JPS639096B2 - - Google Patents

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JPS639096B2
JPS639096B2 JP55124241A JP12424180A JPS639096B2 JP S639096 B2 JPS639096 B2 JP S639096B2 JP 55124241 A JP55124241 A JP 55124241A JP 12424180 A JP12424180 A JP 12424180A JP S639096 B2 JPS639096 B2 JP S639096B2
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coil
diode
solenoid coil
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current
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    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • H—ELECTRICITY
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    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/60—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being bipolar transistors
    • H03K17/64—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being bipolar transistors having inductive loads
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はインジエクタ用ソレノイドコイルを
駆動するためのインジエクタ駆動回路に関する。
最近、自動車の電子制御化が進み、これに伴
い、キヤブレータを用いる代りにEFI（電子式燃
料噴射）（Electrical Fuel Injection）システム
を採用して、エンジンの燃焼室に燃料を直接噴射
するような方式がとられている。第１図はこの
EFIシステムの概略を示す構成図である。図にお
いて１はエンジンの燃焼室であり、この燃焼室１
には弁２を介して燃料が噴射されるようになつて
いる。またこの弁２はソレノイドコイル３によつ
て開閉制御されるようになつていて、さらにこの
コイル３はインジエクタ駆動回路４によつて駆動
されるようになつている。いまインジエクタ駆動
回路４によつてコイル３が駆動されると、弁２が
開いて燃焼室１に燃料が噴射される。
ところで、上記のようなEFIシステムでは、コ
イル３の駆動信号のオンオフ期間と燃料噴射量と
の関係が一対一に比例していることが必要であ
り、このためには次の二点が満たされていなけれ
ばならない。
ソレノイドコイル３に流れる電流の立上りが
急峻であること、すなわちプルオン（Pull on）
領域に速やかに入ること。
燃料噴射を停止する際にソレノイドコイル３
の電流の切れがよいこと、すなわちプルオフ
（Pull off）領域に速やかに入ること。
上記の条件が満たされず電流の立上りが急峻
でないと燃料噴射タイミングが遅れ、さらに上記
の条件が満たされず電流の切れが悪いと燃料噴
射停止タイミングが遅れることになる。燃料噴射
および停止タイミングがそれぞれ遅れると、排気
ガス中に含まれる炭化水素、一酸化炭素、窒素酸
化物等の濃度が高くなつたり燃料消費量が増大し
たりするといつた不都合が発生することになる。
このためソレノイドコイル３を駆動するインジエ
クタ駆動回路４としては、少なくとも上記二点の
条件を満たしている必要がある。
第２図ａは上記ソレノイドコイルを駆動するた
めの従来のインジエクタ駆動回路の構成図であ
り、同図ｂはその各部の電圧あるいは電流の波形
図である。図示するようにこの回路は駆動信号
INがそのベースに与えられるnpn型のトランジス
タ１１と、そのカソードがこのトランジスタ１１
のコレクタに接続されたツエナーダイオード１２
とから構成されていて、前記弁２を制御するため
のソレノイドコイル３はこのトランジスタ１１の
コレクタとバツテリの高電位側電圧VB印加点と
の間に挿入されている。
このような構成のインジエクタ駆動回路はコイ
ル３に流れる電流icの立上り特性が悪く、しかも
コイル電流はバツテリ電圧VBに依存するため通
常は大きな電流が流れ続けるという欠点がある。
第３図ａは従来の他の駆動回路の構成図であ
り、同図ｂはその各部の電圧あるいは電流の波形
図である。この回路は前記トランジスタ１１のエ
ミツタと接地電位点との間に、コイル３に流れる
電流を検出するための抵抗１３を挿入するととも
に、電圧比較回路１４を設け、この電圧比較回路
１４で一定電圧VRと上記抵抗１３における降下
電圧とを比較し、この比較結果に応じた信号でト
ランジスタ１１を制御することによりコイル３に
一定電流を流すようにしたものである。なお、図
においてインバータ１５、npn型のトランジスタ
１６および抵抗１７は、駆動信号INが低レベル
のときに上記電圧比較回路１４の出力を接地電位
点に流してトランジスタ１１をオフさせるために
設けられている。
このような構成のインジエクタ駆動回路におい
てコイル電流はicは抵抗１３の抵抗をＲとすれば
VR／Ｒに制限されるため、第２図ａの回路より
も電流は少なくなる。しかしながらトランジスタ
１１は線型領域で動作するため、このトランジス
タ１１における熱損失が大きいという欠点があ
る。また第２図ａの回路と同様にコイル３に流れ
る電流icの立上り特性が悪いという欠点がある。
第４図ａは従来のさらに他のインジエクタ駆動
回路の構成図であり、同図ｂはその各部の電圧あ
るいは電流の波形図である。この回路は前記電圧
比較回路１４に与える一定電圧VRとして、フリ
ツプフロツプ１８、npn型のトランジスタ１９、
正の電源電圧Vcc印加点と接地電位点との間に直
列接続された三つの抵抗２０〜２２からなる回路
によつて発生する異なつた二つの電圧VR1，VR2
を用いたものである。すなわち、コイル電流icの
立上り時にはVRとして高い方の電圧VR1を電圧比
較回路１４に与えて大きな電流ip（ip＝VR1／Ｒ）
を流し、それ以後は低い方の電圧VR2を与えてコ
イル３の保持電流に相当する小さな電流is（is＝
VR2／Ｒ）を流すようにしたものである。したが
つてこの回路では前記第３図ａの回路よりもトラ
ンジスタ１１における熱損失を小さくすることが
できる、電流icの立上り、立下り特性がよい等の
利点を持つ。しかしトランジスタ１１はやはり線
型領域で動作するために熱損失の問題は無視する
ことはできない。
また、前記第２図ａ、第３図ａおよび第４図ａ
それぞれに示す従来のインジエクタ駆動回路で
は、いずれの場合であつても、トランジスタ１１
をオフした際にコイル３に流れ続けようとする電
流をツエナーダイオード１２によつて消費させて
いるため、エネルギーが無駄になるという欠点が
ある。
この発明は上記のような事情を考慮してなされ
たものであり、その目的とするところは、駆動す
るソレノイドコイルに流れる電流の立上り、立下
り特性が良好であるとともにエネルギー効率のよ
いインジエクタ駆動回路を提供することにある。
以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明
する。第５図ａにおいて３１は前記EFIシステム
における弁を制御するためのソレノイドコイルで
ある。このコイル３１の一端はダイオード３２の
カソード、アノード間を介して、バツテリの高電
位側電圧VB印加点に接続されている。さらに上
記コイル３１の他端は第１のスイツチ回路として
のnpn型のトランジスタ３３のコレクタに接続さ
れている。このトランジスタ３３のベースには駆
動信号INが与えられるようになつていて、さら
にそのエミツタと接地電位点との間には上記コイ
ル３１に流れる電流を検出するための電流検出用
抵抗３４が挿入されている。上記トランジスタ３
３のエミツタと抵抗３４との接続点ａは、その反
転入力端に正極性の一定電圧VRが与えられてい
る電圧比較回路３５の非反転入力端に接続され、
この電圧比較回路３５の出力はａ点の電圧がVR
より高くなつたときに反転するようになつてい
る。そしてこの電圧比較回路３５の出力は、上記
駆動信号INをトリガ（Ｔ）入力、高レベル
（“１”信号）をデータ(D)入力とするフリツプフロ
ツプ３６のリセツト（Ｒ）入力として与えられる
ようになつている。
また上記トランジスタ３３のコレクタはダイオ
ード３７のアノード、カソード間を介して、コン
デンサ３８の一端に接続されている。さらにこの
コンデンサ３８の一端はもう一つのダイオード３
９のカソード、アノード間を介して上記VB印加
点に接続され、他端は接地電位点に接続されてい
る。そして上記コンデンサ３８の両端間には所定
のツエナー電圧を有するツエナーダイオード４０
が接続されている。
上記コンデンサ３８の一端にはさらにpnp型の
トランジスタ４１のエミツタおよび負荷抵抗４２
の一端が共通接続され、このトランジスタ４１の
ベースはバイアス抵抗４３を介して負荷抵抗４２
の他端に接続され、さらにコレクタは前記ソレノ
イドコイル３１の一端に接続されている。上記負
荷抵抗４２およびバイアス抵抗４３の共通接続点
はnpn型のトランジスタ４４のコレクタに接続さ
れる。またこのトランジスタ４４のエミツタは接
地電位点に接続されていて、さらにベースには前
記フリツプフロツプ３６のＱ出力信号が与えられ
るようになつている。
ここで上記トランジスタ４１，４４と抵抗４
２，４３は第２のスイツチ回路を構成しており、
駆動信号INのレベルが高レベルに立上つた際に
フリツプフロツプ３６がそのデータ入力端の高レ
ベル信号を読込んでＱ出力信号が高レベルに立上
ると、トランジスタ４４，４１はともにオンし、
さらに前記ａ点の電圧がVRに達して電圧比較回
路３５の出力が反転してフリツプフロツプ３６が
リセツトされると、トランジスタ４４，４１はと
もにオフするようになつている。
次に上記のように構成された回路の動作を第５
図ｂに示す波形図を用いて説明する。まずコンデ
ンサ３８はVB（通常は10数Ｖ程度）よりも十分に
高い電圧Vc3（たとえば数100V）に予め充電され
ているものとする。いま駆動信号INが高レベル
に立上ると、トランジスタ３３がオンし、フリツ
プフロツプ３６のＱ出力信号が高レベルに立上つ
てトランジスタ４４，４１がともにオンする。ト
ランジスタ３３，４１がオンすると、コンデンサ
３８に予め充電されていた高電圧Vc3がコイル３
１に印加されるため、このコイル３１のコイル電
流icは急速に立上る。
次に、上記コイル電流icが所定の電流ip（ip＝
VR／Ｒ Ｒ：抵抗３４の抵抗値）に達してａ点
の電圧がVRより高くなると、電圧比較回路３５
の出力が抵レベルから高レベルに反転する。電圧
比較回路３５の出力が高レベルになると、フリツ
プフロツプ３６がリセツトし、そのＱ出力信号が
再び低レベルに立下る。するといままでオンして
いたトランジスタ４４，４１はオフする。トラン
ジスタ４１がオフすると、駆動信号INが高レベ
ルの期間、コイル３１に今度はバツテリの電圧
VBが印加され、コイル３１はオンの状態を継続
する。またVBはVc3よりも十分に低いため、この
ときのコイル電流icは前記ipよりも十分に小さい
電流is（is＝VB／RL RL：コイル３１の抵抗分）
となる。
次に駆動信号INが低レベルに立下ると、トラ
ンジスタ３３がオフする。トランジスタ３３がオ
フした後、コイル３１に流れ続けようとする電流
はダイオード３７を介してコンデンサ３８に流れ
込むため、電流icは急速に立下ることになる。ま
たコンデンサ３８に電流が流れ込むことにより、
コイル３１に蓄えられていたエネルギーはコンデ
ンサ３８に電荷の形で蓄えられ、コンデンサ３８
は極めて高い電圧Vc3に充電されることになる。
以下同様に、駆動信号INが立上つた直後では
コイル電流icはipまで急速に立上り、その後はisと
なり、またINが立下るとコンデンサ３８がVc3に
充電される。なお、ダイオード３９は始動時にコ
ンデンサ３８を予めVBに充電しておくためのも
のであり、始動時にのみicはなだらかに立上るこ
とになるが、それ以後では急速に立上る。またツ
エナーダイオード４０はコンデンサ３８の充電
時、異常に高い電圧がコンデンサ３８に加えられ
ることを防止するためのものである。
このように上記実施例では、始動後、コイル３
１に流れる電流の立上り、立下り特性は極めて良
好である。またトランジスタ３３がオフする際、
コイル３１に蓄えられているエネルギーはコンデ
ンサ３８に蓄積され、このエネルギーは再びコイ
ル３１をオンする際に使用されるのでバツテリの
消耗が軽減される。さらにトランジスタ３３，４
１はともにオンオフモードで動作するため、これ
ら両トランジスタの熱損失は少ない。したがつて
トランジスタ３３，４１として小容量のものが使
用可能であるとともに消費電力も少ない。またコ
イル電流icのピーク電流ipはバツテリの電圧VBに
依存しない。さらにまたこのピーク電流ipはコン
デンサ３８の充電電圧Vc3によつて流すようにし
たので、コイル３１の抵抗分は大きくすることが
でき、したがつて保持電流であるisを十分に小さ
くでき、かつコイル３１のＬ／Ｒ（Ｌ：インダク
タンス分、Ｒ：抵抗分）によるコイル電流の立上
り特性の改善も期待できる。
第６図はこの発明の他の実施例の構成を示すも
のである。上記第５図ａに示す実施例ではソレノ
イドコイルが一つの場合であつたが、これは一つ
以上の場合であつてもよく、ここではソレノイド
コイルが３１ａ，３１ｂの二つの場合である。図
示するように前記コンデンサ３８と始動用のダイ
オード３９は兼用することができる。
第７図は従来の回路とこの発明による回路の、
エンジン回転数に対するバツテリ消費電流の変化
を示したものである。図示するように従来回路の
場合の曲線Ｉは回転数にほぼ比例して消費電流が
増加していることを示しているが、この発明の回
路の場合の曲線はある回転数以上になると消費
電流があまり増加せずほぼ横ばい状態となつてい
ることを示している。これはこの発明の回路にお
いて、トランジスタ３３オフ時のコイル３１のエ
ネルギーが再生されるためであり、またエンジン
の高速回転時にトランジスタ３３，４１がともに
オンオフモードで動作していることによるもので
ある。したがつてこの発明の回路はエネルギー効
率が極めてよい。
以上説明したようにこの発明によれば、駆動す
るソレノイドコイルに流れる電流の立上り、立下
り特性が良好であるとともにエネルギー効率のよ
いインジエクタ駆動回路を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図はEFIシステムの構成図、第２図ａは従
来のインジエクタ駆動回路の構成図、第２図ｂは
その波形図、第３図ａは従来の他のインジエクタ
駆動回路の構成図、第３図ｂはその波形図、第４
図ａは従来のさらに他のインジエクタ駆動回路の
構成図、第４図ｂはその波形図、第５図ａはこの
発明に係るインジエクタ駆動回路の一実施例の構
成図、第５図ｂはその波形図、第６図はこの発明
の他の実施例の構成図、第７図はこの発明を説明
するための曲線図である。 ３１……ソレノイドコイル、３２，３７，３９
……ダイオード、３３，４４……npn型トランジ
スタ、３４……電流検出用抵抗、３５……電圧比
較回路、３６……フリツプフロツプ、３８……コ
ンデンサ、４０……ツエナーダイオード、４１…
…pnp型のトランジスタ、４２……負荷抵抗、４
３……バイアス抵抗。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ インジエクタ用ソレノイドコイルと、バツテ
    リの高電位側に正極側が接続され上記ソレノイド
    コイルの一端に負極側が接続された第１のダイオ
    ードと、上記ソレノイドコイルの他端に一端が接
    続され駆動信号に応じてオンオフ制御される第１
    のスイツチ回路と、上記第１のスイツチ回路の他
    端と基準電位との間に接続され上記ソレノイドコ
    イルに流れる電流を検出するための抵抗素子と、
    上記第１のスイツチ回路の他端と上記抵抗素子と
    の接続点電圧を基準電圧と比較する電圧比較手段
    と、上記ソレノイドコイルの他端に正極側が接続
    された第２のダイオードと、上記第２のダイオー
    ドの負極側と基準電位との間に接続された電荷蓄
    積手段と、上記駆動信号がトリガ信号として供給
    され上記比較手段の出力がリセツト信号として供
    給されるフリツプフロツプ回路と、上記第２のダ
    イオードの負極側と上記ソレノイドコイルの一端
    との間に接続され上記フリツプフロツプ回路の出
    力でオンオフ制御される第２のスイツチ回路と、
    上記第２のダイオードの負極側に負極側が接続さ
    れバツテリの高電位側に正極側が接続された第３
    のダイオードとを具備したことを特徴とするイン
    ジエクタ駆動回路。
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