/OFF駆動されるリニアソレノイドに流れる電流と、リ
ニアソレノイドに供給すべく計算された目標値との差
を、偏差積分し、この偏差積分の出力と、のこぎり波と
を比較し、リニアソレノイドをON/OFF駆動する比較器に
より構成されて、リニアソレノイドに流れる電流を制御
している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来案によると、構成素子が多くなり、またデジタルコ
ンピュータによる“1",“0"信号による制御には不向き
であるという問題点がある。
本発明は、上記点に鑑み、構成が簡単で、所望デューテ
ィ比を有するパルス信号を用いて電磁作動器の動作をリ
ニアに制御できる電磁作動器の駆動装置を提供すること
を目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は上記目的を達成するために、 電磁力で作動する電磁作動器に流れる電流を断続するス
イッチング素子と、 該電磁作動器に流れる電流を検出する電流検出手段と、 前記電磁作動器の電流立上がり時間および電流立下がり
時間より短い周期をもってレベルが反転するとともに、
前記電磁作動器に流す電流の目標値に対応するデューテ
ィ比を有するパルス信号を発生し、前記電磁作動器の駆
動を指示する駆動指示手段と、 抵抗とコンデンサとを有し、前記電流検出手段により検
出された電流に応じて充放電されるとともに、前記駆動
指示手段からの前記パルス信号のレベルに応じて前記パ
ルス信号が一方のレベルにあるとき前記電磁作動器に流
れる電流の最大値より大きい電流相当の電位をもって充
放電され、前記パルス信号が他方のレベルにあるとき前
記電磁作動器に流れる電流の最小値より小さい電流相当
の電位をもって充放電される偏差積分回路と、 前記パルス信号と同じ周期で変化する前記コンデンサの
充電電圧の極性に応じて前記スイッチング素子をオン・
オフ制御するスイッチング素子制御手段と を備えることを特徴とする電磁作動器駆動装置という技
術的手段を採用する。
〔作用〕
以上述べた本発明の構成によると、電磁作動器に流れる
電流を目標値に制御するべく駆動指示手段からパルス信
号が出力され、このパルス信号は偏差積分回路に入力さ
れる。偏差積分回路には、電磁作動器に流れる電流を検
出する電流検出手段からの検出電流値も入力され、この
偏差積分回路により電磁作動器の電流が目標値になるよ
うにスイッチング素子のオン・オフが制御される。
ここで偏差積分回路は検出された電流に応じて充放電さ
れる一方で、パルス信号のレベルに応じても充放電さ
れ、パルス信号と同じ周期で充放電極性が変化するコン
デンサを備えており、このコンデンサの極性に応じてス
イッチング素子がオン・オフ制御され、電磁作動器への
電流が調節される。
ここで、パルス信号の反転周期は、電磁作動器に固有の
電流立上がり時間および電流立下がり時間より短く設定
されており、電磁作動器の電流値がパルス信号の一周期
内に最大値もしくは最小値に到達して飽和する前にスイ
ッチング素子のオン・オフが切り替えられる。しかも、
偏差積分回路は、パルス信号が一方のレベルにあるとき
電磁作動器に流れる電流の最大値より大きい電流相当の
電位をもって充放電され、パルス信号が他方のレベルに
あるとき電磁作動器に流れる電流の最小値より小さい電
流相当の電位をもって充放電される。このため、パルス
信号のデューティ比を変化させることで電磁作動器に流
れる電流が最大電流から最小電流に渡る範囲で調節され
る。
このように本発明によると、電磁作動器をパルス信号と
同一周波数でオン・オフ駆動してスイッチング素子の発
熱を低減しながら、その電流値がパルス信号のデューテ
ィ比に応じた値にフィードバック制御される。
〔実施例〕
以下、本発明を図に示す実施例により説明する。第1図
は本発明の第1の実施例を示し、1は駆動回路で、制御
コンピュータ3の出力パルス信号に応じて電磁作動器の
1つであるリニアソレノイド2を駆動する。このリニア
ソレノイド2は、例えば電磁弁の主要部を構成し、この
リニアソレノイド2に流れる平均電流に応じた電磁力を
発生して弁部を駆動し、電磁弁の開度を制御するもので
ある。そして、この電磁弁は、例えば内燃機関における
気化器の補助空気量や燃料供給量の制御、或いは内燃機
関の吸気系への補助空気量の制御に用いられる。4は電
源スイッチ、5はバッテリー等の電源である。また、制
御コンピュータ3は、例えばマイクロコンピュータを含
むデジタルコンピュータシステムからなり、種々の情報
を入力として逐次リニアソレノイド2の最適駆動電流を
求め、その電流値に応じたデューティ比のパルス信号に
変換して駆動回路1に出力するものである。この制御コ
ンピュータ3が内燃機関制御用である場合には、燃料
量、空気量、及び点火時期などの複数の制御対象に対す
る制御量を時分割的に求めて、所定のタイミングにて各
駆動機器を制御することになる。
次に、駆動回路1について具体的に説明する。トランジ
スタTr2は、リニアソレノイド2をON/OFF駆動する。ツ
ェナーダイオードD1は、トランジスタTr2がOFF時、リニ
アソレノイド2に生じる逆起電流(サージ)を吸収し、
サージ電流をトランジスタTr2を介して吸収するため
に、トランジスタTr2のベース−コレクタ間に接続され
る。レジスタ(抵抗)R3はトランジスタTr2に流れるON
電流とサージ電流を検出する。オペアンプOP2と、レジ
スタR4,R5により、電流検出用レジスタR3の両端電圧
を、バッファまたは増巾し、トランジスタTr2に流れるO
N電流とサージ電流を検出する。
トランジスタTr3は、コンピュータ3の出力ポートより
出力される所望のON/OFFのデューティ比をもつパルス信
号をベース端子に受け、そのコレクタより前記パルス信
号を反転した波形のパルス信号を出力する。トランジス
タTr3のON時の電位は、トランジスタTr3のコレクタ−エ
ミッタ間の飽和電位で決まり、OFF時の電位は一定電圧V
cc(例えば5V)とレジスタR7,R8で決まる(R7,R8
R6)。レジスタR7,R8はトランジスタTr3のOFF時の電位
設定用のレジスタである。
次に、前述のオペアンプOP2の出力と、トランジスタTr3
のコレクタ出力を、レジスタR6,コンデンサC1により偏
差積分する。レジスタR6と、コンデンサC1の設定値に
て、偏差速度が設定される。
次に、コンデンサC1の両端子の電位を入力として受ける
オペアンプOP1を設ける。オペアンプOP1の出力はコンデ
ンサC1の充電方向(つまり充電電圧の極性)により、H
またはLレベルの信号を出力する。オペアンプOP1の出
力は、マッチングレジスタR1を介して、トランジスタTr
1のベースに接続される。トランジスタTr1のコレクタは
マッチングレジスタR2を介して、リニアソレノイド駆動
用のトラジスタTr2のベースに接続され、オペアンプOP1
の出力信号にて、リニアソレノイド2を駆動する。
次に、その作動を説明する。構成の所で述べた様に、ト
ランジスタTr3のON電位は、トランジスタTr3のコレクタ
−エミッタ間の飽和電位で決まる。OFF電位はレジスタR
7,R8で決まる。従って、外部の制御コンピュータ3より
発生する所望のデューティ比を有するパルス信号を用い
てトランジスタTr3を駆動すれば、前記パルス信号を反
転した波形のパルス出力をそのコレクタに出力する。た
だし、ON電位とOFF電位は前述のように設定されるた
め、制御コンピュータ3からのパルス信号のデューティ
比に応じて、トランジスタTr3のデューティ比であるコ
レクタ電位の平均値は、線形的に変化する。
従って、この平均値を計算された電流目標値とする。最
大値はOFF電位であり、リニアソレノイド2に供給すべ
き最大電流値より大に設定する。最小値はON電位であ
り、リニアソレノイド2に供給すべき最小電流値より小
に設定する。以上説明した電流目標値と、オペアンプOP
2で出力される電流値を、偏差積分したコンデンサC1
充電電圧は、平均値として零となる。なぜなら電流が目
標値より小なら、コンデンサC1の偏差量は、オプアンプ
OP1の(−)端子側が(+)側より正になり、オペアン
プOP1の出力は“L"となり、トランジスタTr1,Tr2はONと
なり電流が増加する。逆に電流が目標値より大なら、コ
ンデンサC1の偏差量は、オペアンプOP1の(−)端子側
が(+)側より負になり、オペアンプOP1の出力は“H"
となり、トランジスタTr1,Tr2はOFFとなり電流が減少す
る。
次に、リニアソレノイド2の電流が目標値の最大値、つ
まりトランジスタTr3のOFF電位に相当する電流値から、
目標値の最小値、つまりトランジスタTr3のON電位に相
当する電流値に変化するまでの電流立下がり時間(リニ
アソレノイド2がインダクタンス負荷のため固有に存在
する値)と、逆に最小値から、最大値に変化するまでの
電流立上がり時間、この2つの各々の時間より、制御コ
ンピュータ3の出力ポートから出力されるデューティ出
力の周期が小であれば、、リニアソレノイド2は、デュ
ーティ出力のH/Lレベル信号、つまり最大電流を供給す
べき指令と最小電流を供給すべき指令の時間が、前述の
リニアソレノイド2の電流の変化時間より小であり、よ
ってリニアソレノイド2は、最大値と最小値の指令値に
向って電流が変化するが、一致するまでにデューティ比
信号である目標値が常に反転しているため、常時一致し
ないが、デューティ比の平均値と、ソレノイド電流の平
均値は、前述の様に電流がフィードバック制御されるた
めに、一致する。
つまり、偏差コンデンサC1の平均充電電圧は零であり、
かつデューティ信号のH/Lレベル信号に追従すべく電流
が変化するためデューティ出力と同一の周波数にて
(+),(−)に極性変化する。よってコンデンサC1
充電方向により、オペアンプOP1の出力はH/Lレベル変化
し、この出力にて、トランジスタTr1,Tr2がON/OFFする
ため、リニアソレノイド2はデューティ周波数と同一の
周波数で、ON/OFF定電流駆動される。
次に、第2図に本発明の第2の実施例を示す。第1実施
例との相違点は、サージ電流の検出方法を変えた点のみ
であり、トランジスタTr2のベース−コレクタ間のツェ
ナーダイオードD1を削除し、サージ電流検出抵抗R11
ダイオードD2を追加し、このサージ電流検出抵抗R11
両端電圧を、オペアンプOP2に出力させるためレジスタR
12,R13,R14,R15を追加している。なお特開昭57−121703
号公報には、ON電流とサージ電流を各々検出する電流検
出抵抗を設定する開示が有り、詳しい電流検出の作動に
ついては、上記公報に詳しく説明されているため省略す
る。
〔発明の効果〕
以上に述べた本発明によると、駆動指示手段から出力さ
れるパルス信号のデューティ比によってソレノイド等の
電磁作動器の電流目標値を設定でき、しかもこのパルス
信号と同じ周波数でスイッチング素子を完全飽和作動領
域におけるオンと、完全非作動領域におけるオフとに反
転駆動して発熱を低減しながら電磁作動器の電流を目標
電流にフィードバック制御することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例を示す回路図、第2図は
本発明の第2の実施例を示す回路図である。 1……駆動回路,2……リニアソレノイド,3……制御コン
ピュータ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電磁力で作動する電磁作動器への電流を断
    続するスイッチング素子と、 前記電磁作動器に流れる電流を検出する電流検出手段
    と、 前記電磁作動器の電流立上がり時間および電流立下がり
    時間より短い周期をもってレベルが反転するとともに、
    前記電磁作動器に流す電流の目標値に対応するデューテ
    ィ比を有するパルス信号を発生し、前記電磁作動器の駆
    動を指示する駆動指示手段と、 抵抗とコンデンサとを有し、前記電流検出手段により検
    出された電流に応じて充放電されるとともに、前記駆動
    指示手段からの前記パルス信号のレベルに応じて前記パ
    ルス信号が一方のレベルにあるとき前記電磁作動器に流
    れる電流の最大値より大きい電流相当の電位をもって充
    放電され、前記パルス信号が他方のレベルにあるとき前
    記電磁作動器に流れる電流の最小値より小さい電流相当
    の電位をもって充放電される偏差積分回路と、 前記パルス信号と同じ周期で変化する前記コンデンサの
    充電電圧の極性に応じて前記スイッチング素子をオン・
    オフ制御するスイッチング素子制御手段と を備えることを特徴とする電磁作動器駆動装置。
  2. 【請求項2】前記偏差積分回路は、 前記パルス信号が一方のレベルにあるとき前記電磁作動
    器に流れる電流の最大値より大きい電流相当の電位を出
    力し、上記パルス信号が他方のレベルにあるとき前記電
    磁作動器に流れる電流の最小値より小さい電流相当の電
    位を出力する駆動信号入力回路(Tr3、R7、R8)と、 前記電流検出手段により検出された電流相当の電位を出
    力する電流信号入力回路(OP2、R4、R5)と、 コンデンサの一端側から前記駆動信号入力回路の出力が
    入力され、他端側から前記電流信号入力回路の出力が入
    力されて、両入力電位を偏差積分する充放電回路(C1、
    R6)と を備えることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載
    の電磁作動器駆動装置。
  3. 【請求項3】前記電磁作動器はリニアソレノイドを含む
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電磁作動
    器駆動装置。
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JP5099059B2 (ja) * 2009-03-25 2012-12-12 株式会社デンソー 誘導性負荷駆動装置
US11393616B2 (en) * 2020-09-24 2022-07-19 Logitech Europe S.A. Electromagnetic pulse driver

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