JPH04505787A - 電磁負荷を駆動するための給電回路 - 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】 電磁負荷を駆動するための給電回路 従来の技術 本発明は、発電機とバッテリーを備えた車両の電磁負荷を駆動するための、特に 車両の内燃機関に設けられた噴射装置の少なくとも１つの電磁弁を駆動するため の給電回路に関する。

電磁負荷をオンに切り換えたときに、負荷電流は急激に増大するのではなく、比 較的ゆっくりと上昇する。その結果、負荷は（オン切り替えの時点から）所定の 遅延時間が経過しないと定格駆動に達しない。この特性は多くの技術装置にとっ て欠点となる。

車両の内燃機関の電磁噴射弁においては、上述のオン切り替え時の遅延によって 、燃料の噴射時点を十分な精度で定めることができなくなってしまう。この欠点 を除去するために、電磁弁の駆動パルスを以下のように形成することが知られて いる。すなわち、電磁弁をきわめて急速に始動できる比較的高い衝撃電流（始動 電流）を形成し、次により低い定常電流値（保持電流）へ移行させ電磁弁をその 状態に維持させてい覧 る。この種の駆動パルスを発生されるためには非常に複雑なＮ子回路ｂ＜必要Ｃ １：ｒル（ＤＥ　−０Ｓ２８２８６７８）。

本発明の利点 それに対して主請求の範囲に記載の特徴を有する本発明の給電回路によれば、電 磁負荷の励磁を行なうために、すなわち電磁弁の始動段階に対して比較的簡単な 手段でかなり大きい電流を供給することができるので、電磁弁は確実かつ短い時 間で始動される、という利点が得られる。吸引状態に達すると、非常にわずかな エネルギ供給に切り替えられる。すなわち負荷電流は電磁弁の保持電流に減少さ れる。

本発明では上述の駆動を実施するために、すでに車両に設けられている装置を利 用している。これらは発電機であり、またバッテリーである。発電機は内燃機関 の運転中はバッテリーの充電を行うので、端子電圧はバッテリーの場合よりも大 きくなっている。本発明では回路装置を設けることによりこれを利用している。

この回路装置は、励磁を行なうために、すなわち始動段階に対して負荷（電磁弁 ）を発電機と接続するので、負荷は急速に励磁できる比較的高い電圧に接続され る。

本実施例において負荷が上述の電磁弁である場合には、電磁弁は短時間で始動さ れる。この状態に達すると、すなわち負荷の所望の励磁状態が生じると、本発明 によれば回路装置は切り替えを行って、十分な励磁を維持するためにバッテリー との接続を行い発電機との接続を遮断する。その場合、好ましくは励磁は、比較 的低い値に減少されるが、この値は電磁弁の吸引位置を十分維持することができ る。従うて最初に流れる始動電流を保持電流まで減少させることができる。

本発明の実施例によれば、好ましくは発電機と負荷の間に昇圧装置が設けられる 。それによって比較的短い時間で電磁弁の励磁巻線に非常に大きな電流を流すこ とができる。例えば１７０ｍＨのインダクタンスの場合始動電流パルスは好まし くは７０Ａの大きさになる。これには約１００Ｖの大きさの電圧が必要である。

従って昇圧装置は通常１２から１４Ｖの範囲の電源電圧をこの大きさの電圧に上 昇させなければならない。

本発明の好ましい実施例によれば、昇圧装置は変圧器として形成される。発電機 が好ましくは交流発電機である場合には、特に三相発電機を使用することができ る。

発電機と負荷の間に整流器を接続することができる。これは特に昇圧装置を形成 する変圧器と電磁弁の間に設けられる。

従って三相発電機の場合には、まず発生される３相の交流電圧の変圧が行われ、 次にその整流が行われる。３相の装置は、整流された直流電圧のりプルが比較的 少ないという利点を有する。

電磁弁の始動段階に対して十分なエネルギを供給できるようにするために、エネ ルギ貯蔵器を使用することができる。これは特に整流器の後段に接続され、コン デンサとして形成される。

上述の始動駆動から保持駆動への切り替えは、回路装置の制御可能なスイッチン グ素子によって行われる。好ましくは１つのスイッチング素子が発電機と接続さ れ、他のスイッチング素子がバッテリーと接続される。２つのスイッチング素子 によって、順方向に接続されたダイオードを介して負荷に負荷電流が供給される 。このダイオードは２つのエネルギ源（発電機ないしエネルギ貯蔵器及びバッテ リー）を互いに絶縁する。

図面 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の給電回路を備えた車両の給電回路の原理図であり、 第２図は、発電機と昇圧装置のブロック回路図であり、第３図は、第２図に示す 装置と接続され、車両の内燃機関に設けられた噴射装置の複数電磁弁に給電を行 う回路装置のブロック回路図であり、 第４図ａからｄは第３図に示す回路装置の種々のスイッチング状態を示すブロッ ク回路図であり、 第５図は、整流された発電機電圧の線図であり、第６図は、電磁弁の電流と時間 の特性を示す線図である。

実施例の説明 第１図には、不図示の車両の内燃機関１が示されている。■ベルト装置２を介し て内燃機関ｌは、三相発電機として形成された発電機３と接続されている。内燃 機関ｌには４つのシリンダが設けられているので、従って噴射弁４も４つ設けら れている。噴射弁は電磁弁５として形成され、従って電磁負荷６を示す。

電磁弁５は導線７を介して、コンピユータ９と共働する制御装置８と接続されて いる。コンピュータ９には入力１０が設けられ、この入力には噴射時点、噴射量 および噴射工程の長さを決定するために必要な情報が供給される。

制御装置８は導線１１を介して発電機３に接続され、導線１２を介して車両のバ ッテリー１３に接続されている。さらに発電機３とバッテリー１３間に接続線１ ４が設けられている。接続線１４によってバッテリー１３の充電が保証される。

第２図は、発電機３の詳細な構造を概略図示するものである。

発電機にはロータ１５とステータ１６並びに電気的に形成された調節器１７が設 けられ、ｗＪ節器は図ではトランジスタとして示されている。ステータ１６は導 線１８を介して、変圧器２０として形成された昇圧装置１９と接続されている。

変圧器２０の一次巻線Ｐは発電機３のステータ１６に接続され、二次巻線Ｓは整 流器２１と接続されている。整流された変圧器電圧は端子２２と２３から取り出 すことができる。

第２図の端子２２と２３は第３図の対応する端子２２゛と２３′に接続される。

端子２２°はさらにアース２４、すなわち車両のシャーシと接続されている。バ ッテリー１３のマイナス極も同様にアース２４に接続されている。バッテリー１ ３のプラス極は端子２５に接続されている。従って端子２５とアース２４間には バッテリー電圧ＵＢａｔｔが得られ、端子２３ないし２３゛とアース２４ないし ２４゛間には変圧器３によって昇圧され整流器２１によって整流された発電機電 圧Ｕ　Ｇｅｎが得られる。

端子２２°、２３゛及び２５は、制御可能なスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ 、Ｓ４、Ｓ５及びＳ６を有する回路装置２６に属している。

スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６は回路装置２６の不図示の制御装置を介して、ない しは制御装置８によってオンないしオフ状態に切り替えられる。

スイッチング素子Ｓｌの一方の極２７は端子２５と接続され、他の極２８はダイ オードＤＩのアノードと接続されている。ダイオードＤ１のカソードは接続点２ ９に接続されている。

端子２２゛と２３゛間には、エネルギ貯蔵器を形成するコンデンサＣが接続され ている。端子２３°はさらにスイッチング素子Ｓ２の一方の極３１と接続されて いる。スイッチング素子Ｓ２の他方の極３２はダイオードＤ２のアノードと接続 されており、そのカソードは接続点２９に接続されている。第１図に示す導線７ を含む導線３３を介して接続点２９はそれぞれ電磁弁５の励磁巻線３４の端子と 接続されている。励磁巻線３４の他方の端子はスイッチング素子Ｓ３、Ｓ４、Ｓ ５及びＳ６の極３５．３６．３７．３８と接続されている。スイッチング素子Ｓ ３、Ｓ４、Ｓ５及びＳ６の他方の極３９．４０．４１及び４２は集合線４３に接 続されており、この集合線は測定抵抗４４を介してアース２４と接続されている 。測定抵抗４４に対して並列に電流調節器４５が接続され、この電流調節器４５ は制御装置８の装置と共働して、電磁弁５に最適な給電を行なう。

第２図と第３図に示す、電磁弁５に給電する本発明の給電回路は以下のように動 作する。

まず、制御装置８が内燃機関ｌの第１のシリンダｚｙｔｉに燃料噴射を行うもの とする。第１のシリンダＺｙ１１はスイッチング素子Ｓ３に関連するものであっ て、第２のシリンダＺ）１１２はスイッチング素子Ｓ４と、第３のシリンダｚｙ １３はスイッチング素子Ｓ５と、また第４のシリンダＺｙ１４はスイッチング素 子Ｓ６と共働する（第４図を参照）。第１のシリンダＺｙｌｌを駆動するために 制御装置８はスイッチング素子Ｓ２とＳ３を閉成状態に制御するので、第１のシ リンダＺｙｌｌに関連する電磁弁５の励磁巻線３４には発電機電圧Ｕ　Ｇｅｎに より発生される始動電流ＩＡが流れる。発電機電圧Ｕ　Ｇｅｎは変圧器２０によ る昇圧によって比較的高い値を有し、さらに発電機３による直接給電に加え更に コンデンサＣのエネルギ量が加わるので、第６図に示すように、全体として始動 電流ＩＡの電流パルスは力強くかつ急速に上昇する。第６図において、時点ｔ１ はシリンダＺｙｌｌの電磁弁５の励磁巻線３４がオンにされたことを示すもので ある。

時点ｔ２　（第６図）において、回路装置２６のスイッチング素子Ｓ２が再び開 放状態へ切り替えられ（第４図ｂ）、同時にスイッチング素子Ｓｌが閉成位置へ 切り替えられる。それによって第１のシリンダｚｙｕの電磁弁５の励磁巻線３４ は発電機電圧Ｕ　Ｇｅｎから分離され、同時にバッテリー電圧ＵＢａｔｔへ接続 される。冒頭で述べたように、バッテリー電圧ＵＢａｔｔは発電機電圧Ｕ　Ｇｅ ｎより小さいので、励磁巻線３４を流れる電流も低下し、特に電磁弁５を吸引状 態に維持できるだけの保持電流Ｉ）１まで低下する。電流の低下は第６図にはっ きりと示されている。

すなわち時点ｔ２から励磁巻線３４を流れる電流が保持電流ＩＨに低下する。

時点ｔ３において（第６図）スイッチング素子Ｓ１と８３が開放されるので（第 ４図Ｃを参照）、電流の値は「０」に下降する。

シリンダＺｙ１２、Ｚｙ１３及びＺｙ１４に関連する電磁弁５の他の励磁巻線３ ４の駆動も同様にして行われる。

以上の説明から明かなように、該当する電磁弁５の励磁巻線３４の励磁は、発電 機３から供給されるエネルギによって直接行われる。その場合、「直接」という 表現には昇圧装置と整流器を使用できることも含まれている。電磁弁５を吸引状 態に維持するのに十分なエネルギを維持するためには、バッテリー１３から供給 されるエネルギが使用される。

第５図には、すでに説明したように、三相発電機から供給され、変圧器２０によ って昇圧され、整流器２１によって整流された電圧には比較的リプルが少ないこ とが示されている。

国際調査報告 Ｓ＾　３７２２９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）発電機とバッテリーを備えた車両の電磁負荷を駆動するための、特に車両の 内供機関に設けられた噴射装置の少なくとも１つの電磁弁を駆動するための給電 回路において、負荷（６）の励磁を行なうために負荷を発電機（３）に接続し続 いて十分な励磁を維持するためにバッテリー（１３）との接続を行ない発電機（ ３）との接続を遮断する回路装置（２６）が設けられることを特徴とする給電回 路。 ２）発電機（３）と負荷（６）の間に昇圧装置（１９）が接続されることを特徴 とする請求の範囲第１項に記載の給電回路。 ３）昇圧装置（１９）が変圧器（２０）であることを特徴とする請求の範囲第１ 項あるいは第２項に記載の給電回路。 ４）発電機（３）が交流発電機であることを特徴とする請求の範囲第１項から第 ３項のいずれか１項に記載の給電回路。 ５）発電機（３）が三相発電機であることを特徴とする請求の範囲第１項から第 ４項のいずれか１項に記載の給電回路。 ６）発電機（３）と負荷（６）の間に整流器（２１）が接続されることを特徴と する請求の範囲第１項から第５項のいずれか１項に記載の給電回路。 ７）整流器（２１）の後段にエネルギ貯蔵器（３０）が接続されることを特徴と する請求の範囲第１項から第６項のいずれか１項に記載の給電回路。 ８）エネルギ貯蔵器（３０）がコンデンサ（ｃ）であることを特徴とする請求の 範囲第１項から第７項のいずれか１項に記載の給電回路。 ９）前記回路装置（２６）は、発電機（３）並びにバッテリー（１３）に接続さ れた制御可能なスイッチング素子（Ｓ１、Ｓ２）を有し、両スイッチング素子（ Ｓ１、Ｓ２）がそれぞれ負荷電流（ＩＡ、ＩＨ）に関して順方向に接続されたダ イオード（Ｄ１、Ｄ２）を介して負荷（６）と接続されることを特徴とする請求 の範囲第１項から第８項のいずれか１項に記載の給電回路。