JP4173696B2 - 負荷の制御方法および制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明を属する技術分野】
本発明は、負荷たとえば内燃機関への燃料調量のための負荷に対し少なくとも、第１の駆動制御と第２の駆動制御が行われ、制御装置による各駆動制御の終了時点と次の駆動制御の開始時点は相互間で最小間隔をもつ形式の、制御方法および制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
負荷を制御する方法および装置は公知である。この場合、一般に負荷と電圧供給部との間に直列にスイッチング手段と電流測定手段が配置されている。この種の負荷は燃料調量制御のために内燃機関に組み込まれることが多い。この場合、負荷を流れる電流を許可もしくは遮断する目的で、動作状態に依存してスイッチング手段が制御される。電流が流れ始める時点によって通常は噴射開始が決定され、電流の流れが停止する時点によって噴射終了が決定される。この種の電磁負荷の誘導特性に起因して、電流は一般に指数関数的に上昇するかもしくは指数関数的に減少する。つまりこのことは、駆動制御終了後、電流は所定の遅延時間を経てはじめてゼロまで下がることを意味する。したがって電流がゼロまで下がってしまってからようやく、負荷を新たに駆動制御しなおすことができる。負荷の駆動制御を早めに行えば、その結果として負荷はいっそう急速に反応することになり、つまりは燃料調量が不精確になる。
【０００３】
このことが殊に問題となるのは、内燃機関への燃料調量が２つの部分噴射に分けられているときである。その際にしばしば要求されるのは、非常に短いタイムインターバルで各噴射が相前後して続くようにすることである。第２の部分噴射のための第２の駆動制御が第１の部分噴射の電流がゼロまで下がってしまう前に始まってしまうのを回避する目的で、第２の部分噴射の駆動制御設定にあたり一般に最小間隔が守られる。
【０００４】
この最小間隔は通常、第１の部分噴射の駆動制御終了と第２の部分噴射の駆動制御開始との間の間隔として定義されているが、これは最小間隔のこのような定義に限定されるものではなく、これとは異なるように定義された最小間隔においてもこのようなやり方を使用することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような最小間隔は一般に固定的に設定される。最小間隔の選択に関して非常に問題が多い。この場合、起こり得る可能性のある許容偏差たとえばシステム全体の電気特性の変化が考慮される。最小間隔をそれに応じて設定すると非常に大きい間隔が生じる。短い部分噴射間の間隔は、そのようなやり方によってもそのまま実現できるわけではない。最小間隔を過度に短く選択しすぎると、許容偏差に起因して電流の重なり合いをもはや確実には排除できないようになる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によればこの課題は、負荷たとえば内燃機関への燃料調量のための負荷を制御する方法および装置において、定められた状態のときに、制御装置による負荷の第１の駆動制御終了時点後のこの負荷における電流の流れを表す量が捕捉され、その量に基づき最小間隔が決定され、制御装置による負荷の第１の駆動制御終了時点後のこの負荷における電流の流れを表す量として、第１の駆動制御終了時点と電流がまえもって定められた値に達した時点との間の時間が測定されることにより解決される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
この構成により、２つの部分噴射間の電流の重なり合いを確実に回避することができる。それと同時に、好適な条件のときに非常に小さい最小間隔を実現できる。
【０００８】
格別有利であるのは、負荷の駆動制御終了後の負荷における電流の流れを表す量として、駆動制御終了と電流がまえもって定められた値に達した時点との間の期間を測定することである。つまり最小間隔は有利には、電流が遮断時に値ゼロまで下がるのに必要とする低減時間に基づき決定される。有利には最小間隔は次のようにして求められる。すなわち電流が遮断時に値ゼロまで下がるのに必要とする低減時間に、この低減時間に比べて短い安全時間が加算されるようにして求められる。有利にはこの最小間隔は適切な動作条件が生じているときに求められ、それに続いて格納される。その後、最小間隔に関して格納されたこの値が駆動制御のコントロールに用いられる。
【０００９】
最小間隔の変化または最小間隔を表す量の変化を求めるようにしたことにより、上述の方法をさらに改善することができる。つまりたとえば、最小間隔の変化および／または最小間隔を表す量の変化に依存して、最小間隔について格納された値を維持したり変更したりするように構成できる。格別有利であるのは、最小間隔の変化および／または低減時間が所定の帯域幅内で動いたときのみ、値を格納することである。
【００１０】
さらにそれらの変化に基づきエラーを検出するのが格別有利である。このことにより負荷の領域における故障および／またはそれに属するコンポーネントたとえばリード線やスイッチング手段などの領域における故障を、早期に検出することができる。たとえば、最小間隔および／または最小間隔を表す量が著しく急速に変化したときにエラーであると判定される。
【００１１】
たとえばドリフト現象に起因する長期にわたる変動が、有利には保守に際して最小間隔の変化、最小間隔を表す量の変化、最小間隔および／または最小間隔を表す量に基づき検出される。この種の長期にわたる変動においては２つの測定時点の間では変化が僅かであり、その結果、エラーが検出されない。それゆえ本発明によれば比較的長い期間後、たとえば保守を行うときに、そのような変化が閾値を超えているか否かがチェックされる。
【００１２】
次に、図面に示された実施形態に基づき本発明について説明する。
【００１３】
【実施例】
以下では本発明による方法を、電磁的な負荷たとえば内燃機関への燃料調量のために用いられる電磁負荷に基づき説明する。なお、本発明はこの用途に限定されるものではなく、短期間で相前後して駆動制御される他の負荷においても使用することができる。それはたとえば自動車内の流体を制御する電磁弁などが該当する。
【００１４】
通常、電気的な負荷１００とスイッチング手段１１０と電流測定手段１２０が電圧供給源１３０とアース端子１３５との間に直列に接続されている。図１に描かれている素子の順序はここでは一例として選ばれたものである。
【００１５】
スイッチング手段１１０に対し制御装置１４０により駆動制御信号Ａが印加される。電流測定手段１２０は図１の実施例では抵抗として構成されており、これは電流測定部１５０と接続されている。電流測定部１５０はさらに制御部１４０に対し、負荷を流れる電流を表す信号を供給する。
【００１６】
内燃機関の様々な動作特性量および／または周囲条件ならびにドライバの要求に基づき、制御装置１４０はスイッチング手段１１０を駆動制御する駆動制御信号Ａを計算する。駆動制御信号Ａに依存して、スイッチング手段１１０は電磁負荷１００に電流を流すようにする。このようにして電流が流れた結果、たとえば電磁負荷は燃料調量を行うことができ、あるいは燃料調量を阻止する。駆動制御信号Ａの設定により噴射される燃料量が決定される。
【００１７】
通常、負荷を流れる電流は電流測定手段１２０により測定される。図示されている実施例の場合には抵抗１２０における電圧降下が電流測定部１５０により測定され、この電圧降下に基づき、負荷を流れる電流を表す信号が供給される。そしてこの信号が制御部１４０によって相応に評価される。
【００１８】
図２には、２つの部分噴射に分けられている噴射プロセスの一例に基づき電流の経過特性が描かれている。ここでは電流経過特性はまるっきり定性的に一例として描かれたものである。なお、２つよりも多くの部分噴射が行われるように構成することもできるが、ここでは第１の部分噴射と第２の部分噴射だけが描かれている。
【００１９】
時点ｔ１において駆動制御信号Ａが設定され、これによって噴射が行われることになる。この信号の作用により、時点ｔ１と時点ｔ２との間で電流が第１の値ＩＡまで上昇する。時点ｔ３までこの電流は高い値のまま保持され、その後、時点ｔ４まで保持電流とも称する第２の値ＩＨに向かって低下する。時点ｔ５においてスイッチング手段１０が開放状態に動かされ、電流は時点ｔ６までゼロに向かって減少する。第１の電流値は通常は吸引電流と称し、負荷の高速操作に用いられる。
【００２０】
時点ｔ７において第２の部分噴射のための駆動制御が始まり、電流は再び時点ｔ８まで吸引電流ＩＡに向かって上昇する。時点ｔ９から時点ｔ１０までは保持電流ＩＨが流れ、電流は再び時点ｔ１１までゼロに向かって減少する。
【００２１】
簡略化された実施形態の場合には、第１の部分噴射および／または第２の部分噴射において電流は吸引電流に合わせて調節されるだけである。つまりこの簡略化された実施形態では電流は保持電流まで低減されない。
【００２２】
本発明によれば駆動制御は次のようにして行われる。すなわち、時点ｔ５における第１の部分噴射の駆動制御終了と第２の部分噴射を開始させる時点ｔ７における駆動制御との間で、第１の部分噴射を生じさせる電流がゼロまで低減され、これによって両方の部分噴射が相互に影響を及ぼさないようになる。つまり時点ｔ６はいかなる場合でも時点ｔ７の前に位置するようにしなければならない。したがって駆動制御は、時点ｔ５と時点ｔ７との間隔が最小値ＭＡを有するようにして行われる。これはその間隔が少なくとも電流減少と同じ長さだけ持続するように選定される。最小間隔は時点ｔ５とｔ６との間の期間と等しいかそれよりも長い。
【００２３】
電流がゼロまで低減する期間は一定の値ではなく、内燃機関の動作中および／または動作状態に依存して変わる可能性がある。さらにこの低減時間は、様々な内燃機関における個々のコンポーネントの許容偏差に起因してそれぞれ異なる値となる可能性がある。したがって通常、電流経過のオーバラップを確実に避ける目的で、比較的大きい最小間隔ＭＡが設定されるように構成されている。これが問題となるのは、望ましい最小間隔を必ずしも守ることができないからである。それゆえ本発明によれば、所定の動作状態中の低減時間を捕捉し、それに基づいて最小間隔を求めて負荷の駆動制御時に考慮するように構成されている。
【００２４】
格別有利な実施形態によれば、内燃機関始動時に電流低減に必要とされる時間が求められ、少なくとも１つの運転サイクル期間にわたり格納されるように構成されている。１つの実施形態によれば、この値は制御装置内の不揮発性メモリに格納され、これを次の運転サイクルにおいて考慮することができる。
【００２５】
さらにサービスに際してそれらの値を読み出すことができる。これにより負荷駆動制御の領域において早期にエラーを検出できるようになる。殊に、プラグやワイヤハーネスの部分において発生するエラーを確実に検出することができる。さらに腐食の問題や極端なバッテリ電圧あるいは極端な温度のときの低減時間の変化を検出することができる。たとえばメンテナンスに際して、最小間隔の変化、最小間隔を表す値の変化、最小間隔および／または最小間隔を表す値に基づき、エラーの判定が下される。たとえば複数の値のうちの１つが比較的長い期間にわたりかなり変化しているときに、エラーの判定が下される。
【００２６】
さらに、両方の部分噴射の間隔を最適な条件において非常に短い値に定めることも可能である。
【００２７】
図３には、本発明による方法がフローチャートのかたちで示されている。第１の問い合わせステップ３１０において、電流測定を行うことのできる適切な状態が存在しているか否かがチェックされる。そのような適切な状態とはたとえば始動過程中に発生し、始動過程においては他の検査プロセスがしばしば実行される。このような適切な状態が存在しているのであれば、ついでステップ３２０において負荷遮断時の時間軸上の電流経過特性が捕捉される。この場合、一方では電流が連続的に測定されるように構成することもできるし、あるいは電流遮断時点と電流が値ゼロに達した時点との間の期間だけ測定されるようにしてもよい。ついでステップ３３０において最小間隔ａが求められ、これは実質的に電流が遮断された時点ｔ５と値ゼロに到達した時点ｔ６との間のタイムインターバルに対応する。通常、許容偏差を補償する目的で小さい許容偏差値が加算されるように構成されている。
【００２８】
ついてステップ３４０において、目下捕捉している値と格納されている値ＡＭＳとの差の絶対値が求められる。ついで問い合わせステップ３５０において、この差の絶対値Ｄが第１の閾値ＳＷ１よりも大きいか否かがチェックされる。大きいのであれば、ステップ３６０においてエラーであると判定される。つまり最小間隔が非常に激しく変化したことを装置が検出すると、エラーであると判定される。そうではなく差Ｄが第１の閾値ＳＷ１よりも大きくなければ、問い合わせステップ３７０において、差Ｄが第２の閾値ＳＷ２よりも大きいか否かがチェックされる。大きいのであればステップ３８０において、格納されている値ＡＭＳが新しい値ＡＭによって上書きされる。ステップ３８０に続いて、つまり問い合わせステップ３７０により差が第２の閾値よりも大きくないと判定されると、新たにステップ３１０が行われ、もしくは通常のプログラムが続けられる。
【００２９】
本発明によれば、閾値ＳＷ１は閾値ＳＷ２よりもはるかに大きくなるよう設定されている。
【００３０】
さらに本発明によれば、目下の値との差の絶対値Ｄが第２の閾値よりも小さければ、以前の最小間隔ＡＭＳがそのまま使われ、その値が第２の閾値よりも大きいが第１の閾値よりも小さければ、新たな最小間隔がその値として格納されて用いられ、差が第１の閾値よりも大きければ、エラーであると判定される。
【００３１】
１つの簡略化された実施形態によれば、問い合わせステップ３４０〜３８０もしくはそれらの問い合わせステップのうちのいくつかを省略することができる。つまり最初の実施形態の場合、求められた最小間隔が以前の値とは無関係に用いられる。２番目の実施形態の場合、求められた最小間隔が用いられるのは、差に対する条件３７０が守られたときだけである。つまり差が閾値ＳＷ２よりも大きいときである。３番目の実施形態の場合、求められた最小間隔が以前の値とは無関係に用いられるが、差Ｄが閾値ＳＷ１を超えれば、エラーであると判定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】負荷を駆動制御する装置の基本的な素子を示す図である。
【図２】負荷を流れる電流を時間軸上で示す図である。
【図３】本発明による方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００ 電気的負荷
１１０ スイッチング手段
１２０ 電流測定手段
１３０ 電圧供給源
１３５ アース端子
１４０ 制御装置
１５０ 電流測定部

Claims (7)

1. 負荷に対し少なくとも、第１の駆動制御と第２の駆動制御が行われ、制御装置（１４０）による各駆動制御の終了時点（ｔ５）と次の駆動制御の開始時点（ｔ７）は相互間で最小間隔（ＭＡ）をもつ形式の、
   負荷の制御方法において、
   定められた状態のときに、前記制御装置（１４０）による負荷の第１の駆動制御終了時点（ｔ５）後の該負荷における電流の流れを表す量を捕捉し、該量に基づき前記最小間隔（ＭＡ）を決定し、
   前記制御装置（１４０）による負荷の第１の駆動制御終了時点（ｔ５）後の該負荷における電流の流れを表す量として、該第１の駆動制御終了時点（ｔ５）と前記電流がまえもって定められた値に達した時点（ｔ６）との間の時間を測定することを特徴とする、
   負荷の制御方法。
2. 第２の駆動制御の開始は第１の駆動制御の終了に対し最小間隔を有する、請求項１記載の方法。
3. 先行の測定時点で記憶された最小間隔と現時点で捕捉された最小間隔との差を求めることにより、電気特性の変化に基づく最小間隔の変化または最小間隔を表す量の変化を求める、請求項１または２記載の方法。
4. 前記変化に基づきエラーを識別する、請求項１から３のいずれか１項記載の方法。
5. 保守にあたり最小間隔の変化、最小間隔を表す量の変化、最小間隔および／または最小間隔を表す量に基づきエラーを識別する、請求項１から４のいずれか１項記載の方法。
6. 最小間隔の変化および／または最小間隔を表す量の変化に依存して、最小間隔に関して格納されている値を維持するかまたは変更する、請求項１から５のいずれか１項記載の方法。
7. 負荷の制御装置において、
   負荷に対し少なくとも、第１の駆動制御と第２の駆動制御を行う手段が設けられており、
   制御装置（１４０）による各駆動制御の終了時点（ｔ５）と次の駆動制御の開始時点（ｔ７）は相互間で最小間隔（ＭＡ）を有しており、
   定められた状態のときに、前記制御装置（１４０）による負荷の第１の駆動制御終了時点（ｔ５）後にも該負荷に流れる電流を表す量を捕捉して該量に基づき前記最小間隔を決定する手段が設けられており、
   該手段は、前記制御装置（１４０）による負荷の第１の駆動制御終了時点（ｔ５）後の該負荷における電流の流れを表す量として、該第１の駆動制御終了時点（ｔ５）と前記電流がまえもって定められた値に達した時点（ｔ６）との間の時間を測定することを特徴とする、
   負荷の制御装置。

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