DE102004050388B4

DE102004050388B4 - Ventilzeitsteuerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102004050388B4
Application number: DE102004050388.5A
Authority: DE
Inventors: Hideji Tani
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-10-16
Filing date: 2004-10-15
Publication date: 2016-05-25
Anticipated expiration: 2024-10-16
Also published as: JP4269338B2; DE102004050388A1; US6953013B2; JP2005140105A; US20050081809A1

Abstract

Ventilzeitsteuerungsvorrichtung zur Einstellung einer Ventilzeitsteuerung einer Kraftmaschine, die ein Drehmoment eines Motors (12) verwendet, wobei die Ventilzeitsteuerungsvorrichtung umfasst: eine Steuerungsschaltung (150), die ein Steuerungssignal erzeugt, und eine Antriebsschaltung (110) zum Antreiben des Motors (12) auf der Grundlage einer Solldrehgeschwindigkeit, die durch eine Frequenz des Steuerungssignals dargestellt wird, wobei eine höhere Frequenz des Steuerungssignals eine höhere Solldrehgeschwindigkeit darstellt und die Antriebsschaltung (110) eine Zufuhr eines Stromes zu dem Motor (12) stoppt, wenn die Frequenz des Steuerungssignals niedriger oder gleich einer Schwellenwertfrequenz ist, deren Wert größer als Null ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilzeitsteuerungsvorrichtung, die durch einen elektrischen Motor angetrieben wird. Die Ventilzeitsteuerungsvorrichtung ändert eine Ventilzeitsteuerung eines Einlassventils und/oder eines Auslassventils einer Verbrennungskraftmaschine. Die Ventilzeitsteuerungsvorrichtung, die durch den Motor angetrieben wird, wird nachstehend als die Motorantriebs-VTC bezeichnet.
In einer Motorantriebs-VTC, die in der JP H04105906U gezeigt ist, erzeugt eine Steuerungsschaltung ein Steuerungssignal, das die Antriebsschaltung empfängt. Die Antriebsschaltung führt einem Motor einen Strom entsprechend dem Steuerungssignal zu. Das Steuerungssignal stellt eine Solldrehgeschwindigkeit des Motors dar, die nachstehend als die Sollzahl bezeichnet ist. Die Ansteuerungsschaltung führt dem Motor den Strom auf eine derartige Weise zu, dass eine Ist-Drehgeschwindigkeit des Motors die Sollzahl wird.
Das Steuerungssignal weist eine Frequenz auf, die proportional zu der Sollzahl ist, um das Steuerungssignal zu der Antriebsschaltung korrekt zu übertragen.
Wenn die Signalleitung unterbrochen ist und das Steuerungssignal von der Steuerungsschaltung zu der Antriebsschaltung nicht übertragen wird, kommt dies dem Umstand gleich, dass die Antriebsschaltung ein Null-Frequenzsignal empfängt. Die Antriebsschaltung führt die Ströme dem Motor zu, als ob die Frequenz des Steuerungssignal Null ist. In einem derartigen Fall tritt, da die Drehgeschwindigkeit des Motors vor der Signalleitungsunterbrechung höher ist, eine schnelle Änderung der Drehgeschwindigkeit des Motors auf, so dass ein Drehphasenänderungsmechanismus größeren Schaden nehmen kann.
Wenn ein Hochfrequenzrauschen auf das Steuerungssignal überlagert wird, stellt die Frequenz des Steuerungssignals eine höhere Drehgeschwindigkeit als die Sollzahl dar. Der Motor dreht sich mit einer höheren Drehgeschwindigkeit als die Sollzahl, so dass der Drehphasenänderungsmechanismus und/oder der Motor Schaden nehmen kann.
Die Druckschrift DE 3812760 C2 offenbart, das bei einem Verfahren zur Überwachung eines Sollwertgebers für die Leistungssteuerung einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, wobei von dem Sollwertgeber eine Ausgangsspannung abgegeben wird, welche von der Stellung des Sollwertgebers innerhalb eines vorgegebenen Bereichs abhängig ist, unabhängig von der Erzeugung der Ausgangsspannung Prüfsignale in Abhängigkeit davon abgeleitet werden, in welchem von mehreren Teilbereichen des Stellbereichs sich der Sollwertgeber befindet. Der Wert der jeweils abgegebenen Ausgangsspannung wird mit Sollwerten verglichen, welche für die Grenzen desjenigen Teilbereichs abgespeichert sind, dem die jeweils abgeleiteten Prüfsignale zugeordnet sind.
Die Druckschrift DE 4016836 A1 offenbart ein Verfahren und Schaltungsanordnungen zur Erhöhung der Antriebssicherheit.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Ventilzeitsteuerungsvorrichtung bereitzustellen, die die Beschädigung des Drehphasenänderungsmechanismus und/oder des Motors einschränkt.
Diese Aufgabe wird durch eine Ventilzeitsteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, 2 oder 3 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet eine Ventilzeitsteuerungsvorrichtung zur Einstellung einer Ventilzeitsteuerung einer Kraftmaschine ein Drehmoment eines Motors und umfasst eine Steuerungsschaltung, die ein Steuerungssignal erzeugt, sowie eine Antriebsschaltung zum Antreiben des Motors auf der Grundlage einer Solldrehzahl, die durch eine Frequenz des Steuerungssignals dargestellt wird. Die höhere Frequenz des Steuerungssignals stellt die höhere Solldrehzahl dar und die Antriebsschaltung stoppt eine Zufuhr eines Stroms zu dem Motor, wenn die Frequenz des Steuerungssignals eine Schwellenwertfrequenz oder niedriger ist, die höher als Null ist.
Weitere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, in der gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind, besser verständlich. Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild, das eine Motorsteuerungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
2 eine Querschnittsansicht der Ventilzeitsteuerungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
3 eine Querschnittsansicht entlang einer Signallinie III-III in 2,
4 eine Querschnittsansicht entlang einer Signallinie IV-IV in 2,
5 ein schematisches Schaltungsdiagramm eines wesentlichen Teils der in 1 gezeigten Antriebsschaltung,
6 einen Graphen, der eine Beziehung zwischen der Sollzahl und einer Frequenz eines ersten Steuerungssignals zeigt,
7 einen Graphen, der eine Beziehung zwischen der Sollzahl und einer Spannung des ersten Steuerungssignals zeigt,
8A bis 8E, Kennliniendiagramme zur Beschreibung der in 1 gezeigten Antriebsschaltung,
9 ein Kennliniendiagramm zur Beschreibung des ersten Steuerungssignals, das durch eine modifizierte Steuerungsschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erzeugt wird,
10 ein Blockschaltbild, das eine Motorsteuerungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
11A bis 11E Kennliniendiagramme zur Beschreibung einer in 10 gezeigten Antriebsschaltung,
12 ein schematisches Schaltungsdiagramm eines wesentlichen Teils der in 10 gezeigten Antriebsschaltung und
13A bis 13E Kennliniendiagramme zur Beschreibung eines Überwachungssignals, das durch einen in 10 gezeigten Überwachungsabschnitt erzeugt wird.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Unter Bezugnahme auf 2 bis 4 ist nachstehend ein erstes Ausführungsbeispiel beschrieben. Die Motorantriebs-VTC 10 ist in einem Drehmomentübertragungssystem von einer Kurbelwelle zu einer Nockenwelle 11 angeordnet. Die Motorantriebs-VTC ändert eine Ventilzeitsteuerung eines Einlassventils und eines Auslassventils unter Verwendung eines Drehmoments eines elektrischen Motors 12, der durch eine Motorsteuerungsvorrichtung 100 gesteuert wird.
Der elektrische Motor 12 ist ein bürstenloser Drei-Phasen-Motor mit einer Motorwelle 14, einem Lager bzw. Kugellager 16, Hall-Effekt-Einrichtungen 18u, 18v, 18w und einem Stator bzw. Ständer 20.
Die Motorwelle 14 wird durch eine Paar von Lagern oder Kugellagern 16 gehalten und dreht sich im Uhrzeigersinn/gegen den Uhrzeigersinn um eine Achse ”O”. Gemäß 3, wenn sich die Motorwelle 14 im Uhrzeigersinn dreht, wird es bezeichnet, dass sich die Motorwelle 14 in eine normale Richtung dreht. Wenn sich die Motorwelle 14 gegen den Uhrzeigersinn dreht, wird es bezeichnet, dass sich die Motorwelle 14 in eine Umkehrrichtung dreht. Ein Rotor 15 ist bei der Motorwelle 14 bereitgestellt und weist acht Magneten 15a darin auf. Jeder der Magneten 15a ist um die Achse ”O” in regelmäßigen Intervallen angeordnet und weist einen unterschiedlichen Magnetpol zwischen benachbarten Magneten 15a auf, der bei der Außenfläche des Rotors 15 erzeugt wird. Die drei Hall-Effekt-Einrichtungen 18u, 18v, 18w sind um die Achse ”O” in regelmäßigen Intervallen in der Nähe des Rotors 15 angeordnet und erzeugen ein hohes Spannungssignal und ein niedriges Spannungssignal entsprechend der Position der Magnete 15a.
Der Stator 20 ist um die Motorwelle 14 angeordnet. Der Stator 20 weist zwölf Kerne 21 auf, die in regelmäßigen Intervallen um die Achse ”O” angeordnet sind, wobei um jeden eine Spule 22 gewickelt ist. Die Spulen 22 sind bei einem Ende in einer Stern-Verbindung verbunden, wie es in 5 gezeigt ist, und sind mit einer Antriebsschaltung 110 der Motorsteuerungsvorrichtung 100 bei dem anderen Ende 23 verbunden. Die mit Strom versorgte Spule 22 erzeugt ein Drehmagnetfeld um die Motorwelle 14 im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn. Wenn das Magnetfeld im Uhrzeigersinn in 3 erzeugt wird, empfangen die Magnete 15a eine derartige Wechselwirkung, dass das Drehmoment in der normalen Richtung an die Motorwelle 14 angelegt wird. Auf ähnliche Weise wird, wenn das Magnetfeld gegen den Uhrzeigersinn erzeugt wird, das Drehmoment in der Umkehrrichtung an die Motorwelle 14 angelegt.
Ein Phasenänderungsmechanismus 30 der VTC 10 weist, wie es in 2 und 4 gezeigt ist, einen Zahnkranz 32, ein Ringzahnrad bzw. Hohlrad 33, eine Exzenterwelle 34, ein Planetengetriebe 35 und eine Ausgabewelle 36 auf.
Der Zahnkranz 32 ist auf der gleichen Achse wie die Ausgabewelle 36 bereitgestellt und dreht sich um die Achse ”O” in dieselbe Richtung wie die Motorwelle 14. Der Zahnkranz 32 dreht sich gemäß 4 im Uhrzeigersinn, während die Drehphase in Bezug auf die Kurbelwelle beibehalten wird. Das Ringzahnrad 33 ist ein internes Zahnrad und ist koaxial bei der Innenseite des Zahnkranzes 32 befestigt, um sich mit ihm zusammen zu drehen.
Die Exzenterwelle 34 ist direkt mit der Motorwelle 14 verbunden, um sich mit ihr zu drehen. Das Planetengetriebe 35 ist ein externes Getriebe und ist bei der Innenseite des Ringzahnrades 33 angeordnet, während die zugehörigen Zähne mit den Zähnen des Ringzahnrades 33 in Eingriff sind. Das Planetengetriebe 35 wird koaxial durch die Exzenterwelle 34 getragen und dreht sich um eine Exzenterachse ”P”. Die Ausgabewelle 36 ist koaxial mit der Nockenwelle 11 durch einen Bolzen verbunden, um sich mit der Nockenwelle 11 um die Achse ”O” zu drehen. Die Ausgabewelle 36 weist eine Eingriffsplatte 37 auf, die eine scheibenförmige Platte ist, die die Mittelachse ”O” aufweist. Die Eingriffsplatte 37 weist neun Eingriffslöcher 38 auf, die bei regelmäßigen Intervallen um die Achse ”O” herum ausgebildet sind. Das Planetengetriebe 35 weist neun Eingriffsvorsprünge 39 um die Exzenterachse ”p” auf, die einzeln in Eingriff mit den Eingriffslöchern 38 sind.
Wenn sich die Motorwelle 14 in Bezug auf den Zahnkranz 32 nicht dreht, dreht sich das Planetengetriebe 35 im Uhrzeigersinn mit dem Zahnkranz 32, während die Eingriffsposition mit dem Ringzahnrad 33 beibehalten wird. Da die Eingriffsvorsprünge 39 die Innenoberfläche der Eingriffslöcher 38 drängen, dreht sich die Ausgabewelle 36 im Uhrzeigersinn ohne eine relative Drehung zu dem Zahnkranz 32, wodurch eine Drehphase der Nockenwelle 11 in Bezug auf die Kurbelwelle beibehalten wird. Die Drehphase der Nockenwelle 11 in Bezug auf die Kurbelwelle wird als die Drehphase bezeichnet.
Wenn sich die Motorwelle 14 gegen den Uhrzeigersinn in Bezug auf den Zahnkranz 32 dreht, dreht sich das Planetengetriebe 35 im Uhrzeigersinn in Bezug auf die Exzenterwelle 34, um eine Eingriffsposition mit dem Ringzahnrad 33 zu verändern. Zu diesem Zeitpunkt steigt die Drängkraft, durch die die Eingriffsvorsprünge 39 die Innenoberfläche der Eingriffslöcher 38 drängen, an, so dass die Drehphase der Ausgabewelle 36 in Bezug auf den Zahnkranz 32 vorgeschoben bzw. beschleunigt wird. Das heißt, die Drehphase der Nockenwelle 11 wird in Bezug auf die Kurbelwelle vorgeschoben bzw. beschleunigt.
Wenn sich die Motorwelle 14 im Uhrzeigersinn in Bezug auf den Zahnkranz 32 dreht, dreht sich das Planetengetriebe 35 gegen den Uhrzeigersinn in Bezug auf die Exzenterwelle 34, um eine Eingriffsposition mit dem Ringzahnrad 33 zu verändern. Zu diesem Zeitpunkt steigt die Drängkraft, durch die die Eingriffsvorsprünge 39 gegen den Uhrzeigersinn die innere Oberfläche der Eingriffslöcher 38 drängen, an, so dass die Drehphase der Ausgabewelle 36 in Bezug auf den Zahnkranz 32 verzögert wird. Das heißt, die Drehphase der Nockenwelle 11 wird in Bezug auf die Kurbelwelle verzögert.
Wie es in 2 gezeigt ist, weist die Motorsteuerungsvorrichtung 100 die Antriebsschaltung 110 und die Steuerungsschaltung 150 auf. Beide Schaltungen 110 und 150 sind schematisch außerhalb des Motors 12 veranschaulicht. Jede der Schaltungen 110, 150 kann jedoch innerhalb oder außerhalb des Motors 12 angeordnet sein.
Die Steuerungsschaltung 150 steuert den elektrischen Strom, der von der Antriebsschaltung 110 dem Motor 12 zugeführt wird, und steuert ebenso eine Zündeinrichtung und eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung der Kraftmaschine. Die Steuerungsschaltung 150 bestimmt eine Solldrehgeschwindigkeit der Motorwelle 14, die als die Sollzahl R bezeichnet wird, und eine Solldrehrichtung der Motorwelle 14, die als die Sollrichtung D bezeichnet wird. Die Sollzahl R ist eine absolute Zahl, die nicht die Drehrichtung der Motorwelle 14 darstellt. Die Steuerungsschaltung ist mit Sensoren verbunden, die eine Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle und der Nockenwelle 11 erfassen, und bestimmt die Sollzahl R und die Sollrichtung D auf der Grundlage der durch die Sensoren erfassten Signale. Die Sollzahl R wird durch ein erstes Steuerungssignal dargestellt und die Sollrichtung D wird durch ein zweites Signal dargestellt. Die Frequenz des ersten Steuerungssignals ist proportional zu der Sollzahl R, wie es in 6 gezeigt ist. Das heißt, die Sollzahl R wird durch die Frequenz des ersten Steuerungssignals dargestellt. Die Sollrichtung D wird durch eine Spannung des zweiten Steuerungssignals dargestellt.
Die Antriebsschaltung, die dem Motor 12 den Strom zuführt, umfasst eine FV-Umwandlungseinrichtung 120, einen Rückkopplungssteuerungsabschnitt bzw. Regelungsabschnitt 122, einen Stromzufuhrabschnitt 124 und eine Vergleichseinrichtung 127.
Die FV-Umwandlungseinrichtung 120 ist mit der Steuerungsschaltung 150 über eine Signalleitung 130 verbunden, durch die das erste Steuerungssignal von der Steuerungsschaltung 150 zu der FV-Umwandlungseinrichtung 120 übertragen wird. Die FV-Umwandlungseinrichtung 120 wandelt die Frequenz des ersten Steuerungssignals in die Spannung um. Die Spannung ist proportional zu der Sollzahl R, wie es in 7 gezeigt ist. Folglich ist die Frequenz des ersten Steuerungssignals proportional zu der umgewandelten Spannung, wie es in 8A gezeigt ist.
Der Regelungsabschnitt 132 empfängt das erste Steuerungssignal, das durch die FV-Umwandlungseinrichtung 120 umgewandelt ist, von der FV-Umwandlungseinrichtung 120 über eine Signalleitung 132. Der Regelungsabschnitt 122 empfängt Signale von jeder der Hall-Effekt-Einrichtungen 18 über Signalleitungen 133, 134, 135, um die Ist-Drehgeschwindigkeit des Motors Rr zu berechnen und die Spannung Vs zu bestimmen, durch die die Ist-Drehgeschwindigkeit Rr des Motors in Einklang mit der Sollzahl R ist. Der Regelungsabschnitt 122 sendet ein Befehlssignal zu dem Stromzufuhrabschnitt 124 über eine Signalleitung 136, um die Spannung Vs in dem Stromzufuhrabschnitt 124 zu erzeugen.
Der Stromzufuhrabschnitt 124 empfängt das zweite Steuerungssignal von der Steuerungsschaltung 150 über eine Signalleitung 131 und das Befehlssignal über die Signalleitung 136. Wenn der Stromzufuhrabschnitt 124 kein Befehlssignal von dem Regelungsabschnitt 122 empfängt, stoppt der Stromzufuhrabschnitt 124 die Zufuhr des Stroms zu dem Motor 12. Wenn der Stromzufuhrabschnitt 124 das Befehlssignal von dem Regelungsabschnitt 122 empfängt, legt der Stromzufuhrabschnitt 124 die Spannung Vs an den Motor 12 an, wobei das zweite Steuerungssignal betroffen ist. Der Stromzufuhrabschnitt 124 ist mit den Signalleitungen 133, 134, 135 über Signalleitungen 137, 138, 139 verbunden. Der Stromzufuhrabschnitt 124 umfasst eine Invertierschaltung oder Umrichterschaltung 125, die eine Brückenschaltung umfasst und mit den Anschlüssen 23 der Leitungen bzw. Drähte 22 verbunden ist. Der Stromzufuhrabschnitt 124 bestimmt die Schaltreihenfolge der Schaltelemente 126 und legt die Spannung Vs an die Leitung 22 zwischen zwei der Schaltelemente 126 an, die eingeschaltet werden.
Die Vergleichseinrichtung 127 umfasst eine erste Vergleichseinrichtung 128 und eine zweite Vergleichseinrichtung 129.
Ein invertierender Eingangsanschluss der ersten Vergleichseinrichtung 128 ist mit der Signalleitung 132 über eine Signalleitung 141 verbunden, um das erste Steuerungssignal, das durch die FV-Umwandlungseinrichtung 120 umgewandelt ist, zu empfangen. Ein nicht-invertierender Eingangsanschluss der ersten Vergleichseinrichtung 128 ist mit der Signalleitung 142 verbunden, um eine erste Referenzspannung V_r1 zu empfangen. Die erste Vergleichseinrichtung 128 vergleicht die Spannung des ersten Steuerungssignals, das die Sollzahl R darstellt, mit der ersten Referenzspannung V_r1 und verändert die Spannung eines Ausgangssignals. Wie es in 8B gezeigt ist, ist, wenn die Spannung des ersten Steuerungssignals die erste Referenzspannung V_r1 oder niedriger ist, die Spannung des Ausgangssignals eine positive Spannung V₊. Wenn die Spannung des ersten Steuerungssignals höher als die erste Referenzspannung V_r1 ist, ist die Spannung des Ausgangssignals eine negative Spannung V. Die erste Referenzspannung V_r1 entspricht einer ersten Schwellenwertfrequenz F₁, die größer als null Hz ist, wie es in 8A gezeigt ist. Somit wird, wenn die Frequenz des ersten Steuerungssignals, die erste Schwellenwertfrequenz F₁ oder niedriger ist, die positive Spannung V₊ ausgegeben, und wenn die Frequenz des ersten Steuerungssignals höher als die erste Schwellenwertfrequenz F₁ ist, wird die negative Spannung V_– von der ersten Vergleichseinrichtung 128 ausgegeben.
Beide Ausgangsanschlüsse der ersten und zweiten Vergleichseinrichtungen 128, 129 sind mit einem Basisanschluss des Transistors 146 verbunden. Ein Kollektoranschluss des Transistors 146 ist mit der Signalleitung 136 verbunden und ein Emitteranschluss des Transistors 146 ist geerdet bzw. mit Masse verbunden. Wenn die Spannung, die an den Basisanschluss des Transistors 146 angelegt wird, die positive Spannung ist, wird das Befehlssignal nicht über die Signalleitung 136 übertragen. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden das Ausgangssignal der ersten Vergleichseinrichtung 128 und das Ausgangssignal der zweiten Vergleichseinrichtung 129 kombiniert, um in den Transistor 146 eingegeben zu werden, wie es in 8D gezeigt ist. Wenn eine der ersten Vergleichseinrichtung 128 und der zweiten Vergleichseinrichtung 129 die positive Spannung V₊ ausgibt, kann der Stromzufuhrabschnitt 124 kaum das Befehlssignal empfangen. Wenn beide Vergleichseinrichtungen 128, 129 die negative Spannung V_– aufgeben, kann der Stromzufuhrabschnitt 124 das Befehlssignal empfangen.
Die Ausgangsanschlüsse der ersten und zweiten Vergleichseinrichtungen 128, 129 sind mit der Steuerungsschaltung 150 über ein Invertiergatter 147 verbunden. Das kombinierte Ausgangssignal der ersten und der zweiten Vergleichseinrichtung 128, 129 wird durch das Invertiergatter 147 invertiert, um ein Überwachungssignal zu erzeugen, das in 8E gezeigt ist.
Der Betrieb der Motorsteuerungsvorrichtung 100 ist nachstehend beschrieben.
Wenn die Frequenz des ersten Steuerungssignals, das die FV-Umwandlungseinrichtung 120 empfängt, höher als die erste Schwellenwertfrequenz F₁ und niedriger als eine zweite Schwellenwertfrequenz F₂ ist, wird die Spannung beider Ausgangssignale die negative Spannung V_–. Dann empfängt der Stromzufuhrabschnitt 124 das Befehlssignal von dem Regelungsabschnitt 122, um die Spannung Vs an den Motor 12 anzulegen.
Wenn die Frequenz des ersten Steuerungssignals, die die FV-Umwandlungseinrichtung 120 empfängt, die erste Schwellenwertfrequenz F₁ oder niedriger ist, wird das Ausgangssignals der zweiten Vergleichseinrichtung 129 die negative Spannung V_– und das Ausgangssignal der ersten Vergleichseinrichtung 128 wird die positive Spannung V₊. Der Stromzufuhrabschnitt 124 kann das Befehlssignal nicht von dem Regelungsabschnitt 122 empfangen und stoppt die Zufuhr des Stroms zu dem Motor 12. Die erste Schwellenwertfrequenz F₁ wird auf 40 Hz zum Halten der Ventilzeitsteuerung bei dem Start der Kraftmaschine eingestellt.
Wenn die Frequenz des ersten Steuerungssignals, die die FV-Umwandlungseinrichtung 120 empfängt, höher als die zweite Schwellenwertfrequenz F₂ ist, wird das Ausgangssignals der ersten Vergleichseinrichtung 128 die negative Spannung V_– und das Ausgangssignal der zweiten Vergleichseinrichtung 129 wird die positive Spannung V₊. Der Stromzufuhrabschnitt 124 kann das Befehlssignal nicht von dem Regelungsabschnitt 122 empfangen und stoppt die Zufuhr des Stroms zu dem Motor 12. Die zweite Schwellenwertfrequenz F₂ ist niedriger als die bewertete Frequenz des Motors 12, bspw. 3200 Hz, die erforderlich ist, um die Drehphase zu dem am meisten vorgeschobenen Winkel zu verändern.
Die Steuerungsschaltung 150 empfängt immer das Überwachungssignal von der Antriebsschaltung 110. Das heißt, die Steuerungsschaltung 150 bestimmt entsprechend der Spannung des Überwachungssignals, ob der Motor 12 angetrieben wird oder nicht. Wenn der Motor nicht betrieben wird, stoppt die Steuerungsschaltung 150 die Erzeugung des Steuerungssignals.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel stoppt, wenn die Frequenz des ersten Steuerungssignals die erste Schwellenwertfrequenz F₁ oder niedriger ist, die Antriebsschaltung 110 die Zufuhr des Stroms zu dem Motor 12. Folglich wird, auch wenn die Signalleitung 130 unterbrochen ist und das erste Steuerungssignal nicht zu der Antriebsschaltung 110 übertragen wird, als ob die Antriebsschaltung 110 ein Steuerungssignal empfängt, dessen Frequenz null Hz ist, die Stromzufuhr zu dem Motor gestoppt, um eine plötzliche Änderung der Drehgeschwindigkeit des Motors einzuschränken.
Des Weiteren stoppt, wenn die Frequenz des ersten Steuerungssignals höher als die zweite Schwellenwertfrequenz F₂ ist, die höher als die erste Schwellenwertfrequenz F₁ ist, die Antriebsschaltung 110 die Stromzufuhr zu dem Motor 12. Auch wenn die Frequenz des ersten Steuerungssignals auf Grund der Überlagerung des Hochfrequenzrauschens auf dem Steuerungssignal eine größere Zahl als die Sollzahl R darstellt, werden die Überdrehung des Motors jenseits der bewerteten Drehgeschwindigkeit und die plötzliche Änderung der Drehgeschwindigkeit eingeschränkt, indem die Stromzufuhr zu dem Motor 12 gestoppt wird.
In 9 ist eine Modifikation der Beziehung zwischen der Frequenz des ersten Steuerungssignals und der Sollzahl R gezeigt. Die Frequenz des Signals ist proportional zu der Sollzahl R, und wenn die Sollzahl R Null ist, wird die Frequenz des Signals die erste Schwellenwertfrequenz F₁. Auch wenn die Sollzahl R ein wenig größer als Null ist, ist die Frequenz des ersten Steuerungssignals größer als die erste Schwellenwertfrequenz F₁ zur Zufuhr des Stroms zu dem Motor 12, wodurch der Motor sich mit einer Ist-Drehgeschwindigkeit Rr drehen kann, die nahe an Null ist.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
In 10 ist eine Motorsteuerungsvorrichtung 200 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt, in der die gleichen Teile und Bauelemente wie diejenigen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit den gleichen Bezugszeichen angegeben sind, wobei die Beschreibung derselben nicht wiederholt wird.
Eine Steuerungsschaltung 202 erzeugt ein erstes Steuerungssignal, dessen Frequenz proportional zu der Sollzahl R ist, wenn die Frequenz des Signals über der ersten Schwellenwertfrequenz F₁ liegt. Das erste Steuerungssignal befiehlt, dass die Stromzufuhr zu dem Motor gestoppt wird, wenn die Frequenz des ersten Steuerungssignals zwischen der ersten Schwellenwertfrequenz F₁ und einer dritten Schwellenwertfrequenz F₃ liegt, die niedriger als die erste Schwellenwertfrequenz F₁ ist. Eine Auflösung des Frequenzunterschieds zwischen der dritten Schwellenwertfrequenz F₃ und null Hz ist höher als eine Auflösung des ersten Steuerungssignals. Die Sollzahl R, die der ersten Schwellenwertfrequenz F₁ entspricht, kann Null oder größer als Null sein.
Die Antriebsschaltung 210 umfasst die erste Vergleichseinrichtung 128, die zweite Vergleichseinrichtung 129 und eine dritte Vergleichseinrichtung 214. Ein nicht-invertierender Eingangsanschluss der dritten Vergleichseinrichtung 214 ist mit einer Signalleitung 220 verbunden, die von der Signalleitung 132 abgeteilt ist, über den das erste Steuerungssignal, das durch die FV-Umwandlungseinrichtung 120 umgewandelt ist, der dritten Vergleichseinrichtung 214 eingegeben wird. Ein invertierender Eingangsanschluss der dritten Vergleichseinrichtung 214 ist mit einer Signalleitung 222 verbunden, über den eine dritte Referenzspannung V_r3 der dritten Vergleichseinrichtung 214 eingegeben wird. Die dritte Vergleichseinrichtung vergleicht die Spannung, die der Sollzahl R entspricht, mit der dritten Referenzspannung V_r3. Wie es in 11D gezeigt ist, ist, wenn die Spannung des ersten Steuerungssignals höher als die dritte Referenzspannung V_r3 ist, die Spannung des Ausgangssignals der dritten Vergleichseinrichtung 214 eine positive Spannung V₊. Wenn die Spannung des ersten Steuerungssignals niedriger als die dritte Referenzspannung V_r3 ist, ist die Spannung des Ausgangssignals eine negative Spannung V_–. Die zweite Referenzspannung V_r3 entspricht einer dritten Schwellenwertfrequenz F₃, die niedriger als die erste Schwellenwertfrequenz F₁ ist und höher als null Hz ist, wie es in 11A gezeigt ist. Somit wird, wenn die Frequenz des ersten Steuerungssignals höher als die dritte Schwellenwertfrequenz F₃ ist, die positive Spannung V₊ ausgegeben, und wenn die Frequenz des ersten Steuerungssignals niedriger als die dritte Schwellenwertfrequenz F₃ ist, wird die negative Spannung V_– von der dritten Vergleichseinrichtung 214 ausgegeben.
Wie es in 10 gezeigt ist, umfasst die Antriebsschaltung 210 einen Überwachungsabschnitt 240, der Logikschaltungen umfasst.
Der Überwachungsabschnitt 240 ist mit dem Ausgangsanschluss der ersten bis dritten Vergleichseinrichtung 128, 129, 214 zur Überwachung des zugehörigen Ausgangssignals verbunden, um zu bestimmen, ob das erste Steuerungssignal normal ist oder nicht. Wie es in 11E gezeigt ist, bestimmt, wenn die Frequenz des ersten Steuerungssignals niedriger als die dritte Schwellenwertfrequenz F₃ ist und die Ausgangsspannung der ersten bis dritten Vergleichseinrichtungen 128, 129, 214 jeweils V₊, V_– bzw. V_– ist, der Überwachungsabschnitt 240, dass eine Anomalie, wie bspw. eine Unterbrechung der Signalleitung 130, in dem ersten Steuerungssignal auftritt. Wenn die Frequenz des ersten Steuerungssignals höher als die zweite Schwellenwertfrequenz F₂ ist und die Ausgangsspannung der ersten bis dritten Vergleichseinrichtung 128, 129, 214 jeweils V_–, V₊ bzw. V₊ ist, bestimmt der Überwachungsabschnitt 240, dass eine Anomalie, wie bspw. eine Überlagerung von Rauschen auf der Signalleitung 130, in dem ersten Steuerungssignal auftritt. Wenn die Frequenz des ersten Steuerungssignals die dritte Schwellenwertfrequenz F₃ oder höher ist und niedriger als die zweite Schwellenwertfrequenz F₂ ist und wenn die Ausgangsspannung der ersten bis dritten Vergleichseinrichtung 128, 129, 214 jeweils V₊ oder V_–, V_– bzw. V₊ ist, bestimmt der Überwachungsabschnitt 240, dass das erste Steuerungssignal normal ist.
Der Überwachungsabschnitt 240 ist mit den Signalleitungen 133, 134, 135 über Signalleitungen 223, 234, 225 verbunden, um die durch die Hall-Effekt-Einrichtungen 18 erfassten Signale zu überwachen und die Normalität der Hall-Effekt-Einrichtungen 18 zu bestimmen. Wie es in 12 gezeigt ist, ist der Überwachungsabschnitt 240 mit Verbindungspositionen 253, 254, 255 in einer Umrichterschaltung 252 über Signalleitungen 226, 227, 228 verbunden, wodurch der Überwachungsabschnitt mit der Leitung 23 des Motors 12 verbunden ist. Dadurch überwacht der Überwachungsabschnitt 240 die an die Leitung 22 angelegte Spannung Vs, um die Anomalie der Umrichterschaltung 252 und des Motors 12 zu erfassen. Der Überwachungsabschnitt 240 ist geerdet bzw. mit Masse verbunden und ist mit einem Ende 257 eines Widerstands 256 über eine Signalleitung 229 verbunden. Dadurch überwacht der Überwachungsabschnitt 240 einen Strom, der durch den Widerstand 256 hindurchgeht, um die Anomalie eines Überstroms zu bestimmen, der durch die Umrichterschaltung 252 und den Motor 12 geht.
Der Überwachungsabschnitt 240 ist mit der Steuerungsschaltung 202 verbunden, zu der das Überwachungssignal übertragen wird. Wie es in 13A bis 13E gezeigt ist, erzeugt der Überwachungsabschnitt 240 das Überwachungssignal, das die Anomalie darstellt, durch eine relative Einschaltdauer oder ein Tastverhältnis, die ein Verhältnis einer Zeit T_H ist, in der die Ausgangsspannung eine ”H-”Spannung in einer Periode T wird. Wenn bestimmt wird, dass eine Anomalie in dem ersten Steuerungssignal auftritt, wird die relative Einschaltdauer des Überwachungssignals als eine erste relative Einschaltdauer r₁ eingestellt, und wenn bestimmt wird, dass eine Anomalie in zumindest einer der Hall-Effekt-Einrichtungen 18 auftritt, wird die relative Einschaltdauer des Überwachungssignals als eine zweite relative Einschaltdauer r₂ eingestellt. Wenn die Umrichterschaltung 252 und/oder der Motor 12 eine Anomalie in der Stromzufuhr aufweisen/aufweist, wird die relative Einschaltdauer des Überwachungssignals als eine dritte relative Einschaltdauer r₃ eingestellt, und wenn die Umrichterschaltung 252 und/oder der Motor eine Anomalie einer Überstromzufuhr aufweisen/aufweist, wird die relative Einschaltdauer des Überwachungssignals als ein viertes Verhältnis r₄ eingestellt. Wenn das erste Signal und die Hall-Effekt-Einrichtung 18 keine Anomalie aufweisen, wird die relative Einschaltdauer des Überwachungssignals als ein fünftes Verhältnis r₅ eingestellt. Mit Bezug auf jedes des ersten Verhältnisses r₁ bis des fünftes Verhältnisses r₅ weist der Unterschied zwischen jedem hiervon eine höhere Auflösung auf als die relative Einschaltdauer des Überwachungssignals in der Steuerungsschaltung 202. Jedes des ersten Verhältnisses r₁ bis des fünften Verhältnisses r₅ wird jeweils auf 100%, 40%, 60%, 20% und 80% eingestellt.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel bestimmt die Steuerungsschaltung 202, dass die Anomalien in der Antriebsschaltung 210 auftreten, auf der Grundlage der relativen Einschaltdauer des Überwachungssignals, um die Erzeugung des Steuerungssignals zu stoppen.
Wenn die Frequenz des ersten Steuerungssignals niedriger als die dritte Schwellenwertfrequenz F₃ ist, stoppt die Antriebsschaltung 210 die Zufuhr des Stroms zu dem Motor 12 und überträgt das Überwachungssignal zu der Steuerungsschaltung 202, das die Anomalie des ersten Steuerungssignals darstellt. Wenn die Frequenz des ersten Steuerungssignals zwischen der ersten Schwellenwertfrequenz F₁ und der dritten Schwellenwertfrequenz F₃ liegt, stoppt die Antriebsschaltung 210 die Zufuhr des Stroms zu dem Motor und überträgt das Überwachungssignal zu der Steuerungsschaltung 201, das die Normalität des ersten Steuerungssignals darstellt. Somit muss, wenn die Frequenz des ersten Steuerungssignals niedriger als die erste Schwellenwertfrequenz F₁ ist, die Steuerungsschaltung 202 das Steuerungssignal nicht erzeugen, da die Steuerungsschaltung 202 bestimmt, dass die Steuerungsschaltung 210 normal ist.
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel weist das erste Steuerungssignal die Frequenz auf, die proportional zu der Sollzahl R ist. Das andere Steuerungssignal kann als das erste Steuerungssignal verwendet werden, wenn die Frequenz des Signals entsprechend einem Anstieg der Sollzahl R ansteigt.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen stoppt, wenn die Frequenz des ersten Steuerungssignals die erste Schwellenwertfrequenz F₁ oder niedriger ist oder wenn die Frequenz des ersten Steuerungssignals die zweite Schwellenwertfrequenz F₂ oder höher ist, die Antriebsschaltung 110 die Zufuhr des Stroms zu dem Motor 12. Alternativ hierzu führt, wenn die Frequenz des ersten Signals die erste Schwellenwertfrequenz F₁ oder niedriger ist, die Antriebsschaltung 110 dem Motor 12 den Strom zu. Auch wenn die Frequenz des ersten Steuerungssignals die zweite Schwellenwertfrequenz F₂ oder höher ist, kann die Antriebsschaltung 110 den Strom dem Motor 12 zuführen. Alternativ hierzu kann, wenn die Frequenz des ersten Steuerungssignals die zweite Schwellenwertfrequenz F₂ oder höher ist, die Antriebsschaltung 110 die Zufuhr des Stroms zu dem Motor 12 stoppen. Wenn die Frequenz des ersten Steuerungssignals die erste Schwellenwertfrequenz F₁ oder niedriger ist, kann die Antriebsschaltung 110 den Strom dem Motor 12 zuführen.
Die Sollzahl R kann ein Wert sein, der die absolute Zahl der Sollzahl und den Code, der die Drehrichtung des Motors 12 darstellt, umfasst.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel erzeugt der Überwachungsabschnitt 240 die Überwachungssignale, die die Anomalie des ersten Steuerungssignals, die Anomalie der Hall-Effekt-Einrichtung 18, die Stromanomalie der Umrichterschaltung 252 und des Motors 12 sowie die Überstromanomalie der Umrichterschaltung 252 und des Motors 12 darstellen. Der Überwachungsabschnitt 240 kann ein Überwachungssignal, das die vorstehend genannten drei zu der Anomalie des ersten Steuerungssignals verschiedenen Anomalien darstellt, ohne die dritte Vergleichseinrichtung 214 erzeugen. Alternativ hierzu kann/können eine oder zwei Signalleitung/Signalleitungen der Signalleitungen 223, 224, 225 für die Hall-Effekt-Einrichtung, der Signalleitungen 226, 227, 228 für eine Spannungsüberwachungseinrichtung und der Signalleitung 229 für eine Stromüberwachungseinrichtung weggelassen werden. Der Überwachungsabschnitt 240 kann Überwachungssignale erzeugen, die die zu den weggelassenen Signalleitungen entsprechenden Anomalien verschiedenen Anomalien darstellen. Das heißt, der Überwachungsabschnitt kann ein Überwachungssignal erzeugen, das eine oder zwei der Anomalien in Bezug auf die Hall-Effekt-Einrichtung 18, den Strom, der durch die Umrichterschaltung 252 und den Motor 12 hindurchgeht, den Überstrom, der durch die Umrichterschaltung 252 und den Motor 12 hindurchgeht, nicht darstellt.
Eine Ventilzeitsteuerungsvorrichtung wird durch einen Motor (12) angetrieben. Die Ventilzeitsteuerungsvorrichtung weist eine Steuerungsschaltung (150) und eine Antriebsschaltung (110) auf. Die Antriebsschaltung (110) treibt einen Motor (12) entsprechend einer Solldrehgeschwindigkeit des Motors an, die durch eine Frequenz eines Steuerungssignals dargestellt wird, das durch die Steuerungsschaltung erzeugt wird. Wenn die Frequenz höher wird, steigt dementsprechend die Solldrehgeschwindigkeit an. Wenn die Frequenz des Steuerungssignals entweder niedriger oder gleich einer ersten Schwellenwertfrequenz ist oder höher oder gleich einem zweiten Schwellenwert ist, wobei die erste Schwellenwertfrequenz größer als Null ist und größer als die zweite ist, stoppt die Antriebsschaltung (150) die Zufuhr eines Stroms zu dem Motor (12).

Claims

Ventilzeitsteuerungsvorrichtung zur Einstellung einer Ventilzeitsteuerung einer Kraftmaschine, die ein Drehmoment eines Motors (12) verwendet, wobei die Ventilzeitsteuerungsvorrichtung umfasst: eine Steuerungsschaltung (150), die ein Steuerungssignal erzeugt, und eine Antriebsschaltung (110) zum Antreiben des Motors (12) auf der Grundlage einer Solldrehgeschwindigkeit, die durch eine Frequenz des Steuerungssignals dargestellt wird, wobei eine höhere Frequenz des Steuerungssignals eine höhere Solldrehgeschwindigkeit darstellt und die Antriebsschaltung (110) eine Zufuhr eines Stromes zu dem Motor (12) stoppt, wenn die Frequenz des Steuerungssignals niedriger oder gleich einer Schwellenwertfrequenz ist, deren Wert größer als Null ist.
Ventilzeitsteuerungsvorrichtung zur Einstellung einer Ventilzeitsteuerung einer Kraftmaschine, die ein Drehmoment eines Motors (12) verwendet, wobei die Ventilzeitsteuerungsvorrichtung umfasst: eine Steuerungsschaltung (150), die ein Steuerungssignal erzeugt, und eine Antriebsschaltung (110) zum Antreiben des Motors (12) auf der Grundlage einer Solldrehgeschwindigkeit, die durch eine Frequenz des Steuerungssignals dargestellt wird, wobei eine höhere Frequenz des Steuerungssignals eine höhere Solldrehgeschwindigkeit darstellt und die Antriebsschaltung (110) eine Zufuhr eines Stroms zu dem Motor (12) stoppt, wenn die Frequenz des Steuerungssignals höher oder gleich einer Schwellenwertfrequenz ist, deren Wert höher als Null ist.
Ventilzeitsteuerungsvorrichtung zur Einstellung einer Ventilzeitsteuerung einer Kraftmaschine, die ein Drehmoment eines Motors (12) verwendet, wobei die Ventilzeitsteuerungsvorrichtung umfasst: eine Steuerungsschaltung (150), die ein Steuerungssignal erzeugt, und eine Antriebsschaltung (110) zum Antreiben des Motors (12) auf der Grundlage einer Solldrehgeschwindigkeit, die durch eine Frequenz des Steuerungssignals dargestellt wird, wobei eine höhere Frequenz des Steuerungssignals eine höhere Solldrehgeschwindigkeit darstellt und die Antriebsschaltung (110) eine Zufuhr eines Stromes zu dem Motor (12) stoppt, wenn die Frequenz des Steuerungssignals entweder niedriger oder gleich einer ersten Schwellenwertfrequenz ist oder höher oder gleich einer zweiten Schwellenwertfrequenz ist, wobei die erste Schwellenwertfrequenz größer als Null und ebenso kleiner als die zweite Schwellenwertfrequenz ist.
Ventilzeitsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Steuerungssignal ein Frequenzsignal ist, das proportional zu der Solldrehgeschwindigkeit ist.
Ventilzeitsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Antriebsschaltung (110) ein Überwachungssignal zu der Steuerungsschaltung (150) überträgt, wobei das Überwachungssignal eine Stromzufuhrbedingung zu dem Motor (12) darstellt.
Ventilzeitsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuerungsschaltung einen Betrieb der Kraftmaschine steuert.