JPH0735005A - 電磁負荷を駆動する方法と装置 - Google Patents
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Abstract
とができるように電磁負荷を駆動する。 【構成】 可動部材が終端位置X2に達するスイッチン
グ時点TBIPが、電磁負荷に流れる電流(破線)の波形
に現れる折曲点を検出することによって求められる。こ
のスイッチング時点は電磁負荷への電流が遮断される還
流期間(T2ーT3)の間に求められる(b)。この期
間では、電磁負荷間の電圧が0となるので、電圧調節を
省略することができ、また電流は還流回路に流れ、電磁
負荷用のスイッチングトランジスタには流れないので、
熱損失を顕著に減少させることができる。
Description
法と装置に関し、さらに詳細には、可動部材を有する電
磁負荷、特に内燃機関の噴射装置の電磁弁を駆動する方
法と装置に関する。
−OS3426799(US−A4653447)から
知られている。同公報に記載されている装置において
は、電磁弁のスイッチング時点とそれに基づいたスイッ
チオン並びにスイッチオフ時間が検出されている。電磁
弁を流れる電流の時間波形に基づいて電磁弁の正確なス
イッチング時点が定められる。
び/またはディーゼルエンジンの燃料噴射を制御するた
めに使用される。最少噴射量でも正確に計量するため
に、給電された電磁弁の接極子(アーマチュア)がその
両終端位置の一方に到達するスイッチング時点が特に重
要になる。
ング時点が発生する時間窓内で電流波形を調べ、この時
間波形に基づいてスイッチング時点を求めることが行な
われている。
な構成でスイッチング時点を求めることができる電磁負
荷を駆動する方法と装置を提供することである。
に、本発明では、可動部材を有する電磁負荷、特に内燃
機関の噴射装置の電磁弁を駆動する方法と装置であっ
て、可動部材が終端位置へ達するスイッチング時点が電
磁負荷に流れる電流に対応する変量の時間波形の折曲点
を検出することによって求められる電磁負荷を駆動する
方法と装置において、スイッチング時点が還流期間の間
に求められる構成を採用している。
発生すると予測される時間窓が設定される。この時間窓
は運転パラメータに従って設定される。このように設定
された時間窓内で負荷に直列に接続されたスイッチング
手段を開放することによって還流回路がアクティブにさ
れる。スイッチング時点は電流波形の勾配の変化を検出
することにより求められる。
ことにより、時間窓の間で電圧を調節する装置が不要に
なる。同時に電圧調節器を有する装置に比較して電力損
失が著しく減少する。
細に説明する。
装置に関する。この装置は原理的にはそれぞれの電磁負
荷に関連して使用することができ、従って具体的な使用
例に限定されるものではない。しかし特に、本発明装置
は、内燃機関に関連して、特に内燃機関の燃焼室へ燃料
を供給する場合に効果的に使用される。そのために内燃
機関への燃料供給量を制御する電磁弁が特に好ましい方
法で使用される。
最少燃料量をできる限り正確に計量して供給することが
必要になる。そのためには、給電される電磁弁の接極子
(アーマチュア)が一方の終端位置へ達する時点が正確
にわかっていることが必要となる。この時点は通常噴射
期間の開始(begin of injection period BIP)と
呼ばれている。この時点は電磁弁電流の時間的な推移波
形を調べることによって求められる。好ましくは電圧を
一定にしたときの電流の時間波形、ないしは電流を一定
にしたときの電圧の時間波形を調べ、その波形に折曲
点、ないしは観察している変量(パラメータ)の微分商
に検出可能な顕著な変化があるかどうかが検出される。
制御する装置の主要な構成が概略図示されている。スイ
ッチング手段110を介して電磁負荷100が電源装置
(Ubat)と接続されている。スイッチング手段110
は駆動装置120によって駆動される。駆動装置120
はまた電流調節ないし電圧調節装置130と接続されて
いる。
てアースと接続されている。センサ145は検出回路1
40と接続され、この検出回路は電圧調節ないし電流調
節装置130と接続されている。電磁負荷とセンサ14
5の直列回路に対して並列に還流(フリーホイール)装
置150が接続されている。最も簡単な実施例において
は、この還流装置150は対応して接続された還流ダイ
オード(フリーホイールダイオード)から形成される。
びセンサ145からなる直列回路における各素子の順序
は、異なるように選択することも可能である。重要なこ
とは、センサ145が、スイッチング手段110が開放
されている時にも負荷と電気的に直接接続されており、
かつ還流期間において流れる電流ないしは印加される電
圧をセンサ145によって測定できるように、配置され
ていることである。
する。図2において電磁弁ニードルのストロークHが一
点鎖線で、電磁弁間で降下する電圧UMが実線で、かつ
電磁弁に流れる電流IMが破線で記載されている。これ
らの信号の波形が図2では時間にわたって図示されてい
る。
置の状態が示されている。この図示は単に例に過ぎな
い。時間的な波形は使用される電磁弁のタイプと印加電
圧に顕著に依存する。
置X1にある。電流IMは値0をとり、電磁弁間で降下
する電圧UMも同様に第1の値U1をとる。所定の時点
T1で駆動装置120がスイッチング手段110を閉成
する。その結果、電圧は第2の値U2をとる。この値は
バッテリ電圧Ubatの領域にある。同時に電流IMは時間
の経過とともに上昇する。電磁弁の接極子は最初は反応
を示さない。
しきい値に達するまで続けられる。このしきい値は約1
0Aの領域にある。このしきい値に達すると、電流調節
装置130が対応した信号を発生し、この信号が駆動装
置120に供給される。駆動装置120はスイッチング
手段110を駆動して、スイッチング手段を開放させ
る。それによって電磁弁に流れる電流が下降する。電流
調節装置130はセンサ145が検出した電流値を設定
された目標値と比較して、比較結果に従って駆動装置1
20に供給する信号を発生する。
を開閉することによって電流ないし電圧をその目標値に
調節する。この目標値は本実施例においては約10Aで
ある。しきい値に達しかつ電流調節がアクティブになっ
た時点から、接極子はその第2の終端位置X2の方向へ
移動する。
る時間窓(ウィンドウ)が設定される。この時間窓の内
部でスイッチング時点TBIPが発生すると予想される。
数、噴射される燃料量などの運転パラメータあるいは他
の変量(パラメータ)に従ってマップから読み出される
ようにすると特に効果的である。
調節へ移行する。これは、電圧調節装置130が電磁弁
間で降下する電圧を設定可能な電圧値(約4から9ボル
トの大きさ)に調節することを意味している。電流はも
はや2つのしきい値間で双方向に変動せず、本実施例に
おいてはゆっくりと下降する。その場合に接極子は新し
い終端位置X2方向への移動を続行する。電流は必ずし
もゆっくりと減少する必要はない。それぞれ実施形態に
従って電流は時点tBIPの両側で常に区別可能な波形を
有する。
イルには電圧が誘導される。スイッチング時点TBIPで
接極子はその新しい終端位置に達して、移動を終了す
る。それによって、誘導された電圧が消滅する。その結
果、コイルに流れる電流IMは他の勾配を有する。電流
波形の変化は検出回路140によって検出される。時点
T3で時間窓が終了した後に、選択的に電流調節へ移行
するか、あるいはT3がT4と等しい場合にはスイッチ
110が開放する。時点T4でスイッチ110が開放さ
れ、電磁弁の駆動が終了する。
が使用される。この種の駆動においては電圧調節の間の
スイッチ110の電力損失の応力(ストレス)は非常に
高い。噴射装置の一般的な効率を高め、かつスイッチ1
10の熱的な応力を減少させるためには、この電力損失
を減少させることが望まれる。
る。スイッチ110が開放されている間、還流装置15
0がアクティブになる。これは、スイッチ110が開放
している場合には電流はダイオード150とセンサ14
5を介して負荷に流れることを意味している。理想的な
条件の下では、すなわち電磁負荷100のオーム抵抗と
ダイオード150間で降下する電圧が0であり、接極子
が移動しない場合には、この電流は不変に流れ続ける。
実際の条件の下では、すなわち負荷のオーム抵抗が0で
はなく、ダイオードで約1ボルトの電圧が降下する場合
には、電流波形は負の勾配を有し、この勾配は、動き、
正確に言えば誘導された負の電圧の影響を受けてさらに
減少される。
達すると、誘導された電圧はなくなる。それによって、
電流が緩慢に下降し、ないしは場合によっては上昇す
る。この電流波形の勾配における変化がスイッチング時
点TBIPの検出に利用される。
る。時点T2まで、かつ時点T3からの信号波形は図2
(a)に示す信号波形に対応する。本発明によれば、図
2(b)に示すように、時点T2でスイッチ110が開
放される。それによって、電磁弁に流れる電流IMが時
間と共に減少する。接極子がその新しい終端位置X2に
達すると、電流はわずかな勾配で下降する。この折曲点
ないし電流波形の一次微分の変化が検出装置140によ
って検出される。
を用いて説明する。第1のステップ300において時点
T1とT2間の駆動の第1段階の間に種々の運転パラメ
ータに従って、通常スイッチング時点が発生する時点T
2とT3により定められる時間窓が設定される。
される。時間カウンタが時間窓の下限値T2をまだ越え
ない間は、電流調節が行われる。判断ステップ230に
おいて、時間カウンタが時間窓の下限値T2に達したこ
とが明らかにされた場合には、ステップ330でスイッ
チ110が駆動され開放される。続いてステップ340
においてスイッチング時点TBIPが検出できるように検
出装置140がアクティブにされ、ステップ350にお
いて検出装置140によりスイッチング時点が求められ
る。
になる時間窓内でスイッチング時点が求められることを
意味している。
タが時間窓T3の第2のしきい値を越えたことが明らか
にされた場合には、ステップ370において再び通常の
電流調節へ移行する。時間カウンタが第2のしきい値を
まだ越えていない場合には、時間カウンタがステップ3
80において増大され、また判断ステップ360へ達す
る。
時点が検出されるとすぐに、再び電流調節に移行するよ
うにすることも可能である。
TBIPが発生すると予測される時間窓の間電流調節が中
止され、スイッチ110が開放される。この期間の間に
電流波形を調べることによってスイッチング時点の検出
が行われる。スイッチング時点の検出は、公知である。
てスイッチング時点の検出を行う構成により、特に、電
圧調節が不要になるという利点が得られる。それによっ
て構成コストが著しく削減できる。時間窓の間でのスイ
ッチ110の電力損失応力は著しく小さくなる。得られ
る特徴的な電流波形によって、エンジンタイプが様々
で、従って電気的あるいは機械的パラメータが著しく異
なっている場合でも、確実かつ安定した処理、即ちスイ
ッチング時点の検出が可能になる。実際の条件の下では
時間窓の間で電流レベルが減少することにより、電磁弁
の遮断時磁気回路に蓄積されているエネルギが小さいの
で、接極子の移動方向を急速に反転させることができ
る。これは、特に噴射期間が短いことを考えると従来に
比較して効果的なものになる。
よれば、安価な構成でスイッチング時点の検出を行なう
ことが可能になる。
る。
図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 可動部材を有する電磁負荷、特に内燃機
関の噴射装置の電磁弁を駆動する方法であって、可動部
材が終端位置へ達するスイッチング時点が電磁負荷に流
れる電流に対応する変量の時間波形の折曲点を検出する
ことによって求められる電磁負荷を駆動する方法におい
て、 スイッチング時点が還流期間の間に求められることを特
徴とする電磁負荷を駆動する方法。 - 【請求項2】 スイッチング時点が発生すると予測され
る時間窓が設定されることを特徴とする請求項1に記載
の方法。 - 【請求項3】 時間窓が運転パラメータに従って設定さ
れることを特徴とする請求項2に記載の方法。 - 【請求項4】 負荷に直列に接続されたスイッチング手
段を開放することによって時間窓内で還流回路がアクテ
ィブにされることを特徴とする請求項1から3までのい
ずれか1項に記載の方法。 - 【請求項5】 スイッチング時点が電流波形の勾配の変
化に基づいて検出されることを特徴とする請求項1から
4までのいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項6】 可動部材が終端位置へ達するスイッチン
グ時点を電磁負荷に流れる電流に対応する変量の時間波
形の折曲点を検出することによって求める手段を備え
た、可動部材を有する電磁負荷、特に内燃機関の噴射装
置の電磁弁を駆動する装置において、スイッチング時点
を還流期間の間に求める手段が設けられることを特徴と
する電磁負荷を駆動する装置。
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