JPH10131726A - Driving circuit for electromagnetic driving valve - Google Patents
Driving circuit for electromagnetic driving valveInfo
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- JPH10131726A JPH10131726A JP8301219A JP30121996A JPH10131726A JP H10131726 A JPH10131726 A JP H10131726A JP 8301219 A JP8301219 A JP 8301219A JP 30121996 A JP30121996 A JP 30121996A JP H10131726 A JPH10131726 A JP H10131726A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの排気バ
ルブ，吸気バルブ等のバルブを、電磁力で駆動する電磁
駆動バルブ駆動回路に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electromagnetically driven valve driving circuit for driving valves such as an exhaust valve and an intake valve of an engine by an electromagnetic force.
【０００２】[0002]
【従来の技術】エンジンの排気バルブ，吸気バルブ等の
バルブの中には、電磁力で駆動されるタイプのもの（電
磁駆動バルブ）がある。この種のバルブでは、例えば、
バルブステムに永久磁石を取り付け、この永久磁石に対
して駆動コイルによる電磁力を作用させることにより、
バルブを上昇または下降（あるいは進出または後退）さ
せている。駆動コイルへの付勢電流は、電磁駆動バルブ
駆動回路より供給される。2. Description of the Related Art Among valves such as an exhaust valve and an intake valve of an engine, there is a type that is driven by an electromagnetic force (an electromagnetically driven valve). In this type of valve, for example,
By attaching a permanent magnet to the valve stem and applying electromagnetic force from the drive coil to this permanent magnet,
The valve is raised or lowered (or advanced or retracted). The energizing current to the drive coil is supplied from an electromagnetically driven valve drive circuit.
【０００３】図８は、そのような従来の電磁駆動バルブ
駆動回路を示す図である。図８において、１はバッテ
リ、２はダイオード、３はコンデンサ、４は制御回路、
５はスイッチング素子、６はダイオード、７は駆動コイ
ル、８は永久磁石、９はバルブステム、１０はバルブ、
Ｖは電磁駆動バルブ、Ｓはスイッチング部である。電磁
駆動バルブＶは、バルブ１０とバルブステム９と永久磁
石８を具えており、永久磁石８はバルブステム９に固着
されている。FIG. 8 is a diagram showing such a conventional electromagnetically driven valve drive circuit. 8, 1 is a battery, 2 is a diode, 3 is a capacitor, 4 is a control circuit,
5 is a switching element, 6 is a diode, 7 is a drive coil, 8 is a permanent magnet, 9 is a valve stem, 10 is a valve,
V is an electromagnetically driven valve, and S is a switching unit. The electromagnetically driven valve V includes a valve 10, a valve stem 9, and a permanent magnet 8, and the permanent magnet 8 is fixed to the valve stem 9.
【０００４】駆動コイル７は、永久磁石８に対して作用
する電磁力を発生するためのコイルである。バッテリ
１，ダイオード２，スイッチング素子５および駆動コイ
ル７は、この順に直列に接続されている。駆動コイル７
への付勢電流は、バッテリ１よりこの直列回路を経て供
給される（実線の矢印参照）。制御回路４は、スイッチ
ング素子５のオン，オフを制御する回路である。[0004] The drive coil 7 is a coil for generating an electromagnetic force acting on the permanent magnet 8. The battery 1, diode 2, switching element 5, and drive coil 7 are connected in series in this order. Drive coil 7
Is supplied from the battery 1 through this series circuit (see a solid arrow). The control circuit 4 is a circuit that controls on / off of the switching element 5.
【０００５】コンデンサ３は、バッテリ１とダイオード
２との直列回路に対して並列に接続される。従って、コ
ンデンサ３は、バッテリ１により充電され、バッテリ電
圧と略等しい電圧（厳密に言えば、バッテリ１の電圧よ
りダイオード２の順電圧降下だけ低い電圧）となってい
る。ダイオード６は、スイッチング素子５の導通方向に
対して逆方向の向きにして、スイッチング素子５に並列
に接続される。スイッチング素子５とダイオード６と
で、スイッチング部Ｓを構成している。コンデンサ３お
よびダイオード６は、駆動コイル７の付勢時以外の時に
駆動コイル７に生ぜしめられたエネルギーを、回収（回
生）するためのものである。[0005] The capacitor 3 is connected in parallel to a series circuit of the battery 1 and the diode 2. Accordingly, the capacitor 3 is charged by the battery 1 and has a voltage substantially equal to the battery voltage (strictly speaking, a voltage lower than the voltage of the battery 1 by a forward voltage drop of the diode 2). The diode 6 is connected in parallel to the switching element 5 in a direction opposite to the conduction direction of the switching element 5. The switching element 5 and the diode 6 constitute a switching unit S. The capacitor 3 and the diode 6 are for recovering (regenerating) energy generated in the drive coil 7 except when the drive coil 7 is energized.
【０００６】次に、動作を説明する。制御回路４からの
制御信号でスイッチング素子５がオンされると、バッテ
リ１より実線矢印のように駆動コイル７に電流が流れ
る。駆動コイル７の巻回方向は、この電流が流れた時、
駆動コイル７内に永久磁石８を吸引する磁極を発生する
ような向きとされている。例えば、永久磁石８の磁極
が、図示する如く上部がＳ極，下部がＮ極である場合、
駆動コイル７の下部にＮ極，上部にＳ極が発生するよう
な巻回方向とされている。永久磁石８が吸引されて上昇
することにより、それと一体に連結されているバルブ１
０も上昇する。Next, the operation will be described. When the switching element 5 is turned on by a control signal from the control circuit 4, a current flows from the battery 1 to the drive coil 7 as indicated by a solid arrow. When this current flows, the winding direction of the drive coil 7
The orientation is such that a magnetic pole for attracting the permanent magnet 8 is generated in the drive coil 7. For example, when the magnetic poles of the permanent magnet 8 are S poles at the top and N poles at the bottom,
The winding direction is such that an N pole is generated below the drive coil 7 and an S pole is generated above the drive coil 7. When the permanent magnet 8 is attracted and lifted, the valve 1 integrally connected to the permanent magnet 8 is lifted.
0 also rises.
【０００７】スイッチング素子５がオフされ、上昇した
永久磁石８が重力および図示しない復帰スプリングによ
り下降する際には、駆動コイル７内から永久磁石８が下
降するのを引き留める磁極が生ずるよう、駆動コイル７
に起電力が誘起される。即ち、上昇時とは逆に、駆動コ
イル７の上部にＮ極，下部にＳ極を生ぜしめるような電
流が流れる起電力が誘起される。When the switching element 5 is turned off and the raised permanent magnet 8 is lowered by gravity and a return spring (not shown), the driving coil is formed so that a magnetic pole is generated to keep the permanent magnet 8 from lowering from the driving coil 7. 7
, An electromotive force is induced. That is, conversely to the rise, an electromotive force is generated that causes a current to generate an N pole above the drive coil 7 and an S pole below the drive coil 7.
【０００８】その誘導起電力が、コンデンサ３の電圧
（厳密に言えば、コンデンサ３の電圧とダイオード６の
順電圧降下との和の電圧）より大であれば、点線矢印で
示すように、ダイオード６を通りコンデンサ３を充電す
る電流が流れる。この充電によりコンデンサ３に蓄えら
れたエネルギーは、永久磁石８が下降する際に放出する
エネルギーの一部を回収したエネルギーということにな
る。このエネルギーは、次回に駆動コイル７を付勢する
際に利用される。If the induced electromotive force is higher than the voltage of the capacitor 3 (strictly speaking, the voltage of the sum of the voltage of the capacitor 3 and the forward voltage drop of the diode 6), as shown by the dotted arrow, 6, a current for charging the capacitor 3 flows. The energy stored in the capacitor 3 by this charging is the energy obtained by recovering a part of the energy released when the permanent magnet 8 descends. This energy is used the next time the drive coil 7 is energized.
【０００９】なお、電磁駆動バルブないしは電磁駆動バ
ルブ駆動回路に関する従来の文献としては、実開昭59−
52111 号公報，実開昭63−150011号公報，実開昭64−36
510号公報，実開平３−28705 号公報，実開平４−14527
5号公報，特開昭61−43208号公報，特開昭61−58909 号
公報，特開昭61−98914 号公報等がある。[0009] As a conventional document relating to an electromagnetically driven valve or an electromagnetically driven valve driving circuit, there is disclosed in Japanese Unexamined Utility Model Publication No.
No. 52111, JP-A-63-150011, JP-A-64-36
No. 510, Japanese Utility Model Laid-Open No. 3-28705, Japanese Utility Model Laid-Open No. 4-14527
No. 5, JP-A-61-43208, JP-A-61-58909, and JP-A-61-98914.
【００１０】[0010]
（問題点）しかしながら、前記した従来の電磁駆動バル
ブ駆動回路には、次のような問題点があった。第１の問
題点は、エネルギーの回生効率が悪いという点である。
第２の問題点は、バルブの上昇位置および下降位置の制
御がきめ細かく行えないという点である。(Problems) However, the above-mentioned conventional electromagnetically driven valve driving circuit has the following problems. The first problem is that energy regeneration efficiency is poor.
The second problem is that the control of the ascending position and the descending position of the valve cannot be performed precisely.
【００１１】（問題点の説明）まず第１の問題点につい
て説明する。図８で点線矢印のようにエネルギー回生電
流が流れるのは、駆動コイル７の誘導起電力がコンデン
サ３の電圧（充電当初の電圧はバッテリ電圧に略等しい
電圧）を越えている期間だけであり、また流れる電流の
大きさも、超過している電圧分に応じた電流である。し
かしながら、誘導起電力は、上記のように超過すること
はない場合もあるし、超過したとしても超過している期
間は、通常短い。そのため、コンデンサ３にエネルギー
が回生される効率は、良くなかった。(Explanation of Problems) First, the first problem will be described. In FIG. 8, the energy regeneration current flows as indicated by the dotted arrow only during the period when the induced electromotive force of the drive coil 7 exceeds the voltage of the capacitor 3 (the voltage at the time of charging is substantially equal to the battery voltage). Also, the magnitude of the flowing current is a current corresponding to the excess voltage. However, the induced electromotive force may not be exceeded as described above, and even if it is exceeded, the period of the excess is usually short. Therefore, the efficiency with which energy is regenerated in the capacitor 3 was not good.
【００１２】回生エネルギーが少ないと、駆動に要する
電力は全てバッテリより供給する必要があるが、その電
力は比較的大きい。例えば、２７Ｖの電圧系の場合、駆
動には４０〜５０Ａ程度の電流が必要とされるから、１
ＫＷ程度の電力を必要とする。この電力の需要をまかな
うためには、バッテリや発電機を容量大のものに変更し
なければならず、コストアップを招く。When the regenerative energy is small, all the power required for driving must be supplied from the battery, but the power is relatively large. For example, in the case of a voltage system of 27 V, a current of about 40 to 50 A is required for driving,
Approximately KW of power is required. In order to meet this demand for electric power, it is necessary to change the battery and the generator to those having a large capacity, which leads to an increase in cost.
【００１３】次に第２の問題点について説明する。スイ
ッチング素子５をオンする場合、単に所定期間だけオン
するという制御が行われていたので、永久磁石８が上昇
される位置（従ってバルブ１０が上昇される位置）は、
常に所定位置であり、この位置を少し上あるいは少し下
というように、適宜制御するということは出来なかっ
た。本発明は、以上のような問題点を解決するため、エ
ネルギーの回生効率を向上させると共に、駆動位置を制
御できるようにすることを課題とするものである。Next, the second problem will be described. When the switching element 5 is turned on, control has been performed such that the switching element 5 is only turned on for a predetermined period.
It is always a predetermined position, and it was not possible to appropriately control this position to be slightly above or slightly below. An object of the present invention is to improve the energy regeneration efficiency and control the drive position in order to solve the above-mentioned problems.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明では、バルブステムに固着された永久磁石に
作用してバルブを駆動する駆動コイルと、直流電源と、
該直流電源と順方向に接続された第１のダイオードを介
して接続され、前記駆動コイルへの電流をオンオフ制御
するスイッチング部と、該スイッチング部のスイッチン
グ素子を制御する制御回路と、前記直流電源と順方向の
ダイオードの直列接続体に対して並列接続されたコンデ
ンサとを具えた電磁駆動バルブ駆動回路において、前記
スイッチング部の構成を、それぞれダイオードが逆並列
に接続された第１，第２，第３，第４のスイッチング素
子をブリッジ接続し、該ブリッジ接続の交流端子は前記
駆動コイルに接続し、直流端子は前記コンデンサに接続
して、前記駆動コイルへいずれの方向からも電流を流し
得る構成とすると共に、前記駆動コイルへの駆動電流を
遮断した後における前記永久磁石の慣性移動により前記
駆動コイルに誘起される起電力と、前記駆動コイルの漏
れインダクタンスとを利用し、前記スイッチング部を昇
圧型スイッチングレギュレータとなるよう制御して昇圧
電圧を発生させ、前記コンデンサへ回生充電することと
した。According to the present invention, there is provided a drive coil for operating a valve by acting on a permanent magnet fixed to a valve stem, a DC power supply,
A switching unit that is connected to the DC power supply via a first diode connected in a forward direction and controls on / off of a current to the drive coil; a control circuit that controls a switching element of the switching unit; And a capacitor connected in parallel to a series-connected body of diodes in the forward direction, wherein the configuration of the switching unit is the first, second, and second diodes connected in anti-parallel, respectively. The third and fourth switching elements are bridge-connected, and the AC terminal of the bridge connection is connected to the drive coil, and the DC terminal is connected to the capacitor, so that current can flow to the drive coil from any direction. In addition to the configuration, after the drive current to the drive coil is interrupted, the permanent magnet is induced to move by the inertial movement of the drive coil. And electromotive force, utilizing the leakage inductance of the driving coil, the switching unit is controlled so as to be step-up switching regulator to generate a boosted voltage, it was decided to regenerative charge to said capacitor.
【００１５】また、駆動コイルへの駆動電流を制御する
ことにより、バルブの移動位置を制御するようにしても
よい。The moving position of the valve may be controlled by controlling the drive current to the drive coil.
【００１６】（解決する動作の概要）バルブに固着され
た永久磁石が慣性移動している際に、電磁駆動バルブ駆
動回路のスイッチング部を、昇圧型スイッチングレギュ
レータとして動作するよう制御する。すると、その昇圧
電圧は、ダイオードを介してバッテリと並列接続されて
いるコンデンサの電圧より大となる期間が長くなり、該
昇圧電圧による充電が長く行われる。これにより、昇圧
をしていなかった従来例に比し、エネルギー回生効率が
向上する。また、駆動コイルに駆動電流を流す際、スイ
ッチング部のスイッチング素子をオンオフ制御すること
により、移動位置を制御することが可能となる。(Summary of operation to be solved) When the permanent magnet fixed to the valve is moving by inertia, the switching section of the electromagnetically driven valve drive circuit is controlled to operate as a step-up switching regulator. Then, the period during which the boosted voltage is higher than the voltage of the capacitor connected in parallel with the battery via the diode becomes longer, and charging with the boosted voltage is performed longer. As a result, the energy regeneration efficiency is improved as compared with the conventional example in which the voltage is not boosted. In addition, when a drive current is supplied to the drive coil, the movement position can be controlled by controlling the switching element of the switching unit to be on / off.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。図１は、本発明にかかわる電
磁駆動バルブ駆動回路を示す図である。符号は図８のも
のに対応し、２０は制御回路、２１，２２，２３，２４
はスイッチング素子、２５，２６，２７，２８はダイオ
ード、２９はリフト位置センサである。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an electromagnetically driven valve drive circuit according to the present invention. Reference numerals correspond to those in FIG. 8, and reference numeral 20 denotes a control circuit, 21, 22, 23, and 24.
Is a switching element, 25, 26, 27 and 28 are diodes, and 29 is a lift position sensor.
【００１８】スイッチング素子２１，２２，２３，２４
はブリッジ接続とされ、その交流端子は駆動コイル７の
両端に接続され、直流端子はコンデンサ３の両端に接続
される。なお、スイッチング素子２１，２２，２３，２
４には、それぞれダイオード２５，２６，２７，２８が
逆並列に接続される。Switching elements 21, 22, 23, 24
Are connected in a bridge, the AC terminals are connected to both ends of the drive coil 7, and the DC terminals are connected to both ends of the capacitor 3. The switching elements 21, 22, 23, 2
4, diodes 25, 26, 27, and 28 are connected in anti-parallel, respectively.
【００１９】具体的に言えば、スイッチング素子２１，
２２は、その導通方向をバッテリ１からの電流を流す方
向として、スイッチング素子２１→駆動コイル７→スイ
ッチング素子２２の順に直列接続し、その直列接続体が
回生用のコンデンサ３に対して並列に接続される。そし
て、スイッチング素子２１，２２に対しては、それぞれ
ダイオード２５，２６が逆並列に接続される。More specifically, the switching elements 21,
Reference numeral 22 denotes a series connection of the switching element 21, the drive coil 7, and the switching element 22 in the order of the conduction direction in which the current from the battery 1 flows, and the series connection is connected in parallel to the regeneration capacitor 3. Is done. Diodes 25 and 26 are connected in antiparallel to switching elements 21 and 22, respectively.
【００２０】スイッチング素子２３は、その導通方向
が、スイッチング素子２１とコンデンサ３との接続点か
ら、駆動コイル７とスイッチング素子２２との接続点に
向かう方向となるよう、両接続点間に接続される。ま
た、スイッチング素子２４は、その導通方向が、スイッ
チング素子２１と駆動コイル７との接続点から、コンデ
ンサ３とスイッチング素子２２との接続点に向かう方向
となるよう、両接続点間に接続される。そして、スイッ
チング素子２３，２４に対しては、それぞれダイオード
２７，２８が逆並列に接続される。The switching element 23 is connected between the two connection points such that the conduction direction is from the connection point between the switching element 21 and the capacitor 3 to the connection point between the drive coil 7 and the switching element 22. You. The switching element 24 is connected between the two connection points such that the conduction direction is from the connection point between the switching element 21 and the drive coil 7 to the connection point between the capacitor 3 and the switching element 22. . Diodes 27 and 28 are connected in anti-parallel to switching elements 23 and 24, respectively.
【００２１】制御回路２０は、スイッチング素子２１〜
２４への制御信号を生成する回路であり、Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄは、制御信号の対応関係を示すために付した符号であ
る。リフト位置センサ２９は、電磁駆動バルブＶの移動
位置を検出するためのセンサであり、その検出信号は制
御回路２０へ入力され、バルブ１０の上昇位置制御，下
降位置制御をするために利用される。例えば、制御回路
２０に予め設定しておいた設定位置と比較し、その所定
位置まで上昇（あるいは下降）するような制御信号を生
成するのに利用される。The control circuit 20 includes switching elements 21 to
24 is a circuit for generating a control signal to A, B, C,
D is a code added to indicate the correspondence between control signals. The lift position sensor 29 is a sensor for detecting the moving position of the electromagnetically driven valve V, and its detection signal is input to the control circuit 20 and used to control the ascending position and the descending position of the valve 10. . For example, the control signal is used to generate a control signal for ascending (or descending) to a predetermined position by comparing with a set position preset in the control circuit 20.
【００２２】次に、動作を説明する。図７は、バルブの
位置とスイッチング素子のスイッチング状況との関係を
示す図である。図７（ａ）は、バルブの位置の変化を示
しており、時間ｔ1 からｔ5までの間に、バルブが下降
位置→上昇位置→下降位置へと変化したとしている。電
磁駆動バルブは、次の４種類の動作過程を経て動作する
ので、各過程毎に説明する。Next, the operation will be described. FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between the position of the valve and the switching state of the switching element. 7 (a) is between shows the change in the position of the valve, from the time t 1 to t 5, is set to the valve is changed to a lowered position → raised position → lowered position. Since the electromagnetically driven valve operates through the following four types of operation steps, each step will be described.
【００２３】上昇駆動過程（図７のＴ1 の期間）…バ
ルブを上昇させる電磁力を発生する電流を、駆動コイル
７に流している過程 慣性上昇過程（図７のＴ2 の期間）…駆動コイル７へ
の電流はオフされているが、上昇駆動の慣性により、バ
ルブは上昇している過程 下降駆動過程（図７のＴ3 の期間）…バルブを下降さ
せる電磁力を発生する電流を、駆動コイル７に流してい
る過程 慣性下降過程（図７のＴ4 の期間）…駆動コイル７へ
の電流はオフされているが、下降駆動の慣性により、バ
ルブは下降している過程[0023] (period T 1 of the FIG. 7) increases the driving process ... current generates an electromagnetic force to raise the valve, the process of inertia increases course of flowing to the driving coil 7 (period T 2 of the FIG. 7) ... drive Although the current to the coil 7 is turned off, the inertia of the rising drive, the current generates electromagnetic force valve to lower the rises and that the process down driving process (period of T 3 in FIG. 7) ... valve, process process inertia lowering course of flowing to the driving coil 7 current to (T period 4 in Fig. 7) ... driving coil 7 has been turned off, the inertia of the vertical drive, the valve being lowered
【００２４】（１）上昇駆動過程（図７のＴ1 の期間） 図３は、上昇駆動時の回路状態を示す図である。符号
は、図１のものに対応している。この時には、 スイッチング素子２１，２２がオン スイッチング素子２３，２４がオフ とされる。[0024] (1) increasing the driving process (period T 1 of the FIG. 7) FIG 3 is a diagram showing a circuit state at the time of rising drive. The reference numerals correspond to those in FIG. At this time, the switching elements 21 and 22 are turned on. The switching elements 23 and 24 are turned off.
【００２５】バッテリ１またはコンデンサ３より、点線
矢印のように、バッテリ１→ダイオード２→スイッチン
グ素子２１→駆動コイル７→スイッチング素子２２→バ
ッテリ１へと電流が流れる。この電流をＩ1 とする。も
し、コンデンサ３がバッテリ１の電圧より高い電圧に充
電されている場合は、コンデンサ３が点線矢印の経路で
放電する。バッテリ電圧より低下すると、バッテリ１か
ら電流が流れ始める。駆動コイル７にこの電流Ｉ1 が流
れると、永久磁石８を吸引して上昇させる磁極（例、下
部にＮ極，上部にＳ極）を生ずる。そのため、永久磁石
８（従って、それと一体に連結されているバルブ１０）
は、上昇駆動される。A current flows from the battery 1 or the capacitor 3 to the battery 1 → the diode 2 → the switching element 21 → the drive coil 7 → the switching element 22 → the battery 1 as indicated by a dotted arrow. This current is I 1. If the capacitor 3 is charged to a voltage higher than the voltage of the battery 1, the capacitor 3 discharges along a path indicated by a dotted arrow. When the voltage drops below the battery voltage, current starts flowing from the battery 1. When this current I 1 flowing through the driving coil 7, the magnetic poles to increase by suction permanent magnets 8 produce (eg, S pole N pole, the top to bottom). Therefore, the permanent magnet 8 (therefore, the valve 10 integrally connected thereto)
Is driven up.
【００２６】電流Ｉ1 の大きさは、スイッチング素子２
１または２２をオンオフ制御することにより、制御する
ことが出来る。図７では、図７（ｂ），（ｃ）の期間Ｔ
1 の波形を見れば分かるように、ここではスイッチング
素子２１の方をオンオフ制御している場合を示している
（スイッチング素子２２の方は、オンのままにしてい
る）。電流Ｉ1 の大きさを変えれば吸引力も変わるか
ら、上昇駆動力も変化し、到達する上昇位置も変化させ
ることが出来る。従って、必要に応じて上昇位置の制御
をすることが可能となる。The magnitude of the current I 1 depends on the switching element 2
It can be controlled by on / off control of 1 or 22. In FIG. 7, the period T in FIGS.
As can be seen from the waveform 1 , the case where the switching element 21 is on / off controlled is shown here (the switching element 22 is kept on). Since also changes the suction force if changing the magnitude of the current I 1, it increases the driving force also changes, it is possible to also vary the raised position to reach. Therefore, it is possible to control the ascending position as needed.
【００２７】（２）慣性上昇過程（図７のＴ2 の期間） 図４は、慣性上昇時の回路状態を示す図である。符号
は、図１のものに対応している。この時には、点線矢印
の電流Ｉ2 を流す過程（以下「慣性上昇第１過程」と言
う）と、点線矢印の電流Ｉ3 を流す過程（以下「慣性上
昇第２過程」と言う）とを交互に繰り返すよう、スイッ
チング制御する。[0027] (2) inertia ascent process (T period 2 of FIG. 7) FIG. 4 is a diagram showing a circuit state during the inertia increases. The reference numerals correspond to those in FIG. At this time, alternating with the process of supplying a current I 2 of the dotted arrow (hereinafter referred to as "inertial rise first step"), the process of supplying a current I 3 of the dotted arrow (hereinafter referred to as "inertia rises second step") and a Switching control is performed so as to repeat the above.
【００２８】即ち、まず電流Ｉ2 を流すため（慣性上昇
第１過程）、 スイッチング素子２１，２３はオフ スイッチング素子２２はオンのままでもよいし、オフと
してもよい スイッチング素子２４はオン とする。次に、電流Ｉ3 を流すため（慣性上昇第２過
程）、 全てのスイッチング素子をオフ とする。これらの過程を、例えば、数十ＫＨｚ程度の周
波数で繰り返す。That is, first, in order to flow the current I 2 (first step of inertia increase), the switching elements 21 and 23 are turned off. The switching element 22 may be kept on or may be turned off. The switching element 24 is turned on. Then, since the electric current I 3 (inertia rises second step), and turns off all the switching elements. These processes are repeated at a frequency of, for example, several tens KHz.
【００２９】（慣性上昇第１過程）上昇駆動のための電
流がオフされた後の駆動コイル７内を、永久磁石８が慣
性により上昇移動すると、その移動により駆動コイル７
に起電力が誘起される。その起電力の極性は、永久磁石
８の移動を妨げる磁極を生ぜしめる電流を流そうとする
極性である。スイッチング素子２４をオンすると、前記
起電力により、駆動コイル７→スイッチング素子２４→
ダイオード２６→駆動コイル７という経路で、電流Ｉ2
が流れる。駆動コイル７は漏れインダクタンスを有して
いるので、電流Ｉ2 が流れると、その漏れインダクタン
スにエネルギーが蓄積される。(First Step of Inertia Rise) When the permanent magnet 8 moves upward due to inertia in the drive coil 7 after the current for raising drive is turned off, the drive coil 7
, An electromotive force is induced. The polarity of the electromotive force is a polarity that causes a current to generate a magnetic pole that prevents the movement of the permanent magnet 8. When the switching element 24 is turned on, the driving coil 7 → the switching element 24 →
In the path of the diode 26 → the drive coil 7, the current I 2
Flows. Since the driving coil 7 has a leakage inductance, a current I 2 flows, energy is stored in the leakage inductance.
【００３０】（慣性上昇第２過程）その後、スイッチン
グ素子２４をオフすると、起電力に該蓄積エネルギーが
重畳されて昇圧電圧が発生する。この電圧がコンデンサ
３の電圧より大となっている期間だけ、駆動コイル７→
ダイオード２５→コンデンサ３→駆動コイル７という経
路で、電流Ｉ3 が流れる。(Second Step of Inertia Rise) Thereafter, when the switching element 24 is turned off, the stored energy is superimposed on the electromotive force to generate a boosted voltage. Only during the period when this voltage is higher than the voltage of the capacitor 3 is the drive coil 7 →
A current I 3 flows through a path of the diode 25 → the capacitor 3 → the drive coil 7.
【００３１】昇圧電圧となっているので、コンデンサ３
の電圧より大となっている期間は、昇圧などされていな
い図８の従来例の場合に比べて長いものとなる。電流Ｉ
3 によりコンデンサ３に蓄積されるエネルギーが回生エ
ネルギーであるから、回生エネルギーは従来例より多く
なる。即ち、回生効率を向上させることが出来る。図７
（ｅ）で、Ｔ2 の期間にスイッチング素子２４のオン，
オフが何回か繰り返されているのは、前記した昇圧，回
生の動作を何回か繰り返していることを示している。Since the voltage is boosted, the capacitor 3
The period during which the voltage is larger than the voltage of the conventional example shown in FIG. Current I
Since the energy stored in the capacitor 3 by 3 is regenerative energy, the regenerative energy is larger than in the conventional example. That is, the regeneration efficiency can be improved. FIG.
(E), the on-switching element 24 during the period T 2,
The fact that the off-state is repeated several times indicates that the above-described step-up and regeneration operations are repeated several times.
【００３２】図２は、昇圧動作を更に詳しく説明する図
である。符号は図１のものに対応しており、７Ａは駆動
コイル７に誘起される起電力、７Ｂは駆動コイル７の漏
れインダクタンス、２４Ａはスイッチング素子２４を簡
略に表したものである。この図は、図４の電流Ｉ2 ，Ｉ
3 に関連した部分を抽出して簡略に描いたものである
が、回路構成から直ちに分かるように、この回路は、昇
圧型スイッチングレギュレータの回路となっている。FIG. 2 is a diagram for explaining the boosting operation in more detail. The reference numerals correspond to those in FIG. 1, 7A is an electromotive force induced in the drive coil 7, 7B is a leakage inductance of the drive coil 7, and 24A is a simplified representation of the switching element 24. This figure shows the currents I 2 and I 2 of FIG.
Although the portion related to 3 is extracted and drawn simply, as can be readily understood from the circuit configuration, this circuit is a boost switching regulator circuit.
【００３３】スイッチング素子２４Ａをオンして電流Ｉ
2 を流すと、漏れインダクタンス７Ｂにエネルギーが蓄
積される。スイッチング素子２４Ａをオフすると、起電
力７Ａと蓄積エネルギーとの重畳により電圧が昇圧さ
れ、コンデンサ３の電圧より大の期間だけ電流Ｉ3 が流
れ、コンデンサ３にエネルギーが回生される。なお、ス
イッチング素子２４Ａのオンとオフとの期間の割合を変
えることにより、コンデンサ３への出力電圧を制御出来
る。The switching element 24A is turned on and the current I
When 2 flows, energy is stored in the leakage inductance 7B. When turning off the switching elements 24A, is superimposed boosted voltage by the electromotive force 7A and stored energy, only the current I 3 flows periods larger than the voltage of the capacitor 3, energy is regenerated to the capacitor 3. The output voltage to the capacitor 3 can be controlled by changing the ratio of the ON and OFF periods of the switching element 24A.
【００３４】（３）下降駆動過程（図７のＴ3 の期間） 図５は、下降駆動時の回路状態を示す図である。符号
は、図１のものに対応している。この時には、 スイッチング素子２１，２２がオフ スイッチング素子２３，２４がオン とされる。つまり、図３の場合とは逆のスイッチング状
況にする。[0034] (3) lowering the driving process 5 (period of T 3 in FIG. 7) is a diagram showing a circuit state at the time of lowering the drive. The reference numerals correspond to those in FIG. At this time, the switching elements 21 and 22 are turned off, and the switching elements 23 and 24 are turned on. That is, the switching situation is opposite to that in the case of FIG.
【００３５】バッテリ１またはコンデンサ３より、点線
矢印のように、バッテリ１（コンデンサ３）→スイッチ
ング素子２３→駆動コイル７→スイッチング素子２４→
バッテリ１（コンデンサ３）へと電流が流れる。この電
流をＩ4 とする。電流Ｉ4 の向きは上昇駆動過程の時の
電流Ｉ1 とは逆向きであるから、駆動コイル７に電流Ｉ
4 が流れると、駆動コイル７内に上昇して来ていた永久
磁石８に対して、下降させる電磁力が発生する。即ち、
下降駆動される。From the battery 1 or the capacitor 3, as shown by a dotted arrow, the battery 1 (the capacitor 3) → the switching element 23 → the driving coil 7 → the switching element 24 →
A current flows to the battery 1 (the capacitor 3). This current is defined as I 4 . Since the direction of the current I 4 is opposite to the direction of the current I 1 in the ascending drive process, the current I 4 is supplied to the drive coil 7.
When 4 flows, an electromagnetic force is generated to lower the permanent magnet 8 that has been rising in the drive coil 7. That is,
It is driven down.
【００３６】電流Ｉ4 の大きさは、スイッチング素子２
３または２４をオンオフ制御することにより、制御する
ことが出来る。図７では、図７（ｄ），（ｅ）の期間Ｔ
3 の波形を見れば分かるように、スイッチング素子２３
の方をオンオフ制御している場合を示している（スイッ
チング素子２４の方は、オンのままにしている）。電流
Ｉ4 の大きさを変えれば下降駆動力も変化し、到達する
下降位置も変化させることが出来る。従って、必要に応
じて下降位置の制御をすることが可能となる。The magnitude of the current I 4 depends on the switching element 2
By controlling on / off of 3 or 24, it can be controlled. In FIG. 7, the period T in FIGS.
As can be seen from the waveform of FIG.
2 shows the case where the on / off control is performed on the switching element 24 (the switching element 24 is kept on). Lowering the driving force when changing the magnitude of the current I 4 is also changed, it is possible to also change the lowered position to reach. Therefore, it is possible to control the descending position as needed.
【００３７】（４）慣性下降過程（図７のＴ4 の期間） 図６は、慣性下降時の回路状態を示す図である。符号
は、図１のものに対応している。この時には、点線矢印
の電流Ｉ5 を流す過程（以下「慣性下降第１過程」と言
う）と、点線矢印の電流Ｉ6 を流す過程（以下「慣性下
降第２過程」と言う）とを交互に繰り返すよう、スイッ
チング制御する。[0037] (4) inertia lowering process (period T 4 in FIG. 7) FIG. 6 is a diagram showing a circuit state during the inertia lowering. The reference numerals correspond to those in FIG. At this time, alternating with the process of passing a current I 5 of dashed arrow (hereinafter referred to as "inertia lowering first step"), the process of supplying a current I 6 dotted arrow (hereinafter referred to as "inertia lowering second step") and a Switching control is performed so as to repeat the above.
【００３８】即ち、まず電流Ｉ5 を流すため（慣性下降
第１過程）、 スイッチング素子２１，２３，２４はオフ スイッチング素子２２はオン とする。次に、電流Ｉ6 を流すため（慣性下降第２過
程）、 全てのスイッチング素子をオフ とする。これらの過程を、例えば、数十ＫＨｚ程度の周
波数で繰り返す。[0038] That is, since the electric current I 5 First (inertia lowering first step), the switching element 21, 23 is off switching element 22 is turned on. Then, since the electric current I 6 (inertia lowering second step), and turns off all the switching elements. These processes are repeated at a frequency of, for example, several tens KHz.
【００３９】（慣性下降第１過程）下降駆動のための電
流がオフされた後の駆動コイル７内を、永久磁石８が慣
性により下降移動すると、その移動により駆動コイル７
に起電力が誘起される。その起電力の極性は、永久磁石
８の移動を妨げる磁極を生ぜしめる電流を流そうとする
極性である。スイッチング素子２２をオンすると、前記
起電力により、駆動コイル７→スイッチング素子２２→
ダイオード２８→駆動コイル７という経路で電流Ｉ5 が
流れる。駆動コイル７は漏れインダクタンスを有してい
るので、電流Ｉ5 が流れると、その漏れインダクタンス
にエネルギーが蓄積される。(First Step of Inertial Descent) When the permanent magnet 8 is moved down by inertia in the drive coil 7 after the current for the descent drive is turned off, the movement causes the drive coil 7 to move down.
, An electromotive force is induced. The polarity of the electromotive force is a polarity that causes a current to generate a magnetic pole that prevents the movement of the permanent magnet 8. When the switching element 22 is turned on, the electromotive force causes the drive coil 7 → the switching element 22 →
Diode 28 → current flows I 5 a path of the driving coil 7. Since the driving coil 7 has a leakage inductance, the current flows I 5, energy is stored in the leakage inductance.
【００４０】（慣性下降第２過程）その後、スイッチン
グ素子２２をオフすると、起電力に該蓄積エネルギーが
重畳されて昇圧電圧が発生する。この電圧がコンデンサ
３の電圧より大となっている期間だけ、駆動コイル７→
ダイオード２７→コンデンサ３→駆動コイル７という経
路で、電流Ｉ6 が流れる。(Second Step of Inertial Fall) After that, when the switching element 22 is turned off, the stored energy is superimposed on the electromotive force to generate a boosted voltage. Only during the period when this voltage is higher than the voltage of the capacitor 3 is the drive coil 7 →
A current I 6 flows through a path of the diode 27 → the capacitor 3 → the drive coil 7.
【００４１】昇圧電圧となっているので、コンデンサ３
の電圧より大となっている期間は、昇圧などされていな
い図８の従来例の場合に比べて長いものとなる。電流Ｉ
6 によりコンデンサ３に蓄積されるエネルギーが回生エ
ネルギーであるから、回生エネルギーは従来例より多く
なる。即ち、回生効率を向上させることが出来る。図７
（ｃ）で、Ｔ4 の期間にスイッチング素子２２のオン，
オフが何回か繰り返されているのは、前記した昇圧，回
生の動作を何回か繰り返していることを示している。Since the voltage is a boosted voltage, the capacitor 3
The period during which the voltage is larger than the voltage of the conventional example shown in FIG. Current I
Since the energy stored in the capacitor 3 is the regenerative energy due to 6 , the regenerative energy is larger than in the conventional example. That is, the regeneration efficiency can be improved. FIG.
In (c), on the switching element 22 during the period T 4,
The fact that the off-state is repeated several times indicates that the above-described step-up and regeneration operations are repeated several times.
【００４２】[0042]
【発明の効果】以上述べた如く、本発明の電磁駆動バル
ブ駆動回路によれば、次のような効果を奏する。 （請求項１の効果）バルブに固着された永久磁石が慣性
移動している際に、電磁駆動バルブ駆動回路のスイッチ
ング部を、昇圧型スイッチングレギュレータとして動作
するよう制御することが出来るので、駆動コイルに誘起
される起電力は昇圧され、昇圧などされなかった従来例
に比し、エネルギー回生効率が向上する。As described above, the electromagnetically driven valve driving circuit according to the present invention has the following effects. (Effect of Claim 1) When the permanent magnet fixed to the valve is moving by inertia, the switching section of the electromagnetically driven valve drive circuit can be controlled to operate as a step-up switching regulator, so that the drive coil The induced electromotive force is boosted, and the energy regeneration efficiency is improved as compared with the conventional example in which the electromotive force is not boosted.
【００４３】そのため、実質的に必要とされる電力は少
なくて済み、バッテリや発電機の容量を、それほど大に
する必要がなくなる（因みに、前記した２７Ｖの電圧系
の例では、従来は１ＫＷ程度の電力を必要としていた
が、本発明によれば、０．２〜０．３ＫＷ程度で済
む）。Therefore, the required power is substantially small, and the capacity of the battery or the generator does not need to be so large. (By the way, in the case of the above-mentioned 27 V voltage system, about 1 kW is conventionally used. However, according to the present invention, only about 0.2 to 0.3 KW is required).
【００４４】（請求項２の効果）請求項１の効果の他、
駆動コイルに駆動電流を流す際、スイッチング部のスイ
ッチング素子をオンオフ制御することにより、移動位置
を適宜制御することが出来る。(Effect of Claim 2) In addition to the effect of Claim 1,
When a drive current is applied to the drive coil, the movement position can be appropriately controlled by on / off control of the switching element of the switching unit.
【図１】 本発明にかかわる電磁駆動バルブ駆動回路を
示す図FIG. 1 is a diagram showing an electromagnetically driven valve drive circuit according to the present invention.
【図２】 昇圧動作を説明する図FIG. 2 illustrates a boosting operation.
【図３】 上昇駆動時の回路状態を示す図FIG. 3 is a diagram showing a circuit state during ascending drive;
【図４】 上昇駆動後のエネルギー回生時における回路
状態を示す図FIG. 4 is a diagram showing a circuit state during energy regeneration after ascending drive;
【図５】 下降駆動時の回路状態を示す図FIG. 5 is a diagram showing a circuit state at the time of downward drive.
【図６】 下降駆動後のエネルギー回生時における回路
状態を示す図FIG. 6 is a diagram showing a circuit state at the time of energy regeneration after the downward drive.
【図７】 バルブの位置とスイッチング素子のスイッチ
ング状況との関係を示す図FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a valve position and a switching state of a switching element.
【図８】 従来の電磁駆動バルブ駆動回路を示す図FIG. 8 is a diagram showing a conventional electromagnetically driven valve drive circuit.
１…バッテリ、２…ダイオード、３…コンデンサ、４…
制御回路、５…スイッチング素子、６…ダイオード、７
…駆動コイル、７Ａ…起電力、７Ｂ…漏れインダクタン
ス、８…永久磁石、９…バルブステム、１０…バルブ、
２０…制御回路、２１，２２，２３，２４，２４Ａ…ス
イッチング素子、２５，２６，２７，２８…ダイオー
ド、２９…リフト位置センサ、Ｓ…スイッチング部、Ｖ
…電磁駆動バルブ1 ... battery, 2 ... diode, 3 ... capacitor, 4 ...
Control circuit, 5: switching element, 6: diode, 7
... drive coil, 7A ... electromotive force, 7B ... leakage inductance, 8 ... permanent magnet, 9 ... valve stem, 10 ... valve,
Reference numeral 20: control circuit, 21, 22, 23, 24, 24A: switching element, 25, 26, 27, 28: diode, 29: lift position sensor, S: switching section, V
… Electromagnetic valve
Claims (2)
用してバルブを駆動する駆動コイルと、直流電源と、該
直流電源と順方向に接続された第１のダイオードを介し
て接続され、前記駆動コイルへの電流をオンオフ制御す
るスイッチング部と、該スイッチング部のスイッチング
素子を制御する制御回路と、前記直流電源と順方向のダ
イオードの直列接続体に対して並列接続されたコンデン
サとを具えた電磁駆動バルブ駆動回路において、前記ス
イッチング部の構成を、それぞれダイオードが逆並列に
接続された第１，第２，第３，第４のスイッチング素子
をブリッジ接続し、該ブリッジ接続の交流端子は前記駆
動コイルに接続し、直流端子は前記コンデンサに接続し
て、前記駆動コイルへいずれの方向からも電流を流し得
る構成とすると共に、前記駆動コイルへの駆動電流を遮
断した後における前記永久磁石の慣性移動により前記駆
動コイルに誘起される起電力と、前記駆動コイルの漏れ
インダクタンスとを利用し、前記スイッチング部を昇圧
型スイッチングレギュレータとなるよう制御して昇圧電
圧を発生させ、前記コンデンサへ回生充電することを特
徴とする電磁駆動バルブ駆動回路。A driving coil that acts on a permanent magnet fixed to the valve stem to drive the valve; a DC power supply; and a first diode connected in a forward direction to the DC power supply, and A switching unit that controls on / off of a current to the drive coil; a control circuit that controls a switching element of the switching unit; and a capacitor that is connected in parallel to a series connection of the DC power supply and a forward diode. In the electromagnetically driven valve drive circuit, the configuration of the switching unit is a bridge connection of first, second, third, and fourth switching elements each having a diode connected in anti-parallel, and the AC terminal of the bridge connection is Connected to the drive coil, the DC terminal is connected to the capacitor, and the drive coil can be configured to allow current to flow from any direction A step-up switching regulator using the electromotive force induced in the drive coil by inertial movement of the permanent magnet after the drive current to the drive coil is cut off and the leakage inductance of the drive coil. An electromagnetically driven valve driving circuit characterized in that a boosted voltage is generated by controlling so as to generate regenerative charge to the capacitor.
により、バルブの移動位置を制御することを特徴とする
請求項１記載の電磁駆動バルブ駆動回路。2. The electromagnetically driven valve driving circuit according to claim 1, wherein a moving position of the valve is controlled by controlling a driving current to the driving coil.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8301219A JPH10131726A (en) | 1996-10-25 | 1996-10-25 | Driving circuit for electromagnetic driving valve |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8301219A JPH10131726A (en) | 1996-10-25 | 1996-10-25 | Driving circuit for electromagnetic driving valve |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10131726A true JPH10131726A (en) | 1998-05-19 |
Family
ID=17894224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8301219A Pending JPH10131726A (en) | 1996-10-25 | 1996-10-25 | Driving circuit for electromagnetic driving valve |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10131726A (en) |
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1996
- 1996-10-25 JP JP8301219A patent/JPH10131726A/en active Pending
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