JPS5874848A - 自動車の制御装置用電子回路 - 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】 本発明は自動車の制御装置用電子回路、特に誘導性の電
気負荷とスイッチを備えた自動車の制御装置用電子回路
に関する。

外部点火式の内燃機関では１間欠的に作動する噴射装置
゛を装備することが多くなっている。この場合、燃料の
供給は電磁作動する噴射弁の開放時間を制御することに
よって行なわれている。噴射される燃料を正確に制量す
るためには、噴射弁を極めて速く切り替えるようにする
ことが必要である。これは、少なくとも電磁弁をＯＮさ
せる瞬間に大きな切り替え電流を流すことによって行な
われている。電力消費を少なくするために、電磁噴射弁
が開放し始める時には電磁石の巻線に大きな電流を流し
、続いてこの電流をいわゆる電磁噴射弁を開放位置に保
持するに必要人保持電流にまで減少させ□、噴射パルス
の終了時にはこの保持電流も遮断するような構成が知ら
れている。保持電流をできるだけ小すくするために、こ
の電流を制御する必要がある。そのために、電磁弁の励
磁巻線ならびに電流制御手段（通常トランジスタ）と直
列に電流を測定する抵抗を設け、この測定用抵抗の電圧
降下を介して電磁巻線に流れる電流を所定の値に制御す
る方法が知られている。従って、従来のこのような電子
回路では、電源電圧端子間に噴射弁の励磁巻線、電流制
御手段及び測定用抵抗の３つの素子が接続されることに
なる。しかし。

装置全体を簡単なものにするという観点から、測定用の
抵抗は好ましく表いものとなる。というのは、通常、抵
抗値が低い場合に電力が大きになるように設計されてお
り１回路計算の場合に少なからず重要女こととなるから
である。

従って本発明は、この１う鬼従来の欠点を解決するもの
で、何ら測定精度を落とすことなく測定用の抵抗を省く
ことができる自動車の制御装置用電子回路を提供するこ
とを目的とする。

本発明によれば、この目的を達成するために。

電界効果トランジスタを用いて、スイッチの機能を―か
ぜ、また電流測定用の抵抗としての機能も受は持たすよ
うな構成を採用している。

電界効果トランジスタが導通している場合には。

コンデンサ間の電圧によ多負荷に流れる電流を形成し、
また電界効果トランジスタが遮断している場合にはコン
デンサの放電を介して還流回路に流れる電流の大きさを
シミュレーションするようにしている。

このようにして１本発明による電子回路では。

何ら精度を落とすことなく、これまで遍要であった測定
用抵抗を省略することができる。とりわけ。

避けがたい電力損失のために発生する熱を考え′合わせ
れば１本発明は個々の素子を高密度で実装しようとした
とき、とりわけ有利なものとなる。

以下、図面に示す実施例に基づき、本発明の詳細な説明
する。

本発明では一実施例として、外部点火式内燃機関の電磁
制御噴射装置における信号の最終段部分を例にあげて説
明する。このよう力信号の最終段は、また「電流制御さ
れた最終段」としても知られている。

第１図において符号１０で示すものは電磁噴射弁の電磁
巻線であり、これと直列に電界効果トランジスタ（以下
ＦＥＴという）１１が接続されている。この直列回路は
電源電圧端子（詳細に図示せず）間に接続されている。

電磁巻線１０と並列に、さらに還流ダイオード１２が接
続される。入力端子１３は抵抗１４を介して演算増幅器
１５のプラス入力に接続され、この演算増幅器の出力は
ＦＥＴ　　１１のゲート端子と接続される・演算増幅器
１５は抵抗１６を介してフィードバックされている。ま
た、マイナス入力端子はコンデンサ１７を介してアース
と接続され、さらにリード線１８を介して切り替えスイ
ッチ１９に接続されている。

切り替えスイッチ１９が図示した位置にあると。

コンデンサ１７はＰＥＴ　　１１のドレインソース回路
と並列に接続される。この場合、ＦＥＴの近傍には温度
補償回路２０が接続される。切り替えスイッチ１９が他
方の切υ替え位置にあると、演算増幅器１５は抵抗２１
を介して負帰還される。

図−において点［Ｇまス１ツチ１９がＦＥＴ　　１１の
ドレイン信号か、あるいは演算増幅器１５の出力信号に
よって切り替えられることを示している。

次に、第１図に図示した回路の、動作を、第２図を用い
て説明する。その場合、第２ａ図はコンデンサ１７間の
信号を示し、また第２ｂ図はＦＥＴ１１のドレインソー
ス回路間の電圧降下を示している。

本発明の実施例では、噴射パルスが発生している間、噴
射弁の電磁巻線ｌＯに流れる電流１．ｆＯＮ−０ＦＦ制
御される。従って電磁巻線と直列に接続されたＦＥＴは
、噴射パルスのパルス期間ではクロック的に０Ｎ−ＯＦ
Ｆ制御される。ＦＥＴが導通している間は電流測定用の
抵抗とみなすことができ、一方蓮断期間ではＦＥＴに電
流が流れず。

その間の電圧降下は発生しないので、遮断期間の間では
電磁弁に流れる電流を測定する抵抗としての機能は行な
わず、従って電磁弁に流れる電流を表わす量を求めなけ
ればならない。このために。

ＦＥＴ　　１１が遮断している間、電磁弁１０に流れる
電流の量をシミュレーションするようにしており、これ
はＲＣ素子によって行なわれる。すなわち、ＦＥＴが導
通している間は、コンデンサ１７が充電され、続く遮断
期間では放電される。これは、抵抗２１を介して行カわ
れる。第２図にはコンデンサ１７が充放電される様子が
図示されており、その場合演算増幅器１５に従って用い
られる亭 個々抵抗の大きさに従ってヒステリシスが発生すする。

ＦＥＴ　　１１に電流が流れる部分は、電圧値が上昇す
る信号部分に対応し、−’７シミユレーシヨン期間は電
圧値が下がる部分に対応する。このようにして第１図に
図示した回路により第２図に図示したような特性で噴射
）くルスがある間、スイッチングトランジスタがＯＮ、
ＯＦＦされ、それに対応して電流値は最大の値とシミュ
レーションされる最小値、との間で流れるこ゛とになる
。

噴射パルスの開放期間の開始時には、出力を大きくしな
ければならないので、全体の電力損失をできるだけわず
かなものにするために、初めに電磁弁に大きなＺ電流を
流すことによって必要な電力を大きくするようにするこ
とが好ましい。続く噴射パルスの残りの期間に対しては
、エネルギーを減少させ５例えば電磁弁を開放位置に保
持させるだけの大きさにする。このような特性を実現す
る回路が、詳細に第３図に図示されている。同図におい
て第１図と同様な部分には、同一の参照番号が付されて
いる。

第３図°において、第１図のスイッチ１９はダイオード
の組み合わせによって実現される。第３図においてリー
ドＩ！１８は２つのダイオード２５゜２６を介してＦＩ
Ｔ　　１１のドレイン端子と接続され、さらにダイオー
ド２７と抵抗２８の並列面路を介して接続線２９と接続
される。この接続線２９はダイオード３０を介して演算
増幅器１５の出力と接続されるとともに、抵抗３１を介
してプラス９３２と接続される。演算増幅器１５の出力
は、さらに抵抗３３を介してプラス線３２と接続されて
いる。

初めの電流を大きくシ、それによって電磁巻線１０に流
れる吸引電流を十分なものとするために、抵抗１４と並
列にＲＣ素子が用いられる。ａのＲＣ素子はコンデンサ
３５とダイオード３６の直列回路から成り、この画素子
の接続点は抵抗３７を介してアースと接続される。さら
に、電磁巻線１０と並列に抵抗３８が点線で図示されて
おり、その抵抗は電磁巻線１１のオーム抵抗を示してい
る。

以下、第３図の回路の動作を説明する。

入力端子の電位（Ｕｍ　）が正の値になると、演算増幅
器１５が導通し、その出力値は同様に大きくなり、ＦＥ
Ｔ　　１１は導通状態と＾る。そのチャンネル抵抗（Ｒ
ｏｎ　）により電圧が降下し、その値は電磁巻線１０に
流れる電流に比例する。抵抗３１及びダイオード２７を
介してダイオード２５゜２６が低抵抗にバイアスされる
。これは、ダイオード２５のアノードでは、ドレインソ
ース電圧が両ダイオード２５．２６の順方向電圧の２倍
だけ大キくなり、コンデンサ１７の電圧はその電圧に従
うことを意味する。これは、第１図及び第２図に関連し
た説明における電流測定期間に対応する。

コンデンサ１７間の電圧がコンパレータとして接続され
た演算増幅器１５のしきい値に達すると。

そあ出力は低い電位とがり、それによってＦＥＴ１１は
遮断し、電磁巻線１０に流れる電流は還流ダイオード１
２を介して指数関数的に減少する。

同時に、両ダイオード２５“、２６は遮断方向の極性と
なる。最初の・しきい値電圧Ｕｐは１両抵抗１４　。

１６によシ低い値Ｕｐ　／となシ、それにより第２図に
図示さ姓りよりなヒステリシスが発生する。コンデンサ
１７は抵抗２８．ダイオード３０ならびに演算増幅器１
５の出力を介して放電される。この場合、抵抗２８の抵
抗値を変えることにより放電時間を変化させることがで
き、それによって電磁巻線１０に流れる電流の大きさを
適合させることができる（シミュレーション期間）。

−万、コンデンサの値がしきい値ＵＩ）／に達すると、
演算増幅器１５は再び切り替わり、続いてＦＥＴ　１１
に電流が流れる次の測定期間となる。

続く保持電流よりも大きな初期の吸引電流を得るために
、コンデンサ３５及び抵抗３７から成るバイパスフィル
タが用いられる。それにより演算増幅器１５の初期しき
い値は、それに対応して大きくなる。

短絡時には抵抗３８が電磁巻線１０と並列に接続される
。その抵抗値が比較的小さいため、コンデンサ１７間の
電圧は急速に上昇し、短時間のうちに演算増幅器１５の
しきい値電圧に達し、それによりＦＢＴ　　１１が導通
している期間はごく短かくなる０次の切り替えは電磁弁
が正しく接続されるシミュレーション期間に入り、コン
デンサ１７の電圧が再び減少した時に行なわれる。それ
により、短絡時にもＦＥＴにおける平均電力損失は最小
値に減少する。

ＭＯＳ）ランジスタ、特にＳｉｐ−ＭＯＳ　　）ランジ
スタの場合、導通した状態で所定の抵抗値を持つように
なる。この抵抗値は個々のトランジスタ間でごくわずか
しかばらつきかない。温度係数は正である。また、温度
係数が負であるダイオード２５．２６が熱的に結合され
ることにより温度補償が得られ、それによってコンデン
サ１７間の信号特性は温度に無関係となる。従って、全
体の回路と共にＭＯ８チップ上に両ダイオード２５．２
６を一集積化する場合、このような組み合わせが最適と
なる。マタ、場合によっては１つのダイオードでも十分
な場合もある。

電磁弁１０の短絡だけしか識別しないような場合か、制
御回路を組み合わせることによって駆動電圧によシトリ
フトを補償でき−るような場合にはＦＢＴ’ｌｌの温度
特性の補償を省略することもできる。

第４図には、第３図の回路の変形例が図示されており、
同図の場合コンデンサ１７とダイオード２５．２６間に
トランジスタ４０のコレクタ・エミッタ回路が接続され
る。トランジスタ４０のベースは抵抗４１を介して演算
増幅器１５の出力と接続される。また、コンデンサ１７
と並列に抵抗４２が接続され、それによってコンデンサ
１７の放電が決められる。ｉｆｃ、）ランジスタ４０の
エミッタは抵抗４３を介してプラス９３２と接続されて
いる。

原理的には、第４図に示した回路は第１図及び第３図の
ものと対応する。異なるところは第１図のスイッチ１９
の部分である。その場合、コンデンサ１７が放電する間
、それと並列に接続された抵抗４２が有効に愈るように
力る。

第５図には、電磁弁を複数個設ける例が図示されている
。ＦＥＴ　　１１には端子５１から抵抗５０を介して信
号が入力され、噴射パルスを示す全体の期間が定められ
る。他の回路は噴射パルスが現われている全体の期間に
わたってＦＥＴ　　１１をＯＮ・ＯＦ　Ｆ　ｌ、、それ
によって励磁巻線１０に流れる電流を絞るようにしてい
る。さらに、コンデンサ１７ならびにそれと並列に接続
された抵抗４２を備えた演算増幅器１５が接続されてい
る。また。

電磁巻線１０と並列にダイオード２５．２６ならびに抵
抗３１から成る直列回路が接続されている。

ダイオード２５と抵抗３１の接続点はスイッチ５３なら
びにダイオード５４を介して演算増幅器１５のマイナス
入力と接続され、そのマイナス入力にい値制御信号（Ｕ
ｓ　）が入力され、その演算増幅器の出力はダイオード
５６を介してＦＥＴ　１１のゲート端子と接続される。

スイッチ５３も同様にこのゲート信号により駆動される
。第５図の実施例において重要なことは、素子１０〜１
２．２５．２６．３１及び５０〜５６から成る部分が２
個設けられており、さらに任意に複数個設ける雪魚　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　−ことがで゛きることである。その場合１個々の端子
５１．５１’　を介して電磁巻線１０　、１０”を備え
た噴射弁を互いに独立して制御することができる。電磁
巻線１０　、１０’　　に対する切り替え信号を重複さ
せない場合には、ＲＣ素子１４．４２及び演算増幅器１
５から成る測定及びシミュレーションユニットを１つ用
いるだけで良い。

以上説明したいずれの実施例の場合も、電磁弁に流れる
電流を測定する抵抗を別個に設ける必要はなく、それに
よって安価なものとなるという有利な効果が得られる。

さらに、構成が簡単なために、制御装置で消費される電
力が少なく、とりわけ回路装置を完全に集積化した場合
、温度補償が簡単になるという利点が得られる。さらに
、本発明による回路は短絡に強いという効果がある。

本発明を内燃機関の噴射装置に関連して説明したが、本
発明はこれに限定されることなく、誘導性の負荷を速く
しかも確実に動作させ、同時に安価な構成とするような
場合に利用することができる。特に、パルス長さが変調
された信号によって動作するディーゼル機関の噴射装置
に用いられる燃料供給量を定める電磁調節装置にも応用
することができる。さらに、油圧あるいは液圧装置用の
電磁弁に対しても応用することができる。高周波のパル
ス信号でパワーインダクタンスとキャパシタンスが有効
となり１回路が短絡防止として機能するとき１本発明を
抵抗性の負荷ならびに容量性の負荷にも応用することが
できることがわかった。

【図面の簡単な説明】

清、 第１図は本発明に係る電子回路の駆動源理を説明する回
路図、第２ａ図及び第２ｂ図はそれぞれ第１図の動作を
説明する信号波形図、第３図、第４図、第５図はそれぞ
れ本発明の異なる実施例の構成を示した回路図である。 １０・・・電磁巻線、１１・・・電界効果トランジスタ
、１２・・・還流ダイオード、１３・・・入力端子、１
５・・・演算増幅器、１９・・・切り替えスイッチ、２
０・・・温度補償回路。 代理人弁理士加　藤　　卓

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）特に誘導性電気負荷（１０）とスイッチを備えた
   自動車の制御装置用電子回路において、電界効果トラン
   ジスタ（１１）によりスイッチング機能を行なわせ、さ
   らに前記電界効果型トランジスタを負荷に流れる電流を
   制御するための電流測定手段としたことを特徴とする自
   動車の制御装置用電子回路。
2. （２）前記負荷は燃料噴射手段である特許請求の範囲第
   １項に記載の自動車の制御装置用電子回路。
3. （３）前記燃料噴射手段は電磁弁である特許請求の範囲
   第２項に記載の自動車の制御装置用電子回路。
4. （４）　　ＲＣ素子（１７，２１，２８，４２）を用い
   て負荷に流れる電流の大きさを測定及びシミュレーショ
   ンする゛ことができるようにした特許請求の範囲第１項
   に記載の自動車の制御装置用電子回路。
5. （５）電界効果トランジスタに電流が流れる間にコンデ
   ンサ（１７）を充電し、−万電界効果トランジスタの遮
   断期間で前記コンデンサを放電するようにした特許請求
   の範囲第４項に記載の自動車の制御装置用電子回路。
6. （６）　　電界効果トランジスタの前段にコンパレータ
   として構成された演算増幅器（１５）を接続し、その演
   算増幅器をコンデンサ（１７）間の信号に応じて切シ替
   えるようにした特許請求の範囲第４項又は第５項に記載
   の自動車の制御装置用電子回路。
7. （７）電界効果トランジスタ（１１）に流れる電流の最
   初の切替えしきい値を続く切替えしきい値よりも大きく
   した特許請求の範囲第１項から第６項までのいずれか１
   項に記載の自動車の制御装置用電子回路。
8. （８）電界効果トランジスタに流れる電流信号を電界効
   果トランジスタの近傍に接続されたダイオードを介して
   得るようにした特許請求の範囲第１項から第７項までの
   いずれか１項に記載の自動車の制御装置用電子回路。
9. （９）負荷（１０）及び電界効果トランジスタ（１１）
   を複数個設け、それに関連するＲＣ素子（１７，４２）
   及び演算増幅器（１５）を共通にするようにした特許請
   求の範囲第１項から第８項までのいずれか１項に記載の
   自動車の制御装置用電子回路。 αＱ　前記燃料噴射手段はディーゼルエンジンの燃料噴
   射装置の燃料供給量を定める調節装置である特許請求の
   範囲第２項に記載の自動車の制御装置用電子回路。 αυ　前記負荷は油圧あるいは液圧装置用の電磁弁であ
   る特許請求の範囲第１項に記載の自動車の制御装置用電
   子回路。