JPH0470903A - 負荷制御装置 - Google Patents

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】 概　　要 モータや電磁弁などの負荷をデユーティ制御する負荷制
御装置において、通信線を介して入力されるデユーティ
信号が一方レベルである期間を計時し、その計時結果に
対応したレベルに基づいて、信号レベルが周期的に変化
する、たとえば三角波や正弦波などをレベル弁別して、
前記負荷Ｉ＼のデユーティ制御信号を作成する。また前
記デユーティ信号が予め定める周期となったことが検出
されると、前記弁別レベルを予め定める値に設定し、た
とえば１００％のデユーティ制御信号を作成する。

これによって、前記予め定める周期を前記計時動作を行
う周期よりも短く設定することによって、負荷を通常の
デユーティ信号に応答したデユーティで制御する制御状
態から、予め定める制御デユーティ、たとえば前記１０
０％の制御状態へ速やかに切換えることを可能とする。

産業上の利用分野 本発明は、内燃機関の燃料ポンプをデユーティ制御する
負荷制御装置として好適に実施され、演算処理装置など
から通信線を介して入力されるデユーティ信号の周波数
よりも高い周波数のデユーティ制御信号で負荷を駆動す
る負荷制御装置に関する。

従来の技術 第５図は、典型的な従来技術の負荷制御装置１の電気的
構成を示すブロック図である。この制御装置１は、内燃
機関制御装置２からのデユーティ信号に応答して、負荷
である燃料ポンプのモータ３ヘデユーテイ制御信号を出
力する。前記内燃機関制御装置２は、吸気圧や内燃機関
の回転速度、さらには冷却水温度などの検出結果に基づ
いて燃料噴射量や点火時期を演算し、燃料噴射弁やイグ
ナイタなどの図示しないアクチュエータへ出力を導出す
るとともに、モータ３を駆動制御するために第６図（１
）で示されるようなデユーティ信号をライン１１に導出
する。

制御装置１は、カウンタ４と、比較器５と、発振器６と
から構成されており、カウンタ４は前記デユーティ信号
の立上がりてリセットされ、デユーティ信号がハイレベ
ルである期間を計測し、その計測結果に対応した直流電
圧レベルを比較器５へ導出する。

比較器５へはまた、発振器６から第６図（２）で示され
るような、三角波や鋸波などの信号レベルが周期的に変
化する出力が与えられている。比較器５は、前記発振器
６からの出力を、カウンタ４からの直流電圧レベルでレ
ベル弁別し、その弁別結果に対応した出力をデユーティ
制御信号としてライン１２を介して前記モータ３へ出力
する。

制御装置１内には、前記アクチュエータやモータ３など
の制御量を演算するためのマイクロコンピュータ７が設
けられている。このマイクロコンピュータ７は、割込演
算処理によって前記デユーティ信号を作成し、出力端子
から前記ライン１１に出力する。このようにして作成さ
れるデユーティ信号の周波数は、制御すべき負荷の数や
、該マイクロコンピュータ７の演算処理能力によって決
定され、たとえば２０Ｈｚである。

また、マイクロコンピュータ７にはデユーティ制御出力
専用端子が設けられおり、この専用端子からは比較的高
い周波数、たとえば１００〜２００Ｈｚのデユーティ信
号を出力することができる。

しかしながらこの専用端子は、前記燃料噴射弁やイグナ
イタなどの他のアクチュエータに用いられる。

これに対して、前記発振器６からは、モータ３の逆起電
力や前記燃料ポンプおよび該モータ３の慣性の影響など
を排除するために、前記デユーティ信号よりも充分周波
数の高い、たとえば２０ＫＨｚの発振信号が与えられ、
この発振信号が前記カウンタ４から出力される直流電圧
レベルによってレベル弁別され、第６図（３）で示され
るようなデユーティ制御信号が作成される。

したがって、第６図において区間Ｗ１で示されるように
、前記チューティ信号がハイレベルのままとなり、１０
０　ｒｏデユーティを表わしているときには、カウンタ
４からの直流電圧レベルはＯＶとなり、したがってデユ
ーティ制御信号はハイレベルのままの１００％デユーテ
ィとなる。

また、前記デユーティ信号が区間Ｗ２で示されるように
、ハイレベルとローレベルとを周期的に繰返すデユーテ
ィ制御状態を表わすときには、第６図（１）において参
照符Ｔ１で示されるパルス周期と、参照符Ｔ２で示され
るパルス幅とから求められるデユーティに対応して、第
６図（２）において参照符■１で示されるように前記直
流電圧レベルが設定される。したがってデユーティ制御
信号のパルス幅Ｔ４は、前記デユーティ信号のデユーテ
ィに対応して、発振器６の発振周期がＴ３で示されると
き、第１式を満足している。

さらにまた、区間Ｗ３で示されるように、デユーティ信
号がローレベルのままの０％デユーティを表わすときに
は、カウンタ４からの直流電圧レベルは、第６図（２）
において参照符■２で示されるようにハイレベルとなり
、したがって前記デユーティ制御信号はローレベルのま
まの０％デユーティとなる。

このようにして、ライン１１に導出されるデユーティ信
号と等しいデユーティで、かつ該デユーティ信号よりも
充分高い周波数のデユーティ制御信号でモータ３が駆動
制御される。

第７図は、内燃機関の燃料供給経路を示す図である。前
記モータ３が回転駆動されると、燃料ポンプ１１は管路
１２を介して燃料タンク１３から燃料を汲上げ、管路１
４へ吐出する。管路１４には燃料噴射弁１５が設けられ
ており、この燃料噴射弁１５は吸気管１６を介する燃焼
用空気に前記燃料を噴射し、こうして作成された混合気
は、吸気管１７を介して各燃焼室へ供給される。

なお、前記管路１４の燃料噴射弁１５よりも下流側には
調圧弁１８が設けられており、この調圧弁１８によって
管路１４内の燃料圧力が、たとえば５ｋｇｆの一定圧力
て係持される。前記調圧弁１８で過剰となった燃料は、
管路１９を介して前記燃料タンク１Ｂ’＼帰還される。

したがって、燃料噴射弁１５へ供給される燃料は、燃料
ポンプ１１の単位時間当りの回転数、すなわちモータ３
の制御デユーティに対応している。

発明が解決しようとする課題 上述のように構成された制御装置１では、制御装置２か
ら出力される前記デユーティ信号の周波数を前記２０Ｈ
ｚとすると、該制御装置１がデユーティ信号のデユーテ
ィを検出するために、１／２０　（５ｅｅ）　−５（）
　（ｍｓｅｃ）が必要となる。

一方、たとえば内燃機関が２５０　Ｏｒｐｍで回転して
いる場合、燃料噴射弁１５からは、たとえば１０ｍ５ｅ
ｃ毎に燃料の噴射が行われる。したがって燃料噴射周期
よりも、デユーティ信号のデユーティを判定するのに要
する時間が長くなる。このため、たとえば過給機付きの
内燃機関などでは、高回転域の加速時に内燃機関に供給
される混合気の空燃比がリーン状態となり、充分な加速
を行うことがてきない。

またこれに対して、モータ３を常に高いデユーティで駆
動した場合には、該モータ３の寿命が短くなる。

本発明の目的は、入力されるデユーティ信号の周波数よ
りも高い周波数のデユーティ制御信号で負荷を駆動する
にあたって、デユーティ信号のデユーティが予め定める
デユーティに切換わっなときには、速やかに前記デユー
ティ制御信号のデユーティを変化し、応答遅れを減少す
ることができる負荷制御装置を提供することである。

課題を解決するための手段 本発明は、通信線を介して入力されるデユーティ信号に
応答したデユーティ制御信号を出力し、負荷をデユーテ
ィ制御する負荷制御装置において、前記デユーティ信号
が一方レベルである期間に計時動作を行い、他方レベル
となると計時結果に対応したレベルの第１制御信号を出
力する計時手段と。

前記デユーティ信号の周期を検出し、検出した周期が予
め定める周期であるときには第２制御信号を出力する周
期検出手段と、 周期的に信号レベルが変化する圧力を導出する信号発生
源と、 前記第１および第２制御信号に応答し、第２制御信号が
入力されているときには予め定める弁別レベルで前記信
号発生源からの出力をレベル弁別して負荷へのデユーテ
ィ制御信号を作成し、前記第２制御信号が入力されてい
ないときには前記第１制御信号のレベルに基づいて、前
記信号発生源からの出力をレベル弁別して前記デユーテ
ィ制御信号を作成するレベル弁別手段とを含むことを特
徴とする負荷制御装置である。

作　　用 本発明に従えば、演算処理装置などから通信線を介して
入力されるデユーティ信号に応答してデユーティ制御信
号を出力し、モータなどの負荷を駆動制御する。前記デ
ユーティ信号は計時手段に入力されており、計時手段は
前記デユーティ信号が一方レベル、たとえばハイレベル
である期間に計時動作を行い、他方レベル、すなわちロ
ーレベルとなると計時結果に対応したレベルの第１制御
信号をレベル弁別手段ｆ＼出力する。すなわち、この計
時手段はデユーティ信号のデユーティを検出する。

前記デユーティ信号はまた周期検出手段に与えられてお
り、この周期検出手段は前記デユーティ信号の周期を検
出し、検出した周期が、たとえば負荷の通常のデユーテ
ィ制御時よりも充分短い予め定める周期であるときには
、たとえば前記デユーティ信号が１００％デユーティを
表わすものと判断し、前記レベル弁別手段へ第２制御信
号を出力する。

前記レベル弁別手段には、信号発生源から、たとえば三
角波や鋸波などの周期的に信号レベルが変化し、前記デ
ユーティ信号よりも充分高い周波数の出力が与えられて
いる。このレベル弁別手段は、第２制御信号が入力され
ているとき、すなわちたとえば前記１００％デユーティ
を表わすデユーティ信号が入力されているときには、予
め定める弁別レベルたとえば０レベルで前記信号発生源
からの出力をレベル弁別して、対応するデユーティ、す
なわち１００％のデユーティ制御信号を作成し、負荷へ
出力する。

また前記第２制御信号が入力されていない３Ｆ！１常の
デユーティ制御時には、レベル弁別手段は、第１制御信
号の信号レベルで前記信号発生源からの出力をレベル弁
別し、デユーティ信号に対応したデユーティで、かつ前
記デユーティ信号の周波数よりも充分高い周波数のデユ
ーティ制御信号を作成し、負荷へ出力する。

したがって、入力されるデユーティ信号の周波数よりも
充分高い周波数のデユーティ制御信号で負荷を駆動制御
するにあたっても、デユーティ信号が予め定めるデユー
ティ、たとえば１００％を表わすように変化しても、速
やかにそのデユーティ変化に応答し、負荷を前記予め定
めるデユーティで駆動制御することができる。

実施例 第１図は、本発明の一実施例の負荷制御装置２１の電気
的構成を示すブロック図である。この負荷制御装置２１
は、内燃機関制御装置２２から通信線であるラインｆｌ
ｌを介して入力されるデユーティ信号に応答して、該デ
ユーティ信号よりも充分高い周波数のデユーティ制御信
号をライン１１２に導出し、負荷であるモータ２３をデ
ユーティ制御する。

モータ２３は、前記第７図で示される燃料ポンプ１１を
駆動する。前記内燃機関制御装置２２内には、マイクロ
コンピュータ４０が設けられており、このマイクロコン
ピュータ４０は、各種のセンサ２４によって検出された
吸気圧や内燃機関の回転速度、さらには冷却水温度など
に基づいて、燃料噴射量や点火時期を演算し、出力イン
タフェイス回路２５を介して、燃料噴射弁やイグナイタ
などのアクチュエータ２６を駆動制御する。

マイクロコンピュータ４０はまた、前記センサ２４の検
出結果に応答して、リレー２７を開閉制御するともに、
前記ライン／１１を介して負荷制御装置２１ヘデユ一テ
イ信号を出力する。リレー２７のリレーコイル２８の一
方の端子はバッテリ２９に接続され、他方の端子は前記
内燃機関制御装置２２に接続されている。リレーコイル
２８が励磁されると、前記バッテリ２つからの電力が、
リレースイッチ３０を介して、前記アクチュエータ２６
へ供給されるとともに、負荷制御装置２１内のスイッチ
ング素子３１へ供給される。

スイッチング素子３１の一方の接点には前記リレースイ
ッチ３０を介してバッテリ２つからの電力が供給され、
他方の接点はモータ２３に接続される。このスイッチン
グ素子３１は、前記ライン１１２を介するデユーティ制
御信号に応答して導通／遮断制御され、こうしてモータ
２３がデユーティ制御される。

負荷制御装置２１は、ライン１１１に導出されるデユー
ティ信号のハイレベル−である期間、すなわちデユーテ
ィを計測し、計時手段であるデユーティ計測部３２と、
前記デユーティ信号の周期を計測する周期計瀾部３３と
、前記デユーティ信号よりも充分高い周波数で周期的に
信号レベルが変化する出力を導出し、信号発生源である
発振部３４と、前記各計測部３２．３３の計測結果に応
答して前記発振部３４の発振信号をレベル弁別し、前記
ラインｆ１２へデューテ、イυ制御信号を出力するレベ
ル弁別手段であるデユーティセット部３５とを含んで構
成されている。

第２図は、負荷制御装置２１の具体的構成を示すブロッ
ク図である。前記ライン１１１を介するデユーティ信号
は、ＡＮＤゲート４１の一方の入力に与えられており、
このＡＮＤゲート４１の他方の入力にはクロック信号発
生回路４２からの第１クロツク信号が入力されている。

したがってＡＮＤゲート４１は、前記デユーティ信号が
ハイレベルである期間に前屈第１クロック信号に応答し
たパルスを出力し、カウンタ４３へ与える。カウンタ４
３は、前記デユーティ信号の立上がりタイミングでリセ
ットされ、その後、前記ＡＮＤゲート４１からのパルス
に応答してカウント動作を行つ。

前記デユーティ信号はまたタイマ回路４４に与えられて
おり、このタイマ回路４４は、前記デユーティ信号の立
上がりタイミングでリセットされた後、前記クロック信
号に応答して、予め定める時間Ｔ２１、たとえば２　ｍ
５ｅｃだけ計時動作を行う。

タイマ回路４４からは、該タイマ回路４４が前記計時動
作中であるときにはハイレベルの出力が導出され、計時
動作を終了しているときにはローレベルの出力が導出さ
れる。

前記カウンタ４３からは、前記デユーティ信号の周期Ｔ
２２と、第１クロツク信号の周期Ｔ２３とによって決定
される該カウンタ４３の分解能に対応したビット数で出
力が導出される。カウンタ４３の出力は前記ビット数だ
け設けられているＯＲゲー）Ａｌ、Ａ２．・・・、　Ａ
ｎ　（以下、総称するときは参照符Ａで示す）の一方の
入力端子にそれぞれ入力されている。これらのＡＮＤゲ
ートＡの他方の入力端子には、前記タイマ回路４４から
の出力が共通に与えられている。

各ＡＮＤゲートＡからの出力は弁別レベル設定回路４５
に入力されており、この弁別レベル設定回路４５は、前
記デユーティ信号がハイレベルからローレベルに立下が
った時点で各ＯＲゲートＡからの出力を保持し、弁別レ
ベルを決定する。

また、前記弁別レベル設定回路４５にはタイマ回路４９
からの出力が与えられており、このタイマ回路４９は前
記デユーティ信号の立下がりでリセットされて計時動作
を開始し、前記デユーティ信号が予め定める時間以上ロ
ーレベルであるときには、弁別レベル設定回路４５に出
力を導出する。

弁別レベル設定回路４５は前記出力に応答し、比較回路
４６から出力される前記デユーティ制御信号のデユーテ
ィを５０％に設定するための弁別レベルを決定する。こ
うして決定された弁別レベルは、シリアルデータとして
比較回路４６に入力される。

比較回路４６にはまた、カウンタ４７のカウント値が入
力される。前記カウンタ４７は、クロック信号発生回路
４８からの第２クロツク信号に応答してカウント動牛を
行い、前記デユーティ信号の周期Ｔ２２よりも充分短い
周期Ｔ２４毎にリセットされる。

比較回路４６は、カウンタ４７のカウント値が、弁別レ
ベル設定回路４５で設定された弁別レベルよりも大きい
ときには前記ライン１１２にハイレベルの出力を導出し
、こうしてモータ２３がデユーティ制御される。

上述のように構成された負荷制御装置２１において、前
記内燃機関制御装置２２からライン１１１へは、第３図
（１）で示されるように比較的長い周期Ｔ２２、たとえ
ば５０　ｖａｓｅｃ、すなわち周波数が２０Ｈｚのデユ
ーティ信号が出力される。このデユーティ信号の立上が
りタイミングである時刻ｔｌｌにおいてカウンタ４３は
リセットされ、周期７２３がたとえばｌ　ｖＡｓｅｃ毎
の前記第１クロツク信号に応答して、第３図（２）で示
されるようにカウント動作を行う。またこの時刻ｔｌｌ
においてタイマ回路４４はリセットされ、第３図（３）
で示されるようにハイレベルの出力を導出する。

したがって、前記時刻ｔｌｌがら時間Ｔ２１が経過した
時刻ｔ１２からは、弁別レベル設定回路４５にカウンタ
４３のカウント結果が入力され、そのカウント結果は、
第３図（４）で示されるように前記デユーティ信号がロ
ーレベルに立下がった時刻ｔ１３において弁別レベル設
定回路４５内に弁別レベルとして設定される。

一方、カウンタ４７は第４図（１）で示されるように、
前記第１クロツク信号の周期Ｔ２Ｂよりも充分短い周期
Ｔ２５、たとえば１μｓｅｃの第２タロツク信号に応答
してカウント動作を行い、前記周期Ｔ２２に対応して決
定される周期Ｔ２４、たとえば５０μＳｅｅ毎にリセッ
トされる。比較回路４６は、第４図（２）で示されるよ
うに、このカウンタ４７のカウント値が前記弁別レベル
設定回路４５によって設定された弁別レベルＶｌ１以上
であるときにはハイレベルの出力を導出する。

したがって、前記デユーティ信号がタイマ回路４４の設
定時間Ｔ２１を超えてハイレベルであるときには、比較
回路４６は、前記デユーティ信号の１周期Ｔ２２当りの
ハイ「ベルである期間Ｔ２６の割合に対応して、カウン
タ４７のリセット周期Ｔ２４に対する該比較回路４６が
らの出力がハイレベルである期間Ｔ２７の割合とが等し
くなるように、すなわちデユーティ信号のデユーティと
等しいデユーティのデユーティ制御信号を前記ラインＮ
２１に出力する。

このようにして、第３図において区間ｗ１１て示される
ように、入力デユーティ信号がハイジベルである期間Ｔ
２６がタイマ回路４４の計時動作時間Ｔ２１より長いと
きには、入力デユーティ信号と等しいデユーティて、が
っ、入力デユーティ信号よりも充分周波数の高いデユー
ティ制御信号を出力することができる。

これに対して、区間Ｗ１２で示されるように、時刻ｔ２
１においてカウンタ４３およびタイマ回路４４がリセッ
トされ、この時刻ｔ２１から前記時間Ｔ２１が経過する
時刻ｔ２２以前の時刻ｔ２３において、前記デユーティ
信号がローレベルに切換わるようなときには、タイマ回
路４４がらの出力は第３図（３）で示されるようにハイ
レベルのままで保持され、これによって弁別レベル設定
回路４５によって設定される弁別レベルは０レベルとな
る。したがって比較回路４６からは第４図（２）で示さ
れるようにハイレベルのままの、すなわち１００％デユ
ーティのデユーティ制御信号が出力される。

このように本発明に従う負荷制御装置２１では、内燃機
関制御装置２２から導出されるデユーティ信号の周期Ｔ
２２よりも短い周期Ｔ２４のデユーティ制御信号でモー
タ２３を駆動するにあたって、タイマ回路４４で前記デ
ユーティ信号の周期が予め定める時ｒａ！７２１以下で
あるか否かを検出し、そうでないときにはデユーティ信
号のデユーティに対応したデユーティ制御信号を出力し
、そうであるときには１００％デユーティのデユーティ
制御信号を出力する。

したがって、内燃機関制御装置２２が急加速すべきこと
を検知するなどして、モータ２３の制御デユーティを急
激に上昇する必要が生じたときには、前記デユーティ信
号を前記時間７２１以下で反転すればよく、このような
制御は、たとえばマイクロコンピュータ４０がメイン演
算処理のたび毎に出力端子の出力レベルを反転すること
によって、ソフトウェアに大きな負担が加わることなく
、容易に実現することができる。

このため、前記ラインｌｉｌはマイクロコンピュータ４
０の一般の出力端子に接続することができ、これによっ
てマイクロコンピュータ４０のデユーティ制御出力専用
端子を用いることなく、前記専用端子を他の用途に有効
に活用することができる。

またモータ２３の１００％デユーティへの変更は、前記
デユーティ信号の周期Ｔ２２よりも充分短い時間で検出
することができ、内燃機関の加速に際して、前記第７図
で示される燃料噴射弁１５への管路１４内を充分な燃料
圧力に保持することができ、加速性能を向上することが
できる。さらにまた、モータ２３は定常運転時には低い
制御デユーティで駆動されるため、該モータ２３および
燃料ポンプ１１の長寿命１ヒを図ることができる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、通信線を介して入力され
るデユーティ信号の周期が予め定める周期であるときに
は、周期的に信号レベルが変化する信号発生源からの出
力を予め定める弁別レベルてレベル弁別して負荷を駆動
制御するためのデユーティ制御信号を作成し、また前記
周期が予め定める周期でないときには、デユーティ信号
のデユーティに対応したデユーティのデユーティ制御信
号を出力するようにしたのて、入力デユーティ信号より
も出力デユーティ制御信号の周波数が充分高い場合であ
っても、デユーティ信号が予め定めるデユーティ、たと
えば１００％に切換わっなときには、速やかに負荷の制
御デユーティを変更することができ２応答性を向上する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の負荷制御装置２１の電気的
構成を示すブロック図、第２図は負荷制御装置２１の具
体的構成を示すブロック図、第３図および第４図は負荷
制御装置２１の動作を説明するための波形図、第５図は
従来技術の負荷制御装置１の電気的構成を示すブロック
図、第６図は負荷制御装置１の動作を説明するための波
形図、第７図は内燃機関の燃料供給経路を説明するため
の図である。 １１・・・燃料ポンプ、１５・・・燃料噴射弁、２１・
・負荷制御装置、２２・内燃機関制御装置、２３モータ
、３トスイツチング素子、３２・デユーティ計測部、３
３・・・周期計測部、３４・・・発振部、３５・・デユ
ーティセット部、４０・・マイクロコンピュータ、４３
．４７・・・カウンタ、４４．４９・タイマ回路、４５
・・・弁別レベル設定回路、４６・・・比較回路 代理人　　弁理士　西教　圭一部 第 図 第４ 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　通信線を介して入力されるデユーテイ信号に応答した
   デユーテイ制御信号を出力し、負荷をデユーテイ制御す
   る負荷制御装置において、 前記デユーテイ信号が一方レベルである期間に計時動作
   を行い、他方レベルとなると計時結果に対応したレベル
   の第１制御信号を出力する計時手段と、 前記デユーテイ信号の周期を検出し、検出した周期が予
   め定める周期であるときには第２制御信号を出力する周
   期検出手段と、 周期的に信号レベルが変化する出力を導出する信号発生
   源と、 前記第１および第２制御信号に応答し、第２制御信号が
   入力されているときには予め定める弁別レベルで前記信
   号発生源からの出力をレベル弁別して負荷へのデユーテ
   イ制御信号を作成し、前記第２制御信号が入力されてい
   ないときには前記第１制御信号のレベルに基づいて、前
   記信号発生源からの出力をレベル弁別して前記デユーテ
   イ制御信号を作成するレベル弁別手段とを含むことを特
   徴とする負荷制御装置。