KR100604608B1 - 고전압에 의한 연료 분사장치의 솔레노이드 밸브 구동회로 - Google Patents

고전압에 의한 연료 분사장치의 솔레노이드 밸브 구동회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 배터리의 전압변동에 관계없이 솔레노이드 밸브에 흐르는 전류를 일정하게 유지하여 저전압에서도 솔레노이드 밸브의 안정적인 구동을 유지할 수 있도록 하는 고전압에 의한 연료 분사장치의 솔레노이드 밸브 구동회로에 관한 것이다.
본 발명에 따른 고전압에 의한 연료 분사장치의 솔레노이드 밸브 구동회로는, PWM신호로 구동되는 제1트랜지스터에 의해 배터리로부터 공급되는 전압을 일정한 고전압으로 충전하는 커패시터와, 솔레노이드 밸브의 구동 초기 제어신호 발생부의 제어로 구동되어 커패시터의 충전전압을 솔레노이드 밸브에 고전압으로 방전하는 제2트랜지스터와, 상기 제어신호 발생부의 제어로 상기 제2트랜지스터와 역구동되어 배터리의 출력전압을 솔레노이드 밸브의 구동전압으로 제공하는 제3트랜지스터 및 상기 제어신호 발생부의 솔레노이드 구동신호에 의해 구동되어 연료 분사를 위해 열린 솔레노이드 밸브의 열린 상태를 조절하는 제4트랜지스터로 이루어진다.
따라서, 본 발명에 의하면 솔레노이드 밸브의 개폐시간을 일정하게 유지시켜 연료 분사장치의 분사시기를 정확하게 제어할 수 있는 것이다.
연료 분사장치. 솔레노이드 밸브. 배터리. 고전압.

Description

고전압에 의한 연료 분사장치의 솔레노이드 밸브 구동회로{Solenoid valve driving circuit of fuel injection apparatus using high power}
도1a, 도1b는 종래 연료 분사장치의 솔레노이드 밸브 구동회로의 동작에 따른 솔레노이드 밸브 구동신호를 나타낸 타임챠트이다.
도2는 본 발명에 따른 고전압에 의한 연료 분사장치의 솔레노이드 밸브 구동회로의 회로도이다.
도3은 본 발명에 따른 고전압에 의한 연료 분사장치의 솔레노이드 밸브 구동회로의 각 부분에서 검출되는 파형을 도시한 타임챠트이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※
1 : 제어신호 발생부 SV : 솔레노이드 밸브
TR1∼TR4 : 트랜지스터 D1∼D4 : 다이오드
C1 : 커패시터 R : 저항
VBB : 배터리 D5 : 제너 다이오드
본 발명은 고전압에 의한 연료 분사장치의 솔레노이드 밸브 구동회로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량용 배터리의 전압변동에 관계없이 솔레노이드 밸브에 흐르는 전류를 일정하게 유지하여 저전압에서도 솔레노이드 밸브의 안정적인 구동을 유지할 수 있도록 하는 고전압에 의한 연료 분사장치의 솔레노이드 밸브 구동회로에 관한 것이다.
차량용 연료 분사장치의 솔레노이드 밸브(solenoid valve) 구동방식은 처음에 솔레노이드 밸브에 많은 전류를 흘려 솔레노이드 밸브가 빨리 열리도록 하였다가 솔레노이드 밸브가 열린 후로부터 열린 솔레노이드 밸브를 유지할 수 있도록 일정한 유지전류를 흘려 준다. 종래에는 차량의 배터리 전압을 일정기간 직접 솔레노이드 밸브에 인가한 후 1차 PWM신호와 2차 PWM신호로 구동하기 때문에 배터리 전압이 내려 갔을 경우 도1a나 도1b에서와 같이 피크 전류치(peak current value)까지 전류가 증가한다.
특히, 도1a에서와 같이 정상 전압에 의해 피크 전류치까지 올라가는 데 걸리는 시간(ta)보다 도1b에서와 같이 저전압에 의해 피크 전류치까지 올라가는 데 걸리는 시간(tb)이 긴 경우 솔레노이드 밸브가 열리는 데 걸리는 시간이 길어져 연료 분사시기를 정확하게 제어하기 어렵다는 결점이 있다.
본 발명의 목적은, 배터리 전압을 일단 커패시터에 일정한 고전압으로 충전하였다 가 이 전압의 방전에 의해 솔레노이드 밸브의 초기 구동을 제어하여 배터리의 전압 변동에 관계없이 솔레노이드 밸브에 흐르는 피크 전류를 일정하게 할 수 있어 안정된 솔레노이드 밸브의 구동을 보장할 수 있도록 하는 고전압에 의한 연료 분사장치의 솔레노이드 밸브 구동회로를 제공하는 데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고전압에 의한 연료 분사장치의 솔레노이드 밸브 구동회로는, 연료 분사장치에 구비된 솔레노이드 밸브의 개폐를 제어하도록 구성된 연료 분사장치의 솔레노이드 밸브 구동회로에 있어서, PWM신호로 구동되는 제1트랜지스터에 의해 배터리로부터 공급되는 전압을 일정한 고전압으로 충전하는 커패시터; 솔레노이드 밸브의 구동 초기 제어신호 발생부의 제어로 구동되어 커패시터의 충전전압을 솔레노이드 밸브에 고전압으로 방전하는 제2트랜지스터; 상기 제어신호 발생부의 제어로 상기 제2트랜지스터와 역구동되어 배터리의 출력전압을 솔레노이드 밸브의 구동전압으로 제공하는 제3트랜지스터; 및 상기 제어신호 발생부의 솔레노이드 구동신호에 의해 구동되어 연료 분사를 위해 열린 솔레노이드 밸브의 열린 상태를 조절하는 제4트랜지스터가 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 솔레노이드 밸브의 일단에 연결되어 솔레노이드 밸브에 흐르는 전류를 센싱하여 상기 제어신호 발생부에 피드백시켜 제2 내지 제4트랜지스터의 구동상태를 결정할 수 있도록 하는 저항이 더 구비될 수 있다.
상기 솔레노이드 밸브의 구동전원 차단시 솔레노이드 밸브의 코일(coil)에서 발생되는 유기전압을 제어 다이오드와 저항을 통해 접지로 전류가 흐르게 하므로서 높은 유기전압에 의해 제4트랜지스터가 파괴되는 것을 막기 위해 전단에 제너 다이오드(zener diode)와 저항이 접속될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 구성을 예시도면과 함께 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 도2에 도시한 것처럼, 차량용 배터리(VBB)와 PWM신호(Pulse Width Modulation signal)에 의해 구동되는 트랜지스터(TR1) 및 솔레노이드 밸브(SV)의 구동전 배터리(VBB)의 출력전압을 충전하는 커패시터(C1)가 각각 병렬로 접속되어 있다. 여기서, 배터리(VBB)와 커패시터(C1) 간에는 커패시터(C1)의 충전전압 방전시 방전전압이 배터리(VBB) 쪽으로 흐르는 것을 방지하기 위한 다이오드(D1)가 접속되어 있다.
커패시터(C1)의 일단은 제어신호 발생부(1)의 고전압 방전신호에 의해 구동되는 트랜지스터(TR2)를 통해 솔레노이드 밸브(SV)의 일측에 연결되어 있고, 이 솔레노이드 밸브(SV)의 타측에는 제어신호 발생부(1)의 솔레노이드 구동신호에 의해 구동되는 트랜지스터(TR4)가 접속되어 있으며, 이 트랜지스터(TR4)의 다른 쪽에는 저항(R)을 통해 접지되어 있다.
그리고, 이 트랜지스터(TR4)의 전단에는 제너 다이오드(D5)가 접속되어 있으며, 이 트랜지스터(TR4)의 일측에는 솔레노이드 밸브(SV)에 흐르는 전류를 센싱하여 제어 신호 발생부(1)에 피드백(feed back)시킬 수 있도록 연결되어 있다.
또한, 배터리(VBB)와 솔레노이드 밸브(SV) 간에는 제어신호 발생부(1)의 제어로 트랜지스터(TR2)와 역구동되어 배터리(VBB)의 출력전압을 솔레노이드 밸브(SV)에 제공하는 트랜지스터(TR3)가 접속되어 있다. 이 트랜지스터(TR3)와 솔레노이드 밸브(SV)의 접속점에는 접지에 연결된 다이오드(D4)가 접속되어 있다.
도면중 미설명된 D2와 D3은 솔레노이드 밸브(SV)에 제공되는 전압이 역방향으로 흐르는 것을 차단하는 다이오드이다.
이와 같이 구성된 본 발명은 다음과 같이 동작한다.
먼저, 솔레노이드 밸브(SV)가 구동되지 않는 동안 도3의 (a)와 같은 PWM신호에 의한 트랜지스터(TR1)의 PWM 스위칭에 의해 배터리(VBB)로부터 출력되는 전압이 커패시터(C1)에 도3의 (b)와 같이 일정레벨의 고전압으로 충전된다.
이렇게 커패시터(C1)에 일정레벨의 고전압이 충전된 상태에서 미도시된 ECU (Engine Control Unit)로부터 도3의 (c)와 같은 분사신호가 입력되면, 제어신호 발생부(1)는 도3의 (d)와 (f)와 같이 고전압 방전신호와 솔레노이드 구동신호를 생성하여 트랜지스터(TR2)와 트랜지스터(TR4)의 베이스에 각각 공급한다.
이렇게 공급되는 고전압 방전신호와 솔레노이드 구동신호에 의해 트랜지스터(TR2)와 트랜지스터(TR4)가 "턴온"되면서 솔레노이드 밸브(SV)에는 도3의 (g)와 같은 파형의 전류가 흐른다. 특히, 솔레노이드 밸브(SV)에 소정시간 동안 흐르는 전류는 도3의 (g)에서와 같이 포물선을 그리면서 증가하였다가 감소하게 된다. 그리고, 솔 레노이드 밸브(SV)에 흐르는 전류는 저항(R)에 의해 센싱되어 제어신호 발생부(1)로 피드백된다.
저항(R)을 통해 솔레노이드 밸브(SV)에 흐르는 전압을 센싱한 제어신호 발생부(1)는 이 전압이 솔레노이드 밸브(SV)의 유지전압값에 이르는 시점(t1)에 트랜지스터(TR2)에 공급되던 고전압 방전신호를 차단하고 배터리 인가신호를 생성하여 트랜지스터(TR3)의 베이스에 공급함으로써 트랜지스터(TR2)는 "턴오프"상태로 절환되고 트랜지스터(TR3)는 "턴온" 상태로 각각 절환된다.
두 개의 트랜지스터(TR2)(TR3)가 도3의 (d)와 (e)에서와 같이 서로 역구동함에 따라 커패시터(C1)에 충전되어 있던 충전전압은 더 이상 솔레노이드 밸브(SV)에 공급되지 않고, 배터리(VBB)로부터 출력되는 전압이 트랜지스터(TR3)와 다이오드(D2)를 통해 솔레노이드 밸브(SV)에 공급되고 제어신호 발생부(1)로부터 출력되는 PWM 파형의 솔레노이드 구동신호에 의해 트랜지스터(TR4)가 PWM 스위칭되어 솔레노이드 밸브(SV)는 열린 상태를 지속적으로 유지한다.
즉, 솔레노이드 밸브(SV)의 열린 상태를 유지할 수 있도록 제어신호 발생부(1)로부터 출력되는 PWM 파형에 의해 트랜지스터(TR4)가 구동되고 배터리(VBB)로부터 출력되는 전압이 솔레노이드 밸브(SV)와 구동된 트랜지스터(TR4)를 통해 접지로 흐르므로 솔레노이드 밸브(SV)에는 열린 상태를 유지할 수 있는 최소한의 전류만이 흐른다.
본 발명에 의하면, 솔레노이드 밸브의 개폐시간을 일정하게 유지시켜 연료 분사장치의 분사시기를 정확하게 제어할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 고전압에 의한 연료 분사장치의 솔레노이드 밸브 구동회로를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (3)

  1. 연료 분사장치에 구비된 솔레노이드 밸브의 개폐를 제어하도록 구성된 연료 분사장치의 솔레노이드 밸브 구동회로에 있어서,
    PWM신호로 구동되는 제1트랜지스터에 의해 배터리로부터 공급되는 전압을 일정한 고전압으로 충전하는 커패시터;
    솔레노이드 밸브의 구동 초기 제어신호 발생부의 제어로 구동되어 커패시터의 충전전압을 솔레노이드 밸브에 고전압을 방전하는 제2트랜지스터;
    상기 제어신호 발생부의 제어로 상기 제2트랜지스터와 역구동되어 배터리의 출력전압을 솔레노이드 밸브의 구동전압으로 제공하는 제3트랜지스터; 및
    상기 제어신호 발생부의 솔레노이드 구동신호에 의해 구동되어 연료 분사를 위해 열린 솔레노이드 밸브의 열린 상태를 조절하는 제4트랜지스터;
    가 구비되는 것을 특징으로 하는 고전압에 의한 연료 분사장치의 솔레노이드 밸브 구동회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 솔레노이드 밸브의 일단에 연결되어 솔레노이드 밸브에 흐르는 전류를 센싱하여 상기 제어신호 발생부에 피드백시켜 제2 내지 제4트랜지스터의 구동상태를 결정할 수 있도록 하는 저항이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 고전압에 의한 연료 분 사장치의 솔레노이드 밸브 구동회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 솔레노이드 밸브의 구동전원 차단시 솔레노이드 밸브의 코일에서 발생되는 높은 유기전압에 의해 TR4가 파괴되는 것을 막기 위한 제너 다이오드와 저항이 TR4의 전단에 접속되는 것을 특징으로 하는 고전압에 의한 연료 분사장치의 솔레노이드 밸브 구동회로.
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