JPS5937384A - 低温時における電磁弁予熱方法 - 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】 本発明は、低温時における電磁弁予熱方法に関する。

従来、制御回路によって制御される電磁弁が、大気の温
度変化等によって低温で作動される環境にある右のにお
いては、電磁弁に使用するソ）７ノイドを強力なものと
し、でいた。

それは、該低温においては作動流体の粘性が高くなるこ
とより、電磁弁が作動する際の抵抗が大になるために必
・要としているものであったしかし、このように強力な
ソレノイドを有した電磁弁は大型で、しかも高価となる
。

また、こ湘らの構成は電磁弁が作動し始めると、作動流
体が、その作動によって短時間のうちに温度上昇する。

その結果、その電磁弁を大型にする必要性は、冬期等の
低温時ｆこして、且つその作動の最初のみの短時間の状
態に対するものである。

このような特殊な短時間の問題に対処して、このような
大型の電磁弁な設けていること１才、非常に不経済であ
り、特に自動車における制御機構等に使用するとき１才
、自動車の軽量化の観点からも望ましくない。

本発明の目的は、上述のような問題を解消して、小型電
磁弁の使用を可能とする低温時における電磁弁予熱方法
を提供することにある。

以下実施例に基づいて本発明を説明する。

第１図は本発明における低温時における電磁弁予熱方法
を、ディーゼルエンジン１における燃月明躬ポンプ４の
噴射時期調整装置２を操作するために使用した場合のシ
ステム図を示したものであり、ディーゼルエンジン１の
クランク軸１ａに嵌着した＠車１Ｃと、噴射時期調整装
置２における入力軸２ａに嵌着した歯車２Ｃとは歯車結
合をなしており、噴射時期調整装置２における出力軸２
ｂｌま燃料噴射ポンプ４を駆動しており、噴射時期調整
装置２は、ディーゼルエンジン１の作動状態に応じて、
入ツつ軸２ａと（３） 出力軸２ｂとの相対回転位相角を変化だせ、そのことに
よって、燃料噴射ポンプｔにおける噴射時期を適切に設
定するものであＱ１噴射時期調整装置２は公知のものを
使用しているものである。

油圧ポンプ装置３は歯車２Ｃおよび３ａｋ介して駆動さ
れており、油圧ポンプ装置３は配管３ｂを介して電磁弁
５Ｆの一定油圧源となっている。

クランク軸１ａには、回転角および回転速度測定用の円
板１ｂが嵌着し、出力軸２ｂにおいても、同様の円イ反
４ａが嵌着しており、円板１ｂおよび４ａのそれぞれの
円周上には、周方向に等分割された位置に突起をそれぞ
れ配設し、円板１ｂおよび４ａのそれぞれの周上位置に
＋、１、上記突起の回転位置を検出する電磁ピックアッ
プ５Ｈおよび５Ｇをそれぞれ固設している。

なお、５ａおよび５ｂは電線である。

電線５Ｃは、ディーゼルエンジン１を操作スるアクセル
ペダルの変位を入力インターフエイ（４１） ス５Ａに送信するものであり、電線５ｄはディーゼルエ
ンジン１のウォータジャケットにおける水温を入力イン
ターフェイス５Ａに送信するものであり、電線５ｅは大
気温度を入力インターフェイス５Ａに送信するためのも
のである。

入力インターフエイス５Ａ、中央演算回路５Ｂ２メモリ
５Ｅおよび出力インターフェイス５Ｄによってマイクロ
コンピュータ　（計算機）５を楊成し、電線５には、第
２図における、一方の電線５ｋｌ　　と他方の電線５に
２からなっており、マイクロコンビコータ５における出
力は電線５ｍを介して、電磁弁５Ｆを制御するものであ
り、電磁弁５Ｆは油圧配管５ｎを介して、噴射時期調整
装置２内（こおける油圧アクチュエータ　（図示せず）
を操作するものである。

第２図は出力インター７エイス５Ｄの回ｉｉ８図を示し
たもので２Ｐ）９、抵抗器Ｒ１にｊ」中央演算口ｉｉ８
５　Ｂの出力配線５にのうち一方の電線５に１が接続し
、電線５ｕは定電圧電源に接続されており、電線５ｍは
第１図における電磁弁５Ｆにおける一方のンレノイド　
５Ｆ＋　に接続するものであり、Ｄはフライホイール・
ダイオード、Ｒ２およびＲ３は抵抗器、ＴＲ＋およびＴ
Ｒ２はトランジスタである。

なお、配線５にのうち他方の電線５に２が入力となる他
方の出力インターフェイス　５Ｄ２は一方の出力インタ
ーフェイス　ＳＤＩ　と同一回路となっておＱ、５Ｆ２
は電磁弁５Ｆにおける他方のンレノイドである。

以上の第１および２図における構成において、その作用
を以下に説明する。

ディーゼルエンジン１は図示していないアクセルペダル
の操作ｌこよっで駆動され、燃料噴射ポンプ４はクラン
ク釉１ａｓ歯車１ｃおよび２０１人力入力軸、噴射時期
調整装置２および出力＠２ｂを介して駆動される。

噴射時期調整装置２は、ディーゼルエンジン１の回転速
度、アクセルペダルの変位、ウォータジャケットの水温
および大気の状態によって制御され、該制御１こよって
、噴射時期調整装置２は入力軸２ａ　　（すなわちクラ
ンク軸１ａにも時期を適切に設定しでいる。

上記噴射時期の設定は、マイクロコンピュータ５が演算
して設定するものであり、その演算１ｊ２上記エンジン
１の回転速度等の状態における目標となる相対回転位相
角と、電磁ピ・ンクアップ５Ｈおよび５Ｇが検出した入
力軸２ａと出力軸２ｂとの間の実相対回転位相角とを比
較することによって行ない、その演算の結果、マイクロ
コンピュータ５は出力指示信号を出力し、その出力は出
力インターフェイス５Ｄを介しで、電磁弁５Ｆをオン・
オフ操作し、該操作に」゛って増幅された電磁弁５Ｆか
らの油圧信号が噴射時期調整装置２を操作設定している
ものである。

以上のような作用を開始する場合において、冬期等のイ
因温時においでは、エンジン１を作動させると、最初の
うちは、そのエンジン１の回（／〕 転が正常なアイドリンクの回転に達し得す低い回転にし
て、且つわらの多い回転となっているよって、このよう
な但速回転にして、且つむらの多いエンジン１の回転に
おいては、電磁ピックアップ５Ｈおよび５Ｇも、円板１
ｂおよび２ｂの回転角を正常に検出し得ない。

そのため、このような状態において、電磁ピックアップ
５Ｈおよび５Ｇからの検出信号を使用して、噴射時期調
整装置２を制御することは、誤作動の原因となＱ１エン
ジン１は益々正常な回転に達するのが遅くなることにな
る。

また同時に、このような低温状態においては、電磁弁５
Ｆにおける作動油の粘度が非常に高くなっているため、
非常に作動し難くなっている。

また、ここでエンジン１を作動させる、その前にエンジ
ン１が使用されていたとき、そのエンジン１の作動を停
止させる場合は、必ずエンジン１がアイドリングの状態
になってから該工（８） ンジンを停止させるものであるため、その停止時におい
て、噴射時期調整装置２は、該アイドリンクに対応した
言貨足となっている。

上記のようにエンジン１をスタートさせる前には、噴射
時期調整装置２がアイドリング状態に対応して設定され
でいることを考えると、低ン晶時におけるエンジン１を
イ乍動させるときは、電磁弁５Ｆを作動させずに、噴射
時期調整装置２の設定をそのままにして置き、エンジン
１が正常にウオーミングアツプしたことを確認して後、
電磁弁５Ｆを作動させることとし、且つそれまでに電磁
弁５Ｆが正常ｆこ作動するように、電磁弁５Ｆを暖めで
おくことが望ましい。

上記の望ましい態勢を得るために、本発明の実施例にお
いては、下記のような方法を採用している。

エンジン１に対して、スイッチオンがされると、同時に
マイクロコンピュータ５も作動し、マイクロコンピュー
タ５は、電線５ｄを介して、エンジン１のウォータジャ
ケットにおける水温を検出し、該水温が所定の値より低
いときは、中央、寅算口路５Ｂから出力インターフェイ
ス５Ｄに周期的にして、且つ所定の時間幅を有し１−２
く形波状のパルス電圧を出力し、該パルス電圧を入力と
しで、出力インターフェイス５Ｄは電磁弁５Ｆに電流を
流し、該電流によって電磁弁５Ｆが暖められでゆき、こ
の間に、エンジンｌ　ｆｔウオーミングアツプを行って
いる。

該ウオーミングアツプの結果、電線５ｄかもの水温の検
出信号が所定の値に達すると、マイクロコンピュータ５
は、その演算を正常に切り換え、中央演算回路５Ｂは正
ｌρの出力信号を出力インターフェイス５Ｄに出力して
通常の作動に入る。

該正常に入るまでの間、を磁弁５Ｆは、中央、寅算口ｉ
？！、　５　Ｂから電線５ｋに出力する電圧が上言己の
よう１こ所定のパルス電圧となっているため、作動せず
に該電流の原料によって暖められるのみとなっている。

以下、上記の作動の間において電磁弁５Ｆが作動しない
理由を訓明１″る。

まず通常の制御において、電磁弁５Ｆを作動だせるため
（こは、電線５ｋに電圧が出力され、この場合、説明の
便宜上、該電線５ｋにおける一方の電線５ｋｌ　にステ
ップ状の電圧が与えられたとすると、該電圧は第２図に
おける抵抗器Ｒ１を介してトランジスタ甲Ｒ１における
ベースに加えられる結果、定電圧源からの電流■は電線
５ｕおよび５ｍから一方のンレ／イ１ζ５Ｆ＋を介して
アースに流れ、この場合の、経過時間ｔに対する電流■
の特性は第３図に示すような特性となる。

すなわち、′ｆ：綿５ｋｌ　に電圧が加えられても、ソ
レノイド　５Ｆ＋　のインダクタンスによって、電流工
はＯ〜での開においで徐々なる増加を行ｔ１い、ｆ点ｆ
こ至っで、電磁弁におけるスプール弁が動き始める。そ
の結果１、該動きによって、ンルノイド　５Ｆ１のコイ
ル中に起電力が生じて、１〜ｇ　間においては、電流工
が低下してゆき、ｇ点に至って該スプール弁が完全に開
弁状態となってその動きを停止すると、該電流工の低下
も糸冬る。

更に上述したように、電磁弁５Ｆが完全に開弁じた後に
おいても、電線５ｋｌに指示信号の電圧が加え続けられ
ると、ｇ、ｈ間の特性に示すように、再び電流は増大し
、やがてその値は能才りしてゆく。

以上の作用の後、経過時間ｔがｔ＝ｔｓなるｈ点におい
て、電線５ｋｌ　における指示信号の電圧が零となった
と＠１よ、フライホイール・ダイオードＤと抵抗器Ｒ３
との存在によって、電流工はｈ〜１間に示すような特性
を示しながら減少してゆき、１点に至ってスプール弁が
閉弁し始めるため、該スプール弁の動きによって、ソレ
ノイド　５Ｆ＋　のコイル中に起電力を生じで、スプー
ル弁が完全に閉じ終るまでのｊ点に至るまで、再び電流
増加を行ない、ｊ点以後において再び減少してゆく。な
お、電線５に２に指示信号を与えたききも、同様の他方
の作用を行なうことによって、第１図における電磁弁５
Ｆを他方に作動させる。

上記第３図の説明から理解されるように、０点からｆ点
に至る０〜ｔｅｌ　　の時間幅においては電磁弁５Ｆは
開弁じないでいる。

すなわち、電線５ｋに加えられる電圧が、オン（Ｏｎ）
となって後、第３図におけるｔ−ｔｓ１以内に、該電圧
がオフ（ｏｆｆ）とされれば、電磁弁５Ｆはそのまま閉
じたままでいる。しかし、上記電圧のオンによって電磁
弁５Ｆにおけるソレノイドコイルに流れた電流は、該電
圧がオフとなっても、上述の第３図ｈ〜１においで説明
したように、徐々に減少する特性を示して、該ソレノイ
ドコイル内を流れ続ける。

この特性は、第４図に示すｆｌ〜０２（特性Ｃ）のよう
になる。なお、第４図における特性０１〜ｆ＋　　（特
性ｂ）は、第３図における０〜ｆの特性を示したもので
ある。

以上のことから、電線５ｋに出力するパルス状電圧Ｖは
第４図におけるく形波状パルス電圧ａのようになってい
れば、電磁弁５Ｆに電流ｂ、Ｃを流しても、電磁弁５Ｆ
は閉じたままであることが理解されるであろう。

また、第４図におけるパルス電圧ａに続く次のパルス電
圧ｄは、電流特性ｃ　ｌ）＜ｏ２点に達したとき、出力
すれば、前に出力したパルス電圧ａによる影響を受けず
、前回のパルス電圧ａの出力時と同様、電磁弁５Ｆは開
弁じないものとなる。

よって、パルス電圧ａは時間幅を切以内とし、パルス電
圧ａおよびｄの間の時間幅は１２以上とすれば、電磁弁
５Ｐは開弁せずｆこ済むが、パルス電圧ａの時間幅とパ
ルス電圧ａおよびＪとの間隔を、それぞれｔｌ　および
ｔ２に設定したとき、最も有効に電磁弁５Ｆに電流が原
料、電流れによって電磁弁５Ｆが有効に発熱することが
理解されるであろう。

なお、上記実施例においては低温の判断をエンジン１に
おけるウォータジャケットの水温を基準としているが、
これは大気等の周囲温度又は作動流体の温度を基準とし
てもよい。また、大気温を基準とした場合の上記電磁弁
の予熱停止は、該予熱を所定の時間に設定し、その所定
の時間経過後に予熱停止を行なうものであってもよい。

また、本発明における上記電磁弁の予熱方法の実施例に
おいて、電磁弁の作動を停止させてアクチュエータを作
動させないようにしておく方法は、作動油の流れを止め
ておくか、あるいはアクチュエータを固定するような手
段を用いてもよい。

また、上記実施例においては、自動車における燃料噴射
時期調整装置２を制御する電磁弁５Ｆについて説明した
が、本発明ｆこおいて計算機の判断により、電磁弁５Ｆ
に電流を流しで、電磁弁を予熱する方法は、アクチュエ
ータの動きを電磁弁が制御する一般の寒冷地等における
使用に、そのまま適用出来ることは容易に理解されるで
あろう。

以上の説明から明らかなように、本発明ｆこおける低温
時における電磁弁予熱方法は下記のよ（１５） うな効果を有しているものである。

すなわち、 （１）計算機が周囲温度あるいは作動流体の温度を検出
し、該温度が低い場合は、電磁弁が負荷のアクチュエー
タを作動させる前に、計算機の指令によって、あるかし
め電磁弁に電流を流しておき、該電流によって電磁弁を
予熱する方法を採用しているため、電磁弁が正式ｆこ作
動されるときにおいては、電磁弁における作動部分にお
ける作動油の＞ｌｌｉｉｌ度が高くなって、電磁弁は滑
らかに動き始める。

その結果、本発明における電磁弁の予熱方法は、従来の
ように、高価にして重量のある大型の強力電磁弁を使用
するような必・要がないものである。

（２）また、電磁弁ｆこ送る予熱用の電流を流す方法に
ついで、計算機の中央演算回路５Ｂから、゛電磁弁５Ｆ
を駆動する回路（出力インターフェイス５Ｄ）に与える
電圧が、第４図におけるパルス電圧ａ２Ｊのようにパル
ス状と（／６） し、このパルス状電圧に基づいて、電磁弁を駆動する回
路が電磁弁に電流を与える方法とするときは、電磁弁へ
の作動流体の流れを一時停止させで置くか、あるいはア
クチュエータの動きを一時ロツク　（Ｌｏｃｋ　）　Ｌ
でおくような複雑な機械構成を必要とせずに、電磁弁を
作動だせずに、該電磁弁の予熱を行なえるものとなって
いる。

（３）また、こねらの予熱方法を採用した燃料噴射時期
の制御装置を自動車にとう載使用するときは、上記のよ
うに該装置に使用する電磁弁を小型軽量とすることが可
能となって、自動車の軽量化に貢献するものである。

【図面の簡単な説明】

第１１ｖ！ｌは、本発明における低温時における電磁弁
予熱方法をディーゼルエンジン１の燃料噴射時期調整装
置２に使用した場合のシステム図を示し、第２図は、第
１図における出力インターフェイス５Ｄの回路図で７）
９、第３図１ま、第２図における電線５ｋｌ＋こ、く形
波状の電圧信号を与えた場合の一方のン１／ノイド　５
Ｆ＋　に流ねる電流特性を示したものであり、第４図（
才、第１図における電磁弁５Ｆを予熱するため、第１図
における電線５ｋに出力する電圧特性ａ。 浸を示しプニものである。 実施例に使用した符号は下記のとおりである１；ディー
ゼルエンジン １ａ：クランク軸、　　１ｂ：円板、　　ＩＣ：歯車。 ２：噴ロマｊ時期調整装置 ２ａ：入力軸、　２ｂ：出力軸、　２Ｃ：歯車。 ３：、内圧ポンプ装置 ３ａ；歯車、　　３ｂ　；配管。 ４：燃料ポンプ ４ａ　：円板。 ５：マイクロコンピュータ ５Ａ　：入力インターフェイス、　　５Ｂ　＝中央、寅
算ロ路、　　５Ｄ　：出力インターフェイス、　　５Ｄ
１　；一方の出力インターフェイス、　　５Ｄ２　：他
方の出力インターフェイス、　５日、メモリ、　５Ｆ：
電磁弁、５Ｇおよび５Ｈ；＠磁ピックアップ。 Ｔ；電流、　■＝雷電圧　ｔ；経過時間。 特許出願人　　　三輪情機株式会社 代表者　西海悦史 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、負荷のアクチュエータを制御する電磁弁は、計算機
   （５）によって制御され、前記計算機は、少なくとも大
   気温度と関連する温度を検出する構成を有し、前記計算
   機は、前記電磁弁が作動に入る最初の段階においで、前
   記温度と前記計算機内に設定されている基準温度とを比
   較し、前記比較によって、前記温度が前言己基準温度よ
   り低い温度となっているとき、前記計算機は、前記電磁
   弁におけるンレノイドコイルに、所定の時間の間、電流
   を流し、該電流によって前記電磁弁を暖めるようにしで
   いることを特徴とする低温時における電磁弁子熱方法。 ２、計算機（５）が電磁弁に、所定の時間の間、電流を
   流す方法は、前記計算機における中央演算回路が前記電
   磁弁を駆動する回路（５Ｄ）に入力電圧を与え、前記駆
   動する回路は前記入力電圧によって、前記電磁弁におけ
   るツレ／イドコイルに電流を流す構成をなし、前記入力
   電圧はパルス状の電圧をなし、前記パルス状の電圧（こ
   おける時間幅は、前記電圧を連続的に加えることによっ
   て、前記電磁弁が開弁し始めるまでの間以内の時間幅と
   なっているものである特許請求の範囲第１項記載□　の
   低温時における電磁弁子熱方法。 ３、パルス状電圧はく形波状をなし、前記く形波状の−
   のパルス電圧が消滅し、次に続くパルス状電圧が発生す
   るまでの時間幅は、前記−のパルス状電圧によってンレ
   ノイドコイルに生じた電流が、前記−のパルス状電圧の
   消滅によって消滅するまでの時間幅となってしするもの
   である特許請求の範囲第２項記載の低温時における電磁
   弁子熱方法。 ４、アクチュエータは、自動車における燃料噴射時期調
   整装買を操作するアクチュエータである特許請求の範囲
   第１項から第３項までい