JPH03502949A

JPH03502949A - 軸回転に同期して制御信号を発生させる装置

Info

Publication number: JPH03502949A
Application number: JP88502003A
Authority: JP
Inventors: ボルスト・ヴォルフガング
Original assignee: ローベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング
Priority date: 1988-02-27
Filing date: 1988-02-27
Publication date: 1991-07-04
Also published as: US5099810A; EP0401209A1; WO1989008186A1

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】軸回転に同期して制御信号を発生させる装置従来の技術本発明は、軸回転、特に内燃機関のクランク軸あるいはカム軸の回転に同期して燃料点火及び（あるいは）燃料噴射動作を開始させる制御信号を発生させる、請求の範囲第１項の前文に記載された装置に関する。

このような装置がＵＳ−Ａ−３９４３８９８に記載されている。この従来の装置では、内燃機関のクランク軸回転の１°間隔毎にパルス発生器により発生するパルスを計数するカウンタが基準マークによりリセットされる。制御信号はカウンタの出力に接続されたデコーダにより発生される。この制御信号はコンピュータにより処理され、点火火花を発生させるトリガ信号が出力される。この場合、制御信号の数はエンジンのシリンダ数に等しくされる。コンピュータはエンジンの運転バラメーク（エンジン回転数、吸気圧、冷却水温度）に従って制御信号に対してトリガ信号を遅延させ、所望の最適点火タイミングを得ている。

このような装置は、複雑なため、また多数の入力パラメータが必要になるので、制御装置のマイクロコンピュータが故障した場合制御装置の機能を実行する予備装置あるいはバックアップ装置としての使用に適さない、という欠点がある。

発明の利点請求の範囲第１項の特徴部分に記載された装置は、このような欠点を克服している。特に、内燃機関の各シリンダの点火あるいは噴射動作を開始させるトリガ信号をクランク軸の各回転につき一回しかもクランク軸の回転に正確に同期して発生する一つの入力信号（基準マーク）から得ることができる。クランク軸の角移動量が所望の等区分に分割されてそれぞれの信号が要求される時点で制御信号が出力される。ＵＳ−Ａ−３９４３８９８に記載されたような別のパルス発生器やカウンタを必要とすることがない。出力信号と入力信号の位相関係は不変になる。出力信号波形のピーク間の角度の関係は正確なものにすることができる。入力信号（軸回転数）の周波数が変化した場合でも正確な周波数と位相関係が得られる０本発明装置のＰＬＬは、特に低周波数に適している。

ＰＬＬの特性は、例えばＩＨから２５０８　（６０ｒ、ｐ、ｍから１５０００ｒ　、ｐ、ｍ）の極めて広い周波数範囲に渡って保たれている。

ＧＢ−Ａ−１５８６０１３には点火装置に関連して通常のＰＬＬを使用することが説明されている。しかし、点火パルスから燃料噴射トリガ信号を得るのにこの装置は用いられておらず、燃料が吸気管に噴射される場合にはタイミングは厳密でなくてもよい。

ｖＣＯの制御電圧を周波数決定コンデンサから得、ｖＣＯの出力信号を出力コンデンサに供給する請求の範囲第３項に記載の構成を採用すると、出力コンデンサから三角波形を得ることができ、ＰＬＬはエンジン回転数の変化に迅速に応答することができる。

回転数変化に起因する周波数調節が一つサイクルの間に行なわれるように請求の範囲第４項の記載に従って二つのコンデンサに関する時定数を整合すると好ましいものとなる。

請求の範囲第５項の記載の特徴を用いた場合には、確実にＰＬＬの追従制御器により一周期内に完全に周波数を調節することが可能になる。

図面次に添付図面を参照して多シリンダ内燃機関用の本発明の装置を実施例を用いて説明する。

第１図は１種々の異なるシリンダ数に従って基準マーク角度間を角度セグメントに分割する状態を示したパルス図、第２図は１本発明装置のブロック回路図、第３図（ａ）、（ｂ）は１回転数が増減したときの三角波形出力の変化を示す図。

第４図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、−サイクルの入力周波数を２倍にしたときの調節動作を示す図、第５図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、−サイクルの入力周波数を２分の１にしたときの効果を示す図である。

実施例の説明多シリンダ内燃機関の点火装置においては、４ストロークエンジンの場合クランク軸の各２回転をシリンダ数で等分し、各シリンダのＴＤＣ（上死点）直前で所望の点火時点を得るようにしなければならない、この状態が第１図に図示されており、同図において三角波形の正のピークの所が２．４．６シリンダの４ストロークエンジンにおいてクランク軸−回転に付き一回発生する基準マークＢＭに対して所望の点火時点を出力させる制御信号を示している。従って、例えば４シリンダ４ストロークエンジンの場合、各基準マークに対して２つの三角波形ピークが等しい角度間隔で発生しなければならない。

同じことが内燃機関の燃料噴射装置にも当てはまる。但し燃料がエンジンの吸入バルブの上流において噴射される燃料噴射装置では、タイミングは厳密でないので当てはまらない。

第２図に図示された位相制御される位相同期ループ回路（以下ＰＬＬという）は、第１図に図示した三角波形を発生するように構成されている。エンジンのクランク軸に関連して設けられた不図示のパルス発生器から得られる基準マークＢＭが位相比較器１０の基準入力端子に入力される１位相比較器は、基準マークＢＭと位相比較器ｌＯのフィードバック端子に入力されるフィードバック信号の位相差に基ずく誤差信号を発生し、この誤差信号により電圧制御発振器（ＶＣＯ）１２が制御され、ｖＣＯの出力端子に三角波形Ｗが発生する。三角波形は更に分周器１４に入力される。この分周器は、基準マー２８Ｍ間の三角波形Ｗのピーク数、すなわち内燃機関のシリンダ数の２分の１で三角波形を分周する０分周器１４の出力信号は位相比較器ＩＯのフィードバック入力端子に入力される。定常状態では、ＰＬＬは、出力される三角波形Ｗが基準マークＢＭの周波数の倍数となっており、この倍数が分周器１４の分周比の逆数に等しく、出力三角波形Ｗが基準マークＢＭに対して正確に同期するように動作する。

ＶＣＯｌ　２は、三角波発生器１６から得られる電流ｉｗにより交互に充放電されるコンデンサＣｗを有する。電流ｉｗは、交互に正、負となり、それにより三角波形ＷはコンデンサＣｗの増減する電圧Ｕｃｗとなって現れる。制御三角波発生器１６自体はコンデンサＣｎの電圧Ｕｃｎ並びにリード線２０を介して追従制御器１８により制御される。電流ＩＷの大きさ並びに三角波形Ｗの周波数はコンデンサＣｎの電圧Ｕｃｎに正比例する。追従制御器１８は電流ｉｎを出力し、それによりコンデンサＣｎは充放電されるが、定常状態、すなわちエンジン回転数ｎが一定のときは電流ｉｎはゼロとなる。それによりＰＬＬは、以下に詳細に説明するように例えば６０ｒ、ｐ、ｍから１００００ｒ、ｐ、ｍのエンジン全回転数範囲に渡って最適の制御を行なうことが可能になる。コンデンサＣｎに記憶される情報は、新しい回転数情報が位相比較器に発生するまで同じ正しい値に保持されている。これは特にエンジン回転数が低いときに有利である。

三角波形Ｗは、噴射時点、噴射される燃料量、点火時点（点火角度）並びに点火コイルの一次巻線の電流期間をつくるのに用いられる。このために、三角波形Ｗは、スイッチング電圧がエンジン負圧や冷却水温度等のエンジンの運転パラメータに従って調節できる簡単な構成の電圧比較器を用いて処理される。三角波形Ｗは本来その情報としてエンジン回転数を含んでいる。

３や５などの奇数のシリンダ数を有する内燃機関の場合にはクランク軸よりもカム軸から基準マークを得、パルス発生器から得られる他の基準マークをすべて抑圧するようにしなければならない、そのとき分周器は、シリンダ数の２分の１ではなくシリンダ数でｖＣＯのパルス周波数を分割する。

エンジンが加速されるときは、第３ａ図に図示したように三角波形Ｗは一時的に周波数がかなり低くなる。追従制御器１８により制御三角波発生器１６の電流１１は所定の倍数だけ増加する。それにより三角波形Ｗは短い期間ｔｄｌに素早く正しい位相にされる。期間ｔｄｌの後は、コンデンサＣｗを充放電させる電流Ｉｌｌは再びコンデンサＣｎの電圧Ｕｃｎによって決められる。しかし１周波数を決定するコンデンサＣｎの充電は同じ期間ｔｄｌの間に増加するので、それにより三角波形Ｗの周波数も増加することになる。

三角波形Ｗの位相が調節される期間ｔｄｌは、ＰＬＬの誤差に直接対応する。この期間ｔｄｌは、コンデンサＣｗの値と追従制御器１８が電流１１を乗算する係数に対応する乗算係数とに関係している。また、この期間ｔｄｌはコンデンサＣｎの充電を回転数に合わせるのにも使用されるので、コンデンサＣｗの充電を調節しコンデンサＣｎを充電させる時定数を所定に定めることにより、調節後次の期間には周波数は正確に正しいものとなる。これは、両型流ｉｗとｉｎが同時に回転数に関係しているならば、すなわち両型流がコンデンサＣｎの電圧から得られるならば、達成可能である０次の期間の周波数は、三角波発生器の電流ｉｗの大きさがエンジン回転数ｎに正比例して変化し追従制御器の電流ｉｎが回転数ｎの２乗に比例するならば、常に正確に正しいものにされる。このようにして、回転数が増加すると周波数を調節するに必要な時間は減少する。最良の結果を得るには、上述した乗算係数も適正に選ばなければならない、ＰＬＬの周波数波形は、コンデンサＣｗの値並びに電流ｉｗの大きさに関係しているエンジンが減速する場合には、三角波形Ｗの周波数は、第３ｂ図に図示したように一時的に高くなり過ぎる。三角波発生器１６の電流ｉｗは期間ｔｄ２の間に追従制御器１８によりゼロにセットされる。それによりコンデンサＣｗのピーク電圧は延ばされ、同じ期間ｔｄ２の充電量、すなわち周波数を決定するコンデンサＣ口の電圧は減少する。またコンデンサＣｎ用の追従制御器の電流ｉｎはエンジン回転数の２乗に比例して変化しなければならない。

第４図と第５図には、クランク軸回転数を一回転中に２倍あるいは２分の１にするのは実際には不可能であるが、ＰＬＬが周波数の変化に迅速に応答している状態が図示されている。

第４図には、軸回転数ｎが１０００ｒ、ｐ、ｍから２０００ｒ、ｐ、ｍに２倍になったときの状態が図示されている０時定数は、コンデンサＣｎ用の出力電圧の周波数が期間ｔｄｌの一回の調節動作だけで回転数ｎに一致するように整合される。第４ｂ図と第４ｃ図には、軸回転数ｎが２０００ｒ、ｐ、ｍから４０００ｒ、ｐ、ｍに２倍になった状態が図示されている。第４ｂ図では、それぞれコンデンサＣｎとＣｗ用の追従制御器の電流ｉｎと電流ＩＷの大きさが回転数に対して線形に変化しており、出力波形Ｗの周波数を回転数ｎに合わせるのに２つの調節動作が必要になっているのが理解できる。第４Ｃ図では、コンデンサＣｎ用の追従制御器の電流ｉｎが、第３ａ図、第４ａ図に図示したように回転数ｎの２乗に従って変化し、それにより電流ｉｎは４倍にされる。この場合、出力周波数は、 −回の調節動作のあとに整合される。

同様に、第５ａ図と第５ｃ図に図示したように、出力波形Ｗは回転数ｎが４０００ｒ、ｐ、ｍから２０００ｒ、ｐ。

ｍにまた２００Ｏｒ、ｐ、ｍから１ｏｏｏｒ、ｐ、ｍに半減しても１回転数ｎに従って電流ｉｎを変化させることにより一回の調節動作で軸回転数ｎに一致させることができる。電流ｉｎが回転数に正比例するときには、第５ｂ図に図示したように２０００ｒ、ｐ、ｍから１０００ｒ、ｐ、ｍに回転数が減少する間に２回の調節動作が必要になる。

電圧Ｕｃｎは、エンジン回転数が減少すると、直線的に減少するように図示されているが、実際には電圧Ｕｃｎは指数関数的に減少する。

図面には、マイクロプロセッサ制御のエンジン装置内の予備装置に用いられるＰＬＬが図示されている。このようなエンジン装置は点火用信号並びに燃料噴射用信号をつくるのに用いられている。

本発明のＰＬＬにおいては、追従制御器によるコンデンサＣｎの制御は、通常のＰＬＬのＲＣ回路を動作させて出力周波数を調節し入力周波数に一致させる動作と同様である。また本発明のＰＬＬでは、出力波形Ｗの位相もその周波数と同様に補正される。これにより速度調節に更に良好な特性が得られ、更に入力と出力の位相関係も正しいものとなる。後者の特徴は、通常のＰＬＬでは必要な正しい位相関係を得ることができないので、特に点火には重要になる。

本発明のＰＬＬは、容易にマイクロチップに組み込むことができ、電流ｉｎとエンジン回転数ｎ間に上述した２乗の関係を実現し最良の速度調節を得るのが容易になる。

、凸９Ｊ８Ｍ、Ｄ女ｌＢ／ｖｆ　　　　ｎ　−２０００ｍ１ｎ−’　　　　　　　　　　　　ｎ　＝　７０００ｍ１ｎ−１，シ免百補正書の写しくｇＩ訳文）提出書（特許法第１８４条の８）平成２年８月２４日

Claims

【特許請求の範囲】１）軸回転、特に内燃機関のクランク軸あるいはカム軸の回転に同期して燃料点火あるいは燃料噴射動作を開始させる制御信号を発生させ、一連の制御信号が回転軸に設けられた信号変換器より得られる基準マーク（ＢＭ）に従って形成される装置において、前記装置が位相同期ループ回路を有し、その位相同期ループ回路の位相比較器に基準マーク（ＢＭ）が入力され、また位相同期ループ回路の電圧制御発振器（１２）が追従制御器（１８）を有し、この追従制御器が位相比較器（１０）の出力に接続されて制御波形発生器、好ましくは三角波発生器（１６）を制御し、三角波発生器により得られ出力波形（ｗ）の現れるコンデンサ（Ｃｗ）を充放電させる電流（ｉｗ）が軸回転数が増加したとき増大され出力波形（Ｗ）の位担が基準マーク（ＢＭ）の位相と一致するように制御されることを特徴とする軸回転に同期して制御信号を発生させる装置。２）前記位相同期ループ回路が分周器（１４）を有し、この分周器は位相同期ループ回路の出力波形（Ｗ）の周波数を基準マーク間の制御信号数で分割し、フィードバック信号を位相比較器（１０）のフィードバック入力端子に入力させることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。３）前記位相同期ループ回路が軸回転数の変化に従って追従制御器により供給される電流（ｉｎ）により充放電される周波数決定コンデンサ（Ｃｎ）を有し、そのコンデンサの電圧（Ｕｃｎ）が出力コンデンサ（Ｃｗ）を電流（ｉｗ）で充放電させる制御波形発生器（１６）に入力されることを特徴とする請求の範囲第１項あるいは第２項に記載の装置。４）回転数（ｎ）の変化に起因する周波数調節が基準マーク（ＢＭ）の一周期内に行なわれるようにコンデンサ（Ｃｎ、Ｃｗ）の回路の時定数を整合することを特徴とする請求の範囲第３項に記載の装置。５）周波数決定コンデンサ（Ｃｎ）用の追従制御器の電流（ｉｎ）が回転数（ｎ）の２乗に比例し、一方出力コンデンサ（Ｃｗ）用の電流（ｉｗ）が回転数（ｎ）に正比例することを特徴とする請求の範囲第３項または第４項に記載の装置。