JPH0541823B2 - - Google Patents

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JPH0541823B2
JPH0541823B2 JP83132971A JP13297183A JPH0541823B2 JP H0541823 B2 JPH0541823 B2 JP H0541823B2 JP 83132971 A JP83132971 A JP 83132971A JP 13297183 A JP13297183 A JP 13297183A JP H0541823 B2 JPH0541823 B2 JP H0541823B2
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JP
Japan
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signal
circuit
microcomputer
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emergency
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Buraun Gyuntaa
Kozaku Uorufugangu
Kuratsuto Arufureeto
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Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of JPS5934449A publication Critical patent/JPS5934449A/ja
Publication of JPH0541823B2 publication Critical patent/JPH0541823B2/ja
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/26—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor
    • F02D41/266—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor the computer being backed-up or assisted by another circuit, e.g. analogue
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D31/00—Use of speed-sensing governors to control combustion engines, not otherwise provided for
    • F02D31/001—Electric control of rotation speed
    • F02D31/002—Electric control of rotation speed controlling air supply
    • F02D31/003—Electric control of rotation speed controlling air supply for idle speed control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D31/002—Electric control of rotation speed controlling air supply
    • F02D31/003—Electric control of rotation speed controlling air supply for idle speed control
    • F02D31/005—Electric control of rotation speed controlling air supply for idle speed control by controlling a throttle by-pass
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D11/00—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated
    • F02D11/06—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance
    • F02D11/10—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type
    • F02D2011/101—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type characterised by the means for actuating the throttles
    • F02D2011/102—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type characterised by the means for actuating the throttles at least one throttle being moved only by an electric actuator

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Safety Devices In Control Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、アイドリング時混合気制御を行う、
車両のアイドリング駆動のための非常時安全運転
装置に関する。
従来の技術 電気的または電気機械的な機器を制御するため
に、またはシステムの機能を制御するために、調
整要素を作動するための制御信号をシステムの１
つまたは複数の運転パラメータからマイクロコン
ピユータを使用して導出することは知られてい
る。この種の装置は、自動車において例えば噴射
装置、点火装置の作動、伝動装置またはアイドリ
ング（無負荷）時混合気供給制御にそれぞれ別々
にまたは中央論理装置で組み合わせて用いられて
いる。またこれと関連して、機器の正常な機能を
監視し、機能不全が生じた時に警報信号を発生
し、非常時制御を惹起する監視装置を設けること
も知られている。
SAE−Technical PaperNo.810157には、マイク
ロコンピユータ制御による内燃機関制御が記述さ
れている。ここに用いられているマイクロコンピ
ユータには制御ブログラムに組み込まれており、
機能が正常である時にはマイクロコンピユータに
より処理されて規則的な監視パルスが発生する。
プログラムまたは装置に機能不全もしくは故障が
生ずると、このことは、記憶回路その他類似のデ
バイスによつて検出される。というのはこのよう
な場合にはマイクロコンピユータが停止状態にあ
るために監視パルスが最早発生されないからであ
る。上記SAE文献に記載の監視回路においては、
単安定マルチバイブレータが設けられており、そ
の出力信号を噴射装置及び点火装置に供給し得る
ようになつている。内燃機関の回転数が予め定め
られた回転数よりも低い場合には、規則的に発生
される監視パルスは抑圧される。特に内燃機関の
起動時にこの抑圧が行なわれる。
さらに、監視パルスで間接的にコンデンサの充
電および放電を惹起して、該コンデンサ電圧を検
査することにより監視パルスの欠落を検出するこ
とができるようにしたマイクロコンピユータのた
めのリセツト回路が西独特許願公開公報第
3035896号明細書から公知である。この場合、予
め定められた基準より上方で監視パルス列のシー
ケンスに変化が生ずると、監視回路はリセツト信
号を発生し、このリセツト信号でマイクロコンピ
ユータはリセツトされる。このリセツト相には、
システムを再び起動することを可能にするクリア
相が続く。
システム機能を監視するための公知の装置にお
いては、例えばアイドリング時混合気制御におい
てこの制御に用いられる２巻線回転調整器が望ま
しくないガス組成を発生させるような位置をとる
という問題がある。
発明が解決しようとする課題 本発明の課題は、アイドリング時混合気制御の
際に生じ得るすべての障害に対し、その障害の種
別に応じた最適な手段をとることのできるような
非常時安全運転装置を提供することである。
課題を解決するための手段 上記課題は本発明により、アイドリング時混合
気制御を行う。車両のアイドリング駆動のための
非常時安全運転装置であつて、絞り弁に対して並
列な空気バイパス路と、該空気バイパス路の流通
横断面を制御する設定要素と、該設定要素を制御
する最終段回路と、該最終段回路に対してデイジ
タル制御信号を形成するマイクロコンピユータ
と、該デイジタル制御信号のデユーテイ比により
前記設定要素は所望の位置にもたらされるもので
あり、前記マイクロコンピユータから監視パルス
が供給され、該監視パルスが欠落した場合に当該
マイクロコンピユータの障害を識別してリセツト
信号を形成し、マイクロコンピユータをリセツト
および再スタートさせるフエールセーフ回路と、
前記リセツト信号が同様に供給される非常運転発
生器と、前記設定要素を無電流時にその非常運転
位置にもたらす機械的バイアス要素とを有し、こ
こで前記最終段回路はデイジタル制御信号から設
定要素に対するクロツク信号を形成し、該クロツ
ク信号はマイクロコンピユータに帰還供給され、
該マイクロコンピユータは、当該クロツク信号と
自分の形成したデイジタル制御信号とを比較し、
それら信号が異なる場合に前記最終段回路を遮断
して、前記設定要素をその非常運転位置にもたら
し、かつ前記非常運転発生器は、供給されるリセ
ツト信号に基づいて、非常時デユーテイ比による
非常運転制御信号を前記設定要素の最終段回路に
対して形成するように構成して解決される。
本発明により、設定要素（２巻線回転調整器）
を制御する最終段回路が出力するデイジタル制御
信号をマイクロコンピユータに帰還することによ
り、最終段回路および２巻線回転調整器の故障を
確実に検出することができるようになる。このデ
イジタル制御信号に欠陥がある場合、マイクロコ
ンピユータが最終段回路を電気的に遮断する。こ
れは例えば、最終段回路のために別に設けられて
いる遮断段に遮断信号をマイクロコンピユータか
ら供給し、最終段回路全体を無電流状態にするよ
うにして行われる。この最終段回路遮断は、最終
段回路トランジスタの短絡、２巻線回転調整器に
おける断線の場合に常に行われる。最終段回路が
遮断されると既に設けられている機械的バイアス
要素よつて、アイドリング時混合気制御に対して
不所望のガス発生を阻止するように設定要素が制
御される。
また本発明によれば同時に、マイクロコンピユ
ータからの監視パルスが供給されるフエールセー
フ回路によつて、マイクロコンピユータ自体の故
障を識別し、適切な対抗措置を開始することがで
きる。この場合、リセツト信号を発生してマイク
ロコンピユータをリセツトして復旧を図ること、
および非常運転発生器を作動させることが有利で
ある。
非常運転発生器は前記のリセツト信号に基づ
き、少なくとも最低限の運転を保証するような非
常時デユーテイ比による非常運転制御信号を形成
して、設定要素（２巻線回転調整器）の制御をマ
イクロコンピユータから引き継ぐ。
本発明は次のような認識に基づく。すなわち、
設定要素ないし最終段回路の故障の場合、もはや
これを電気的に制御することはできないから遮断
して、機械的バイアス要素により所定の非常位置
にもたらすのである。しかし、コンピユータの故
障の場合、設定要素自体は制御可能であるからこ
れを遮断する必要はなく、相応の手段を開始すれ
ば良いという認識に基づくものである。従つて本
発明では、設定要素自体の故障の場合はこれが遮
断されるが、マイクロコンピユータの故障の場合
には、設定要素に対して非常運転発生器による電
気的制御を続行することができるのである。
また本発明の実施例によれば、機械的バイアス
要素または蓄電池電圧の変化により惹起される、
設定要素の流通横断面における非線形誤差が、フ
エールセーフ回路がマイクロコンピユータの記憶
装置にアクセスすることによつて補正できるよう
に構成される。同様にして、マイクロコンピユー
タは、エンジン温度に関する情報をコンピユータ
に供給するNTC抵抗の断線または無接触状態を
検出し、故障の場合には最終段回路を遮断するよ
うに構成されている。点火信号が中断した場合に
も、同様に検出が行われ、故障時には最終段回路
が遮断される。
実施例 本発明のそれぞれの機能を実施するために必要
な基本装置を第１図から第４図に基づいてまず説
明する。
第１図のブロツクダイヤグラムにおいて参照数
字１０は、所定のシステム機能の制御、例えば車
両におけるアイドリング（無負荷）時混合気制御
に用いられるマイクロコンピユータを表す。この
マイクロコンピユータ１０の周辺には、システム
の安全および故障時における所要の応動のために
配設されている素子群が設けられている。マイク
ロコンピユータ１０の入力端１０ａにはデータ母
線１１を介して参照数字１２で略示したブロツク
から処理すべき信号が供給される。これら被処理
信号は、被制御システムの運転パラメータに依存
する信号である。ここに例として述べるアイドリ
ング時混合気制御の適用例においては、これら運
転パラメータは、車両の瞬時回転数の実測値、当
該時点における目標値、圧力および外部温度のよ
うな気候的条件、締り弁の位置等々に関するパラ
メータとすることができる。
これらの入力量ならびに後で述べる２、３の他
の入力量から、マイクロコンピユーター１０はそ
の信号出力端１０ｂに制御信号を発生する。これ
ら制御信号は、最終段回路１３を介して、設定要
素、本例の場合には２巻線回転調整器１４の制御
に用いられる。この２巻線回転調整器はアイドリ
ング時混合気制御と関連して締り弁に対し並列に
空気バイパス部として接続されており、摺動部材
１４ａを有している。この場合、回転調整器１４
の摺動部材１４ａの所望の通流断面積を決定する
位置は、最終段回路１３を介して２巻線回転調整
器１４の２つの分割巻線１４ａ，１５ｂに対する
タイミング信号の供給の仕方によつて決定され
る。該設定部材、本例の場合には２巻線回転調整
器１４の摺動部材１４ａにはさらに、バイアスば
ねとすることができる機械的バイアス要素１６が
設けられている。このバイアス要素１６は故障時
に、該故障により２巻線回転調整器の制御が不可
能なことによつて生ずる危険な運転状態、例えば
操縦および推力運転時における危険な運転状況の
発生を、運転の安全のために必要とされるバイパ
ス通流断面を最小通流量に機械的に設定すること
により緩和もしくは排除する働きをなす。
２巻線回転調整器は、マイクロコンピユータ１
０から最終段回路１３を介して与えられる１つの
デイジタル制御パルス列、通常は矩形パルス列に
より制御されるので、２巻線回転調整器の摺動部
材１４ａの位置を決定するのは該制御パルス列の
デユーテイ比ηであり、この場合、個々のパルス
は、最終段回路１３のプツシユプル動作によつて
分割される。
バイアスはね１６は、常時、２巻線回転調整器
１４を安全位置に戻すように作用しているので、
設定要素即ち回転調整器は、ばねの特性が行程に
依存することが原因で、非線形特性ならびに蓄電
池電圧依存性を締す。しかしながら、分割巻線１
５ａ，１５ｂを相応に設計することにより、常時
作用するばねの作用を部分的に補償することが可
能である。
従つてデユーテイ比ηが一定であるとすれば、
バイパス横断面積dsの尺度として次式で表される
関数が与えられる。
ds＝ｆ（UBATT、FA） このような付加的な依存性を補償しそして誤り
設定をそれにより回避することも、安全の概念に
属する。
マイクロコンピユータ１０には、従つて、その
接続点１７に蓄電池電圧信号UBATTが供給され、
介在接続されているアナログ−デイジタル変換器
１８により時間持続信号tBに変換されてコンピユ
ータの入力端１０ｃに供給される。同様にして、
アナログ−デイジタル変換器１９を介し、アイド
リング時混合気制御に関与するエンジン温度を表
す信号θMOTが端子２０からコンピユータ入力端１
０ｄに供給され変換回路１９により再び対応の温
度関連の時間持続信号t〓に変換される。ブロツク
１８および１９で示した変換器に関しては、第３
図を参照し追つて詳細に説明する。
なお温度および蓄電池電圧信号はまた、外部
（または内部）Ａ／Ｄ変換器によりコンピユータ
に取り込むこともできる。
正常の運転においては、好ましくはPID−コン
トローラ形式に実現されているマイクロコンピユ
ータ１０は、いろいろな入力パラメータから所要
の基本デユーテイ比ηを決定して、該デユーテイ
比を、外部データ記憶装置にアクセスすることに
より記憶されている蓄電池電圧影響分およびばね
力の影響分（非線形特性曲線）について補正す
る。なお、外部データ記憶装置もしくはメモリは
第１図のブロツクダイヤグラムに参照数字２１で
示されており、PROM、EPROM等々とするこ
とができる。また、コンピユータ１０によるアド
レス指定後のデータ・メモリ２１におけるデータ
のフローは、多心ケーブルを表す線に付けた矢印
で表されている。
回路は、いわゆるコンピユータ内部の第１の制
御もしくは監視および安全機能を付与することに
より完全なものとなる。該制御および安全機能は
次のような原理に基づく。即ち帰還導体２２，２
３を介してコンピユーターの対応の入力端１０ｅ
および１０ｆに、２巻線回転調整器の分割巻線そ
れぞれに設けられている２つの最終段回路の設定
信号を供給し、それにより、該２巻線回転調整器
の巻線の帰還されたデユーテイ比η′が、該コンピ
ユータ自体によつて予め定められた出力端１０ｂ
における制御信号列のデユーテイ比ηと異なる場
合に、遮断信号を、介在接続されているオア素子
２５を介して、最終段回路を遮断する遮断段２６
に供給するという原理に基づく。さらにコンピユ
ータはその出力端２７にいわゆる監視パルスを発
生しており、このパルスが現れている限りコンピ
ユータの動作が正常であることが保証されている
ことになるので、さらに別に設けられたフエール
セーフ回路２８により同じオア素子２５を介して
故障時に遮断段２６に遮断信号を供給することが
できる。この遮断信号は、同時に、マイクロコン
ピユータ１０に対してリセツト信号としての働き
をなすものであり、この目的で該コンピユータの
入力端１０ｇに供給される。
最終段回路１３、遮断段２６およびオア素子２
５を示す第２図の詳細な回路図から明らかなよう
に、最終段回路は２つの終段半導体スイツチ、即
ちスイツチング・トランジスタＴ１およびＴ２を
有しており、Ｔ１のコレクタは接続点Ｍ１を介し
て第１の分割巻線１５ａに接続され、スイツチン
グ・トランジスタＴ２のコレクタは接続点Ｍ２を
介して２巻線回転調整器１４の第２の分割巻線１
５ｂに接続されている。これら２つのコレクタ
は、さらに、それぞれ、阻止極性で接続されたダ
イオードＤ１およびＤ２を介して正のバツテリ電
源に接続されており、その接続端子（Ｍ＋）には
また分割巻線１５ａ，１５ｂの２つの接続し合わ
された端子が接続されている。最終段回路１３の
２つのスイツチング・トランジスタＴ１およびＴ
２は前置接続されている駆動トランジスタＴ０に
よつて制御される。この駆動トランジスタＴ０に
は、マイクロコンピユータ１０の出力端１０ｂか
ら接続点２９を介してデユーテイ比ηの制御パル
ス列が供給される。この制御パルス列は駆動トラ
ンジスタＴ０から第１のスイツチング・トランジ
スタＴ１に印加される。なお、このスイツチン
グ・トランジスタＴ１は、そのコレクタで、分圧
抵抗Ｒ１，Ｒ２を介して後置接続されている第２
のスイツチング・トランジスタＴ２を制御する。
制御パルス列のデユーテイ比に対応して、２つの
最終段回路トランジスタＴ１およびＴ２は交互に
プツシユ・プル動作で分割巻線を付勢し、それに
より２巻線回転調整器における摺動部材１４ａの
相対位置は対応の分割巻線に供給されるパルスの
各相対持続時間（電流−時間面積）により決定さ
れる。
２巻線回転調整器における実際の開閉状態は分
割巻線１５ａ，１５ｂの接続点Ｍ１およびＭ２で
制御信号を検出することにより監視され、そして
検出された信号は抵抗Ｒ７，Ｒ８ならびにそれぞ
れ並列に接続されたダイオードＤ５，Ｄ４、コン
デンサＣ１およびＣ２ならびに抵抗Ｒ９，Ｒ１０
からそれぞれ構成されているパルス整形段を介し
て、実際のデユーテイ比η′を表す調整器信号U¨お
よびU¨２としてマイクロコンピユータ１０の入力
端１０ｅおよび１０ｆに供給される。
遮断は遮断段２６を介して行なわれる。この遮
断段２６は、直列分岐トランジスタＴ５を有して
おり、該トランジスタＴ５のエミツタは接地され
ており、そしてコレクタは最終段回路１３のスイ
ツチング・トランジスタＴ１およびＴ２の２つの
結合されたエミツタに接続されている。導通に切
換えられるかあるいは阻止状態に切換えられるか
によつて最終段回路１３を無電流状態に切換する
ことができる直列分岐トランジスタＴ５の制御
は、前置されている別のトランジスタＴ４を介し
て行なわれ、該トランジスタＴ４の入力端３０に
はマイクロコンピユータ１０の出力端２４からの
遮断信号が供給される。他の接続端３１に印加さ
れるフエールセーフ回路２８のリセツト信号との
論理和は、該リセツト信号をダイオードＤ３を介
して、前段トランジスタＴ４と後段トランジスタ
Ｔ５のベースとの間の制御回路に設けられている
２つの抵抗Ｒ１４およびＲ１３の接続点に印加す
ることによつて求められ、それにより、リセツト
信号が零またはアース電位になるときにトランジ
スタＴ５は阻止され、その結果最終段回路１３は
無電流状態に切換られる。同様にして、入力端３
０の遮断信号が高レベルになる。或いは高レベル
であるときに、最終段回路１３に対する遮断機能
が行なわれ、前段トランジスタＴ４は阻止され従
つてそのコレクタに印加されている正電位は取り
払われ、その結果としてトランジスタＴ５は阻止
状態に切換られる。以下、電位の高低もしくは分
布の表記を単純化するために、電子工学の分野で
用いられている実際的な概念であるところの「高
レベル」を全体的に見て高い電位に用いそして低
い電位もしくはアース電位を評すのに「低レベ
ル」を用いることにする。
次に、第４図に示してある上記の回路のいろい
ろな回路点における信号波形図を参照して、（マ
イクロコンピユータ１０またはフエールセーフ回
路２８を介しての）２つの遮断事例における機能
について説明する。
第４図のａにはデユーテイ比ηの制御信号の変
化が示されており、時間t1およびt2をそれぞれη
に対応して相対的に変えることができる。また第
４図のｂおよびｃにはトランジスタＴ１およびＴ
２のコレクタに対応する切換点Ｍ１およびＭ２に
おける信号変化が示されている。また第４図ｄに
示した信号変化はマイクロコンピユータ１０自体
から送出される遮断信号を表し、そして第４図ｅ
およびｆの信号波形は、実際のデユーテイ比η′を
有する調整器帰還信号U¨１およびU¨２を示し、第
４図ｇの信号波形はフエールセーフ回路から到来
するリセツト信号を表し、そして第４図ｈにはマ
イクロコンピユータ１０から送出されてフエール
セーフ回路２８に供給されるフエールセーフ・パ
ルスもしくは制御パルスが示されている。
これらの信号波形図から明らかなように、図示
の遮断時まで信号波形は、マイクロコンピユータ
１０自体によつて検出される非常事態を特徴的に
表し、他方遮断後はフエールセーフ回路が機能す
る。
コンピユータ１０は、時間t1とt2との間で読み
込まれた信号U¨１，U¨２が、デユーテイ比ηを有
する所要の信号変化に対応するかどうかをチエツ
クする。
許容し得ない状態、例えばトランジスタＴ１が
持続的に導通であつたり、トランジスタの内の１
つのトランジスタのコレクタとエミツタとの間に
短絡が生じたり、Ｍ１またはＭ２に断線が生じ
て、それによりU¨１またはU¨２が持続的に低レベ
ルとなつたりあるいは持続的に高レベルになると
いうような許容し得ない状態が現れると、直ち
に、このことはコンピユータによつて検出される
（時間t1 *の経過前は高レベルであつた調整器信号
U¨２の第４図の曲線ｆのＡで示されている故障も
しくは事故による変化を参照されたい）。コンピ
ユータはそこで、直接またはプログラムに従い例
えば３ないし４サイクル（周期）に渡る時間平均
化後に遮断段２６を介して最終段回路１３を遮断
する。それに対応して、第４図のｄに示す遮断信
号は時点t0で高レベルとなつてスイツチング・ト
ランジスタＴ１およびＴ２を無電流状態にし、そ
の結果該トランジスタのコレクタは波形(b)および
(c)に示すように高レベル状態の信号を受ける。こ
の高レベル信号は回路点Ｍ＋から分割巻線１５
ａ，１５ｂを介して上記コレクタに印加されるも
のである。コンピユータによるこの遮断は、エン
ジンの停止および新たな起動によつてのみクリア
することができる。
他方、フエールセーフ回路２８は、コンピユー
タ自体または場合により電圧の遮断のような内部
および外部の故障の補償に用いられる。このよう
な故障状態においては、コンピユータからフエー
ルセーフ回路２８に供給される第４図のｈに示し
たフエールセーフ・パルスは中断され、その結果
フエールセーフ回路２８はその低レベルになるリ
セツト信号（第４図ｇ参照）でオア素子２５を介
してトランジスタＴ５において最終段回路を遮断
し同時にコンピユータのハードウエア・リセツト
を行なう。
この場合フエールセーフ回路は、自励発振器と
して動作するように設計されている。このフエー
ルセーフ回路はマイクロコンピユータ１０の制御
パルスによつて持続的に充電される少なくとも１
つのコンデンサを有しており、該コンデンサを介
して取り出される入力信号が閾値比較回路の一方
の入力に供給され、該制御パルスが存在しない場
合には、比較器出力の切換で、出力が入力側に帰
還結合されていることにより、後続の短い期間の
クリア信号を有する低レベル電位のリセツト信号
を発生する。従つて一般的には、このフエールセ
ーフ回路は単安定マルチバイブレータのように動
作するということができる。なお第４図に示した
曲線ｇにおいてクリア時間はt3で、そしてリセツ
ト時間はt4で示されている。
このクリア時間t3中、最終段回路に印加される
デユーテイ比制御信号の状態に従つて２巻線回転
調整器の巻線１５ａ，１５ｂの一方が電流を通す
ので、それにより、ばね１６で設定されるバイパ
ス断面積の制御を行なうことができる。したがつ
て、リセツト信号のデユーテイ比は実際の故障事
例において好ましくは５％以下にすべきである。
別の故障例として、２巻線回転調整器で設定さ
れるバイパス横断面積がさらに蓄電池電圧、ばね
の特性曲線およびエンジン温度に依存することに
起因する故障を挙げることができる。ここで先
ず、変換に対応してマイクロコンピユータ１０の
入力端１０ｃ，１０ｄに供給される時間信号が通
常の限界値範囲内に在ると仮定する。この場合に
は、コンピユータは記憶装置もしくはメモリ２１
をアクセスすることによりデユーテイ比設定の対
応の補正また補充を行なう。
次に、先ず第３図を参照して、蓄電池電圧また
はエンジン温度に比例する電圧とすることができ
持続時間に変換される入力電圧Usが供給される
変換器の一実施例について説明する。
第３図において変換すべき電圧の持続点は参照
数字３２で示されている。この電圧は、故障質問
信号時にマイクロコンピユータによつて入力３３
で導通に切換えられているトランジスタＴ６を介
しコンデンサＣ３に印加される。このコンデンサ
は変換される電圧Usに常時充電されている。コ
ンピユータから接続端３３に質問もしくはチエツ
ク・パルスが現れると、トランジスタＴ６は阻止
され、コンデンサＣ３は、調整可能な抵抗もしく
は可変抵抗Ｒ１８として示されている回路を介し
て、抵抗Ｒ１９，Ｒ２０により後続の比較器Ｋ１
に発生する基準電圧を下回るまで放電する。比較
器Ｋ１はこの時点でその出力信号Uaを例えば高
レベルから低レベルに切換え、そしてこの信号は
コンピユータに供給される。コンピユータは、質
問もしくはチエツク・パルスのセツトから比較器
信号の出現までの持続期間を計数し、求められた
時間tsと電圧Usとの間に比例関係が得られるよう
に構成されている。これら２つの量間に線形の関
係が望まれる場合であつて、コンピユータが非線
形関係をメモリ２１への対応のアクセスにより補
償できない場合には、コンデンサＣ３の放電は定
電流源を介して行なうことができる。
これと関連して、エンジン近傍に設けられてい
るNTC抵抗から第１図の変換器１９に温度信号
を供給する導体の断線を、他の甚だしい故障事例
と見做すことができる。正常の場合には、計算機
は、暖機プログラムに基づいてバイパス断面積を
相応に大きくしており、したがつて回転数の上昇
も大きい。他方、正常の運転においては、本例の
場合温度測定に用いられるNTC抵抗の抵抗領域
は予め定められた限界範囲内に在る（例えば、変
換器１９に印加される最大電圧とほぼ−30℃でコ
ンピユータにより設定可能な最大持続時間tsに対
応する約25KΩと、約80℃における最小電圧およ
び最小持続時間もしくはパルス幅に対応する400
Ωよりも低い値との間にある）。断線の場合また
は接続がなされた場合には、NTC抵抗値は無限
大に設定されるので、マイクロコンピユータ１０
には、この異常事態を表す指示が供給され、そこ
でコンピユータは直ちにあるいは２ないし５の質
問期間もしくはサイクルに亘つての平均化後にエ
ンジン温度に対して、例えば＋20℃の室温あるい
は＋80℃の調整値に対応する臨界値を設定する。
続いて正規の質問もしくはチエツク・パルス、即
ち持続時間信号tsの予期される領域中にある質問
もしくはチエツク・パルスが現れると直ちにコン
ピユータは安全機能をトリガする。
さらに故障事例として、点火信号中断の場合が
ある。というのはこの場合、マイクロコンピユー
タ１０に供給される回転数実測値nistは回転数目
標値nspllより相当に小さくなる。従つて、この場
合にはコンピユータでnist≪nspllがシミユレートさ
れ、コンピユータはエンジンの停止を避けるため
にバイパス路を完全に開く。その結果、場合によ
つては危険な回転数の過剰増加が起こり得る。
このような故障は、コンピユータで、付加的に
設けられているソフトウエア・ルーチーンによつ
て次のような仕方で検出される。即ち、領域nist
≧nspll−1000n-1で点火パルスの不在が検出され
る。この場合、２ないし５個の点火パルスが欠落
した後に最終段回路を遮断する。しかしながらこ
の遮断は、点火パルスが新たに印加されれば対応
の回転数位置で再び解除される。
第５図は本発明による完全な非常時安全運転装
置の一実施例を示す。この実施例において個々の
素子もしくは要素は、破線ブロツクで示されてい
る。なおこの図において、先の説明と同じ構成要
素もしくは同じ機能を果す構成要素はやはり同じ
参照記号で示されている。なお同じではないが対
応する構成要素には同じ参照数字にダツシユ（′）
を付けて示した。
第５図に示した回路は、システム機能の制御お
よび調整を司るマイクロコンピユータ、論理制御
もしくは処理回路を含み、マイクロコンピユータ
１０′、メモリ２１′、安定化回路３６を有するブ
ロツク３５と、最終段回路１３′と、該最終段回
路のための遮断ブロツク２６′と、フエールセー
フ回路２８′と、最終段回路監視信号U¨１および
U¨２を作成するための回路３７と、非常運転発生
器３８を有している。
非常運転発生器３８は実施例において、最終段
回路遮断段２６′および必要に応じ回路３７によ
る最終段回路監視信号の作成を省くことができ
る。
第５図の実施例は、第１図および第２図に説明
した例と次の点で異なる。即ち所謂「ウオツチ・
ドツグ回路」と称することができるフエールセー
フ回路２８′は、制御パルスとして、この実施例
の場合マイクロコンピユータ１０′から送出され
る制御信号パルスTHVを供給される。該パルス
信号THVはコンピユータにより瞬時運転状態に
対して要求されるバイパス横断面積に対応するデ
ユーテイ比ηを有する。これと並列に、THVパ
ルスは、補充的に設けられている比較器Ｋ１を介
して最終段回路１３′に印加される。なお比較器
Ｋ１の他方の入力端には接続点３６で発生される
基準信号が供給される。
基本的な機能は、この場合次の通りである。な
おフエールセーフ回路２８′および非常運転発生
器３８の構成に関しては追つて詳述する。スイツ
チング・トランジスタＴ１およびＴ２は交互に作
動し得るだけであるから、既に述べたところから
も明らかなように安全上の見地からは最後に制御
されるトランジスタＴ２による２巻線回転調整器
の「開成」だけが重要であるので、マイクロコン
ピユータ１０′は基本的にはトランジスタＴ２の
コレクタ信号を必要とするだけである。このコレ
クタ信号は直列抵抗Ｒ８、それに続くダイオード
Ｄ４、抵抗Ｒ１０およびコンデンサＣ２の並列回
路から成るパルス整形段３７ａによつてパルス整
形され最終段回路監視信号U¨２として得られる。
コンピユータは、そこで、新たな各デユーテイ
比情報の時間的に直電および直後に、U¨２のデユ
ーテイ比の適性に関してチエツクする。コンピユ
ータデユーテイ比の偏移が確定されると、自動的
に出力EA（最終段回路の遮断）が低レベルにセツ
トされて付加的に設けられている比較器Ｋ２およ
び追つて述べるトランジスタＴ４，Ｔ５を介して
最終段回路のスイツチング・トランジスタＴ１お
よびＴ２は無電流状態にされる。この結果、回路
点Ｍ１，Ｍ２およびＭ＋に接続されている２巻線
回転調整器も無電流状態となつて、ばねは予め定
められた安全横断面積となるように復帰する。な
お、該安全横断面積は、内燃機関の場合例えば
1400n-1の回転数に対応する。
ここで重要なのは、フエールセーフ回路２８′
が、コンピユータからの制御信号パルス列THV
の送出を監視し、そして該フエールセーフ回路か
ら送出されるリセツト信号で、例えばコンピユー
タ故障とか起動時等の場合に「フエールセーフ・
パルス＝コンピユータのデユーテイ比パルス」と
いう条件が守られない場合、ダイオードＤ３なら
びに最終段回路を、Ｋ２，Ｔ４およびＴ５を介し
て遮断するという意味で、該フエールセーフ回路
が安全の概念に包括されることである。
フエールセーフ回路の構成および機能は、次の
通りである。コンピユータからのTHV制御パル
スはダイオードＤ６を介してトランジスタＴ６に
印加され、該トランジスタＴ６はそこで蓄積コン
デンサＣ３を充電する。この蓄積コンデンサＣ３
は周知の仕方で図示のような接続を有する比較器
Ｋ４から構成された閾値段の反転入力端に接続さ
れている。この反転入力の帰還結合路には、抵抗
Ｒ１６およびそれに並列に抵抗Ｒ１７とダイオー
ドＤ７の直列回路が設けられている。この回路構
成により、比較器Ｋ４の出力における論理低レベ
ルまたは高レベルに従つて蓄積コンデンサＣ３は
放電または充電する。その場合、スイツチ時間、
従つてまたフエールセーフ回路２８′から送出さ
れるリセツト信号に含まれるデユーテイ比は別の
領域に自由に設定することができる。従つてこの
実施例では、何らかのコンピユータ故障を現すマ
イクロコンピユータ１０′からのTHV制御パル
スの欠落で、フエールセーフ回路２８′が該コン
ピユータに代替し、リセツト信号に対し、例えば
135ｍｓの低い値の約18ｍｓの大きい値のデユー
テイ比で矩形波発振器としての働きをする。この
リセツト信号は、そこで、既に述べたように、マ
イクロコンピユータ１０′をリセツトして新たに
起動する働きをなし、そしてダイオードＤ３を介
し最終段回路遮断段２６′に供給され、それによ
り高レベル相およびそれに応答して２巻線回転調
整器での非常時運転横断面積の制御に起因し、ア
イドリング時回転数は200ないし300n-1の間で増
加または減少方向に変化せしめられる。
別の実施例は、抵抗Ｒ１８を介して帰還結合さ
れ抵抗Ｒ１９を介して負帰還結合されている比較
器Ｋ３から構成された自由振動発振器Ｏ１を有し
ており、該比較器の反転入力端から別の抵抗Ｒ２
０に対して並列にコンデンサＣ４がアースに接続
されている。破線の接続線Ｌ１で示すように、非
常時運転信号τNOTは本実施例の場合、駆動トラン
ジスタＴ０に前置接続されている比較器Ｋ１の反
転入力端に印加される。しかしながら、最終段回
路が例えば直接的に駆動トランジスタＴ０のベー
スを制御するようにすることもできる。非常時運
転発生器３８は、ダイオードＤ８を介してフエー
ルセーフ回路２８′のリセツト信号により投入す
ることができるが、該発生器３８はまた、正常の
運転時には典型的にマイクロコンピユータ１０′
から送出される制御パルス列THVのデユーテイ
比の範囲内にあり従つてなんら作用をしないよう
な予め定められたデユーテイ比で常時振動するよ
うにすることもできる。最終段回路１３′に非常
運転発生器３８から非常時運転デユーテイ比信号
が供給されると、該最終段回路は最終段回路遮断
段２６′を介して遮断されることもなくまた最終
段回路監視信号U¨１，U¨２のマイクロコンピユー
タ１０′への帰還結合も行なう必要はない。しか
しながら本発明の有利な実施態様として、最終段
回路遮断段２６′に故障が生じた場合には、非常
時運転信号が２巻線回転調整器の摺動部材の位置
を重要ではない（臨界的ではない）領域にする２
つの手段を設けることができる。
本発明の更に他の実施形態においては、それぞ
れ接続抵抗Ｒ８およびＲ７の前でパルス成形段３
７ａ，３７ｂにそれぞれ回路点Ｍ１およびＭ２か
ら出発して妨害保護用のツエナーダイオードＤ
９，Ｄ１０が並列接続される。さらに、安全とい
う概念もしくは考え方と関連して、最終段回路監
視信号U¨１，U¨２の発生を、参照数字４０で示す
ようにコンピユータへの２つの帰還接続導体に比
較器を挿入することにより高抵抗で実施し、それ
により遮断された場合に少なくとも２巻線回転調
整器の開巻線における電流を相応に減少するよう
にすることができる。
別の実施態様として、最終段回路遮断トランジ
スタＴ５のエミツタからアースに延びる追加のエ
ミツタ抵抗Rxを挿入し、該トランジスタＴ５の
ベース−エミツタ抵抗に並列にツエナーダイオー
ドＤ１１を設けさらに必要に応じ別のダイオード
Ｄ１２を直列に設けることができる。このように
すれば、コンピユータから出力されるデユーテイ
比に基づいて調整器の短絡をも行なえる有効な電
流制限が得られる。
同様にして、スイツチングトランジスタＴ１お
よびＴ２の電流制限を目的で選択的に追加のエミ
ツタ抵抗Ｒ２１，Ｒ２２およびベースからアース
に接続された抵抗に対して並列に接続されておつ
てツエナーダイオードＤ１２，Ｄ１３と別のダイ
オードＤ１４，Ｄ１５あるいはツエナーダイオー
ドＤ１２，Ｄ１３からなる制限ダイオード区間と
接続することができる。
次に第６図に示した信号波形図を用いて、第５
図の回路の基本的な動作について説明する。
マイクロコンピユータ１０′から送出されたデ
ユーテイ比制御信号THVは比較器Ｋ１および駆
動トランジスタＴ０を介して最終段回路の第１の
スイツチング・トランジスタＴ１に印加される。
第６図の個々の曲線にパルス列の信号の記号を記
しておいたので、爾後の動作経過はこれら信号パ
ルス列を観察することにより理解されよう。
「THV＝低レベル」である時には第１のスイツ
チング・トランジスタは導通し、該トランジスタ
に接続されている２巻線回転調整器の開成巻線に
定格電流を通し、そして第２のスイツチング・ト
ランジスタＴ２はトランジスタＴ１の分割された
飽和電圧により阻止される。２巻線回転調整器の
閉成巻線は無電流状態にある。
「THV＝高レベル」では第１のスイツチン
グ・トランジスタＴ１は阻止状態になり、回路点
Ｍ１に接続されている開成巻線は単に第２のスイ
ツチング・トランジスタＴ２のベース電流を通す
だけである。該ベース電流は図示の実施例では、
巻線電流の約1/22に相当する。閉成巻線は定格電
流を通す。
２巻線回転調整器における開口横断面積は投入
時間における電流の比に直接比例する。開成方向
においてトランジスタＴ２のベース電流により惹
起される特性曲線変移（この特性曲線変移はさら
にデユーテイ比にも依存する）を、２巻線回転調
整器の製作に際して考慮することができる。トラ
ンジスタＴ２のコレクタの出力信号はTHV制御
信号に対して反転されている。パルス整形器段３
７ａの単純な構成により、この信号は制限されそ
してU¨２−最終段回路監視信号としてマイクロコ
ンピユータ１０′に帰還される。能動リセツト相
中（リセツト信号が低レベルである間）、マイク
ロコンピユータ１０′によつて出力される最終段
回路遮断信号EAは、ダイオードＤ３を介しての
フエールセーフ回路２８′の出力端との直接接続
により低レベルにクランプされ、その結果比較器
Ｋ２および駆動トランジスタＴ４を介して、最終
段回路スイツチング・トランジスタに対して直列
のトランジスタＴ５は阻止され、それに対応して
２巻線回転調整器の巻線は無電流状態になる。単
に信号整形段３７ａおよび場合により３７ｂが、
選択的に後置接続される比較器４０によりさらに
減少された電流を閉成巻線もしくは開成巻線から
取出すだけである。組込まれているバイアスばね
で２巻線回転調整器における非常時開口に断面積
が設定される。
時点t1におけるリセツト相の経過後でしかも時
点t2までの初期設定ルーチーンの終了後に、マイ
クロコンピユータ１０′は、先ずその構造に対応
する非常時運転デユーテイ比の発生を行なう。こ
れは該マイクロコンピユータに供給されるデー
タ、例えば回転数、温度およびその他のパラメー
タを評価するまで続けられる。コンピユータ自体
のこの非常時デユーテイ比は、１ないし２サイク
ルもしくは周期の持続期間を有することができ、
第６図の信号波形図では時点t6まで続く。時点t6
以降は制御が投入されそしてパルス幅TNOTは算
出された関数期間Ｔ＝ｆ（θ、ｎ、…）に移行す
る。
例えば時点t7における各THVパルス発生後に、
コンピユータは所定の時間t8−t7≒100μs（マイク
ロ秒）経過した後に、U¨２もしくはU¨２およびU¨
１の信号レベルがTHV信号レベルと一致するか
否かについてチエツクする。異なる場合、例えば
時点t9において故障が生じている場合には、トラ
ンジスタＴ２はもはや不導通ではなくなつて、U¨
２信号は時間t10−t11の間、高レベルには切り換
わらず、コンピユータはそのEA線路（信号は低
レベルになる）および比較器Ｋ２を介して最終的
にトランジスタＴ５を遮断し２巻線回転調整器を
無電流状態にする。
マイクロコンピユータ１０′の終段監視ルーチ
ーンで、所定の時間経過後、例えば２秒毎に、
EA線路を閉成して、所定の時間、例えば100μs
（この時間は濾波を含めトランジスタのスイツチ
ング時間のほぼ５倍の時間に相当する）、故障が
存在するか否かに関しU¨２信号帰線線路をチエツ
クする。この場合上記の短時間の検査で調整器電
流に影響が及ぼされるが、しかしながらこの影響
で、２巻線回転調整器に設けられたばねで設定さ
れた非常時運転横断面積の変化が惹起することは
殆ど無い。
他方、コンピユータに持続的な故障が生じた場
合には、既に述べたように、フエールセーフ回路
２８′が矩形波発振器としての働きをなす。この
場合、該フエールセーフ回路はそのリセツト信号
をマイクロコンピユータ１０′に供給し必要に応
じて該マイクロコンピユータ１０′をリセツトし
再び新たに投入し得る状態にする。この場合にも
リセツト相は２巻線回転調整器における非常時運
転横断面積に対し極く僅かの影響しか与えない。
時点t11でのコンピユータからのEA信号により
最終段回路が遮断された後には、U¨２信号（およ
びU¨１信号）も再び高レベルとならなければなら
ない。例えば外部接地短絡が生じている場合のよ
うに高レベルにならないとすると、最終段回路は
関連のコンピユータ・プログラムにより持続的に
遮断された状態に留まることになる。
２つのスイツチング・トランジスタを有する最
終段回路の出力信号の監視に関しては既に第２図
に関連して説明したところである。この場合にも
巻線短絡あるいは上記のような持続的な短絡が検
出され故障の場合（U¨１またはU¨２信号が偽であ
る場合）には既に述べたのと類似の処理が行なわ
れる。
以上梗概すると、本発明によれば次のような安
全機能が確保される。
回路手段による能動的な安全機能、先ずフエー
ルセーフ回路の動作について考察する。
１ 駆動のリセツト ２ プログロム監視 ３ 最終段回路のためのデユーテイ比制御信号の
監視 ４ 内部および外部故障の検出 ５ 持続的故障の検出 ６ 蓄電池電圧遮断の検出 ７ 非常運転発生器の制御 ８ 最終段回路の遮断 ９ コンピユータ・ポートの遮断 10 非常運転発生器はリセツト時に動作するよう
に接続され、 11 非常時運転デユーテイ比制御パルスを発生す
る。
本発明によればさらに、相応の構成およびマイ
クロコンピユータ１０，１０′への情報の相応の
入力により次のような安全機能が確保される。
１ 最小の回転数検出までコンピユータ自体から
送出される非常時運転デユーテイ比制御パルス
列の発生 ２ 温度発生器の故障に際しては値tnio（t〓）の出
力 ３ NTC断線の検出 ４ プログラムの欠落または故障の場合最終段回
路を遮断（リセツト）するための自己試験プロ
グラム ５ 最終段回路のチエツク、監視および遮断のた
めの試験ルーチーン ６ 故障の場合の最終段回路の遮断
【図面の簡単な説明】
第１図から第４図までは本発明ための説明図で
あり、第１図は外部フエールセーフ回路を備えた
安全運転装置のブロツク・ダイヤグラム、第２図
は遮断段を備えた最終段回路部分の回路図、第３
図は電圧信号をコンピユータで評価可能な時間持
続信号に変換するための変換器の回路構成を詳細
に示す回路図、第４図は第２図の回路のいろいろ
な回路点における信号の変化を示す信号波形図で
ある。第５図は本発明の実施例の構成を詳細に示
す回路図、そして第６図は第５図に示した回路の
いろいろな回路点における信号変化を示す信号波
形図である。 １０……マイクロコンピユータ、１０ａ……入
力端、１０ｂ……出力端、１１……データ母線、
１３……最終段回路、１４……２巻線回転調整
器、１４ａ……摺動部材、１６……バイアスば
ね、η……デユーテイ比、１５ａ，１５ｂ……分
割巻線、ds……バイパス横断面積、UBATT……蓄
電池電圧信号、１８，１９……アナログ・デイジ
タル変換器、t〓……時間持続信号、２１……デー
タ記憶装置、２２，２３……帰還導体、１０ｅ，
１０ｆ，１０ｇ……入力端、２５……オア素子、
２４……出力端、２６……遮断段、２７……出力
端、２８……フエールセーフ回路、Ｔ１，Ｔ２…
…スイツチング・トランジスタ、Ｍ１，Ｍ２……
接続点、Ｄ１，Ｄ２……ダイオード、Ｔ０……駆
動トランジスタ、Ｒ１，Ｒ２……分圧抵抗、Ｄ
４，Ｄ５……ダイオード、Ｒ９，Ｒ１０……抵
抗、Ｔ４，Ｔ５……トランジスタ、３０……入力
端、３６……安定化回路、３８……非常運転発生
器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ アイドリング時混合気制御を行う、車両のア
    イドリング駆動のための非常時安全運転装置であ
    つて、 絞り弁に対して並列な空気バイパス路と、 該空気バイパス路の流通横断面を制御する設定
    要素１４と、 該設定要素を制御する最終段回路１３と、 該最終段回路に対してデイジタル制御信号を形
    成するマイクロコンピユータ１０と、 該デイジタル制御信号のデユーテイ比により前
    記設定要素は所望の位置にもたらされるものであ
    り、 前記マイクロコンピユータから監視パルスが供
    給され、該監視パルスが欠落した場合に当該マイ
    クロコンピユータの障害を識別してリセツト信号
    を形成し、マイクロコンピユータをリセツトおよ
    び再スタートさせるフエールセーフ回路２８と、 前記リセツト信号が同様に供給される非常運転
    発生器３８と、 前記設定要素を無電流時にその非常運転位置に
    もたらす機械的バイアス要素１６とを有し、 ここで前記最終段回路はデイジタル制御信号か
    ら設定要素に対するクロツク信号を形成し、該ク
    ロツク信号はマイクロコンピユータに帰還供給さ
    れ、 該マクロコンピユータは、当該クロツク信号と
    自分の形成したデイジタル制御信号とを比較し、
    それら信号が異なる場合に前記最終段回路を遮断
    して、前記設定要素をその非常運転位置にもたら
    し、かつ 前記非常運転発生器は、供給されるリセツト信
    号に基づいて、非常時デユーテイ比による非常運
    転制御信号を前記設定要素の最終段回路に対して
    形成する、ことを特徴とする非常時安全運転装
    置。
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DE3227546.3 1982-07-23
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DE3322240.1 1983-06-21

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