JPH10184975A - 電磁弁の制御装置 - Google Patents

電磁弁の制御装置

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JPH10184975A
JPH10184975A JP34560996A JP34560996A JPH10184975A JP H10184975 A JPH10184975 A JP H10184975A JP 34560996 A JP34560996 A JP 34560996A JP 34560996 A JP34560996 A JP 34560996A JP H10184975 A JPH10184975 A JP H10184975A
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博 舟橋
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディーゼル機関の燃料供給通路に挿入された
電磁弁の動作遅延特性が均一でなく、かつ温度変化によ
る影響あるいは経時的な変化を受けても、これに対応し
た動作を行えるようにする。 【解決手段】 制御入力にしたがって設定された手順で
電磁弁の駆動電流を開閉するスイッチ回路を制御する制
御回路に設けられたメモリにその電磁弁固有の動作遅延
時間の情報を記憶し、この情報を電流検出回路が検出し
た駆動電流の変化にしたがって更新する。 【効果】 ソフトウェアにより実施することができるの
で、電磁弁の製造管理を行いやすくするとともに、電磁
弁の製造コストを低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は電磁弁を高速開閉す
る装置に利用する。本発明は、あらかじめ設定された手
順にしたがって、電磁弁をプログラム制御する装置の改
良に関する。本発明は、電磁弁の動作遅延時間のバラツ
キあるいは経時変化に対応する制御装置の改良に関す
る。本発明は内燃機関の制御装置に利用するために開発
されたものであるが、内燃機関にかぎらず電磁弁をコン
ピュータ制御する装置に広く利用することができる。
【0002】
【従来の技術】近年ディーゼル機関の燃料噴射装置に
は、プログラム制御回路(CPU)を用いて、燃料供給
通路に挿入された電磁弁をあらかじめ設定された手順で
開閉制御することにより、燃料の噴射時期および噴射量
を高精度に制御する技術が用いられるようになった。こ
のような装置では、プログラム制御回路のソフトウェア
によりどのような制御も、例えば1ミリ秒以下の精度で
の開閉制御も実質的に可能である。電磁弁の駆動電流を
開閉制御するスイッチ回路についても、半導体スイッチ
素子を用いることにより高速かつ安定なスイッチ制御を
行うことができる。
【0003】部品としての電磁弁も小型化かつ高精度化
して、内燃機関の回転に伴い燃料を断続制御するものが
得られるようになったが、電磁弁は電気部品であるとと
もに機械的動作を伴う機械部品であって、駆動電流を導
通あるいは遮断してから、実際に弁が開くあるいは閉じ
るまでに動作遅延時間がある。この動作遅延時間は、電
気的にはコイルの過渡応答特性、すなわち等価インピー
ダンスなどにより定まり、機械的には電磁弁駆動ロッド
の質量、もどりバネの定数、開閉対象になる弁の質量、
駆動距離、駆動速度、慣性その他が影響する。
【0004】従来は、電磁弁の製造許容精度を厳しくし
て、電磁弁の動作遅延時間あるいは動作遅延特性を均一
に製造することが行われている。
【0005】一方、電磁弁の開閉制御を伴う内燃機関の
制御は高速化かつ高精度化している。動作遅延時間の値
は数ミリ秒となり、そのための必要な精度誤差は1/1
0ミリ秒あるいは1/100ミリ秒に達することになっ
た。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このような動作遅延時
間の精度を製造管理により設定すると、製造歩留りがき
わめて低くなり、電磁弁の部品価格が上昇することにな
る。またこのような精度は、製造許容精度を厳しく設定
しても対応することができない。さらに、上記のような
動作遅延特性に影響を与える管理可能な要因のほかに、
可動部分と固定部分とのすり合わせ状態、異物の付着な
ど、制御のむつかしい要因があり、これらが影響する精
度が必要とされることになった。しかも、これらは動作
温度の影響を受けるほか、経時的に変化するものであ
り、これらは製造管理をどんなに厳しくしても一律な製
品を得ることは不可能であり、かりに初期値が一律であ
っても適正な動作を期待できないことになる。
【0007】本発明は、このような背景に行われたもの
であって、電磁弁の動作遅延特性が均一でなくとも対応
できる制御装置を提供することを目的とする。本発明
は、電磁弁の動作遅延特性が温度の影響その他により変
化しても対応できる制御装置を提供することを目的とす
る。本発明は、電磁弁の動作遅延特性が経時的に変化し
ても追従して動作させることができる制御装置を提供す
ることを目的とする。本発明は電磁弁の製造管理を緩和
することを目的とする。本発明は、高精度な制御を行う
電磁弁を安価に提供することを目的とする。本発明は、
ハードウェアを追加するあるいはハードウェアを改良す
ることなく、ソフトウェアにより対応することができる
電磁弁の動作遅延特性に対する改良を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、電磁弁の駆動
電流が電磁弁の機械的な動作に応じて微妙に変化するこ
とに着目したものであり、電磁弁の動作特性、特に、動
作遅延特性を電気的に検出して、この動作遅延特性を制
御にフィードバックさせるように構成したものである。
【0009】すなわち本発明は、電磁弁の駆動電流を開
閉するスイッチ回路と、このスイッチ回路を制御入力に
したがって設定された手順で制御する制御回路とを備
え、この制御回路にはその手順を記憶するメモリ手段を
含む電磁弁の制御装置において、前記メモリ手段には、
その電磁弁固有の動作遅延時間の情報が記憶され、前記
駆動電流を検出し前記制御回路に与える電流検出回路を
設け、前記制御回路には、前記電流検出回路により検出
される前記駆動電流の変化にしたがって前記メモリ手段
に記憶された前記動作遅延時間の情報を更新する手段を
含むことを特徴とする。
【0010】前記制御回路には、前記電流検出回路の出
力を時間微分する手段を含み、前記動作遅延時間の情報
は、前記スイッチ回路にそのスイッチ回路を導通状態と
する制御出力を与えてから前記時間微分する手段の出力
がn回(nは1以上の整数)零になるまでの時間を表す
情報であり、前記電流検出回路は、前記駆動電流の通路
に挿入された電流トランスを含むことが望ましい。
【0011】制御回路がメモリに記憶された手順にした
がって電磁弁の駆動電流を開閉するスイッチ回路を制御
する。メモリ手段にはあらかじめその電磁弁固有の動作
遅延時間の情報が記憶されているので、その固有の動作
遅延時間を配慮した制御を行うことができる。すなわ
ち、電磁弁の動作遅延時間に製造ばらつきがあっても、
これを制御時に吸収して、精度の高い制御を行うことが
できる。したがって電磁弁の製造管理はゆるやかにな
り、製造歩留りを向上することができる。
【0012】さらに、制御回路は電流検出回路が検出し
た駆動電流の変化にしたがって、メモリ手段に記憶され
ている動作遅延時間の情報をその都度更新し、最新の情
報に基づいた制御を行う。これにより、電磁弁の動作遅
延特性が均一でない場合でも、また温度の影響その他に
より遅延時間に変化があっても、あるいは経時的に遅延
時間が変化しても、その変化に対応して適切に電磁弁を
動作させることができる。また、本発明はハードウェア
の追加や改良を行うことなくソフトウェアにより制御を
行うことができるので、電磁弁の製造管理の緩和をはか
ることができるとともに、電磁弁の製造コストを低減す
ることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
【0014】
【実施例】次に、本発明実施例を図面に基づいて説明す
る。
【0015】(第一実施例)図1は本発明第一実施例の
要部の構成を示すブロック図である。
【0016】本発明第一実施例は、電磁弁1の駆動電流
を開閉するスイッチ回路2と、このスイッチ回路2を制
御入力にしたがって設定された手順で制御する制御回路
3とが備えられ、この制御回路3にはその手順を記憶す
るメモリ手段4とCPU10とが含まれる。さらに、本
発明の特徴として、メモリ手段4には、その電磁弁1固
有の動作遅延時間の情報が記憶され、前記駆動電流を検
出し制御回路3に与える電流検出回路5が設けられる。
制御回路3には、電流検出回路5により検出される前記
駆動電流の変化にしたがってメモリ手段4に記憶された
動作遅延時間の情報を更新する手段と、電流検出回路5
の出力を時間微分する手段とが含まれる。前記動作遅延
時間の情報は、スイッチ回路2にそのスイッチ回路2を
導通状態とする制御出力を与えてから時間微分する手段
の出力がn回(nは1以上の整数)零になるまでの時間
を表す情報である。この実施例ではn=1である。
【0017】電流検出回路5には、駆動電流の通路に挿
入された電流トランス6と、この電流トランス6の出力
電圧を増幅する増幅器9とが備えられる。電流検出回路
5からの出力はA/D変換器15によりディジタル信号
に変換されてCPU10に接続される。スイッチ回路2
には、MOS形トランジスタ7が用いられ、制御回路3
のCPU10からの制御出力は駆動回路12により増幅
され、MOS形トランジスタ7のゲートに送出される。
また、エンジン13には回転センサ14が備えられ、そ
の検出出力はインタフェースI/Oを介してCPU10
に接続される。
【0018】次に、このように構成された本発明第一実
施例の動作について説明する。図2は本発明第一実施例
における動作の流れを示すフローチャートである。制御
回路3はエンジン13の回転にしたがって、その燃料噴
射タイミングを演算し電磁弁1を開閉制御するが、その
タイミング制御については、本発明に直接関係がないの
で説明を省略し、単純に「オン」動作を例にとり説明す
る。
【0019】図3(a)に示すように、制御回路3のC
PU10から電磁弁1への制御出力がオン信号としてス
イッチ回路2に送出されると、駆動回路12がこの制御
出力を増幅してMOS形トランジスタ7に出力する。M
OS形トランジスタ7はこの制御出力を受けると導通状
態となり、電池16から電磁弁1に対し駆動電流が供給
される。
【0020】この駆動電流を電流検出回路5が検出しそ
の検出出力を制御回路3に送出する。この電流波形を例
示すると図3(b)のようになる。すなわち、スイッチ
回路「オン」の後に電流値は増大するが、この電流値の
増大波形をよく調べると、増大途中に1回電流値が下が
るところがある。これを詳しく検討したところこの電流
値の下がるタイミングに、電磁弁の軸芯が動作し、機械
的に変位していることがわかった。これは実際に機械的
変位が発生したタイミングであり、この電流値の変化に
より、電磁弁の動作特性を知ることができる。
【0021】制御回路3はこの検出出力をA/D変換器
15でディジタル信号に変換しCPU10がこの出力を
取込む。CPU10はこの検出された電流値の時間微分
を行い、その値が図3(c)に示すように正から負に変
わったときに電磁弁1の軸芯が動作したものとする。同
図(b)に示すように電流の上昇開始から微分値が零に
なるまでの時間Δtを本発明実施例装置では電磁弁1の
作動遅れ時間とする。
【0022】次いで、CPU10はメモリ手段4に記憶
されている動作遅延時間の情報Δt0 を読み出し、 |(Δt0 −Δt)/Δt| の演算を行い、あらかじめ設定された閾値以下であるか
否かを判定する。演算された値が閾値以下であれば、電
磁弁1の動作遅延時間に変化はなかったものとしてメモ
リ手段4内のΔt0 の値の変更は行わない。演算値が閾
値を越えていればメモリ手段4に記憶された動作遅延時
間Δt0 に対し変化があったものとして、Δt0 を演算
された値Δtと入れ替え更新する。CPU10の起動時
にはこのΔt0 に標準的な値を入れるように構成するこ
とがよい。
【0023】このように、電磁弁1を駆動する都度その
動作遅延時間Δtを測定し、そのときの状況に対応した
動作遅延時間Δtにしたがって制御を行うことにより、
動作遅延特性が温度によって変化しても、あるいは経時
的に変化しても常に適正な制御を行うことができる。
【0024】(第二実施例)図4は本発明第二実施例に
おける電流検出回路の要部の構成を示す図、図5(a)
は第二実施例における電磁弁作動時の電流時の変化を示
す図、(b)は電流検出回路出力の時間微分値の変化を
示す図である。
【0025】本発明第二実施例回路は、電磁弁1のコイ
ルに並列に抵抗器R1 およびダイオードDの直列回路が
接続され、さらにMOS形トランジスタ7の電流通路に
保護用の抵抗器R2 が挿入される。この回路は本発明を
実施する場合に適した回路である。すなわち、電磁弁1
のコイルに直流電流が供給されている状態で、MOS形
トランジスタ7がオフになると、電磁弁1のコイルに蓄
積されたエネルギにより、このコイルに電流を流しつづ
けるような電流が発生する。これはMOS形トランジス
タ7の両端でその限界電圧をこえることがあるので、こ
れを防止するためにダイオードDによりこの電流をバイ
パスし、抵抗器R1 でこれを吸収するようになってい
る。
【0026】このような構成の場合には、電流トランス
は不要であり、抵抗器R1 およびR2 の両端電圧を計測
することにより電流検出を行うことができる。すなわ
ち、図4に示すように電圧検出器18を接続することに
より、MOS形トランジスタ7に流れる電流を検出する
ことが可能となる。
【0027】この場合には、電磁弁1の動作電流は図5
のような波形が観測され、電磁弁1の動作遅延時間Δt
は、電流微分波形が電磁弁「オン」を基点にすると3回
め(n=3)に零となるところとなる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、デ
ィーゼル機関の燃料供給通路に挿入された電磁弁の動作
遅延特性が均一でなく、温度の影響などで変化し、ある
いは経時的に変化しても、これに対応し電磁弁の動作を
追従させることができる。本発明はハードウェアの追加
や改良を行うことなくソフトウェアにより実施すること
かできるので電磁弁の製造管理を行いやすくするととも
に、構成部品の加工精度をゆるめることが可能になり電
磁弁の製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明第一実施例の要部の構成を示すブロック
図。
【図2】本発明第一実施例における動作の流れを示すフ
ローチャート。
【図3】(a)は本発明第一実施例における電磁弁の開
閉を示す図、(b)は電磁弁動作時の電流値の変化を示
す図、(c)は電流検出回路出力の時間微分値の変化を
示す図。
【図4】本発明第二実施例における電流検出回路の要部
の構成を示す図。
【図5】(a)は本発明第二実施例における電磁弁作動
時の電流値の変化を示す図、(b)は電流検出回路出力
の時間微分値の変化を示す図。
【符号の説明】
1 電磁弁 2 スイッチ回路 3 制御回路 4 メモリ手段 5 電流検出回路 6 電流トランス 7 MOS形トランジスタ 9 増幅器 10 CPU 12 駆動回路 13 エンジン 14 回転センサ 15 A/D変換器 16 電池 18 電圧検出器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電磁弁の駆動電流を開閉するスイッチ回
    路と、このスイッチ回路を制御入力にしたがって設定さ
    れた手順で制御する制御回路とを備え、この制御回路に
    はその手順を記憶するメモリ手段を含む電磁弁の制御装
    置において、 前記メモリ手段には、その電磁弁固有の動作遅延時間の
    情報が記憶され、 前記駆動電流を検出し前記制御回路に与える電流検出回
    路を設け、 前記制御回路には、前記電流検出回路により検出される
    前記駆動電流の変化にしたがって前記メモリ手段に記憶
    された前記動作遅延時間の情報を更新する手段を含むこ
    とを特徴とする電磁弁の制御装置。
  2. 【請求項2】 前記制御回路には、前記電流検出回路の
    出力を時間微分する手段を含む請求項1記載の電磁弁の
    制御装置。
  3. 【請求項3】 前記動作遅延時間の情報は、前記スイッ
    チ回路にそのスイッチ回路を導通状態とする制御出力を
    与えてから前記時間微分する手段の出力がn回(nは1
    以上の整数)零になるまでの時間を表す情報である請求
    項2記載の電磁弁の制御装置。
  4. 【請求項4】 前記電流検出回路は、前記駆動電流の通
    路に挿入された電流トランスを含む請求項2記載の電磁
    弁の制御装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0487436A (ja) * 1990-07-31 1992-03-19 Sony Corp データ伝送装置、データ伝送方法及びテレビジョン信号受信装置
JP2014231863A (ja) * 2013-05-28 2014-12-11 本田技研工業株式会社 電磁弁の駆動制御装置
JP2015505021A (ja) * 2012-01-11 2015-02-16 イートン コーポレーションEaton Corporation 流体圧力により駆動されるスイッチング要素の制御方法及びその制御システム
JP2019027408A (ja) * 2017-08-02 2019-02-21 株式会社ケーヒン 電磁弁駆動装置

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