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発明の名称 少なくとも1つの負荷を制御するための方法及び装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−193531(P2001−193531A)
公開日 平成13年7月17日(2001.7.17)
出願番号 特願2000−358255(P2000−358255)
出願日 平成12年11月24日(2000.11.24)
代理人 【識別番号】100061815
【弁理士】
【氏名又は名称】矢野 敏雄 (外4名)
発明者 ユルゲン ビースター / ウド シュルツ
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 少なくとも1つの負荷を制御するための方法であって、少なくとも1つの切り換え手段を用いて、前記負荷を流れる電流が制御信号(AD)に依存して制御可能である方法において、少なくとも1つの安全信号がある場合、負荷が比較的安全な状態となるように当該負荷が制御されるように構成されていることを特徴とする方法。
【請求項2】 安全信号の動作形式を蓄積手段の状態に基づいて検査する請求項1記載の方法。
【請求項3】 蓄積手段の再充電時に当該蓄積手段の状態が予期されるように変化しない場合、エラーを検出する請求項1又は2記載の方法。
【請求項4】 安全信号がある場合に蓄積手段の電圧が予期値(S3)からずれている場合、第1のエラーを検出する請求項1〜3迄の何れか1記載の方法。
【請求項5】 安全信号があって、蓄積手段の再充電時に当該蓄積手段の電圧が降下しない場合エラーを、殊に、安全信号の領域内で検出する請求項4記載の方法。
【請求項6】 安全信号がない場合(OFF=0)、蓄積手段の再充電時に当該蓄積手段の電圧が上昇しない場合に、第2のエラーを検出する請求項1〜5迄の何れか1記載の方法。
【請求項7】 少なくとも1つの負荷を制御するための装置であって、少なくとも1つの切り換え手段を用いて、負荷を流れる電流が制御信号に依存して制御可能である装置において、少なくとも1つの安全信号がある場合に、負荷が比較的安全な状態となるように当該負荷が制御される手段が設けられていることを特徴とする装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも1つの負荷、例えば、内燃機関内への燃料噴射制御用磁気弁を制御するための方法であって、少なくとも1つの切り換え手段を用いて、前記負荷を流れる電流が制御信号(AD)に依存して制御可能である方法に関する。
【0002】
【従来の技術】電磁負荷の制御用の方法及び装置は、ドイツ連邦共和国特許公開第19701471号公報から公知である。ここには、内燃機関内への燃料噴射制御用電磁弁の制御用方法及び装置が記載されている。殊に、ここには、所謂電磁弁制御型コモンレールシステムが記載されている。通常のように、噴射器のスイッチオンを加速するために所謂ブースターコンデンサが使用され、ブースターコンデンサは、給電電圧に較べて高い電圧に充電されている。このコンデンサの充電は、通常のように、制御時の所謂高速消去期間(Schnell-Loeschphase)中及び/又は所謂2つの制御間のリチャージ期間内に行われる。エンジンの比較的長いエンジンブレーキ期間中、乃至、燃料噴射が行われていない期間中、コンデンサが放電される。その結果、第1の燃料噴射時に、弁の切り換え過程は、その時点迄の切り換え過程程速く行われない。この欠点を回避するために、従来技術では、燃料噴射から直ぐ次の燃料噴射前の比較的長い休止期間後コンデンサが充電されるように構成されている。
【0003】リチャージ期間中に再充電する際、負荷が通常のように応動しないように負荷が短時間通電される。通電遮断時に誘起される電圧が、コンデンサの充電に使用される。その際、不利な条件では、負荷が応動して燃料量が調量されない事態が生じることがある。
【0004】そのような装置では、燃料噴射が行われない運転状態、乃至、内燃機関が遮断される必要がある場合に、噴射器により燃料が調量されない事態を確実に阻止する必要がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、燃料噴射が行われない運転状態、乃至、内燃機関が遮断される必要がある場合に、噴射器により燃料が調量されない事態を確実に阻止することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によると、この課題は、少なくとも1つの安全信号がある場合、負荷が比較的安全な状態となるように当該負荷が制御されるように構成されていることにより解決される。本発明によると、この課題は、少なくとも1つの安全信号がある場合に、負荷が比較的安全な状態となるように当該負荷が制御される手段が設けられていることにより解決される。
【0007】本発明は、少なくとも1つの負荷、例えば、内燃機関内への燃料噴射制御用磁気弁を制御するための方法であって、少なくとも1つの切り換え手段を用いて、前記負荷を流れる電流が制御信号(AD)に依存して制御可能である方法において、少なくとも1つの安全信号がある場合、負荷が比較的安全な状態となるように当該負荷が制御されるように構成されていることを特徴とする方法である。
【0008】本発明は、少なくとも1つの負荷、例えば、内燃機関内への燃料噴射を制御するための電磁弁を制御するための装置であって、少なくとも1つの切り換え手段を用いて、負荷を流れる電流が制御信号に依存して制御可能である装置において、少なくとも1つの安全信号がある場合に、負荷が比較的安全な状態となるように当該負荷が制御される手段が設けられていることを特徴とする装置である。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の有利な実施例は従属請求項に記載されている。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図を用いて説明する。
【0011】本発明の装置は、有利には内燃機関、殊に、自己点火式内燃機関に使用される。そこでは、電磁弁が燃料調量の制御のために使用されている。この電磁弁は、以下負荷と呼ばれる。本発明は、この用途に限定されるものではなく、電磁負荷を必要とするところでは至る所で使用することができる。
【0012】内燃機関に使用する場合、殊に、自己点火式内燃機関では、電磁弁の開時点と閉時点により、シリンダ内への燃料の噴射開始乃至噴射終了時点が決まる。
【0013】図1には、本発明の装置の主要要素が示されている。図示の実施例は、4シリンダ内燃機関である。この際、各負荷には、1つの燃料噴射弁が配属されており、各燃料噴射弁には、内燃機関のシリンダが配属されている。比較的多いシリンダ数の内燃機関では、相応の多数の弁、切り換え手段及びダイオードを設けることができる。
【0014】100,101,102及び103で、負荷が示されている。負荷100〜103の各1つの第1の端子は、切り換え手段115及びダイオード110を介して電圧給電部105と接続されている。
【0015】ダイオード110は、当該ダイオードのアノードがプラス極に接続されており、当該ダイオードのカソードが切り換え手段115に接続されている。切り換え手段115は、有利には、電界効果トランジスタである。
【0016】負荷100〜103の第2の端子は、各々第2の切り換え手段120,121,122及び123を介して抵抗手段125と接続されている。切り換え手段1020〜123は、同様に有利には電界効果トランジスタである。切り換え手段120〜123は、ロウサイドスイッチ、切り換え手段115は、ハイサイドスイッチと呼ばれる。抵抗手段125の第2の端子は、電圧供給源の第2の端子と接続されている。
【0017】各負荷100〜103には、ダイオード130,131,132及び133が配属されている。ダイオードのアノード端子は、各々負荷とロウサイドスイッチとの間の接続点に接続されている。カソード端子は、コンデンサ145並びに別の切り換え手段140と接続されている。切り換え手段140の第2の端子は、負荷100〜103の第1の端子と接続されている。切り換え手段140の第2の端子は、負荷100〜103の第1の端子と接続されている。切り換え手段140は、同様に有利には電界効果トランジスタである。この切り換え手段140は、ブースタースイッチと呼ばれる。コンデンサ145の第2の端子は、同様に給電電圧105の第2の端子と接続されている。
【0018】制御ユニット160は、ハイサイドスイッチ115に制御信号AHを供給する。切り換え手段120は、制御ユニット160により制御信号AL1が供給され、切り換え手段121は、制御信号AL2が供給され、切り換え手段121は、制御信号AL2が供給され、切り換え手段122は、制御信号AL3が供給され、切り換え手段123は、制御信号AL4が供給され、切り換え手段140は、制御信号ACが供給される。
【0019】電圧給電部105の第2の端子と、切り換え手段115と負荷100〜103の第1の端子との間の接続点との間には、ダイオード150が接続されている。この際、ダイオードのアノードは、電圧給電部105の第2の端子と接続されている。
【0020】制御部は、特に、回転数発信器180の信号N、アクセルペダル位置FPを示す発信器195の信号及び端子50に印加された電圧190を処理する。所謂端子50には、スタータが作動された場合に電圧が印加される。端子50の電圧は、スタータの操作乃至内燃機関の有利な直ぐのスタートを示す。
【0021】制御部160により、抵抗125の電圧降下を評価することによって、制御部により、負荷を流れる電流が検出される。
【0022】図示の装置構成により、電流測定抵抗125を介しての電流測定は、切り換え手段120〜123の1つが閉じられている場合に限って可能である。更に、電流測定手段は、電圧給電部とハイサイドスイッチとの間乃至ハイサイドスイッチと負荷との間には配設することができる。
【0023】図2には、殊に制御ユニット160が詳細に図示されている。制御ユニット160は、実質的にコンピュータ200、変換部210並びに制御モジュール220によって構成されている。コンピュータ200は、変換部210に制御信号AD及び信号USを供給する。信号ADは、実質的に、負荷が制御されるべき制御期間を決める。変換部210は、有利には、所謂ゲートアレイとして構成されており、制御期間AD及びブースターコンデンサ145に印加されるべき目標電圧USに基づいて、制御開始、制御終了AE及び目標電圧USを特徴付ける信号を決める。制御モジュール220は、この信号AB、AE及びUSを信号AH,AL1〜AL4乃至ACに変換し、それから、この信号により、終段203内に含まれている種々の切り換え手段が変換される。
【0024】図1には、終段230の可能な実施例が示されている。その際、本発明の手段は、終段の、この実施例に限定されるものではなく、他の終段に使用してもよい。殊に、切り換え手段の多い、又は少ない終段も可能である。
【0025】コンピュータ200、変換部210及び制御モジュール220は、実質的に図1の制御ユニット160を構成する。切り換え手段及び種々のダイオード乃至コンデンサ145は、終段230を構成する。終段230は、負荷を流れる電流を示す信号II、並びに、ブースターコンデンサ145に印加される電圧IIIを制御モジュールに伝送する。
【0026】通常のように、制御モジュール220は、電圧UIが、限界値S1の下側に降下した場合に、ブースターコンデンサの再充電を実行するように構成されている。択一選択的に、又は、補完的に、電圧UIをコンピュータ200に帰還するようにしてもよい。コンピュータ200は、制御期間の所定の値を与えることによって再充電を作動させる。有利には、再充電時に制御期間ADを値0に選定するとよい。
【0027】ブースターコンデンサ145の再充電時に、通常のように、負荷を流れる電流IIが、負荷が応動しないような値に調整されるように設定される。不利な状態では、比較的低い電流にも拘わらず、負荷が応動する場合が生じることがある。このような事態は不所望であり、本発明の方法によって確実に阻止する必要がある。従って、本発明によると、コンピュータ200は、安全信号OFFを制御モジュール220に供給するようにされている。この安全信号OFFの結果、ロウサイドスイッチ120,121,122及び123及び/又はハイサイドスイッチ115を制御して、電流を遮断するようにされる。そうすることによって、OFF信号がある場合、確実に、負荷を電流はながれないようにすることができる。安全信号OFFがある場合、負荷が、その安全な状態となるように、この負荷が制御される。殊に、安全信号によって、確実に、制御信号ADとは無関係に負荷は安全な状態をとるようになる。
【0028】コンピュータ200は、種々の作動特性量、例えば、回転数N及びセンサ195を用いて検出される運転手の所望に基づいて制御期間ADを算出する。変換部210は、特に負荷の反応及び切り換え時間を考慮し、所望の制御期間に基づいて制御開始時点及び制御終了時点を算出する。
【0029】本発明の方法は、図3に流れ図として詳細に図示されている。第1の問い合わせ部300は、燃料噴射が行われない運転状態が生じているかどうか検査する。これは、例えば、エンジンブレーキ運転状態の場合である。燃料噴射が行われない運転状態が生じている場合、即ち、燃料噴射が行われない運転状態が生じている場合、ステップ302で、安全信号OFFが作動され、即ち、1にセットされる。後続の問い合わせ部304は、ブースターコンデンサ145に印加されている電圧UIが限界値S1よりも小さいかどうか検査する。ブースターコンデンサ145に印加されている電圧UIが限界値S1よりも小さくない場合、新規に問い合わせ部300が行われる。
【0030】ブースターコンデンサ145の電圧UIが第1の限界値S1以下に降下された場合、ステップ306で、時間カウンタTが0にセットされる。続く問い合わせ部310は、燃焼が可能でない運転状態が生じているかどうか検査される。即ち、問い合わせ部310は、クランク乃至カムシャフトが燃料噴射が危険なく、燃料噴射がトルクに貢献せずに可能である位置をとるかどうか検査する。クランク乃至カムシャフトが燃料噴射が危険なく、燃料噴射がトルクに貢献せずに可能である位置をとらない場合、新たな問い合わせ部310が行われる。問い合わせ部310が、燃料噴射が危険なく可能であると思われる運転状態が生じているということを検出すると、ステップ312が行われる。ステップ312では、安全信号が0にセットされ、即ち、最早運転状態ではない。それと同時に、制御期間AD=0がセットされる。続いて、ステップ314で、時間カウンタが高められる。問い合わせ部316は、燃料噴射が行われない運転状態が常に生じているかどうか検査される。燃料噴射が行われない運転状態が常に生じていない場合、プログラムはステップ320で終了する。ステップ320で、安全信号は0にセットされ、負荷を電流が流れることは可能でなく、通常の制御プログラムが処理終了される。
【0031】簡単な実施例では、問い合わせ部310はなくすことができる。
【0032】問い合わせ部316が、燃料噴射が行われない運転状態が生じていることを検出した場合、続きの問い合わせ部318は、時間カウンタの内容Tが第1の時間限界値ST1よりも大きいかどうか検査される。時間カウンタの内容Tが第1の時間限界値ST1よりも大きくない場合、新たに問い合わせ部310が行われる。時間カウンタの内容Tが第1の時間限界値ST1よりも大きい場合、ステップ330が行われる。
【0033】上述の方法によると、確実に、ブースターコンデンサの電圧UIが限界値S1以下に降下した場合、ブースターコンデンサが充電される。図示の実施例では、電圧UIが限界値S1よりも小さく、燃料噴射が行われない場合に限って充電過程が行われる。充電過程の間、制御期間AD=0は、コンピュータ200によって変換部210に送出され、それと同時に、安全信号OFFは、負荷の制御が可能であるように設定される。
【0034】特に有利な実施例では、出来る限り後続の燃料噴射により、燃料が噴射しないのような時間ステップの場合に限って充電過程が行われるように設けられている。即ち、充電過程は、クランクシャフト乃至カムシャフトの所定の角度領域内でだけ再充電過程が可能となる。
【0035】問い合わせ部330は、電圧IIが第2の限界値S2よりも大きいかどうか検査される。電圧IIが第2の限界値S2よりも大きくない場合、ステップ332で、エラー状態が検出される。エラー状態が検出されると、即ち、電圧UIが第2の限界値S2よりも大きい場合、後続のステップ340が行われる。
【0036】問い合わせ部330は、問い合わせ部318と共に、所定の電圧値S2が所定の時間ST1内に達しているかどうか検査する。電圧S2が所定時間ST1内に達していない場合、終段230及び/又は制御ユニット220の領域内のエラーによって出力されることがある。殊に、充電過程の制御の領域内にエラーがあると思われる。このエラーは、安全信号がOFF=0でない場合に、ブースターコンデンサの電圧が予期値に上昇しない際に検出される。
【0037】問い合わせ部304に対して択一選択的に、充電過程を時間制御して行うようにしてもよい。即ち、エンジンブレーキ運転乃至燃料噴射が行われない運転状態の生起後所定待機時間経過後、充電過程は、ステップ306で初期化される。
【0038】ステップ330で、充電状態が正常に行われていることが検出された場合、信号OFFを介しての制御の遮断が検出される。このために、ステップ340で、安全信号OFFが、燃料噴射が行えないようにセットされる。それと同時に、時間カウンタTが0にセットされる。続く問い合わせ部342は、エンジンブレーキ運転が更に生じているかどうか検査される。エンジンブレーキ運転が更に生じていない場合、プログラムは、同様にステップ320で終了する。問い合わせ部342が、エンジンブレーキ運転が更に生じていることを検出した場合、ステップ344で、制御期間が0にセットされる。続きの問い合わせ部346が、時間カウンタが第2の時間限界値ST2よりも大きいかどうか検査する。時間カウンタが第2の時間限界値ST2よりも大きくない場合、ステップ348で、時間カウンタが高められ、問い合わせ部342が続く。問い合わせ部346が、時間Tが時間限界値ST2よりも大きいことを検出すると、ステップ350で、電圧UIが第3の限界値S3よりも小さいかどうか検査される。電圧UIが第3の限界値S3よりも小さくない場合、ステップ360で、エラー状態が検出される。電圧UIが第3の限界値S3よりも小さい場合、ステップ310に続く。
【0039】つまり、ブースターコンデンサの正常な充電が検出されると、充電過程は続き、その際、安全信号が作動状態となる。安全信号OFFが正常に伝送されて処理されると、この安全信号によって充電過程が遮断される。安全信号の正常な機能の場合、所定時間ST2内で、ブースターコンデンサの電圧UIが、限界値S3の下側に降下される必要がある。所定時間ST2内で、ブースターコンデンサの電圧UIが、限界値S3の下側に降下される場合、安全信号の正常な機能に基づくことができる。この場合には、ブースターコンデンサは充電されて、直ぐ次の燃料噴射時に負荷を正常に運転することができる。
【0040】しかし、安全信号が生じている間電圧が限界値S3の下側に低下した場合、安全信号が生じているにも拘わらず、充電過程が実行され、つまり、安全信号OFFにより、電流が遮断されない。これは、ステップ360でエラーとして検出される。
【0041】本発明によると、安全信号の作動形式は、ブースターコンデンサの状態(蓄積手段とも呼ぶことができる)に基づいて検査される。殊に、安全信号が生じている場合にブースターコンデンサの電圧が予期値からずれている場合、エラーが検出される。即ち、電圧が限界値S3よりも大きい場合にエラーが検出される。即ち、再充電の際、及び、安全信号が生じている場合に、蓄積手段の状態が予期した通りに変化しない場合にエラーが検出される。殊に、安全信号が生じている場合に再充電時に電圧が降下しない場合に、安全信号の領域内でエラーが検出される。
【0042】本発明のやり方によると、遮断経路内でのエラー機能の場合にも、エンジンブレーキ運転即ち、燃料噴射が確実に行われない状態にすることができる。それと同時に、遮断経路は、エンジンブレーキ運転中簡単にその作動形式をテストすることができる。
【0043】
【発明の効果】本発明の方法によると、燃料噴射制御の確実度を高めることができる。特に有利には、安全装置を付加的に検査することができる。




 

 


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