JPS6226338A - アイドル制御弁駆動回路 - 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〉 本発明はアイドル制御弁駆動回路、特に自動車用内燃機
関のアイドル回転数を制御するためのアイドル制御弁に
所定の駆動電流を供給するものに関する。

〈従来の技術〉 一般に、自動車用内燃機関の吸気系には、その機関のア
イドル回転数を制御するためのアイドル制御弁が設けら
れている。このアイドル制御弁は、スロットル弁をバイ
パスする補助空気通路に介装されて、その通路を流れる
空気量を制御しアイドル回転数を制御する。

第２図及び第３図にそのアイドル制御弁の構成を示す。

同図に示すアイドル制御弁３は、例えば実願昭５８−１
８０９０８号等に記載されたものであって、ハウジング
１２とケース２１の中に形成される。

ハウジング１２側には、流体通路１１．弁座１３．弁体
（シャッター）１４等が設けられている。流体通路１１
は上記補助空気通路の一部をなす。他方、ケース２１側
には、アーマチュア１９．磁石２０．開駆動コイルＬｌ
、閉駆動コイルし２等が設けられている。また、ハウジ
ング１２とケース２１の両方に跨がって固定軸１６が挿
通されている。この固定軸１６には中空軸１５が軸受１
７．１８により回動自在に支持されている。更に、中空
軸１５とケース２１との間に復帰バネ２２が介挿されて
いる。

ここで、上記開駆動コイルＬ１は、これに駆動電流を供
給することにより上記弁体１４を開方向に付勢するよう
な電磁力を発生する。また、閉駆動コイルＬ２は、これ
に駆動電流を供給することにより上記弁体１４を閉方向
に付勢するような電磁力を発生する。

更に、上記復帰バネ２２は、上記２つの駆動コイルＬＬ
、Ｌ２の駆動電流がなんらかの故障によって共に途絶え
、これにより上記弁体１４を開方向に付勢する電磁力と
閉方向に付勢する電磁力が両方共に失われた時に、上記
弁体１４をストッパー２３に当接させて所定の安全開度
を確保すべく動作する。

これにより、仮に故障が生じてコイルＬｌ、Ｌ２の給電
が共に断たれても、所定のフェイルセーフ流量に抑えて
内燃機関の暴走を回避することができるようになってい
る。つまり、故障が起きた時に内燃機関を安全な方向に
誘導するフェイルセーフが機能するようになっている。

第４図は上記アイドル制御弁３を駆動する回路の従来例
を示す。

同図に示す駆動回路は自動車内に搭載される制御ユニッ
ト１内に組み込まれ、トランジスタＱｌ。

Ｑ２．Ｑ３、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５゜Ｒ６
等によって構成される。この駆動回路は、制御装置２か
ら発せられるパルスの駆動信号φに基づいて第５図に示
すように、トランジスタＱ２とＱ３が交互に導通駆動さ
れ上記開駆動コイルＬ１と上記閉駆動コイルＬ２にそれ
ぞれ互いに相補なパルス状駆動電流ｔｌ、ｆ２を供給す
る。

尚、Ｚｌ、Ｚ２は過電圧保護用のツェナーダイオード、
Ｄｉ、Ｄ２はコイルＬｌ、Ｌ２の逆起電圧を吸収するた
めのダイオードをそれぞれ示す。

また、上記駆動回路の電源は図示しない電磁リレーを介
して車載バッテリＶＢから得る。尚、前記電磁リレーは
イグニッションスイッチによって制御される。

上記駆動信号φは、第５図に示すように、所定のデユー
ティτをもっている。このデユーティτは、制御装置２
によって、例えば機関温度２機関回転数等の諸条件に基
づいて可変制御される。この駆動信号φのデユーティτ
によって、上記駆動電流ｆｌ、１２の相互の通電時間比
即ちデユーティτ、　（１−τ）が相補的に決定される
。そして、デユーティτの増大に応じて開駆動コイルし
１による電磁付勢力が閉駆動コイルＬ２のそれよりも優
勢になると、連続的にアイドル制御弁３の開度が大きく
なる。反対に、デユーティτの減少に応じて閉駆動コイ
ルＬ２による電磁付勢力が開駆動コイルＬ１のそれより
も優勢になると、アイドル制御弁３の開度が小さくなる
。つまり、上記駆動信号φのデユーティτによって上記
アイドル制御弁３の開度が可変制御されるようになって
いる。

以上のようにして、アイドル制御弁３の駆動が行われる
ようになっている。そして、上記コイルＬ１．Ｌ２への
通電がなんらかの故障によって共に途絶えた場合には、
上記アイドル制御弁３の復帰バネ２２によるフェイルセ
ーフ機能によって安全な開度が自動的に確保されるよう
になっている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところが、上述したアイドル制御弁駆動回路では、上記
フェイルセーフ機能が有効に働くのは、上記２つの駆動
コイルＬ１．Ｌ２への給電が共に遮断されるような故障
の場合だけであって、例えば、閉駆動コイルＬ２の駆動
回路が断線したり開駆動コイルＬ１の駆動回路が短絡し
た場合等には、上記フェイルセーフ機能が有効に働かず
にアイドル制御弁が全開となり、機関のアイドル回転数
が異常に上昇してしまうという問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、閉駆
動コイルＬ２の駆動回路が断線したり開駆動コイルＬ１
の駆動回路が短絡した場合等の駆動コイルＬｌ、Ｌ２の
いずれか一方の駆動部分に異常が生じアイドル制御弁が
全開となる異常状態においても、アイドル制御弁を安全
な開度に誘導できるようにし、これにより一層確実なフ
ェイルセーフ機能が得られるようにしたアイドル制御弁
駆動回路を提供することを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 そのため本発明では、アイドル制御弁駆動回路において
、閉駆動コイルの駆動回路が断線していることを判定す
る閉駆動回路断線判定手段と、該閉駆動回路断線判定手
段により断線が判定された時に開駆動コイルへの駆動電
流の供給を遮断する開駆動回路遮断手段と、開駆動コイ
ルの駆動回路が短絡していることを判定する開駆動回路
短絡判定手段と、該開駆動回路短絡判定手段によって短
絡が判定された時に閉駆動コイルへ駆動電流を連続して
供給する閉駆動回路通電手段と、を備える。

く作用〉 かかる構成により、閉駆動コイルの駆動回路が断線して
いる時には開駆動コイル側の通電を遮断させることによ
って、２つの駆動コイルへの給電が共に遮断された場合
に機能する復帰バネによりアイドル制御弁の開度を所定
の安全開度に確保する。

一方、開駆動コイル側が短絡（ショート）シた場合には
、閉駆動コイル側にも連続通電させて、２つの駆動コイ
ルの電磁力のバランスさせて相殺することにより、やは
り復帰バネの作用でアイドル制御弁を所定の安全開度に
確保する。

〈実施例〉 以下に本発明の一実施例を第１図に基づいて説明する。

図に示す駆動回路は自動車内に搭載される制御ユニット
４５内に組み込まれ、トランジスタＱｌ。

Ｑ２、ＡＮＤ回路３４．４１、ＮＡＮＤ回路３２．３９
、ＮＯＴ回路３ｔ、３３．３６．３８、−ｔ　７パレー
タ３０．３５，３７゜４０、抵抗Ｒ７〜Ｒ１２、ダイオ
ードＤ３〜Ｄ１ｏによって構成される。この駆動回路は
、制御装置４２から発せられるパルスの駆動信号φに基
づいて、従来例と同様にトランジスタＱｌ、Ｑ２が交互
に通電駆動され、開駆動コイルＬ１と閉駆動コイルＬ２
にそれぞれ互いに相補なパルス状駆動電流１１゜１２を
供給するものである。

かかる構成の駆動回路における通常動作を説明する。

制御装置４２からハイレベルの駆動信号φが出力される
と、後述するように出力端がトランジスタＱ２のベース
に接続されるコンパレータ３５の出力はローレベルとな
るが、コンパレータ３５の出力端にダイオードＤ３が順
方向に接続されているため、ハイレベル信号がベースに
供給されてトランジスタＱ２がＯＮとなる。従って、駆
動電流１２が流れて閉駆動コイルＬ２が励磁される。こ
のとき、抵抗Ｒ８により分圧されるトランジスタＱ２の
出力はＯＮ状態であることからハイレベルであり、この
ハイレベル信号はコンパレータ３７に入力されて、基準
電圧Ｖ　Ｒｅｆ　との比較により同位相（ハイレベル）
に出力され、ＡＮＤ回路４１に入力されるト共に、ＮＯ
Ｔ回路３８により反転（ローレベル）されてＮＡＮＤ回
路３９に入力される。

一方、前記ＡＮＤ回路４１及びＮＡＮＤ回路３９の他の
端子には、それぞれ制御装置４２からのハイレベル信号
が入力されているため、ＡＮＤ回路４１及びＮＡＮＤ回
路３９はそれぞれハイレベル信号を出力する。そして、
ＡＮＤ回路４１の出力端には順方向にダイオードＤ７が
接続されると共に、ＮＡＮＤ回胴９回出９端には逆方向
にダイオードＤ８が接続されているため、ＡＮＤ回路４
１出力のハイレベル信号のみがコンパレータ４０に入力
される。

コンパレータ４０ではこのハイレベル入力信号と基準電
圧Ｖ　Ｒｅｆとを比較し同位相（ハイレベル）に出力す
るが、コンパレータ４０の出力端には逆方向にダイオー
ドＤＩＯが接続されるため、このコンパレータ４０のハ
イレベル信号がトランジスタＱｌに供給されることはな
い。

また、コンパレータ４０の出力端と＋側の入力端とがダ
イオードＤ９を介して帰還接続されているため、一旦Ａ
ＮＤ回路４１ハイレベル入力されると、ＮＡＮＤ回路３
９の出力がローレベルにならない限り、コンパレータ４
０の出力はハイレベルに維持すれる。

一方、トランジスタＱ１には、制御装置４２から出力さ
れたハイレベル信号がＮＯＴ回路３６により反転された
ローレベル信号が入力され、トランジスタＱ１はＯＦＦ
となる。従って、駆動電流１１は流れず開駆動コイルＬ
１は励磁されない。

このとき、トランジスタＱ１の出力はＯＦＦ状態である
ためローレベルであり、このローレベル信号はコンパレ
ータ３０で基準電圧ＶＲｅｆと比較され同位相（ローレ
ベル）に出力される。このコンパレータ３０のローレベ
ル出力信号は、ＡＮＤ回路３４に入力されると共に、Ｎ
ＯＴ回路３１によってハイレベル信号に反転されてＮＡ
ＮＤ回路３２に入力される。

一方、ＡＮＤ回路３４及びＮＡＮＤ回路３２の他の入力
端には、トランジスタＱｌをＯＦＦにするＮＯＴ回路３
６からのローレベル信号がＮＯＴ回路３３によって反転
されたハイレベル信号が入力されているので、ＡＮＤ回
路３４及びＮ　Ａ　Ｎ　Ｄ回路３２はそれぞれローレベ
ル信号を出力する。従って、コンパレータ３５にはロー
レベル信号が入力され、基準電圧ＶＲｅｆ　との比較に
より同位相（ローレベル）に出力する。しかし、コンパ
レータ３５の出力端には、順方向にダイオードＤ３が接
続されているため、コンパレータ３５のローレベル信号
がトランジスタＱ２に供給されることはない。

また、ＡＮＤ回路３４の出力端には順方向にダイオード
Ｄ６が接続されると共に、ＮＡＮＤ回路３２出力端には
逆方向にダイオードＤ５が接続されており、ＡＮＤ回路
３４のハイレベル出力信号のみがコンパレータ３５に入
力されるようにしである。更に、コンパレータ３５の出
力端と＋側の入力端とは順方向にダイオードＤ４を介し
て帰還接続されている。従って、一旦ローレベル出力が
コンパレータ３５に入力されると、ＡＮＤ回路３４及び
ＮＡＮＤ回路３２の出力が共にハイレベルとなるまでコ
ンパレータ３５はローレベル出力を維持する。

制御装置４２からローレベルの駆動信号φが出力されて
いる場合には、上記に説明したハイレベル信号が出力さ
れている場合を略反転させた形で動作するため、ここで
は簡単に説明する。

即ち、ローレベ・ル信号がトランジスタＱ２に入力され
て、トランジスタＱ２がＯＦＦとなり電流が流れないた
め、閉駆動コイルＬ２は励磁されない。一方、トランジ
スタＱ１には、ＮＯＴ回路３６によって反転されたハイ
レベル信号が人力されてＯＮになり電流が流れるため、
開駆動コイルＬ１は励磁される。

また、前述のようにコンパレータ４０は、ＮＡＮＤ回路
３９の出力がローレベルにならない限り、ハイレベル信
号を出力するが、制御装置４２からローレベル駆動信号
φが出力されている場合においても、ＮＡＮＤ回路３９
はハイレベル信号を出力する（常時ハイレベル出力）た
め、結果的に通常動作においてコンパレータ４０の出力
は常にハイレベルに維持される。

また、同様にコンパレータ３５は、ＡＮＤ回路３４及び
ＮＡＮＤ回路３２の出力がハイレベルにならない限りロ
ーレベル信号を出力するが、制御装置４２からローレベ
ル駆動信号φが出力されている場合においても、ＡＮＤ
回路３４の出力はローレベルである（常時ローレベル出
力）ため、結果的に通常動作においてコンパレータ３５
の出力は常にローレベルに維持される。

ここで、上記通常動作における駆動回路の制御（論理表
）を下記表１に示す。

表１ （表において、Ｈはハイレベル信号、Ｌはローレベル信
号をそれぞれ示す。尚、以下の表についても同様とする
。） かかる通常動作を行う駆動回路において、電源とトラン
ジスタＱ２との間における閉駆動コイルＬ２側駆動回路
で断線が発生すると、トランジスタＱ２の出力は制御装
置４２からの駆動信号φのハイ・ローにかかわらずロー
レベルとなる。このとき、制御装置４２からハイレベル
の駆動信号φが出力されると、このハイレベル信号とト
ランジスタＱ２のローレベル信号によるコンパレータ３
７のローレベル信号がＮＯＴ回路３８によって反転され
たハイレベル信号とが入力されるＮＡＮＤ回路３９の出
力がローレベルとなる。更に、トランジスタＱ２のロー
レベル出力が人力されるＡＮＤ回路４■の出力は駆動信
号φのハイ・ローにかかわらず常にローレベルとなる。

従って、通常動作でハイレベルを維持していたコンパレ
ータ４０の出力がＮＡＮＤ回路３９のローレベル出力に
よりローレベルに変換維持される。このため、制御装置
４２からローレベル駆動信号φが出力され、ＮＯＴ回路
３６によって反転されたハイレベル信号がトランジスタ
Ｑ１に入力されても、このトランジスタＱ１のベース側
に接続されるコンパレータ４０の出力がローレベルであ
り、かつ、コンパレータ４０の出力端に逆方向にダイオ
ードＤ１０が接続されているため、トランジスタＱ１の
ベースにローレベル信号が供給されて開駆動コイルＬ１
は励磁されない。

このように、閉駆動コイル上２側駆動回路が断線した時
には、コンパレータ４０の出力をローレベルに維持する
ことによってトランジスタＱ１をＯＦＦ状態に保持する
。即ち、閉駆動コイル上２側駆動回路が断線した時には
、開駆動コイルＬｌ側の駆動回路も遮断するようにして
、復帰バネ２２（第２図参照）の作用によりアイドル制
御弁３の開度を所定の安全開度に確保するようにしであ
る。

従って、開駆動コイルＬ１のみが励磁されてアイドル制
御弁３が全開となり、機関のアイドル回転数が異常に上
昇することを防止することができる。

尚、本実施例において、閉駆動回路断線判定手段とはＮ
ＡＮＤ回路３９とＡＮＤ回路４１とによって構成され、
開駆動回路遮断手段とはコンパレータ４０をいう。

ここで、上記に説明した閉駆動コイルし２側駆動回路の
断線時における駆動回路の制御（論理表）を表２に示す
。

表２ 尚、閉駆動コイル上２側の駆動回路の断線が修復され、
制御装置４２からハイレベル駆動信号φが出力されると
、ＡＮＤ回路４１及びＮＡＮＤ回路３９の出力がハイレ
ベルとなるため、コンパレータ４０の出力がハイレベル
になって通常動作に戻る。

次に、開駆動コイルＬ１への通電を制御するトランジス
タＱ１が短絡した場合について説明する。

即ち、トランジスタＱ１が短絡すると、トランジスタＱ
１のベースにローレベル信号が供給されても駆動電流１
１が流れるため、トランジスタＱｌ及びコンパレータ３
０の出力は常時ハイレベルとなる。このとき、ＮＡＮＤ
回路３２の出力が、コンパレータ３０のハイレベル出力
がＮＯＴ回路３１によって反転されたローレベル信号が
入力されることによりノ＼イレベルになると共に、制御
装置４２からハイレベルの駆動信号φが出力されると、
通常動作で常時ローレベルを出力していたＡＮＤ回路３
４の出力がコンパレータ３０及びＮＯＴ回路３３のハイ
レベル出力によってハイレベルとなる。従って、ＡＮＤ
回路３４のハイレベル出力がダイオードＤ６を流れてコ
ンパレータ３５に入力され、通常動作でローレベル出力
ヲ維持していたコンパレータ３５の出力をハイレベルに
変換する。

また、上記短絡状態において、制御装置４２からローレ
ベル駆動信号φが出力されると、ＡＮＤ回路３４の出力
はローレベルとなるが、ＮＡＮＤ回路３２の出力はトラ
ンジスタＱ１の出力が常時ハイレベルであるためハイレ
ベルに維持されて、コンパレータ３５の出力はハイレベ
ルに維持される。即ち、ＮＡＮＤ回路３２の出力がロー
レベルにならない限り、換言すればトランジスタＱｌの
短絡が修復されない限り、コンパレータ３５の出力はハ
イレベルに維持される。

このコンパレータ３５のハイレベル出力信号は、出力端
に順方向に接続されるダイオードＤ３を流れてトランジ
スタＱ２のベースに供給されるため、＃扉装置４２の駆
動信号φの出力のハイ・ローとは無関係にトランジスタ
Ｑ２をＯＮに保持する。

このように、トランジスタＱ１が短絡して開駆動コイル
Ｌ１に常時駆動電流１１が流れるようになった場合には
、閉駆動コイル上２側にも連続して駆動電流１２を流す
ことによって、２つの駆動コイルＬｌ、Ｌ２の電磁力を
バランスさせて相殺し、従来例で説明した復帰バネ２２
（第２図参照）の作用でアイドル制御弁３の所定の安全
開度を確保する。従って、閉駆動コイルし２例の駆動回
路が断線した場合と同様に、トランジスタＱ１が短絡し
て開駆動コイルＬ１に連続通電されるような場合におい
ても、機関のアイドル回転数が異常に上昇することを防
止することができる。

尚、本実施例において、開駆動回路短絡判定手段とはＮ
ＡＮＤ回路３２とＡＮＤ回路３４とによって構成され、
閉駆動回路通電手段とはコンパレータ３５をいう。

ここで、上記に説明したトランジスタＱｌが短絡した場
合の駆動回路の制御（論理表）を表３に示す。

表３ 尚、トランジスタＱ１の短絡が修復され、がっ、制御装
置４２からハイレベル駆動信号φが出力されると、ＮＡ
ＮＤ回路３２の出力がローレベルになってコンパレータ
３５の出力をローレベルにすると共に、前述のようにＡ
ＮＤ回路３４の出力がローレベルに維持されるようにな
るため、上記に説明した通常動作に戻る。

以上説明したように、コンパレータ４０は通常動作では
ハイレベル出力を維持するが、閉駆動コイル上２側の駆
動回路に断線が発生すると、ローレベル出力に変換維持
されてトランジスタＱ１をＯＦＦに保持する。これによ
り、２つの駆動コイルＬｌ、Ｌ２への給電が共に遮断さ
れるようにして復帰バネ２２の作用によりアイドル制御
弁３の所定の安全開度が確保されるようにしである。

また、コンパレータ３５は通常動作ではローレベル出力
を維持するが、開駆動コイルＬ１への通電を制御するト
ランジスタＱ１の短絡が発生すると、ハイレベル出力に
変換維持されてトランジスタＱ２をＯＮに保持する。こ
れにより、２つの駆動コイルＬ１．Ｌ２に通電して電磁
力をバランスさせて相殺し、やはり復帰バネ２２の作用
によりアイドル制御弁３の所定安全開度を確保する。

く発明の効果〉 以上説明したように、本発明によると、閉駆動コイル側
が断線した場合には開駆動コイルへの通電を遮断して、
従来フェイルセーフとして設けられていた復帰バネによ
ってアイドル制御弁の開度を安全開度に誘導し、開駆動
コイル側に短絡が発生し開駆動コイルに連続通電される
ようになった場合には、閉駆動コイルにも連続通電して
、２つのコイルの電磁力のバランスさせて相殺し、やは
り復帰バネによりアイドル制御弁の所定の安全開度を確
保する。

これにより、２つのコイルへの給電が共に遮断した場合
の他、閉駆動コイル側駆動回路の断線時や開駆動コイル
側駆動回路の短絡時において、アイドル制御弁が全開と
なって機関のアイドル回転数が異常に上昇する異常状態
を回避することができ、アイドル制御弁駆動回路のフェ
イルセーフを一層確実なものにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるアイドル制御弁駆動回路の一実施
例を示す回路図、第２図はアイドル制御弁の全体断面図
、第３図は第２図の一部分断面図、第４図は従来例のア
イドル制御弁駆動回路の構成を示す回路図、第５図は第
４図に示した回路の動作例を示す波形タイムチャート図
である。 ３・・・アイドル制御弁　　２２・・・復帰バネ３１．
３３，３６．３８・・・ＮＯＴ回路　　３２．３９・・
・ＮＡＮＤ回路　　３４．４１・・・ＡＮＤ回路　　３
５．４０・・・コンパレータ　　４２・・・制御装置　
　Ｑｌ、Ｑ２・・・トランジスタ　　Ｄ３〜ＤＩＯ・・
・ダイオード　　ＬＬ・・・開駆動コイル　　Ｌ２・・
・閉駆動コイル　　φ・・・駆動信号 特許出願人　日本電子機器株式会社 代理人　弁理士　笹　島　　冨二雄 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃機関のスロットル弁をバイパスする補助空気通路に
   介装され、開駆動コイルと閉駆動コイルを有し、両コイ
   ルに相補に通電される駆動電流の相互のデューティ比に
   よって弁開度が制御され、さらに前記両駆動コイルの非
   駆動時に所定の開度に自動復帰させる復帰バネを有する
   アイドル制御弁において、閉駆動コイルの駆動回路が断
   線していることを判定する閉駆動回路断線判定手段と、
   該閉駆動回路断線判定手段により断線が判定された時に
   開駆動コイルへの駆動電流の供給を遮断する開駆動回路
   遮断手段と、閉駆動コイルの駆動回路が短絡しているこ
   とを判定する開駆動回路短絡判定手段と、該開駆動回路
   短絡判定手段によって短絡が判定された時に閉駆動コイ
   ルへ駆動電流を連続して供給する閉駆動回路通電手段と
   、を備えたことを特徴とするアイドル制御弁駆動回路。