JPH0648004U - 電磁弁駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 制御信号がオフされて電磁弁が閉（または
開）となった場合においても、電磁弁が完全に閉（また
は開）となる時点を把握することができる電磁弁駆動回
路を提供する。 【構成】 電磁弁アクチュエータＡと、前記電磁弁アク
チュエータＡに直列接続されている第１スイッチング素
子Ｑ₁と、前記第１スイッチング素子Ｑ₁に直列接続され
ている第２スイッチング素子Ｑ₂と、前記第１スイッチ
ング素子Ｑ₁に並列に接続されている抵抗Ｒ₂とを含んで
なり、前記第１スイッチング素子Ｑ₁および第２スイッ
チング素子Ｑ₂が共にオンされることにより、電磁弁ア
クチュエータＡの開または閉動作が開始され、前記第１
スイッチング素子Ｑ₁がオフされることにより前記電磁
弁アクチュエータＡの閉または開動作が開始され、前記
電磁弁の開閉動作が終了してから所定時間経過後に、前
記第２スイッチング素子Ｑ₂がオフされてなるものであ
る。ここで、スイッチング素子としては、トランジスタ
またはＭＯＳ型ＦＥＴが用いられる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は電磁駆動回路に関する。さらに詳しくは、電磁弁が完全に開または閉 となる時点が検出できる電磁弁駆動回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】

自動車産業においては、排ガスからの汚染物質の排出基準を守るためや燃焼効 率の改善のために、エンジンにおける燃焼状態の研究がなされている。この研究 の一環として、燃焼室に取り付けたサンプリングバルブ（一種の電磁弁、以下、 単に電磁弁という）を用いて、燃焼室内のガスサンプリングがなされている。

【０００３】 この電磁弁のアクチュエータＡの駆動回路として、従来より、図６に示すよう に、アクチュエータＡと、これに直列接続されている抵抗Ｒと、この抵抗に直列 に接続されているトランジスタＱとを含んでなる駆動回路が用いられている。そ して、この駆動回路において、トランジスタＱのベースＢに制御信号がオンされ ると電磁弁が開（または閉）となり、逆に制御信号がオフされると電磁弁が閉（ または開）となる。したがって、原理的には制御信号のオン・オフを監視してい れば電磁弁が開閉される時点が把握でき、何時の時点においてガスサンプリング がなされたかを知ることができるはずである。

【０００４】 しかしながら、実際には電磁弁の開閉動作には時間遅れΔｔがあるため（図７ 参照）、制御信号のオン・オフを監視しているのみでは、電磁弁が完全に開ある いは閉になった時点を把握することができない。ただし、この時間遅れは電磁弁 の開閉が低速でなされている場合は特に問題にはならない。

【０００５】 しかるに、排ガス中の汚染物質のより一層の低減や燃焼効率のさらなる改善の ために、クランク回転角毎の燃焼状態、点火前の点火プラグ付近の空燃比、残留 ガス濃度を把握する試みがなされている。このため、電磁弁の開閉が高速でなさ れるようになってきている。このように電磁弁の開閉が高速でなされるようにな ると、電磁弁の開閉が低速でなされていた場合には問題とならなかった時間遅れ Δｔが問題となってきている。このため、従来とは別の方法により電磁弁の開閉 時を知る必要が生じてきている。

【０００６】 本考案者は、この点につき鋭意研究した結果、この駆動回路に図７（ａ）に示 す制御電圧を入力した場合に、回路を流れる電流は図７（ｂ）のように微小変動 することを見出した。そして、図７（ｂ）において、立ち上がり後一時的に電流 が微小変動する点が、電磁弁が完全に開（または閉）となる時点であることも見 出した。電流がこのように変化するのは、電磁弁の開（または閉）動作に伴い、 アクチュエータＡのソレノイドのインダクタンスは変化するが、電磁弁が完全に 開（または閉）となったところで、その変化が急激に停止するのためによるもの と思われる。したがって、この変化を監視すれば、制御信号が入力されて電磁弁 が完全に開（または閉）となった時点が把握できる。

【０００７】 しかしながら、制御信号がオフされて電磁弁が閉（または開）となったときに は、回路には電流は流れない。そのため、前述のような変化が現れないので、電 磁弁が完全に閉（または開）となった時点を把握することができない。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

本考案はかかる従来技術の問題点に鑑みなされたものであって、制御信号がオ フされて電磁弁が閉（または開）となった場合においても、電磁弁が完全に閉（ または開）となる時点を把握することができる電磁弁駆動回路を提供することを 目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案の電磁弁駆動回路の第１態様は、電磁弁アクチュエータと、前記電磁弁 アクチュエータに直列接続されている第１スイッチング素子と、前記第１スイッ チング素子に直列接続されている第２スイッチング素子と、前記第１スイッチン グ素子に並列に接続されている抵抗とを含んでなり、前記第１スイッチング素子 および第２スイッチング素子が共にオンされることにより、電磁弁アクチュエー タの開または閉動作が開始され、前記第１スイッチング素子がオフされることに より前記電磁弁アクチュエータの閉または開動作が開始され、前記電磁弁の開閉 動作が終了してから所定時間経過後に、前記第２スイッチング素子がオフされる ことを特徴としている。

【００１０】 本考案の電磁弁駆動回路の第２態様は、電磁弁アクチュエータと、前記電磁弁 アクチュエータに直列接続されているスイッチング素子と、前記電磁弁アクチュ エータに並列接続されている交流電源およびインピーダンスとを有する交流回路 とを含んでなり、前記交流回路により、前記電磁弁アクチュエータに交流が重畳 されてなることを特徴としている。

【００１１】

【作用】

本考案の電磁弁駆動回路の第１態様は、前記の如く構成されているので、第１ スイッチング素子がオフとなっても、第２スイッチング素子がオンしているので 、第１スイッチング素子に並列に接続されている抵抗に電流が流れる。この電流 は、前述の如く、電磁弁が完全に開（または閉）となって、電磁弁アクチュエー タの動作が急激に停止すると微小変化する。したがって、この抵抗に流れる電流 の微小変化を検知することによって、電磁弁が完全に開（または閉）となった時 点を把握することができる。

【００１２】 本考案の電磁弁駆動回路の第２態様は、前記の如く構成されているので、電磁 弁アクチュエータのインダクタンスの変化に応じて、この電磁弁アクチュエータ に並列接続されている交流回路のインピーダンスも変化する。したがって、例え ば交流回路の抵抗の両端の電圧変化を計測することにより、電磁弁が完全に開（ または閉）となった時点を把握することができる。

【００１３】

【実施例】 以下、添付図面を参照しながら本考案を実施例に基づいて説明するが、本考案 はかかる実施例のみに限定されるものではない。

【００１４】 実施例１ 図１は本考案の第１態様の一実施例の回路図であり、電磁弁アクチュエータＡ に抵抗Ｒ₁、第１トランジスタＱ₁および第２トランジスタＱ₂がそれぞれ直列に 接続され、さらに第１トランジスタＱ₁に抵抗Ｒ２が並列に接続されてなるもの である。

【００１５】 なお、図１に示す例においては、スイッチング素子としてトランジスタを用い たが、スイッチング素子はこれに限定されるものではなく、例えばＭＯＳ型ＦＥ Ｔも好適に用いることができる。

【００１６】 このように構成された回路に電圧Ｖ₁を印加して、図２（ａ）および（ｂ）に 示す制御信号を、それぞれ第１トランジスタＱ₁および第２トランジスタのベー スＢに入力すると、第１トランジスタＱ₁および第２トランジスタＱ₂がオンし、 回路に電流が流れる。図２（ｃ）の前半部は、そのときの電流の変化を模式的に 示したグラフである。同図より明らかなように、定常状態に達する直前に電流の 微小変化が認められる。この電流が微小変化した点が、前述した如く、電磁弁が 完全に開（または閉）となった時点である。なお、この場合の定常状態における 電流値Ｉ₁は、 Ｉ₁＝Ｖ₁／Ｒ₁ で表される。

【００１７】 定常状態になり電流Ｉ₁が流れて所定時間経過すると、第１トランジスタＱ₁の ベースＢに入力されている制御信号がオフされるが、この時点では第２トランジ スタＱ₂はまだオンしているので、電流は抵抗Ｒ₁およびＲ₂を通って流れ続ける 。そのときの電流値Ｉ₂は、 Ｉ₂＝Ｖ₁／（Ｒ₁＋Ｒ₂） で表される。図２（ｃ）の後半部は、そのときの電流の変化を模式的に示したグ ラフである。同図より明らかなように、後半部にも前半部と同様に、電流が微小 変化する部分が認められる。この点は、前述したと同様の理由により、電磁弁が 完全に閉（または開）になった時点である。

【００１８】 図３は、第１スイッチング素子Ｑ₁にＭＯＳ型ＦＥＴの２ＳＫ５９１を用い、 第２スイッチング素子Ｑ₂にＭＯＳ型ＦＥＴの２ＳＫ５９１を用い、抵抗Ｒ₁を０ ．２２Ωとし、抵抗Ｒ₂を２．２Ωとして、図１に示すと同様の回路を構成して 、電磁弁（ソレノイド）の両端の電圧変化を計測したときのグラフである。図中 に矢符で示す如く、前半部および後半部の各々に電圧の微小変化が認められる。 したがって、この電圧の微小変化から、この電圧の微小変化に相当する電流の微 小変化もあることがわかる。

【００１９】 このように、実施例１によれば、回路に流れる電流の微小変化あるいは電圧の 微小変化から、電磁弁が完全に開または閉になった時点を知ることができる。

【００２０】 実施例２ 図４は本考案の第２態様の一実施例の回路図であり、電磁弁アクチュエータＡ にトランジスタＱ₃が直列接続され、さらにこの電磁弁アクチュエータＡに交流 電源Ｅ、抵抗Ｒ₃およびコンデンサＣを有する回路が並列接続されてなるもので ある。

【００２１】 なお、図４に示す例においては、スイッチング素子としてトランジスタを用い たが、実施例１と同様にＭＯＳ型ＦＥＴも好適に用いることができる。

【００２２】 この回路において、トランジスタＱ₃のベースＢに制御信号が入力されれば、 トランジスタＱ₃がオンし、電磁弁が開（または閉）となる。前述した如く、電 磁弁の開閉動作中は、電磁弁アクチュエータＡのインダクタンスが変化するので 、電磁弁アクチュエータＡのインダクタンスと、この電磁弁アクチュエータＡに 並列接続されている回路の抵抗Ｒ₃と、コンデンサＣとからなるインピーダンス の値が、それに応じて変化する。したがって、回路に流れている電流Ｉ₃も変化 する。そのため、抵抗Ｒ₃の両端の電圧は、電磁弁が開閉動作中は変化する。そ の逆に、電磁弁の開閉動作が終了すると、電磁弁アクチュエータＡのインダクタ ンスの変化も終了する。そのため、抵抗Ｒ₃の両端の電圧変化も終了する。

【００２３】 したがって、抵抗Ｒ₃の両端の電圧変化を計測することにより、電磁弁が完全 に開または閉になった時点を知ることができる。図５（ｂ）は、図５（ａ）に示 す制御信号をトランジスタＱ₃に入力した場合における抵抗Ｒ₃の両端の電圧変化 を模式的に示したグラフである。前述の如く、電磁弁が開閉動作中は電圧が変化 し、電磁弁が完全に開または閉となった時点で電圧の変化も終了している。

【００２４】 このように実施例２においても、実施例１と同様に、電磁弁が完全に開または 閉になった時点を把握することができる。

【００２５】

【考案の効果】

以上の説明してきたように、本考案によれば、電磁弁の開閉時を正確に把握す ることができる。したがって、本考案によりガスサンプリング用電磁弁の開閉を 行えば、ガスサンプリングの時点を正確に把握することができるという効果が得 られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１態様の一実施例の回路図である。

【図２】同実施例の電流変化を模式的に示したグラフで
あって、同（ａ）は第１トランジスタに入力される制御
信号の波形を示し、同（ｂ）は第２トランジスタに入力
される制御信号の波形を示し、同（ｃ）は電流波形を示
す。

【図３】本考案の第１態様の回路を具体的に構成した場
合における、電磁弁（ソレノイド）の両端の電圧変化を
示すグラフである。

【図４】本考案の第２態様の一実施例の回路図である。

【図５】同実施例における交流回路の抵抗両端の電圧変
化を示すグラフであって、同（ａ）はトランジスタに入
力される制御信号の波形を示し、同（ｂ）は抵抗両端の
電圧波形を示す。

【図６】従来の電磁弁アクチュエータの駆動回路図であ
る。

【図７】同例における電流変化を模式的に示したグラフ
であって、同（ａ）はトランジスタに入力される制御信
号の波形を示し、同（ｂ）は電流波形を示す。

【符号の説明】

Ａ 電磁弁アクチュエータ Ｑ，Ｑ₁，Ｑ₂，Ｑ₃ トランジスタまたはＦ
ＥＴ等のスイッチング素子 Ｂ ベース Ｒ，Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃，Ｒ_a，Ｒ_b 抵抗 Ｃ コンデンサ Ｉ₁，Ｉ₂，Ｉ₃ 電流 Ｅ 交流電源

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 電磁弁アクチュエータと、前記電磁弁ア
   クチュエータに直列接続されている第１スイッチング素
   子と、前記第１スイッチング素子に直列接続されている
   第２スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子に
   並列に接続されている抵抗とを含んでなり、 前記第１スイッチング素子および第２スイッチング素子
   が共にオンされることにより、電磁弁アクチュエータの
   開または閉動作が開始され、 前記第１スイッチング素子がオフされることにより、前
   記電磁弁アクチュエータの閉または開動作が開始され、 前記電磁弁の開閉動作が終了してから所定時間経過後に
   前記第２スイッチング素子がオフされることを特徴とす
   る電磁弁駆動回路。
2. 【請求項２】 電磁弁アクチュエータと、前記電磁弁ア
   クチュエータに直列接続されているスイッチング素子
   と、前記電磁弁アクチュエータに並列接続されている交
   流電源およびインピーダンスとを有する交流回路とを含
   んでおり、 前記交流回路により、前記電磁弁アクチュエータに交流
   が重畳されてなることを特徴とする電磁弁駆動回路。