JPS628361Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、内燃機関の電磁式燃料噴射弁等の電
磁式切換装置の電流制御回路に関する。

リレー、ソレノイド或いは内燃機関の電磁式燃
料噴射弁等の電磁式切換装置は、駆動電流が所定
レベルに達しない限り作動しないために作動開始
時には大なる駆動電流を必要とする。しかし乍
ら、この大なる駆動電流を電磁式切換装置の動作
中常時流し続けた場合には励磁巻線が発熱したり
或いは損失電力が増大するという不具合が生じ
る。このため、電磁式切換装置の駆動時に大なる
電流を供給し、該切換装置の動作後は動作状態を
保持し得る程度の小なる電流すなわち保持電流を
供給するように制御する電流制御回路が用いられ
ている。また、動作後の切換装置に上記保持電流
を供給しておくことにより復旧時間を短縮し得る
という利点もある。

第１図に、電磁式切換装置の電流制御回路の従
来例のブロツク図が示されている。図において、
１は電磁式切換装置としての例えば内燃機関にお
ける燃料噴射用電磁弁であり、駆動回路２により
駆動される。入力端子３には吸気量や内燃機関の
瞬時回転数等のエンジン作動パラメータによつて
ほぼ定まるパルス幅を有する第２図ａに示す如き
燃料噴射制御パルスｔ_iが印加される。この制御
パルスｔ_iはインバータ４及びNOR回路５を経て
駆動回路２の入力端に印加される。駆動回路２は
制御パルスｔ_iの印加により電磁弁１を駆動すべ
くオン状態となる。電磁弁１に流れる電流は電流
検出回路６において検出され、次段のスイツチン
グ回路７に供給される。スイツチング回路７は、
電磁弁１に流れる電流の最大値I₁を決めるべく第
２図ｄに示す如き出力を発生する第１比較回路８
と、電磁弁１に流れる保持電流の極大値I₂及び極
小値I₃に応じてオン・オフ動作して第２図ｅに示
す如き出力を発生する第２比較回路９とを有して
おり、各々の出力はNOR回路１０を経て第２図
ｆに示す如きパルス信号でNOR回路５の一方の
入力端に供給される。従つて、駆動回路２が
NOR回路５の出力信号（第２図ｇ）に応じてオ
ン・オフ動作をするために電磁弁１に流れる電流
は第２図ｃに示す如く変化する。

また、電磁弁１の電流を上述の如くスイツチン
グにより制御する場合、電磁弁１に逆起電力が生
ずるために該逆起電力を吸収すべく逆起電力吸収
回路１１が設けられている。この逆起電力吸収回
路１１は、電磁弁１に並列に接続されたトランジ
スタ等から構成されたフライホイール回路１２を
有している。このフライホイール回路１２は電磁
弁１の該燃料噴射制御パルスｔ_iに対する応答性
を高めるためには電磁弁１のスイツチング領域
（第２図Ａ）内でオンするのが望ましい。従つ
て、第１比較回路８の出力を第２図ｉに示す如く
△ｔだけ遅延させる遅延回路１３と、該遅延回路
１３の出力に応じてフライホイール回路１２をオ
ンせしめる制御回路１４とが設けられている。

かかる電磁式切換装置の電流制御回路における
逆起電力吸収回路１１においては、フライホイー
ル回路１２のオン時と電磁弁１のスイツチング領
域（第２図Ａ）の開始点とを一致させるために遅
延回路１３を用いているが同期をとるのが非常に
因難であり、又遅延時間△ｔの調整が必要である
という欠点があつた。

本考案の目的は、上記した欠点を解消した電磁
式切換装置の電流制御回路を提供することであ
る。

本考案は、電磁弁に並列に接続されたフライホ
イール回路をオン・オフ制御する制御手段をサイ
リスタ（SCR）を用いて構成することによりフ
ライホイール回路のオン時と電磁弁のスイツチン
グ領域の開始点とを同期させたことを特徴とす
る。

以下、本考案を第３図乃至第５図を参照して詳
細に説明する。

第３図は、本考案による一実施例のブロツク図
であり、図中第１図と同等部分は同一符号により
示されている。図において、逆起電力吸収回路１
１におけるフライホイール回路１２をオン・オフ
制御する制御手段の回路構成以外は第１図と同様
である。この制御手段は、制御パルスｔ_iに応じ
て作動するスイツチ回路１５と、フライホイール
回路１２の入力端とスイツチ回路１５の出力端と
の間に接続されたサイリスタ（SCR）と、スイ
ツチング回路７における第２比較回路９の出力信
号に応じて該SCRのゲートに点弧電流を供給す
る例えば微分回路１６及びダイオードD₁からな
るトリガ回路１７とを有している。また、SCR
のターンオン時間を調整するための例えばコンデ
ンサC₁及び可変抵抗VRからなる調整回路が設け
られている。

第４図は、第３図の実施例の具体的な構成を示
す回路図であり、図中第３図と同等構成部分は破
線で囲われて同一符号によつて示されている。図
において、入力端子３に印加された制御パルスｔ
_iは演算増幅器OP₁と抵抗R₁からなるインバータ
４で位相反転されてNOR回路５に供給される。
NOR回路５は抵抗R₂〜R₅及びトランジスタQ₁か
ら構成されており、その出力は次段の駆動回路２
に供給される。駆動回路２は抵抗R₆，R₇及びト
ランジスタQ₂からなり、トランジスタQ₂のコレ
クタは一端が正電位線１８に接続された電磁弁１
の他端に接続されている。また、トランジスタ
Q₂のエミツタと負電位線１９との間には電流検
出回路６としての抵抗R₈が接続されており、ト
ランジスタQ₂のエミツタと抵抗R₈との接続点P₁
には電磁弁１に流れる電流に応じた電圧が発生す
る。

スイツチング回路７は、第１比較回路８を構成
する演算増幅器OP₂と第２比較回路９を構成する
演算増幅器OP₃とを有している。演算増幅器OP₂
及びOP₃の反転入力端子には電磁弁１の電流変動
に応じて変化する点P₁の電位が印加され、又各々
の出力端は抵抗R₉，R₁₀を介して正電位線１８に
接続されている。演算増幅器OP₂は非反転入力端
子に点P₂の電位を抵抗R₁₁，R₁₂からなる分圧回路
で分圧した点P₃の第１基準電位が印加され、点P₁
すなわち反転入力端子の電位が該第１基準電位よ
り大になることにより第５図ｄの如く負電位の出
力を発生する。なお、電磁弁１の電流の最大値I₁
は演算増幅器OP₂の非反転入力端子の電位、すな
わち抵抗R₁₁，R₁₂による分圧電位（第１基準電
位）により定まる。一方、演算増幅器OP₃の非反
転入力端子には点P₂の電位を抵抗R₁₄，R₁₅からな
る分圧回路で分圧した点P₄の第２基準電位が印加
される。更に、演算増幅器OP₃の非反転入力端子
と出力端子との間には抵抗R₁₆が接続されている
ために第２基準電位は演算増幅器OP₃の出力電位
に応じて電磁弁１の保持電流の極大値I₂及び極小
値I₃を決める２つの基準電位に変化する。なお、
低抗R₁₆により極大値I₂と極小値I₃との幅が決定さ
れる。また、点P₂の電位を低抗R₁₇，R₁₈からなる
分圧回路で分圧した点P₅の基準電位は演算増幅器
OP₁の非反転入力端子及び後述する演算増幅器
OP₄の非反転入力端子にそれぞれ印加されてい
る。なお、点P₂の電位は抵抗R₁₉及びツエナーダ
イオードZD₁で決定される。演算増幅器OP₂の出
力（第５図ｄ）及び演算増幅器OP₃の出力（第５
図ｅ）は、抵抗R₂₀〜R₂₃及び演算増幅器OP₄から
構成されたNOR回路１０に供給され、第５図ｆ
に示す如き出力でNOR回路５の入力抵抗R₃に印
加される。また、演算増幅器OP₃の出力は次段の
逆起電力吸収回路１１に供給される。

逆起電力吸収回路１１は、電磁弁１に並列に接
続されたフライホイール回路１２と、スイツチン
グ回路７における第２比較回路９の出力すなわち
演算増幅器OP₃の出力に応じて該フライホイール
回路１２をオン・オフせしめる制御手段とから構
成されている。フライホイール回路１２はエミツ
タがダイオードD₂を介して電磁弁１に接続され
かつコレクタが正電位線１８に接続されたトラン
ジスタQ₃を有しており、該トランジスタQ₃のベ
ースとエミツタとの間には抵抗R₂₄が、ベースと
正電位線１８との間にはダイオードD₃が接続さ
れ、更にベースには入力抵抗R₂₅が接続されてい
る。一方、制御手段におけるスイツチ回路１５は
エミツタが負電位線１９に接続されたトランジス
タQ₄と、該トランジスタQ₄のベースと負電位線
１９及びベースと入力端子３との間にそれぞれ接
続された抵抗R₂₆及びR₂₇とからなり、制御パルス
ｔ_iが印加されることによりオンして第５図ｋに
示す如き出力を発生する。トランジスタQ₄のコ
レクタにはSCRのカソードが接続され、該SCR
のアノードはフライホイール回路１２の入力端す
なわち抵抗R₂₅の一端に接続されている。SCRの
ゲートにはトリガ回路１７の出力端が接続されて
いる。トリガ回路１７は、演算増幅器OP₃の出力
信号（第５図ｅ）を微分して第５図ｉなる出力信
号を発生するコンデンサC₂及び抵抗R₂₈からなる
微分回路１６と、SCRのトリガパルスとなる該
微分回路１６の出力信号の正成分（第５図ｊ）の
みを通過せしめるダイオードD₁及び該トリガパ
ルスのレベルを設定する抵抗R₂₉とから構成され
ている。

かかる構成の逆起電力吸収回路１１において、
制御パルスｔ_iが入力端子３に印加されることに
よりスイツチ回路１５はパルスｔ_iの区間でオン
する。従つて、SCRにはパルスｔ_iの区間順方向
バイアスが掛かるためにSCRは第５図ｊにおけ
る最初のトリガパルス（第５図ｊにおけるＢ）で
オンし、その後は制御パルスｔ_iが消滅するまで
自己保持特性によりオン状態を持続する。よつ
て、SCRのアノードには第５図ｋに示す如き波
形が得られる。なお、第５図ｊにおける最後のト
リガパルスＣが印加された時点ではスイツチ回路
１５がオフ状態にあることによりSCRには順方
向バイアスが掛からないためにSCRはオフ状態
にある。SCRがオンすることによりフライホイ
ール回路１２のトランジスタQ₃がオンする。そ
して、電磁弁１に逆起電力（第５図ｌ）が発生す
ることによりダイオードD₂がオンするために該
逆起電力を正電位線１８に放電するのである。ま
た、トランジスタQ₃がオン状態にあるのはSCR
がオンしている間であるためにスイツチング領域
Ａ以外で生じた逆起電力は電磁弁１の他端とトラ
ンジスタQ₂のベースとの間に接続されたツエナ
ーダイオードZD₂によつてトランジスタQ₂のベー
ス電流として放電される。これは制御パルスｔ_i
に対する電磁弁１に流れる電流の応答性を高める
ためである。

また、SCRに並列に接続されたCR回路は該
SCRのターンオン時間を調整するための調整回
路である。すなわち、ゲートにトリガパルスが印
加されてSCRがオフ状態からオン状態に移行す
る場合におけるオン電流がラツチング電流に達す
る時間を変化させ得るために可変抵抗VRを調整
することによりSCRのオンのタイミングを微調
整できる。従つて、これにより電磁弁１に並列に
接続されたフライホイール回路１２がオンした場
合に生ずるスイツチング回路７のスイツチングタ
イミングのずれを調整し得るために第５図ｃにお
ける電磁弁１の電流の最小値I₄の調整が可能とな
る。

以上詳述した如く、本考案による電磁式切換装
置の電流制御回路によれば、フライホイール回路
１２のオン・オフタイミングをサイリスタを用い
てスイツチング信号によつて直接コントロールす
ることにより、フライホイール回路のオンするタ
イミングを電磁弁のスイツチング領域の開始点に
簡単に同期させることができるから、従来のよう
に遅延回路を用いて同期をとる必要がないために
遅延回路を省略でき、又その調整を必要としな
い。また、SCRは増幅度が極めて高くかつ安価
であるために回路構成を簡略化できると共にコス
ト低減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電流制御回路のブロツク図、第
２図は第１図の各部における波形図、第３図は本
考案による電流制御回路の一実施例のブロツク
図、第４図は第３図の実施例の具体的な回路図、
第５図は第４図の各部における波形図である。 主要部分の符号の説明、１……電磁弁、２……
駆動回路、５，１０……NOR回路、６……電流
検出回路、７……スイツチング回路、１１……逆
起電力吸収回路、１２……フライホイール回路、
１５……スイツチ回路、１６……微分回路、１７
……トリガ回路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 電磁式切換装置と、前記電磁式切換装置に流
   れる電流を検出する電流検出回路と、前記電流
   検出回路の検出電流値に応じてオン・オフ動作
   をするスイツチング回路と、所定入力信号若し
   くは前記スイツチング回路の出力信号に応じて
   前記電磁式切換装置を駆動する駆動回路と、前
   記電磁式切換装置に並列に接続された前記電磁
   式切換装置に生ずる逆起電力を吸収するフライ
   ホイール回路と、前記スイツチング回路の出力
   信号に応じて前記フライホイール回路をオン・
   オフせしめる制御手段とを含む電磁式切換装置
   の電流制御回路において、前記制御手段は、該
   所定入力信号に応じて作動するスイツチ回路
   と、前記フライホイール回路の入力端と前記ス
   イツチ回路の出力端との間に接続されたサイリ
   スタと、前記スイツチング回路の出力信号に応
   じて前記サイリスタのゲートに点弧電流を供給
   するトリガ回路とを有することを特徴とする電
   磁式切換装置の電流制御回路。 (2) 前記トリガ回路は、前記スイツチング回路の
   出力信号を微分する微分回路と、前記微分回路
   の出力端と前記サイリスタのゲートとの間に接
   続された一方向性素子とからなることを特徴と
   する実用新案登録請求の範囲第１項記載の電磁
   式切換装置の電流制御回路。 (3) 前記制御手段は、前記サイリスタのターンオ
   ン時間を調整する調整手段を有することを特徴
   とする実用新案登録請求の範囲第１項又は第２
   項記載の電磁式切換装置の電流制御回路。