JPS61244846A - 電磁弁制御回路 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、寒冷時に自動車用内燃機関を始動する場合の
、暖機運転制御に使用する電磁弁の制御回路に関するも
のである。

［従来の技術］ 従来のこの種の電磁弁の制御回路の技術として実開昭５
１−５３３１３号公報を挙げることができる。

上記技術は自動車用内燃機関の吸気通路の開度を絞り弁
の補助的に制御する感温弁と、回路開成時に前記感温弁
を高温ヒーターで加熱する第１電気回路と、回路開成時
に前記感温弁を低温ヒーターで加熱する第２電気回路と
、大気が所定温度以下で上記第１電気回路を閉成させ、
大気が所定温度以上で上記第２電気回路を開成させる大
気温度切換スイッチとを設け、大気温度によりヒーター
容量を制御することを特徴とするものである。

即ち、上記技術は内燃機関が置かれた状態の大気潟″度
を特定の設定温度以上にあるか、或いは特定の設定温度
以下にあるかによって、内燃機関の吸気通路のバイパス
路の開路状態を２段階に変化させるものである。

［発明が解決しようとする問題点１ しかし、寒冷時の自動車用内燃機関の暖機運転は、その
内燃機関の冷却温度に応じて、第５図の内燃機関の暖機
運転の理想的特性図の如く暖機運転時間を反比例させる
のを理想としている。しかも、常温付近の暖機運転時間
は１０秒以下にする必要性があるから、従来例の如くバ
イメタル及びヒーターを有するものでは、その熱容量等
により、設計上の問題があった。

そこで本発明は、上記問題点を除去して、電子的回路に
よって、内燃機関の暖機運転の特性に略合致した電磁弁
制御回路の提供を目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明にかかる電磁弁制御回路は、自動車用内燃機関の
吸気を制御する電磁弁と、前記電磁弁を構成するソレノ
イドと、前記内燃機関の温度を検出するサーミスタによ
る温度検出回路と、前記内燃機関の始動によりスタート
する時限回路と、前記温度検出回路及び時限回路の出力
状態を判断する選択回路と、前記選択回路の出方を受け
て前記電磁弁のソレノイドの励磁制御をする出力回路か
らなるものである。

［作用］ 本発明は、自動車用内燃機関を始動させる際に、内燃機
関の温度を検出するサーミスタによる温度検出回路で内
燃機関の温度状態を検出すると共に、内燃機関の始動に
よりスタートする時限回路を作動状態にする。そして、
選択回路で前記温度検出回路の出力と時限回路のいずれ
かの一方の選択した出力によって、自動車用内燃機関の
吸気を制御する？１４１ａ弁を制御するものである。

例えば、温度検出回路のサーミスタが内燃ＩＩ関の温度
が所定の温度条件以上にあるとき、その出力を得て、自
動車用内燃機関の吸気を制御する電磁弁を非動作状態に
制御する。そして、温度検出回路のサーミスタが内燃機
関の温度が所定の温度条件以下にあるとき、時限回路の
出力を得て、自動車用内燃機関の吸気を制御する電磁弁
を動作状態に制御し、その時限回路の設定時限の経過に
よって前記電磁弁を非動作状態に制御する。このように
、内燃機関の暖機運転の理想的特性に近似した制御によ
って、内燃機関を温度条件に応じた暖機運転をすること
ができる。

［実施例］ 第１図は本発明の第一実施例の電磁弁制御回路である。

また、第２図は本実施例で使用する電磁弁の断面図であ
る。そして、本実施例の暖機運転の特性図を第６図に示
す。

まず、第２図の本実施例で使用する電磁弁について説明
する。

電磁弁１は樹脂性の非磁性体ボビン２にソレノイドＬを
巻回し、前記ボビン２に樹脂性のカバー４を固定させ、
前記ボビン２の中心孔に、固定鉄心５と可動鉄心６とを
配設する。

前記樹脂性のカバー４には、その上部に回路基板１２を
収容し、収容した空間部にはエポキシ樹脂が充填される
。前記回路基板１２には後述する本実施例の電磁弁制御
回路が装着され、前記電磁弁制御回路とソレノイドＬと
の間は、接続片１４によって電気的に接続される。

前記構成において、ソレノイドＬに通電すると固定鉄心
５、可動鉄心６及びヨーク７からなる磁気回路に磁束が
発生し、可動鉄心６と固定鉄心５との間に吸引力が生じ
、可動鉄心６をスプリング８の附勢力に抗して固定鉄心
５に吸着させる。この結果、インティクマニホールドに
連通した入口９を負圧作動弁に連通ずる出口１０に導通
され、大気路１１と出口１０との導通を遮断する。

ソレノイドＬの通電を断つと、ソレノイドＬが非励磁と
なり、電磁弁１はインティクマニホールドに連通した入
口９を閉じ、負圧作動弁に連通ずる出口１０と大気路１
１とを導通する。

次に上記電磁弁を駆動する第１図の電磁弁制御回路につ
いて説明する。

図において、定電圧回路２０は電源Ｅ及びイグニッショ
ンスイッチまたはイグニッションスイッチに連動して閉
じるスィッチＳ１直列抵抗Ｒ１を介して供給された電力
を、定電圧ダイオードＺＤ１及びそれに並列接続された
低周波リップル等を除去する低周波除去用コンデンサＣ
１及び高周波成分を除去する高周波除去用コンデンサＣ
２によって構成されている。

時限回路２１は、抵抗Ｒ２及びコンデンサＣ３及びエミ
ッタホロワとして接続されたトランジスタＱ１から構成
される。

温度検出回路２２はサーミスタＴＨＩと抵抗Ｒ３の直列
回路から構成される。

選択回路２３は、温度検出回路２２の温度検出出力をダ
イオードＤ１を介して、並びに、時限回路２１のトラン
ジスタＱ１の出力をダイオードＤ２を介して、抵抗Ｒ４
及びＲ５の直列回路、抵抗Ｒ５にベース・エミッタ間を
接続したトランジスタＱ２、トランジスタＱ２のコレク
タ側の抵抗Ｒ６から構成されている。即ち、ダイオード
Ｄ１及びダイオードＤ２からなるアナログゲート回路に
より選択回路を構成し、抵抗Ｒ４及び抵抗Ｒ５及びトラ
ンジスタＱ２は閾値設定回路を構成する。

そして、前記閾値設定回路は時限回路２１のアナログ出
力及び温度検出回路２２のアナログ出力の共用の閾値設
定回路となっている。

出力回路２４は、前記トランジスタＱ２の出力をコレク
タ側をダーリントン接続したトランジスタＱ３及びＱ４
に導き、前記ダーリントン接続されたトランジスタＱ３
及びＱ４に直列接続されたソレノイド上１ンレノイドＬ
の逆起電力及び電源ノイズを防止する定電圧ダイオード
ＺＤ２から構成されている。

なお、ダイオードＤ３は電源Ｅとの逆接続防止用である
。

上記の如く構成された第１図に示す本実施例の電磁弁制
御回路は、イグニッションスイッチＳのオンにより、定
電圧回路２０が作動し、Ｃ−Ｒ充電回路からなる時限回
路２１のコンデンサＣ３の充電が開始され、コンデンサ
Ｃ３の電位は漸次上昇し、それがエミッタホロワのトラ
ンジスタＱ１を、更に、選択回路２３のダイオードＤ２
を介して抵抗Ｒ４及び抵抗Ｒ５の直列回路に印加される
。

一方、温度検出回路２２のサーミスタＴＨ１は内燃機関
の温度に対応した出力が選択回路２３のダイオードＤ１
を介して、前記抵抗Ｒ４及び抵抗Ｒ５の直列回路に印加
される。抵抗Ｒ４及び抵抗Ｒ５はトランジスタＱ２のベ
ース・エミッタ間の閾値電圧を決定するものである。抵
抗Ｒ５の電圧降下が大きくなり、ベース・エミッタ間電
圧ＶＢＥをこえると、トランジスタＱ２がオンとなる。

温度検出回路２２の出力はサーミスタＴ　Ｈ１と抵抗Ｒ
３との接続電位で決定され、内燃機関の始動時には時限
回路２１のコンデンサＣ３の充電電圧が零からスタート
するから、ダイオードＤ１及びダイオードＤ２で構成す
るアナログゲート回路は、温度検出回路２２の出力、即
ち、サーミスタＴ［４１で設定した温度条件の振分けを
行う選択回路となる。

例えば、イグニッションスイッチＳがオンとなった時点
で、温度検出回路２２の出力、即ち、サーミスタＴＨ１
と抵抗Ｒ３との接続電位が、トランジスタＱ２をオンと
しないとき、選択回路２３のトランジスタＱ２はオフ状
態であり、ダーリントン接続したトランジスタＱ３及び
Ｑ４がオンとなり、ソレノイドＬを励磁する。このとき
、電磁弁１は可動鉄心６がスプリング８の附勢力に抗し
て固定鉄心５に吸引され、インティクマニホールドに連
通した入口９を負圧作動弁に連通ずる出口１０に導通さ
れ、大気路１１と出口１０との導通を遮所する。

したがって、内燃機関の始動時にはスロットルバルブと
は独立した電磁弁１によって空燃比の比率を減少さけこ
とになる。

そして、時限回路２１のコンデンサＣ３の充電電圧が上
４すると、選択回路２３の抵抗Ｒ５の電圧降下が上昇し
、トランジスタＱ２のベース・エミッタ間電圧ＶＢＥを
こえるとトランジスタＱ２がオンとなり、出力回路２４
のダーリントン接続のトランジスタＱ３及びＣ４がオフ
となり、ソレノイドＬを非励磁とし、電磁弁１はインテ
ィクマニホールドに連通した入口９を閉じ、負圧作動弁
に連通ずる出口１０と大気路１１とが導通され、空燃比
の比率を増加させることになる。

内燃機関の温度が高い場合には、サーミスタＴＨ１の抵
抗値が小さくなり、抵抗Ｒ３の電圧降下が大となり、ア
ナログゲート回路を構成するダイオードＤ２を介して、
トランジスタＱ２をオンとするから、電磁弁のソレノイ
ドしは非励磁状態となる。

第６図の特性図において、ａ点の温度より低く、ｂ点の
温度以上の温度範囲では、サーミスタＴＨ１の通電電流
の自己発熱によりその温度が上昇し、サーミスタＴＨ１
の温度がａ点の温度に到達し、トランジスタＱ２がオン
となる。、即ち、時限回路２１の出力よりも、温度検出
回路２２の出力の影響力が大となり、アナログゲート回
路を構成するダイオードＤ１側の温度検出回路２２の出
力によってその遅延時間が決定される。なお、このとき
のダイオードＤ１及びトランジスタＱ２のベース・エミ
ッタ間の電圧降下は、その影響が大きくなく無視できる
。

第６図の特性図のｂ点の温度より低く、Ｃ点の温度以上
の温度範囲では、ダイオードＤ１及びトランジスタＱ２
のベース・エミッタ間の電圧降下が低温になるほど、そ
の値が大きくなるから、選択回路の閾値を上昇させるこ
とになる。この閾値を時限回路の時定数との関係を内燃
機関の特性と合致させれば、電磁弁１の制御により暖機
運転ができる。

そして、第６図の特性図に示すａ点の温度以上では、電
磁弁１は作動されることがない。

第３図は、本発明の第二実施例の電磁弁制御回路で、第
一実施例との相違点のみ記載する。

その違いの一つは、第一実施例の出力回路２４と第二実
施例の出力回路３４とにある。出力回路３４では電磁弁
１のソレノイドしのインピーダンスが・高い場合に好適
な回路で、選択回路３３のトランジスタＱ２の出力をト
ランジスタＱ５のベースに入力し、ソレノイドＬをオン
・オフしている。

なお、ダイオードＤ４はフライホイールダイオードであ
る。

また、他の一つの違いには、第一実施例の選択回路２３
と第二実施例の選択回路３３との違いにある。

第一実施例ではトランジスタＱ２のベース・エミッタ間
にノイズ除去及びチｔシタリング防止用のコンデンサＣ
４を有していたが、第二実施例では電源状態が良好で、
定電圧電源のコンデンサＣ１及びＣ２でそれらを吸収で
きる場合の回路例であり、そのためのコンデンサＣ４を
除去したものである。

この種の、第−及び第二実施例の回路では、電子部品は
略−４０〜１２５℃の範囲で温度保証されたトランジス
タ、ダイオード、定電圧ダイオード、抵抗、コンデンサ
、サーミスタで構成できるから、内燃機関の近傍に配設
した電磁弁と一体に構成しても、その回路の信頼性を失
うことはない。

また回路が廉価に構成できる。

また、第４図は本発明の第三の実施例の電磁弁制御回路
である。そして、本実施例の暖機運転の特性図を第７図
に示す。

図において、定電圧回路２０及びｆｆ１ｌＥ、イグニッ
ションスイッチＳ、Ｉｆｆ磁弁１のソレノイドしは第−
及び第二実施例と同一であるから、その説明を省略する
。

温度検出回路４２はサーミスタＴＨ２と直列接続された
閾値設定回路の抵抗Ｒ１０の接続点電位を一方の入力と
し、抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２とが直列接続された閾値設
定回路の接続点電位を他方の入力とするコンパレータＣ
０Ｍ１、及び帰還抵抗Ｒ１３から構成され、抵抗Ｒ１３
でヒステリシスを持たせている。即ち、本実施例では湿
度検出回路４２に閾値設定回路を有していて、その出力
を“ＨＩＩ、′“Ｌ　ＩＩのディジタル出力としている
。

選択回路４３は、前記コンパレータＣ０Ｍ１の出力をプ
ルアップするプルアップ抵抗Ｒ１４と抵抗Ｒ１５との接
続点電位を一方の入力とし、抵抗Ｒ１６とコンデンサ０
１Ｇの直列回路のコンデンサＣ１０の電位を他方の入力
とするコンパレータＣ０Ｍ２によって構成されている。

前記抵抗Ｒ１６とコンデンサＣ１０はＣ−Ｒ充電回路を
構成している。コンパレータＣ０Ｍ１の出力抵抗である
抵抗Ｒ１４と抵抗Ｒ１５はコンパレータＣ０Ｍ２の閾値
設定回路を構成している。

なお、Ｃ−Ｒ充電回路の出力と温度検出回路の４２の出
力はコンパレータＣ０Ｍ２に入力されており、コンパレ
ータＣ０Ｍ２で両者の比較を行うように構成されている
が、コンパレータＣ０Ｍ１の出力が“Ｈ″、１１　Ｌ”
の２値で出力されることから、実質的にコンパレータＣ
０Ｍ１が行うのは第−及び第二実施例のアナログゲート
回路と同様な温度検出回路の４２の出力、即ち、サーミ
スタＴＨ２で設定した温度条件の振分けを行う選択回路
として動作するものである。そして、Ｃ−Ｒ充電回路の
コンデンサＣ１０の充ＩＮ圧がコンパレータＣＯＭＩの
出力のＨ″の閾値電圧、即ち、Ｃ−Ｒ充電回路の同値以
上に充電されると、前・記コンパレータＣ０Ｍ２の出力
を“ＨＩＩにロックするものである。

出力口１８４４は、前記コンパレータＣ０Ｍ２の出力を
プルアップするプルアップ抵抗Ｒ１７及びコンパレータ
Ｃ０Ｍ２の出力が、そのベース側に接続されたトランジ
スタＱ１１及びトランジスタＱ１１のコレクタと接続さ
れた抵抗Ｒ１８及び抵抗Ｒ１８とトランジスタＱ１１と
の接続点にそのベースを接続したトランジスタＱ１２、
トランジスタＱ１２のベース・コレクタ間に接続された
定電圧ダイオードＺＤ２から構成される。

上記のように構成された電磁弁制御回路は、次のように
動作する。

高温条件にあるときは、即ち、第７図の特性図のｄ点以
上の温度条件にあるとき、サーミスタＴＨ２の抵抗値が
小さく、抵抗Ｒ１１及び抵抗Ｒ１２で設定した閾値より
サーミスタＴ　Ｈ２側の電位が高くなり、コンパレータ
ＣＯＭＩの出力が“”Ｌ（ローレベル）″となる。コン
パレータＣＯＭＩの出力がｌ　Ｌ　Ｎとなることにより
、Ｃ−Ｒ充電回路のコンデンサＣ１０の電位の方が高く
なり、時限回路４３のコンパレータＣ０Ｍ２の出力が“
Ｈ（ハイレベル）”となり、出力回路４４のトランジス
タＱ１１がオン、トランジスタＱ１２がオフとなり、電
磁弁のソレノイドＬが非励磁となり、電磁弁を非作動状
態とする。

第７図の特性図のｄ点の温度以下で、ｅ点の温度以上の
とき、サーミスタＴＨ２と抵抗Ｒ１０との接続点の電位
が抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２の値よりも若干小さいが、サ
ーミスタＴｌ−１２の自己発熱により、サーミスタＴ　
Ｉ−１２と抵抗Ｒ１Ｇとの接続点の電位が降下し、コン
パレータＣ０Ｍ１の出力が“Ｌ”となる。前記自己発熱
によりコンパレータＣ０Ｍ１の出力がＨ″から“Ｌ”に
反転するまでの間が、サーミスタＴＨ２による遅延時間
となる。このとき、イグニツシ〕ンスイッチＳがオンと
なった初期には、コンパレータＣ０Ｍ１の出力が、“ｌ
−１”で、Ｃ−Ｒ充電回路のコンデンサＣＩＯの充電電
圧が小さいから、コンパレータＣ０Ｍ２の出力が“Ｌ′
”となり、トランジスタＱ１１をオフ、トランジスタＱ
１２をオンとし、ソレノイドＬを励磁するから電磁弁は
作動状態となる。しかし、サーミスタＴＨ２の自己発熱
により、サーミスタＴＩ］２と抵抗Ｒ１０の接続点電位
が抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２との接続点電位より高くなる
までの時間遅れて、コンパレータＣ０Ｍ１の出力が“°
Ｈ″から“Ｌ　ＩＩに反転する。

コンパレータＣＯＭＩの出力がＬ”となると、ソレノイ
ドＬが非励磁となり電磁弁が非作動状態となる。

第７図の特性図のｅ点の温度以下でｆ点の温度以上のと
き、サーミスタＴＨ２と抵抗ＲＩＯとの接続点の電位が
低くなり、コンパレータＣＯＭＩの出力が“トビ′とな
り、抵抗Ｒ１６とコンデンサＣＩＯが構成するＣ−Ｒ充
電回路に従って、コンデンサＣ１０の充電電圧が抵抗Ｒ
１４と抵抗Ｒ１５との接続点電位以上になったとき、コ
ンパレータＣ０Ｍ２の出力が、Ｌ　ＩＩからＨ″に反転
する。したがって、それまで、トランジスタＱ１１がオ
フ、トランジスタＱ１２がオンでソレノイドＬが励磁状
態にあり、電磁弁が作動状態にあったものが、コンパレ
−タＣ０Ｍ２の出力がＨ”となることにより、電磁弁が
非作動状態となる。

なお、第三実施例では、温度検出回路４２の出力として
、コンパレータＣ０Ｍ１を“ＨＩＩ、“Ｌパの２値の出
力としているが、コンパレータＣ０Ｍ１の替りにオペア
ンプのリニアな出力を得て、それをコンパレータＣ０Ｍ
２の入力とすれば、第５図の内燃機関の理想特性に合致
させることもできる。逆に、本実施例では温度検出回路
４２に閾値設定回路を有していて、その出力を°“Ｈ″
、“Ｌ”のディジタル出力としているから、温度検出回
路４２をバイメタル等の応動開閉器に置換することもで
きる。

しかし、第三実施例では集積回路を使用しているから、
その保証温度からして、内燃機関の近傍にこの種の回路
を配設する場合には、その温度上昇を配慮する必要があ
り、第２図の如く電磁弁１に一体にその回路を組み込む
よりも、電磁弁とは別体とするのが好ましい。

上記のように、本実施例の電磁弁制御回路は、自動車用
内燃機関を始動させる際に、内燃機関の温度を検出する
サーミスタによる温度検出回路で内燃機関の温度状態を
検出すると共に、内燃機関の始動によりスタートする時
限回路を作動状態にする。そして、選択回路によって、
温度検出回路のサーミスタが内燃機関の温度が所定の温
度条件以上にあるとき、その出力を得て、自動車用内燃
機関の吸気を制御する電磁弁を非動作状態に制御し、温
度検出回路のサーミスタが内燃１１閏の温度が所定の温
度条件以下にあるとき、時限回路の出力を得て、自動車
用内燃機関の吸気を制御する電磁弁を動作状態に制御し
、その時限回路の設定時限の経過によって前記電磁弁を
非動作状態に制御するものであるから、内燃機関の暖機
運転の理想的特性に近似した制御によって、温度に応じ
た内燃機関の暖機運転をすることができる。

［発明の効果］ 以上のように本発明は、内燃ｍ関の温度を検出するサー
ミスタによる温度検出回路と、内燃機関の始動によりス
タートする時限回路と、前記温度検出回路及び時限回路
の出力状態を判断する選択回路と、前記選択回路の出力
を受けて前記電磁弁のソレノイドの励磁制御をする出力
回路からなる回路を、その温度保証範囲の電子部品で構
成し、自動車用内燃機関の吸気を制御するＭＩｌ弁を制
御するものであるから、その内燃１！１９１の暖機運転
の理想的特性に近似した暖ｉ運転特性によって、内燃機
関の暖機運転をすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例の電磁弁制御回路、第２図
は本実施例で使用する電磁弁の高面図、第３図は本発明
の第二実施例の電磁弁制御回路、第４図は本発明の第三
実施例の電磁弁制御回路、第５図は内燃機関の暖機運転
の理想的特性図、第６図は第１図に示した電磁弁制御回
路による暖機運転の特性図、第７図は第４図に示した電
磁弁制御回路による暖機運転の特性図である。 図において、 １・・・電磁弁、 Ｌ・・・ソレノイド、 ＴＨＩ　、ＴＨ２・・・サーミスタ ２１．４３・・・時限回路、 ２２．４２・・・温度検出回路、 ２３．３３・・・選択回路、 である。 なお、図中、同−符号及び同一記号は、同一または相当
部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）自動車用内燃機関の吸気を制御する電磁弁と、前
   記電磁弁を構成するソレノイドと、前記内燃機関の温度
   を検出するサーミスタによる温度検出回路と、前記内燃
   機関の始動によりスタートする時限回路と、 前記温度検出回路及び時限回路の出力状態を判断する選
   択回路と、 前記選択回路の出力を受けて前記電磁弁のソレノイドの
   励磁制御をする出力回路からなることを特徴とする電磁
   弁制御回路。
2. （２）前記時限回路並びに選択回路並びに出力回路を、
   トランジスタで構成したことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の電磁弁制御回路。