JPS6280375A

JPS6280375A - 比例弁制御回路

Info

Publication number: JPS6280375A
Application number: JP21613685A
Authority: JP
Inventors: Kenji Todo; 藤堂　賢司; Satoru Takami; 高見　悟
Original assignee: Hanshin Electric Co Ltd
Current assignee: Hanshin Electric Co Ltd
Priority date: 1985-10-01
Filing date: 1985-10-01
Publication date: 1987-04-13

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】〈産業上の利用分野〉本発明は各種燃焼機器において電気量により燃ネ１流着
を規定、制御しようとする際などに用いられる比例弁の
制御回路に関する。

〈従来の技術〉上記のような比例弁は、電気回路に関与する部分のみで
ながめると、それはインダクタであり、したがってその
制御は、当該インダクタに流す駆動電流の大小によって
なすのが一般的である。

従来におけるそうした代表的な制御回路を挙げてみると
、第４図示のようなものになる。

電源３０の電源電圧は安定化回路３１を介した後、比例
弁３２に与えられ、この電源線路には比例弁３２に流れ
る駆動電流を制御信号電圧に応じて変えるだめのパワー
・トランジスタ３３が直列に挿入されている。

安定化回路３１は、−・股には図示のように、基準′電
圧を得るツェナー・ダイオード３４と電源線路に直列に
介入した制御トランジスタ３５とから成る比較的簡単な
開回路型のものが使用されるが、閉回路型のものも考え
られる。しかしもちろん、そうした場合にも、電源線路
に直列に介入してそれ自身の電圧降下分を調整すること
により、出力電圧を一定値に保つための制御トランジス
タ３５は当然、用いられる。

パワー・トランジスタ３３の導通度の制御、ひいては比
例弁３２への駆動電流の制御は、次のようになされる。

燃料流量の目標値を表す電圧Ｓａと実際の流量に呼応す
る帰還電圧ｓｂとの偏差が比較器３６にて比較された後
、適当な増幅器３７にて増幅され、弁開度指令電圧Ｓｃ
が生成されて、これが演算増幅器３８の正相入力に与え
られている。

一方、その逆相入力には、比例弁３２を流れる駆動電流
を検出する電流検出抵抗３９による変換電圧Ｓｄが与え
られている。

その結果、弁開度指令電圧ＳＣと変換電圧Ｓｄの偏差に
応じた出力電圧が演算増幅器３８の出力に現れ、それが
抵抗４０　、４１で構成された分圧回路で適当な値にま
で降圧された後、パワー・トランジスタ３３のベースに
与えられる。

このようにして、分圧回路のそのときどきの電圧値に対
応するように、当該パワー・トランジスタ３３の導通度
が制御され、これにより駆動電流が制御されて比例弁３
２の弁開度が調整される。

〈発明が解決しようとする問題点〉上記した従来例の構成による制御回路で比例弁３２を制
御した場合、比例弁はパワー・トランジスタ３３を介す
る直流電流で制御されるため、駆動電流の調整精度は電
気的には十分に得られるにしても、第３図に仮想線で示
されるように、弁開度指令電圧Ｓｃと当該弁開度との間
にはメカニカルなヒステリシス現象を生ずる欠点があっ
た。

これは比例弁を介して制御される最終目的としての流量
のリニアな制御を妨害するため、顕かに望ましくない。

また、別な観点からしても、当該比例弁の駆動電流を調
整するパワー・トランジスタ３３には常時、電流が流さ
れており、しかも、最大電流時には相当な電流量となる
ことから、放熱器を必須とするという欠点もあった。こ
れは機器を大型化し、コストを上昇させる点で望ましく
ない。

マタ、このパワー・トランジスタ３３が最大導通度にあ
るときには、それ以上、いくら指令電圧Ｓｃが増しても
、安定化回路３１の制御トランジスタ３５の電圧降下分
の存在により、比例弁３２中を流れ得る最大電流量は制
限されることになるが、このことは逆に言えば、当該安
定化回路中の制御トランジスタ３５が電流制限機能をも
併せ持っていることを意味し、また、そのためにそこで
の消費電力も多大になり得ることを意味するため、この
安定化回路中の制御トランジスタ３５に対しても放熱器
を設けなければならない結果となっていた。

本発明はこうした従来の欠点の克服のためになされたも
のである。

すなわち、比例弁のヒステリシス現象を抑止できるよう
な回路系を提供すると共に、放熱器を必須とするような
電子要素を用いないでも済む比例弁制御回路を提供せん
とするものである。

〈問題点を解決するための手段〉本発明は既述の目的を達成するため、主としてスイッチ
ング動作に基〈次のような構成の比例弁制御回路を提供
する。

供給される駆動電流量に応じて弁開度を決定し、燃料流
量を規定する比例弁の制御回路であって；弁開度指令信号電圧と上記比例弁を流れる駆動電流に対
応した変換電圧とを比較し、弁開度指令信号の方が高い
場合にスイッチング・トランジスタをターン・オンさせ
て上記比例弁への電源線路を閉ざし、低い場合には該ス
イッチング・トランジスタをターン・オフさせて該電源
線路を開くスイッチング回路と；上記比例弁のインダクタンスを含み、上記スイッチング
回路のスイッチング動作をし張発振動作とするために設
けられた共振系と；から成り、もって比例弁の開度を決定する上記駆動電流
をリップル分を含む；−（流電流としたことを特徴とす
る比例弁制御回路。

〈作　用〉上記本発明の制御回路中における共振系は、スイッチン
グ回路の動作をし張発振動作とするため、比例弁に与え
られる駆動電流は直流分に交流骨ないしリップルが重畳
（ちょうじよう）した形となる。

そのため、比例弁の動作におけるメカニカルなヒステリ
シス特性は低減ないし実質的に消滅し。

弁開度指令電圧対弁開度曲線はリニアなものとなる。

またスイッチング回路中のスイッチング・トランジスタ
は相当期間に渡ってオンを続けるようなものではないの
で、発熱量は従来例に比すと十分に低く抑えることがで
き、放熱器は特には必要としないようにできる。

〈実　施　例〉第１図には本発明による比例弁制御回路の望ましい一実
施例が示されている。すでに述べた従来例におけると同
様で良いか、ないし対応する構成子には、図面中、同一
の符号を付しである。

以下１本回路の動作を追いながらその作用、構成を説明
すると、燃料流量の目標値を表す電圧Ｓａと実際の流量
に呼応する帰還電圧ｓｂとの偏差は比較器３Ｂにて比較
され、その結果は適当な増幅器３７、抵抗１２．１３か
ら成る分圧回路を介した後、弁開度指令電圧Ｓｃとして
生成される。

この弁開度指令電圧Ｓｃは本発明において新たに設けら
れている比較器１１の逆相入力に与えられる一方、その
正相入力には、比例弁３２を流れる駆動電流を検出する
電流検出抵抗３９による変換電圧Ｓｄが与えられている
。

また、電流検出抵抗３９の比例弁３２側の端部と比較器
１１の逆相入力との間には、キャパシタ１４が配されて
いる。

比較器１１の比較判定出力は電源線路に直列に介入して
いるスイッチング・トランジスタｌＯのベースに与えら
れ、このスイッチング・トランジスタｌＯはこの実施例
の場合、電源３０のホット側に位置する　ｐｎｐ型とな
っている。

そのため、抵抗１２．１３を介して比較器１１の逆相入
力に与えられている弁開度指令電圧Ｓｃの方が、実際に
比例弁３２を流れているそのときの駆動電流に対応する
変換電圧Ｓｄよりも高い場合には、比較器１１の出力は
低レベル（一般にほぼ接地レベル）になり、ベース電流
が流れることからスイッチング・）・ランジスタ１０が
導通し、比例弁３２に電源３゜からの駆動電流が供給さ
れる。

この駆動電流成分は、本質的に直流成分のみから成るが
、第１図中の比例弁３２の中にインダクタ１５を示すよ
うに、当該比例弁の電気的に駆動される負荷は実効的に
インダクタに置き代えられることから分かるように、そ
の直流成分は徐々にしか増加しない電流形態となる。

そのため、このように駆動電流が供給され始めたからと
言って直ちに比較器１１の正相入力の方が高くなること
はなく、スイッチング・トランジスタは当該インダクタ
１５やキャパシタ１４の値等によって定まる時定数に応
じたいくらかの時間、オン状態を続ける。

しかし、やがてのことに、比較器１１の正相入力の方の
電圧値が逆相側よりも高くなると、比較器１１の出力が
高レベルとなり、スイッチング・トランジスタ１０がタ
ーン・オフして電源３０からの駆動電流は絶たれる。

が、キャパシタ１４には蓄積電荷があるため、電ｒＸ３
０に関して逆方向接続されたダイオード１Ｂを介してこ
の電荷が放出されることにより、しばらくの間、電流は
大きくは低減することはなく、スイッチング・トランジ
スタ１９もオフ状態を維持する。

そうこうする中に、再び比較器１１の逆相入力側の方が
高い電圧値を示すようになると、再びスイッチング・ト
ランジスタ１０がターン・オンし、以下、上記の動作が
繰返されていく。

以上のメカニズムは、結局、スイッチング・トランジス
タ１０、比較器１１を主として含んで成るスイッチング
回路の動作を、比例弁自体が有しているインダクタを含
む共振系により、し張発振動作にしていることにノ、（
〈。

そのため、比例弁を駆動する電流は純粋な直流電流では
なく、第２図に示されるように、リップル分が重畳され
た形となる。

したがって、第３図中の実線にて示されるように、本発
明によって制御される比例弁３２にあっては、メカニカ
ルなヒステリシスは低減ないしほぼ消滅し、リニアな制
御が可能となる。

同時にまた、スイッチング・トランジスタ１０は上記の
ように文字通りスイッチング動作であるので、電流時間
積における消費エネルギは小さく抑えることができ、し
たがって放熱器を要する程、発熱はさせないで済み、換
言すれば、放熱器を使用しないでも済む設計を可能とす
る。

第１図に示されている実施例においては、上記の本発明
に関する基本構成部分に加え、あれば望ましい配慮とし
て、弁開度指令電圧の最大値をある一定の値以下にクラ
ンプするリミッタ回路２０も設けられている。

リミッタ回路２０は抵抗２１　、２２で決まるバイアス
電圧と弁開度指令電圧Ｓｃと比例関係にある増幅器３７
の出力電圧とを比較する比較器２３を有し、その出力は
、７ノードを当該比較器の逆相入力に接続したダイオー
ド２４のカソードに接続している。

したがって、弁開度指令電圧Ｓｃに比例する電圧が予定
のバイアス値を越えると、比較器２３の出力が低レベル
となり、ダイオード２４が導通して当該’ｉ［圧の増し
分を吸収するため、結果として本リミッタ回路２０は増
幅器３７の出力電圧の最大値をバイアス電圧に制限する
ように機能する。そのため、比例弁制御に直接関与する
比較器１１への弁開度指令電圧Ｓｃの最大値もこれに応
じた値に制限され、もって電流の流れ過ぎが防がれる。

したがって、先に挙げた従来例との対比で言えば、電流
制限機漁を併有する安定化回路３１はなくても、本第１
図示の回路によれば等価的な電流制限が可能となるので
、放熱器を要する制御トランジスタを必須とする安定化
回路自体をも排斥し得るものとなる。

なお、上記リミッタ回路に関するバイアス用電源２５は
図中、別電源として示されているが、主電源から取出し
ても良いことは自明である。

〈発明の効果〉本発明によれば、比例弁のメカニカルなヒステリシスを
低減ないし消滅させることができ、最終的な制御目標で
ある流量の制御の高精度化を図り得ると共に、回路的に
も放熱器を要するような要素は原則として不要とするこ
とができるので、ないしは不要とする設計が可能なため
、機器の小型化、低廉価を期待し得るものとなる。もち
ろん。

エネルギの有効利用も果たされている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の比例弁制御回路の望ましい一実施例の
回路構成図、第２図は本発明により得られる比例弁駆動
電流の模式的な説明図、第３図は比例弁の従来における
ヒステリシス特性と本発明により解決された特性との対
比を示す説明図、第４図は従来における比例弁制御回路
の代表的なものの回路構成図、である。図中、１０はスイッチング・トランジスタ、１１は比較
器、１２．１３は抵抗、１４はキャパシタ、１５は比例
弁中のインダクタ、１６はダイオード、２０はリミッタ
回路、２３は比較器、３０は電源、３２は比例弁、３９
は比例弁を流れる駆動電流の検出用抵抗、である。

Claims

【特許請求の範囲】供給される駆動電流量に応じて弁開度を決定し、燃料流
量を規定する比例弁の制御回路であって；弁開度指令信号電圧と上記比例弁を流れる駆動電流に対
応した変換電圧とを比較し、弁開度指令信号の方が高い
場合にスイッチング・トランジスタをターン・オンさせ
て上記比例弁への電源線路を閉ざし、低い場合には該ス
イッチング・トランジスタをターン・オフさせて該電源
線路を開くスイッチング回路と；上記比例弁のインダクタンスを含み、上記スイッチング
回路のスイッチング動作をし張発振動作とするために設
けられた共振系と；から成り、もって比例弁の開度を決定する上記駆動電流
をリップル分を含む直流電流としたことを特徴とする比
例弁制御回路。