DE102005024778B4

DE102005024778B4 - Elektronik-Drosselsteuereinrichtung für eine Antriebsmaschine

Info

Publication number: DE102005024778B4
Application number: DE102005024778.4A
Authority: DE
Inventors: Shinji Watanabe; Tsuneo Tanabe
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-09-22
Filing date: 2005-05-31
Publication date: 2014-07-17
Anticipated expiration: 2025-06-01
Also published as: US7032570B2; JP2006090188A; US20060060168A1; DE102005024778A1; JP4445360B2

Abstract

Elektronische Drosselsteuervorrichtung für eine Antriebsmaschine mit einem Drosselventil (2) zum Festlegen der Ansaugluftmenge der Antriebsmaschine; einer Drosselöffnungsgrad-Erfassungseinheit (7) zum Erfassen des Öffnungsgrades des Drosselventils (2) und zum Erzeugen eines analogen Öffnungsgrad-Erfassungssignals (AS), dessen Größe dem Öffnungsgrad des Drosselventils (2) entspricht; und einem Drosselventilsteuerblock (113; 113A) zum Steuern des Öffnungsgrades des Drosselventils (2); – wobei der Drosselventilsteuerblock (113; 113A) nter Einsatz eines Mikrocomputers (11; 11A), der auch andere Steueroperationen der Antriebsmaschine ausführt, realisiert ist, und – wobei der Drosselventilsteuerblock (113; 113A) umfasst: – eine Verarbeitungsbelastungs-Beurteilungseinheit (23) zum Beurteilen eines Verarbeitungsbelastungszustandes des Mikrocomputers (11; 11A); – eine A/D-Umwandlungseinheit (30) zum Umwandeln des analogen Öffnungsgrad-Erfassungssignals (AS) in ein digitales Öffnungsgrad-Erfassungssignal (DS), – wobei die A/D-Umwandlungseinheit (30) einen ersten Umwandlungsmodus (M1), in dem das analoge Öffnungsgrad-Erfassungssignal (AS) mit höherer Präzision in das digitale Öffnungsgrad-Erfassungssignal (DS) umgewandelt wird, und einen zweiten Umwandlungsmodus (M2) aufweist, in dem das analoge Öffnungsgrad-Erfassungssignal (AS) mit niedrigerer Präzision, die niedriger ist als die des ersten Umwandlungsmodus (M1), in das digitale Öffnungsgrad-Erfassungssignal (DS) umgewandelt wird, und – wobei die A/D-Umwandlungseinheit (30) durch die Verarbeitungsbelastungs-Beurteilungseinheit (23) zwischen dem ersten und zweiten Umwandlungsmodus (M1; M2) umgeschaltet wird, ...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektronik-Drosselsteuereinrichtung zum Steuern beispielsweise einer Antriebsmaschine eines Fahrzeugs und insbesondere eine Verbesserung einer Elektronik-Drosselsteuereinrichtung für eine Antriebsmaschine, mit der die Erfassungspräzision eines Drosselöffnungsgrades verbessert werden kann bei Verwenden einer nicht teuren A/D-Umsetzvorrichtung mit relativ niedriger Auflösung.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Eine Elektronik-Drosselsteuereinrichtung für eine Antriebsmaschine steuert elektronisch ein Drosselventil zum Abstimmen einer Ansaugluftmenge der Antriebsmaschine und ist allgemein mit einem Drosselventil versehen, einer Drosselöffnungsgrad-Erfassungseinheit und einer Drosselventil-Steuerschaltung. Die Drosselöffnungsgrad-Erfassungseinheit erzeugt ein analoges Öffnungsgrad-Erfassungssignal, dessen Größe proportional dem Öffnungsgrad des Drosselventils ist. Die Drosselventil-Steuerschaltung empfängt ein Drosselöffnungsgrad-Zielsignal und das analoge Öffnungsgrad-Erfassungssignal und steuert den Öffnungsgrad des Drosselventil derart, dass das Analogöffnungsgrad-Erfassungssignal einem Öffnungszielsignal entspricht.
Die Drosselventil-Steuerschaltung steuert digital den Öffnungsgrad des Drosselventils unter Verwendung eines Mikrocomputers. In Verbindung mit dieser digitalen Steuerung wird das analoge Öffnungsgrad-Erfassungssignal von der Drosselöffnungsgrad-Erfassungseinheit unter Verwendung einer Analog/Digital-Umsetzvorrichtung in ein digitales Öffnungserfassungssignal umgesetzt. Die Analog/Digital-Umsetzvorrichtung ist unter Verwendung eines Mikrocomputers aufgebaut. Jedoch, um die Kosten des Mikrocomputers zu reduzieren, ist eine nicht teure Analog/Digital-Umsetzvorrichtung mit niedriger Auflösung wünschenswert.
JP 2003-028 001 A offenbart einen Stand der Technik, der eine Analog/Digital-Umsetzvorrichtung mit niedriger Auflösung verwendet und auch die Erfassungspräzision des Drosselöffnungsgrades verbessern kann. Die Analog/Digital-Umsetzvorrichtung, die in diesem Stand der Technik offenbart ist, hat eine Pegelumsetzschaltung, in welcher mehrere widerstände mit einem Analog-Eingangsabschnitt in Serie verbunden sind und hat auch eine Additionsvorrichtung an einem Digital-Ausgangsabschnitt. Die Pegelumsetzschaltung erzeugt mehrere Analogsignale unterschiedlicher Pegel basierend auf dem Analog-Öffnungsgrad-Erfassungssignal. Die Analog/Digital-Umsetzeinheit setzt die mehreren Analogsignale in entsprechende Digitalsignale um und erzeugt mehrere Digital-Ausgangsgrößen. Diese mehreren Digital-Ausgangsgrößen werden miteinander in der Addiereinheit addiert.
Die mehreren Analogsignale, die von der Pegelumsetzschaltung erzeugt werden, werden Offset-hinzugefügte Spannungen genannt. Die mehreren Offset-hinzugefügten Spannungen unterscheiden sich voneinander im Analogpegel und die Analogpegel aller Offset-hinzugefügten Spannungen werden in Verbindung mit der Variation des Analog-Öffnungsgrad-Erfassungssignals variiert. Die mehreren Offset-hinzugefügten Spannungen werden durch die A/D-Umsetzvorrichtung in digitale Ausgangsgrößen umgesetzt und in der Addierervorrichtung addiert, so dass die A/D-Umsetzvorrichtung eine höhere, die Auflösung davon übertreffende Umsetzungspräzision hat. Durch Verwenden der A/D-Umsetzvorrichtung wie oben beschrieben, kann der Drosselöffnungsgrad mit höherer Präzision erfasst werden während der Verwendung einer nicht teuren A/D-Umsetzvorrichtung.
Jedoch ist es in dem obigen Stand der Technik erforderlich, jede der mehreren Offset-hinzugefügten Spannungen bei einer vorbestimmten Abtast-Zeitabstimmung bzw. einem Abtast-Timing in die entsprechende Digital-Ausgangsgröße umzusetzen, und demnach dauert es eine lange Zeit, die A/D-Umsetzvorrichtung auszuführen. Im allgemeinen wird im Fall eines Fahrzeugs ein Mikrocomputer zum Steuern einer Antriebsmaschine gemeinsam verwendet bzw. auch eingesetzt für einer Vielzahl von Steueroperationen für die Maschine und demnach kann die Zunahme der Analog/Digital-Umsetz-Verarbeitungszeit für die Elektronik-Drosselsteuerung ein Hindernis für die anderen Steueroperationen der Maschine sein. Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist es erforderlich, für die Elektronik-Drosselsteuerung eine A/D-Umsetzvorrichtung mit kurzer Verarbeitungszeit zu verwenden und demnach muss ein teurer Mikrocomputer mit einer hohen Verarbeitungsgeschwindigkeit eingesetzt werden, so dass der oben beschriebene Stand der Technik nicht aktiv angewendet werden kann und demnach die Kosten erhöht werden.
Wenn beispielsweise ein Mikrocomputer zum Ausführen von Kraftstoff-Einspritzsteuerung für eine Antriebsmaschine und Zündsteuerung für die Antriebsmaschine gemeinsam verwendet wird für die Elektronik-Drosselsteuerung, ist es erforderlich, den Kurbelwinkel der Maschine mit hoher Auflösung zu erfassen, um den Verbrennungszustand der Maschine mit hoher Präzision zu steuern. Das Kurbelwinkelsignal (beispielsweise mit einem Pulssignal bei jedem Kurbelwinkel von 6 Grad erzeugt), wird zum unterbrechenden Verarbeiten des Mikrocomputers mit hoher Geschwindigkeit in Proportion zu der Drehzahl der Maschine eingegeben, so dass die Verarbeitungsbelastung des Mikrocomputers in Proportion zur Drehgeschwindigkeit der Maschine erhöht wird. Demnach ist in dem Fall eines Mikrocomputers mit niedriger Verarbeitungsgeschwindigkeit zu befürchten, dass ein durch nicht ausreichende Verarbeitungszeit bedingtes Rücksetzen auftritt, und um dies zu vermeiden, ist es erforderlich, einen teuren Mikrocomputer mit einer hohen Verarbeitungsgeschwindigkeit zu verwenden, was zu einer Erhöhung der Kosten führt.
RESÜMEE DER ERFINDUNG
Demnach ist ein Ziel der Erfindung, eine Elektronik-Drosselsteuereinrichtung für eine Antriebsmaschine bereitzustellen, die verbessert worden ist zum Vermeiden einer Behinderung eines Maschinensteuerbetriebs während der Verwendung einer A/D-Umsetzvorrichtung mit relativ niedriger Auflösung.
Um das obige Ziel zu erreichen, wird erfindungsgemäß eine elektronische Drosselsteuervorrichtung für eine Antriebsmaschine bereitgestellt mit einem Drosselventil zum Festlegen der Ansaugluftmenge der Antriebsmaschine, einer Drosselöffnungsgrad-Erfassungseinheit zum Erfassen des Öffnungsgrades des Drosselventils und zum Erzeugen eines analogen Öffnungsgrad-Erfassungssignals, dessen Größe dem Öffnungsgrad des Drosselventils entspricht und einem Drosselventilsteuerblock zum Steuern des Öffnungsgrades des Drosselventils, wobei der Drosselventilsteuerblock unter Einsatz eines Mikrocomputers, der auch andere Steueroperationen der Antriebsmaschine ausführt, realisiert ist und wobei der Drosselventilsteuerblock umfasst: eine Verarbeitungsbelastungs-Beurteilungseinheit zum Beurteilen eines Verarbeitungsbelastungszustandes des Mikrocomputers, eine A/D-Umwandlungseinheit zum Umwandeln des analogen Öffnungsgrad-Erfassungssignals in ein digitales Öffnungsgrad-Erfassungssignal, wobei die A/D-Umwandlungseinheit einen ersten Umwandlungsmodus, in dem das analoge Öffnungsgrad-Erfassungssignal mit höherer Präzision in das digitale Öffnungsgrad-Erfassungssignal umgewandelt wird, und einen zweiten Umwandlungsmodus aufweist, in dem das analoge Öffnungsgrad-Erfassungssignal mit niedrigerer Präzision, die niedriger ist als die des ersten Umwandlungsmodus, in das digitale Öffnungsgrad-Erfassungssignal umgewandelt wird, wobei die A/D-Umwandlungseinheit durch die Verarbeitungsbelastungs-Beurteilungseinheit zwischen dem ersten und zweiten Umwandlungsmodus umgeschaltet wird, wobei in dem ersten Umwandlungsmodus eine Vielzahl von N analogen Signalen, die jeweils Pegel haben, die sich voneinander unterscheiden, und einen Teil des analogen Öffnungsgrad-Erfassungssignals bilden, in eine Vielzahl N digitaler Signals umgewandelt werden, und ein digitales Additionssignal unter Addition der Vielzahl der N digitalen Signale zu jeweils einander erhalten wird und an einem Ausgabepunkt als das digitale Öffnungsgrad-Erfassungssignal ausgegeben wird, und wobei in dem zweiten Umwandlungsmodus der Additionsvorgang zur Addition der Vielzahl der N digitalen Signale angehalten wird, und nur dasjenige analoge Signal mit dem höchsten Pegel unter der Vielzahl der analogen Signale zu dem digitalen Signal umgewandelt wird, das an dem Ausgabepunkt anstatt des digitalen Additionssignals als das digitale Öffnungsgrad-Erfassungssignal ausgegeben wird und eine Drosselventil-Steuereinheit zum Steuern des Öffnungsgrades des Drosselventils basierend auf einem digitalen Öffnungsgrad-Zielsignal für das Drosselventil und dem digitalen Öffnungsgrad-Erfassungssignal.
In der Elektronik-Drosselsteuereinrichtung gemäß der Erfindung hat die A/D-Umsetzvorrichtung, die in dem Mikrocomputer installiert ist, den ersten Umsetzungsmodus, in welchem das Analog-Öffnungsgrad-Erfassungssignal mit hoher Umsetzungspräzision in das Drosselöffnungsgrad-Erfassungssignal umgesetzt wird, und einen zweiten Umsetzungsmodus, in welchem das Analog-Öffnungsgrad-Erfassungssignal mit einer niedrigen Umsetzungspräzision als bei dem ersten Umsetzungsmodus in das Digitalöffnungsgrad-Erfassungssignal umgesetzt wird. Die ersten und zweiten Umsetzungsmodi werden durch die Verarbeitungsbelastungs-Beurteilungsvorrichtung umgeschaltet. Demnach kann die Verarbeitungsbelastung des Mikrocomputers reduziert werden und der Drosselöffnungsgrad kann mit hoher Präzision durch einen nicht teuren Mikrocomputer gesteuert werden, der eine A/D-Umsetzvorrichtung mit einer relativ niedrigen Auflösung enthält ohne die Verarbeitungsgeschwindigkeit des Mikrocomputers zu erhöhen. Als ein Ergebnis kann die Drosselöffnungsgrad-Steuerungsauflösung, die erforderlich ist in Verbindung mit dem Antriebsmaschinen-Antriebszustand, erreicht werden und auch die Befürchtung bezüglich des Auftretens eines Rücksetzens bedingt durch zu wenig Verarbeitungszeit des Mikrocomputers kann eliminiert werden, so dass es nicht erforderlich wird, einen teuren Mikrocomputer mit hoher Verarbeitungsgeschwindigkeit zu verwenden und demnach die Kosten reduziert werden können.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigt:
1 ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform der Drosselsteuereinrichtung für eine Antriebsmaschine gemäß der Erfindung;
2 ein Diagramm des Zusammenhangs zwischen einer Eingangsspannung einer A/D-Umsetzoperation in einem zweiten Modus und ein A/D-Umsetzergebnis in der ersten Ausführungsform;
3 ein Diagramm der A/D-Umsetzoperation mit höherer Präzision von (n + 1) Bits;
4 ein Diagramm des Zusammenhangs zwischen einer Eingangsspannung der A/D-Umsetzoperation in einem ersten Umsetzmodus und einem A/D-Umsetzergebnis in der ersten Ausführungsform;
5 ein Ablaufdiagramm der Steuerverarbeitung in der ersten Ausführungsform;
6 ein Zeitdiagramm der A/D-Umsetzoperation, wenn die Antriebsmaschine mit niedriger Geschwindigkeit gedreht wird, in der ersten Ausführungsform;
7 ein Zeitdiagramm der A/D-Umsetzoperation, wenn die Antriebsmaschine bei hoher Geschwindigkeit gedreht wird, in der ersten Ausführungsform;
8 ein Blockdiagramm eines Mikrocomputers, der in einer zweiten Ausführungsform der Drosselsteuereinrichtung für die Antriebsmaschine gemäß der Erfindung verwendet wird; und
9(a) und 9(b) Schwingungsformdiagramme des Superpositonssignals in der zweiten Ausführungsform.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bevorzugte Ausführungsformen der Elektronik-Drosselsteuereinrichtung für eine Antriebsmaschine gemäß der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
[Erste Ausführungsform]
1 ist ein Diagramm zum Zeigen einer Elektronikschaltung einer ersten Ausführungsform der Elektronik-Drosselsteuereinrichtung für eine Antriebsmaschine gemäß der Erfindung.
Die in 1 gezeigte Elektroniksteuereinrichtung für eine Antriebsmaschine ist in einem Fahrzeug montiert und enthält eine Elektroniksteuer-Drosseleinrichtung 1 und eine Elektroniksteuereinheit (ECU) 10. Die Elektroniksteuer-Drosseleinrichtung 1 hat ein Drosselventil 2, einen Drosselventil-Antriebsmechanismus 4 und eine Drosselöffnungsgrad-Erfassungseinheit (TPS) 7. Das Drosselventil 2 ist in einem Luftansaugrohr der Antriebsmaschine (nicht gezeigt) angeordnet und stimmt die Ansaugluftmenge der Maschine ab. Das Drosselventil 2 wird um seine Welle 3 gedreht zum Abstimmen des Öffnungsgrads des Ventils, hierdurch die Ansaugluftmenge, die der Maschine zuzuführen ist, abstimmend. Der Drosselventil-Antriebsmechanismus 4 hat einen Gleichstrommotor bzw. DC-Motor und ein Reduktionsgetriebe 6. Der Gleichstrommotor 5 ist mit der Welle 3 des Drosselventils 2 durch das Reduktionsgetriebe 6 verbunden und treibt das Drosselventil 2 über ein Reduktionsgetriebe 6 an. Die Drosselöffnungsgrad-Erfassungseinheit 7 hat einen Rotor 8 und einen Stator 9. Der Rotor 8 ist mit der Welle 3 des Drosselventils 2 gekoppelt und dreht gemeinsam mit dem Drosselventil 2. Der Stator 9 liegt dem Rotor 8 gegenüber und erzeugt ein Analog-Öffnungsgrad-Erfassungssignal AS, dessen Größe proportional dem Drehwinkel des Rotors 8 ist. Die Größe des Analog-Öffnungsgrad-Erfassungssignals AS ist proportional dem Öffnungsgrad des Drosselventils 2.
Die Elektroniksteuereinheit ECU 10 hat einen Mikrocomputer 11 und Eingabe/Ausgabe-Ausrüstung davon. Der Mikrocomputer 11 enthält einen Kraftstoffeinspritz-Steuerblock 111, einen Zündsteuerblock 112 und einen Drosselsteuerblock 113 und jene Steuerblöcke 111, 112 und 113 werden unter Verwendung der gemeinsamen CPU und des Speichers ausgeführt. Mit anderen Worten, die Erfindung ist auf den Drosselsteuerblock 113 gerichtet und der Drosselsteuerblock 113 wird gemeinsam mit dem Kraftstoffeinspritz-Steuerblock 111 und dem Zündsteuerblock 112 durch gemeinsame Verwendung desselben Mikrocomputers 11 ausgeführt.
Der Kraftstoffeinspritz-Steuerblock 111 steuert die Kraftstoffmenge, die in die Ansaugluft eingespritzt wird, unmittelbar vor dem Ansaugventil der Antriebsmaschine und demnach wird die Einspritz-Kraftstoffmenge in Verbindung mit der Ansaugluftmenge gesteuert. Der Zündsteuerblock 112 steuert einen Zündbetrieb einer Zündkerze, die in einer Verbrennungskammer der Antriebsmaschine angeordnet ist und steuert die Zündzeitabstimmung bzw. das Zünd-Timing davon zu einem optimalen Timing in Übereinstimmung mit dem Antriebszustand der Antriebsmaschine.
Der Kraftstoffeinspritz-Steuerblock 111 und der Zündsteuerblock 112 sind wohlbekannt und die detaillierte Beschreibung davon wird weggelassen.
Der Drosselsteuerblock 113 hat eine Zielöffnungsgrad-Betriebsvorrichtung 21, eine Verarbeitungsbelastungs-Beurteilungsvorrichtung 23 für den Mikrocomputer 11, eine Drosselsteuervorrichtung 25 und eine A/D-Umsetzvorrichtung 30. Die Zielöffnungsgrad-Betriebsvorrichtung 21, die Verarbeitungsbelastungs-Beurteilungsvorrichtung 23, die Drosselsteuervorrichtung 25 und die A/D-Umsetzvorrichtung 30 werden unter Verwendung der CPU und des Speichers des Mikrocomputers 11 ausgeführt.
Als Ganzes berechnet der Drosselsteuerblock 113 einen Zielöffnungsgrad für das Drosselventil 2 durch die Zielöffnungsgrad-Betriebsvorrichtung 21 zum Erzeugen eines digitalen Zielöffnungsgradsignals DT, setzt durch die A/D-Umsetzvorrichtung 30 ein Analog-Öffnungsgrad-Erfassungssignal AS des Drosselventils 2 in ein Digitalöffnungsgrad-Erfassungssignal DS um und steuert das Drosselventil 2 durch die Drosselsteuervorrichtung 25, so dass das Digitalöffnungsgrad-Erfassungssignal DS mit dem Digital-Zielöffnungsgradsignal DT koinzidiert.
Die Zielöffnungsgrad-Berechnungsvorrichtung 21 empfängt ein Analog-Gashebelöffnungsgrad-Erfassungssignal APS und ein Analog-Antriebsmaschinen-Drehsignal NE und berechnet den Zielöffnungsgrad des Drosselventils 2 basierend auf diesen Signalen APS und NE zum Erzeugen des Digital-Zielöffnungsgradsignals DT. Die Größe des Analog-Gashebelöffnungsgrad-Erfassungssignals APS ist proportional dem Betätigungsumfang des Gashebels für den Betrieb der Antriebsmaschine von der Gashebelöffnungsgrad-Erfassungseinheit APS (nicht dargestellt) zu der Zielöffnungsgrad-Berechnungsvorrichtung 21. Das Analog-Maschinen-Drehsignal NE wird jedes Mal erzeugt, wenn eine Impulsperiode von Kurbelimpulssignalen von einer Kurbelwinkel-Erfassungseinheit (nicht dargestellt) zum Erfassen des Drehwinkels der Kurbelwelle der Maschine gemessen wird, und die Größe des Analog-Maschinen-Drehsignals NE ist proportional der Drehzahl der Maschine.
Die Verarbeitungsbelastungs-Beurteilungsvorrichtung 23 empfängt das Motordrehsignal (NE) und gibt ein Digitallast-Zustandssignal (DL) aus, das den Verarbeitungsbelastungszustand des Mikrocomputers 11 angibt auf der Basis des Maschinendrehzahlsignals NE. Speziell, wenn die Drehzahl der Maschine gleich oder größer ist als ein erster vorbestimmter Wert NE1 [NE1 = 4000 U/min], wird das Lastzustandssignal DL ein Hochbelastungssignal DLH. Wenn die Drehzahl der Maschine gleich oder geringer ist als ein vorbestimmter Wert NE2 [NE2 = 3500 U/min], wird das Lastzustandssignals DL ein Niedrigbelastungssignal DLL. Das Hochbelastungssignal DLH gibt an, dass die Verarbeitungsbelastung des Mikrocomputers 11 groß ist und das Niedrigbelastungssignal DLL gibt an, dass die Verarbeitungsbelastung des Mikrocomputers 11 gering ist.
Die A/D-Umsetzvorrichtung 30 ist entworfen, um relativ niedrige Auflösung zu haben. Die A/D-Umsetzvorrichtung 30 mit der relativ niedrigen Auflösung ist wirksam zum Reduzieren der Kosten der Mikrocomputers 11. Wenn der Mikrocomputer 11 durch einen Mikrocomputer aufgebaut ist mit einer geringen Anzahl an Bits, ist der Mikrocomputer 11 nicht teuer und als ein Ergebnis hat die A/D-Umsetzvorrichtung 30 eine niedrige Auflösung.
Die A/D-Umsetzvorrichtung 30 schließt einen Analog-Eingangsabschnitt 31 und einen Digital-Ausgangsabschnitt 36 ein. Der Analog-Eingangsabschnitt 31 wird als Eingabeschaltung für den Mikrocomputer 11 zu der Außenseite des Mikrocomputers 11 hinzugefügt. Der Digital-Ausgangsabschnitt 36 ist mit dem Mikrocomputer 11 ausgerüstet. Der Analog-Eingangsabschnitt 31 hat einen Betriebsverstärker 32 und eine Pegelumsetzschaltung 33. Der Betriebsverstärker 32 wird von der Drosselöffnungsgrad-Erfassungseinheit 7 mit einem Analog-Öffnungsgrad-Erfassungssignal AS versorgt, und gibt eine Analogspannung VA basierend auf dem derart eingegebenen Analog-Öffnungsgrad-Erfassungssignal AS aus. Die Pegelumsetzschaltung 33 hat mehrere Widerstände 33a bis 33d, deren Zahl gleich N ist (beispielsweise N = 4). Diese Widerstände sind miteinander in Serie zwischen dem Ausgangsabschnitt des Operationsverstärkers 32 und Referenzpotential verbunden. Die Widerstände 33a bis 33b haben jeweils Widerstandswerte R1, R2, R3 und R4 und basierend auf einer Analogspannung VA, die von dem Betriebsverstärker 32 ausgegeben wird, erzeugen die Widerstände 33a bis 33d, Analogspannungen VA, VB, VC, VD von N, welche im Pegel unterschiedlich sind. Die Analogspannung VA wird direkt an den Verbindungspunkt zwischen dem Operationsverstärker 32 und dem Widerstand 32a angeschlossen. Die Analogspannung VB wird an dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 33a und dem Widerstand 33b ausgegeben und die Analogspannung VC wird an dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 33b und dem Widerstand 33c ausgegeben und die Analogspannung VD wird an dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 33c und dem Widerstand 33d ausgegeben.
Die Analogspannungen VA, VB, VC und VD werden durch Unterziehen der Analogspannungs-Ausgangsgröße VA von dem Operationsverstärker 32 einer Pegelumsetzung über die Widerstände 33a bis 33d erreicht und diese Spannungen haben unterschiedliche Pegel. Diese Spannungen haben einen Pegelzusammenhang von VA > VB > VC > VD und jeder Pegel wird in Übereinstimmung mit der Variation des Analog-Öffnungsgrad-Erfassungssignals AS variiert. Diese Analogspannungen VA, VB-VC, VD werden als Analog-Eingangsspannungen in die A/D-Umsetzvorrichtung 30 eingegeben.
Die A/D-Umsetzvorrichtung 30 hat zwei Umsetzmodi, d. h., einen ersten Umsetzungsmodus M1 und einen zweiten Umsetzungsmodus M2, und der erste Umsetzungsmodus M1 und der zweite Umsetzungsmodus M2 werden festgelegt, um umschaltbar zueinander zu sein. In dem ersten Umsetzungsmodus M1 wird ein Digital-Umsetzsignal mit einer Umsetzungspräzision ausgeführt und in dem zweiten Umsetzungsmodus M2 wird eine Digitalumsetzung mit niedriger Auflösungspräzision, die niedriger ist als im ersten Umsetzungsmodus M1, ausgeführt. Speziell werden in dem ersten Umsetzungsmodus M1 die Analogspannung VA, VB, VC und VD digital umgesetzt und digital umgesetzte Ausgangsgrößen ZVA, ZVB, ZVC bzw. ZVD werden ausgegeben. In dem zweiten Umsetzungsmodus M2 wird nur die analoge Spannung VA digital umgesetzt und nur die Digitalumsetz-Ausgangsgröße ZVA wird ausgegeben. In jedem der ersten und zweiten Umsetzungsmodi M1 und M2 wird die Eingabespannung in die Analog-Umsetzvorrichtung 30 genommen und mit jeder Abtastperiode digital umgesetzt, beispielsweise alle 2,5 Millisekunden.
Der erste Umsetzungsmodus M1 und der zweite Umsetzungsmodus M2 werden basierend auf dem Zustandssignal DL von der Verarbeitungsbelastungs-Beurteilungsvorrichtung 23 zueinander umgeschaltet. Wenn das Lastzustandssignal DL das Hochbelastungssignal DLH ist, wird der zweite Umsetzungsmodus M2 mit niedriger Umsetzungspräzision ausgeführt. Andererseits, wenn das Lastzustandssignal DL im Lichte des Niedrigbelastungssignals DLL betrachtet wird, wird der erste Umsetzungsmodus M1 mit hoher Auflösung ausgeführt.
Der Digitalausgangsabschnitt 36 hat eine Additionsvorrichtung 37a, 37b, 37c der Anzahl von [N – 1] und eine Schaltvorrichtung 38. Diese Additionsvorrichtung addiert die Digitalumsetz-Ausgangsgröße ZVD der Analogspannung VD mit der Digitalumsetz-Ausgangsgröße ZVC der analogen Spannung VC, und gibt eine Addition ZVC + ZVD aus. Die Additionsvorrichtung 37b fügt die Digitalumsetzungs-Ausgangsgröße ZVB der Analogspannung VB mit der zusätzlichen Ausgabe ZVC + ZVD hinzu und gibt eine Zusatz-Ausgangsgröße ZVB + ZVC + ZVD aus. Die Zusatzvorrichtung 37a fügt die Digitalumsetzungs-Ausgangsgröße ZVA der Analogspannung VA zu der Additions-Ausgangsgröße ZVB + ZVC + ZVD und gibt die Gesamtadditions-Ausgangsgröße ZVA + ZVB + ZVC + ZVD aus.
Die Schaltvorrichtung 38 schaltet einen ersten Verbindungszustand zum Verbinden eines Ausgangspunktes 29 und der Additions-Ausgangsgröße der Additionsvorrichtung 37a, und ein zweiter Verbindungszustand zum Verbinden des Ausgangspunktes 39 und der Digitalumsetzungs-Ausgangsgröße ZVA von jedem anderen. Diese Umschaltvorrichtung 38 wird basierend auf dem DL von der Bearbeitungslast-Beurteilungsvorrichtung 23 umgeschaltet. Speziell, wenn das Lastzustandssignal DL ein Hochbelastungssignal DLH ist, wird die Umschaltvorrichtung auf den zweiten Verbindungszustand festgelegt. Andererseits, wenn das Lastzustandssignal DL das Niedrigbelastungssignal DLL ist, wird die Schaltvorrichtung 38 auf den ersten Verbindungszustand eingestellt.
Wie oben beschrieben, führt die Verarbeitungsbelastungs-Beurteilungsvorrichtung 23 die Umschaltoperation des Umschaltmodus der A/D-Umsetzvorrichtung 30 und der Umschaltoperation der Schaltvorrichtung 38 aus. Wenn das Lastzustandssignal DL das Hochbelastungssignal DLH ist, wird das Lastzustandssignal DL das Hochbelastungssignal DLH, der Umsetzungsmodus der A/D-Umsetzvorrichtung 30 wird festgelegt auf den zweiten Umsetzungsmodus M2 und auch die Schaltvorrichtung 38 wird auf den zweiten Verbindungszustand festgelegt. Unter diesem Zustand wird nur die Analogspannung VA durch den zweiten Umsetzungsmodus M2 digital umgesetzt und nur die Digitalumsetzungs-Ausgangsgröße ZVA wird ausgegeben. Die Digitalumsetzungs-Ausgangsgröße ZVA wird als Digitalöffnungsgrad-Erfassungssignal DS über die Schaltvorrichtung 38 an den Ausgangspunkt 39 ausgegeben. In diesem Zustand führt die A/D-Umsetzvorrichtung 30, da dem Mikrocomputer 11 eine hohe Belastung auferlegt wird, den Umsetzbetrieb in dem zweiten Umsetzungsmodus M2 mit niedriger Umsetzpräzision aus und die Additionsvorrichtungen 37a bis 37c stoppen die Additionsbetriebsabläufe. Dies ist wirksam zum Unterdrücken der Erhöhung der Belastung des Mikrocomputers 11 durch den Drosselsteuerblock 113.
Wenn das Lastzustandssignal DL das Niedrigbelastungssignal DLL ist, wird der Umsetzungsmodus der A/D-Umsetzvorrichtung 30 auf den ersten Umsetzungsmodus M1 festgelegt und auch die Schaltvorrichtung 38 wird auf den ersten Verbindungszustand festgelegt. In diesem Zustand werden alle Analogspannungen VA, VB, VC, VD in die entsprechenden Digitalumsetzungs-Ausgangsgrößen ZVA, ZVB, ZVC, ZVD durch den ersten Umsetzungsmodus M1 umgesetzt, die Digitalumsetzungs-Ausgangsgrößen ZVA, ZVB, ZVC, ZVD werden durch die Additionsvorrichtungen 37a bis 37c addiert, und die Gesamt-Additions-Ausgangsgröße ZVA + ZVB + ZVC + ZVD wird als Drosselöffnungsgrad-Erfassungssignal DS an dem Ausgabepunkt 39 durch die Schaltvorrichtung 38 ausgegeben. In diesem Zustand führt die A/D-Umsetzvorrichtung 30, da dem Mikrocomputer 11 eine geringe Belastung auferlegt wird, den Umsetzungsbetrieb im ersten Umsetzungsmodus M1 mit hoher Umsetzungspräzision durch und die Additionsvorrichtung 37a bis 37c führt Additionsbetriebsabläufe aus. Dies ist wirksam zum Betreiben der A/D-Umsetzvorrichtung 30 mit relativ niedriger Auflösung im wesentlichen im ersten Umsetzungsmodus M1 mit hoher Umsetzungspräzision und zum Erreichen eines Digitalöffnungsgrad-Erfassungssignal DS mit hoher Präzision.
Zudem ist es unter dem Ruheantriebszustand, in dem eine leichte Last auf eine Antriebsmaschine auferlegt wird, speziell erforderlich, das Digitalöffnungsgrad-Erfassungssignal DS mit hoher Präzision zu erfassen und dieses Erfordernis wird auch erfüllt.
Das Digital-Zielöffnungsgradsignal DT von der Zielöffnungsgrad-Berechnungsvorrichtung 21 und das Digitalöffnungsgrad-Erfassungssignal DS von dem Ausgabepunkt 39 werden in die Drosselsteuervorrichtung 25 eingegeben. Die Drosselsteuervorrichtung 25 berechnet ein Antriebssignal SD, mit welchem das Digitalöffnungsgrad-Erfassungssignal DS koinzident ist mit dem Digital-Zielöffnungsgradsignal DT und führt das Antriebssignal SD an die Treiberschaltung 40. Das Antriebssignal SD ist ein Treibersignal, um das Drosselventil 2 einer Rückkopplungssteuerung bzw. Geschlossenschleifenregelung zu unterziehen und ist beispielsweise ein Einschaltdauersignal, um den Gleichstrommotor 5 einer Pulsbreitenmodulationssteuerung bzw. PWM-Steuerung zu unterziehen. Die Treiberschaltung 40 ist eine Ausgabeschaltung, die mit der Außenseite des Mikrocomputers 11 verbunden ist und der Gleichstrommotor 5 des Drosselventil-Antriebsmechanismus 4 wird von der Treiberschaltung 40 angetrieben. Der Gleichstrommotor 5 treibt das Drosselventil 2 derart an, dass das Digitalöffnungsgrad-Erfassungssignal DS mit dem Digital-Zielöffnungsgradsignal DT koinzidiert, und der Öffnungsgrad des Drosselventils 2 wird auf einen Wert abgestimmt, der von dem Digital-Zielöffnungsgradsignal DT ausgegeben wird.
Wenn ein Tiefpassfilter (nicht dargestellt), das einen Widerstand und einen Kondensator umfasst, auf das Analog-Öffnungsgrad-Erfassungssignal AS von der Drosselöffnungsgrad-Erfassungseinheit 7 angewendet wird, müssen die Widerstandswerte R1 bis R4 der jeweiligen Widerstände 33a bis 33d auf große Werte festgelegt werden, um Dynamikbereiche der Analogspannungen VA, VB, VC, VD sicherzustellen.
Der Operationsverstärker 32 trennt die Drosselöffnungsgrad-Erfassungseinheit 7 von der Impedanz der Pegelumsetzschaltung 33 und liefert eine Reduzierung der jeweiligen Widerstandswerte A1 bis A4 und eine Verbesserung der Präzision des Digitalumsetzwertes durch die A/D-Umsetzvorrichtung 30. Im allgemeinen ist herausgefunden worden, dass ein gewisser Versatz zwischen der Analogeingangsspannung und dem Digitalumsetzwert in der A/D-Umsetzvorrichtung 30 auftritt, wenn externe Impedanz zunimmt, wenn das Analog-Öffnungsgrad-Erfassungssignal AS in die mehreren Analagspannungen VA, VB, VC, VD umgesetzt wird. Demgemäss wird, um dieses Phänomen zu vermeiden, der Operationsverstärker 32 als Puffer eingefügt, wie in 1 gezeigt, und eine Impedanzumsetzung wird ausgeführt. Entsprechend können die Widerstandswerte R1 bis R4 der Widerstände 33a bis 33d auf kleine Werte festgelegt werden zu dem Zwecke, dass die A/D-Umsetzung der A/D-Umsetzvorrichtung 30 keine Wirkung erleidet.
Als nächstes wird der Verarbeitungsbetrieb der A/D-Umsetzvorrichtung 30 und des Mikroprozessors 11 detaillierter unter Bezugnahme auf 2 bis 7 beschrieben. Zuerst wird die Auflösung der A/D-Umsetzvorrichtung 30 beschrieben.
Im allgemeinen wird die Auflösung derartiger Umsetzvorrichtung 30 durch eine Bit-Zahl repräsentiert und wenn die Anzahl der Bits der A/D-Umsetzvorrichtung 30 durch n repräsentiert wird (n entspricht einer natürlichen Zahl), ist die Auflösung der A/D-Umsetzvorrichtung 30 in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung (1) unter Verwendung einer Referenzspannung Vref der A/D-Umsetzvorrichtung 30 erhalten. A = Vref/2ⁿ (1)
Die Auflösung, die durch die Gleichung (1) gegeben wird, gibt an, dass eine Spannung, die kleiner ist als dieser Wert, nicht identifiziert werden kann.
2 zeigt den Zusammenhang zwischen Spannungswerten V1 (V), V1 + a (V) zu der Analogspannung VA und die Digitalumsetzwerte Z – 1, Z, Z + 1 der Digitalumsetzungs-Ausgangsgröße ZVA, wenn die Analogspannung VA in die A/D-Umsetzvorrichtung 30 eingegeben wird. 2 entspricht dem Umsetzungsbetrieb der A/D-Umsetzvorrichtung 30 in dem zweiten Umsetzmodus M2.
In 2 repräsentiert eine geneigte Linie VA die Schwankung der Analogspannung VA, die von der Pegelumsetzschaltung 33 ausgegeben wird. Ein Block A am unteren Abschnitt der 3 repräsentiert Analogspannungswerte und spezifische Spannungswerte V1 (V1 + a) zu der Analogspannung VA werden in diesem Block A durch zwei horizontalen Linien repräsentiert. Ein Block D am unteren Abschnitt der 2 repräsentiert Digitalumsetzungsergebnis und spezifische Digitalumsetzungswerte Z – 1; Z, Z + 1 der Digitalumsetzungs-Ausgangsgröße ZVA werden in diesem Block D durch drei horizontale Linien repräsentiert.
Wenn die Analogspannung VA kleiner ist als der Spannungswert V1 (V), ist die Digitalumsetzungs-Ausgangsgröße ZVA gleich dem Digitalumsetzungswert Z – 1. Wenn die Analogspannung VA anwächst und den Spannungswert V1(V) erreicht, ist die Digitalumsetzungs-Ausgangsgröße ZVA gleich dem Digitalumsetzungswert Z. Wenn die Analogspannung VA ferner zunimmt und den Spannungswert V1 + a erreicht, ist die Digitalumsetzungs-Ausgangsgröße ZVA davon gleich dem Digitalumsetzungswert Z + 1. Mit anderen Worten, wenn eine Analogspannung V im Bereich von V1 V < (V1 + a) einer A/D-Umsetzung in dem Umsetzungsbetrieb basierend auf dem zweiten Umsetzungsmodus M2, wie in 2 gezeigt, unterzogen wird, ist der Digitalumsetzungswert davon gleich Z (fester Wert).
3 zeigt einen Umsetzungsbetrieb, wenn zwei Analogspannungen VA und VB in die A/D-Umsetzvorrichtung 30 eingegeben werden und diese Analogspannung VA und VB digital umgesetzt werden. Der in 3 gezeigte Umsetzbetrieb entspricht dem ersten Umsetzungsmodus M2, wenn die Pegelumsetzschaltung die beiden Analogspannungen VA und VB ausgibt. Das heißt, er entspricht dem ersten Umsetzungsmodus M2 in dem Fall von N = 2. In diesem Fall hat die Pegelumsetzschaltung 33 zwei Widerstände 33a und 33b und die Widerstände 33c und 33d werden weggelassen. Die Additionsvorrichtung 37b und 37c ist weggelassen und die Additionsvorrichtung 37a gibt die Additions-Ausgangsgröße ZVA + ZVB aus.
In 3 repräsentieren zwei geneigte Parallellinien VA und VB Schwankungen in den Analogspannungen VA und VB, die von der Pegelumsetzschaltung 33 ausgegeben werden. Ein Block A am unteren Abschnitt der 3 zeigt Analogspannungswerte und spezifische Spannungswerte V1, (V1 + a) zu den Analogspannungen VA und VB werden durch zwei horizontale Linien in diesem Block A repräsentiert. Ein Block D am unteren Abschnitt der 3 repräsentiert einen Digitalumsetzungswert und drei Blöcke D1, D2 und DA repräsentieren den Block D.
In dem Block D1 werden spezifische Digitalumsetzwerte Z – 1, Z, Z + 1 der Digitalumsetzungs-Ausgangsgröße ZVA durch drei horizontale Linien repräsentiert. In diesem Block D2 werden die spezifischen Digitalumsetzwerte Z – 1, Z, Z + 1 der Digitalumsetzungs-Ausgangsgröße ZVB durch drei horizontale Linien repräsentiert. Der Block DA repräsentiert die Additions-Ausgangsgröße ZVA + ZVB der Digitalumsetzungs-Ausgangsgrößen ZVA und ZVB, und in diesem Block DA werden vier Digitalumsetzwerte 2Z – 2, 2Z – 1, 2Z, 2Z + 1 durch horizontale Linien repräsentiert.
In dem in 3 gezeigten Umsetzungsbetrieb nehmen die Analogspannungen VA und VB linear parallel zueinander mit Anwachsen des Analogöffnungsgrad-Bestimmungssignals AS zu. Eine Offset- bzw. Versatzspannung a-2 existiert zwischen den Analogspannungen VA und VB. Das heißt, die Analogspannung VB ist zu allen Zeiten nur um die Offset- bzw. Versatzspannung Vo [Vo = (–a/2)] niedriger im Pegel als die Analogspannung VA. Wie oben beschrieben, haben die Analogspannungen VA und VB Offset-Spannungen Vo zwischen sich und demnach werden diese Spannungen VA und VB auch als Offset-Spannung hinzugefügte Spannungen bzw. Offset-hinzugefügte Spannungen bezeichnet. Die Digitalumsetzergebnisse dieser Analogspannungen VA und VB durch die A/D-Umsetzvorrichtung 30 sind in Blöcken D1, D2 und DA der 3 gezeigt.
Die Digitalumsetzungs-Ausgangsgröße ZVA der Analogspannung VA ist im Block D1 gezeigt. Wenn die Analogspannung VA kleiner ist als der Spannungswert V1(V), ist die Digitalumsetzungs-Ausgangsgröße ZVA gleich dem Digitalumsetzwert Z – 1, wie in Block D1 gezeigt. Wenn die Analogspannung VA zunimmt und den Spannungswert V1(V) erreicht, ist die Digitalumsetzungs-Ausgangsgröße ZVA gleich dem Digitalumsetzwert Z, und wenn die Analogspannung VA ferner zunimmt und den Spannungswert V1 + a erreicht, ist die Digitalumsetzungs-Ausgangsgröße ZVA gleich dem Digitalumsetzwert Z + 1.
Zudem ist die Analogumsetzausgangsgröße ZVB der Analogspannung VB in dem Block D2 gezeigt. Wenn die Analogspannung VB kleiner ist als der Spannungswert V1(V), ist die Digitalumsetzungs-Ausgangsgröße ZVB davon gleich dem Digitalumsetzwert Z – 1, wie in Block D2 gezeigt. Wenn die Analogspannung VB anwächst und den Spannungswert V1(V) erreicht, ist die Digitalumsetzungs-Ausgangsgröße ZVB gleich dem Digitalumsetzwert Z.
Die Additions-Ausgangsgröße ZVA + ZVB der Digitalumsetzungs-Ausgangsgrößen ZVA und ZVB, ist in Block DA gezeigt. Die Additions-Ausgangsgröße ZVA + ZVB ist gleich dem Digitalumsetzwert 2Z-2, wenn die Analogspannung VA kleiner ist als der Spannungswert V1(V) und sie nimmt zu dem Analogumsetzwert 2Z – 1 zu, wenn die Analogspannung VA den Spannungswert V1(V) erreicht. Wenn die Analogspannung VA den Spannungswert V1(V) übersteigt und die Analogspannung VB kleiner ist als der Spannungswert V1(V), behält die Additions-Ausgangsgröße ZVA + ZVB den Digitalumsetzwert 2Z – 1. Wenn jedoch die Analogausgangsgröße VB den Spannungswert V1(V) erreicht, nimmt die Additions-Ausgangsgröße ZVA + ZVB zu bis zu dem Digitalumsetzwert 2Z. Zudem, wenn die Analogspannung VA den Spannungswert V1 + a erreicht, nimmt die Additions-Ausgangsgröße ZVA + ZVB ferner zu dem Digitalumsetzwert 2Z + 1 zu.
Die Analogspannung V in dem Bereich von V1 V < (V1 + 1) erreicht gerade den Zwischenwert zwischen V1(V) und (V1 + a)(V) zu dem Zeitpunkt, wenn die Analogspannung VB den Spannungswert V1(V) erreicht. Zu diesem Zeitpunkt erreicht die Analogspannung VB den Spannungswert V1(V), so dass die Additions-Ausgangsgröße ZVA + ZVB um einen Schritt zunimmt. Als ein Ergebnis wird in dem Umsetzbetrieb der 3 dieselbe Digitalumsetzungs-Ausgangsgröße, wie sie in dem Fall erreicht wird, in dem die A/D-Umsetzvorrichtung mit der Auflösung von a/2 [(n + 1) Bits] verwendet wird, erreicht werden durch die Verwendung der A/D-Umsetzvorrichtung 30 mit der Auflösung a (n Bit).
Wie oben beschrieben, kann der Digitalumsetzwert ZVA + ZVB mit der Auflösung a/2 [(n + 1) Bits] (hohe Präzision) erreicht werden der Digitalumsetzen der Analogspannung VA, Digitalumsetzen der Analogspannung VB (VB = VB – A/2), erreicht durch Addieren der Analogspannung VA zu nur einem Offset von (–a/2)(V) und dann Addieren beider Digitalumsetzwerte ZVA und ZVB, die derart erreicht werden, wie in 3 gezeigt.
Das heißt, die Offset-hinzugefügte Spannung VB wird aus der Analogspannung VA unter Verwendung der Pegelumsetzschaltung 33 erzeugt, wobei jede der Analogspannung VA und VB eine A/D-Umsetzung mit der Auflösung von n Bits unterzogen wird und der zusätzliche Wert der jeweiligen Umsetzungsergebnisse der Analogspannungen VA und VB für die Steuerung verwendet wird, hierdurch dieselbe Steuerungsauflösung erreichend, wie sie in einem Fall erzielt wird, in dem der Umsetzungswert basierend auf dem A/D-Umsetzer mit der Auflösung von a/2 [(n + 1) Bits] verwendet wird.
Ein Fall, in dem die Zahl N von von der Umsetzschaltung 33 ausgegebenen Analogspannungen ferner erhöht wird, wird beschrieben. In diesem Fall wird die Pegelumsetzschaltung 33 mit Widerständen der Anzahl N(N = 2^b) verwendet für das Analog-Öffnungsgrad-Erfassungssignal s von der Drosselöffnungsgrad-Erfassungseinheit 7 und das Analog-Öffnungsgrad-Erfassungssignal AS wird umgesetzt in Analogspannungen der Anzahl 2^b durch Offset-Bildung des Analog-Öffnungsgrad-Erfassungssignals AS alle –a/2^b(V) (b repräsentiert eine natürliche Zahl), die derart erhaltenen Analogspannungen der Anzahl 2^b werden in die A/D-Umsetzvorrichtung 30 mit einer Auslassöffnung von a(V) (n Bits) eingegeben, die jeweiligen Analogspannungen werden einer A/D-Umsetzung unterzogen und die Digitalumsetzungs-Ausgangsgröße n der Analogspannungen werden zueinander addiert, wodurch die Digitalöffnungsgrad-Erfassungsspannung DS mit derselben Präzision erfasst werden kann wie in einem Fall, in dem eine A/D-Umsetzvorrichtung von (n + b) Bits verwendet wird.
Demnach werden Offset-hinzugefügte Spannungen VA, VB, VC, VD etc. aus der Analogspannung VA wie aus der Analogspannung VB (VB = VA – a/2^b(V)), der Analogspannung VC (VC = VB – a/2^b(V)), der Analogspannung VC (VD = VC – a/2^b(V)) etc. unter Verwendung der Pegelumsetzschaltung 33 (Offset-Einheit) in der Elektroniksteuereinheit 10 erzeugt.
Darauffolgend werden die jeweiligen Offset-hinzugefügten Spannungen VA, VB, VC, VD etc. in Digitalumsetzungs-Ausgangsgrößen unter Verwendung der A/D-Umsetzvorrichtung 30 mit einer Auflösung von n Bits A/D-umgesetzt, alle diese derart erhaltenen Digitalumsetzungs-Ausgangsgrößen werden unter Verwendung der Addiervorrichtungen 37a, 37b, 37c etc. in dem Mikrocomputer 11 zueinander addiert zum Erreichen einer Additions-Ausgangsgröße, und der Gleichstrommotor 5 wird durch die Drosselsteuervorrichtung 25 unter Verwendung der Additions-Ausgangsgröße als Digitalöffnungsgrad-Erfassungssignal DS angetrieben zum Steuern der Öffnungsgradposition des Drosselventils 2, wodurch dieselbe Steuerungsauflösung ausgeführt wird, wie sie erreicht wird, wenn die Steuerung unter Verwendung einer A/D-Umsetzvorrichtung (n + b) Bits ausgeführt würde.
Beispielsweise ist herausgefunden worden, dass um die Leerlaufdrehzahl (einige hundert Umdrehungen pro Minute bzw. U/min) der Antriebsmaschine mit ausreichend hoher Präzision zu steuern, das Analog-Öffnungsgrad-Erfassungssignal AS von der Drosselöffnungsgrad-Erfassungseinheit 7 einer A/D-Umsetzung unter Verwendung einer A/D-Umsetzvorrichtung unterzogen wird mit einer Auflösung von 12 Bit oder größer.
In der ersten, in 1 gezeigten Ausführungsform werden die vier Offset-hinzugefügten Spannungen VA, VB, VC, VD unter Verwendung der Pegelumsetzeinheit 33 (Offset-Einheit) mit dem vier Widerständen 33a bis 33d erzeugt und demnach kann der Drosselöffnungsgrad um die Leerlaufdrehzahl im wesentlichen mit einer Präzision von 12 Bit unter Verwendung einer A/D-Umsetzvorrichtung 30 von 10 Bit erfasst werden.
4 ist ein Diagramm, das den Verarbeitungsbetrieb basierend auf der A/D-Umsetzvorrichtung 30 von 10 Bit zeigt und den Addiervorrichtungen 37a bis 37c. In diesem Fall werden die vier Offset-hinzugefügten Spannungen (Analogspannungen) VA bis VC einer A/D-Umsetzung unterzogen und die jeweiligen Digital-Ausgangsgrößen ZVA, ZVB, ZVC und ZVD davon werden zueinander addiert, wodurch eine Umsetzungspräzision von 12 (= 10 + 2) Bit implementiert wird. Dieser Betrieb entspricht dem ersten Umsetzungsmodus M1.
In 4 repräsentieren vier geneigte Parallellinien VA, VB, VC, VD die Schwankungen der Analogspannungen VA, VB, VC, VD, die von der Pegelumsetzschaltung 33 ausgegeben werden. Ein Block A am unteren Abschnitt der 4 zeigt Analogspannungswerte. In diesem Block A werden spezifische Spannungswerte (V1 – a)(V), V1(V) und (V1 + a)(V) zu den Analogspannungen VA, VB, VC, VD durch drei horizontalen Linien repräsentiert. Ein Block D am unteren Abschnitt der 4 zeigt ein Digitalumsetzergebnis. Fünf Blöcke D1, D2, D3, D4, DA werden in diesem Block D gezeigt.
In dem Block D1 werden spezifischen digitale Umsetzwerte Z – 1, Z, Z + 1 der Digitalumsetzungs-Ausgangsgröße ZVA durch drei horizontale Linien repräsentiert. In den Blöcken D2, D3, D4 werden spezifische Digitalumsetzwerte z – 1, Z, Z + 1 der jeweiligen der Digitalumsetzungs-Ausgangsgrößen ZVB, ZVC, ZVD durch drei horizontalen Linien repräsentiert. Der Block DA zeigt die Additions-Ausgangsgröße ZVA + ZVB + ZVC + ZVD der Digitalumsetzungs-Ausgangsgrößen ZVA, ZVB, ZVC, ZVD in dem in 4 gezeigten Umsetzungsbetrieb. In dem Block DA werden sechs Digitalumsetzwerte 4Z – 4, 4Z – 3, 4Z-2, 4Z – 1, 4Z, 4Z + 1 durch horizontale Linien repräsentiert.
In der in 4 gezeigten Umsetzungsoperation nehmen die Analogspannungen VA, VB, VC, VD linear parallel zueinander mit der Zunahme des Analog-Öffnungsgrad-Erfassungssignals AS zu. Zwischen den Analogspannungen VA und VB, zwischen den Analogspannungen VB und VC und zwischen den Analogspannungen VC und VD, gibt es eine Offset-Spannung Vo von –1/2. Die Umsetzergebnisse, die erzielt werden, wenn die Analogspannung VA, VB, VC, VD jeweils eine Offset-Spannung wie oben beschrieben haben, umgesetzt unter Verwendung der A/D-Umsetzvorrichtung 30 von 10 Bits, werden in Blöcken D1, D2, D3, D4 und DA gezeigt.
Die Digitalumsetzungs-Ausgangsgrößen ZVA, ZVB, ZVC, ZVD sind jeweils in den Blöcken D1, D2, D3, bzw. D4 gezeigt. Die Digitalumsetzungs-Ausgangsgröße ZVA, die im Block D1 gezeigt ist, ist gleich dem Digitalumsetzwert Z – 1, wenn die Analogspannung VA kleiner ist als der Spannungswert V1(V). Wenn die Analogspannung VA zunimmt und den Spannungswert V1(V) erreicht, wird die Digitalumsetzungs-Ausgangsgröße ZVA gleich dem Digitalumsetzwert Z. Wenn die Analogspannung VA ferner zunimmt und den Spannungswert V1 + a erreicht, ist die Digitalumsetzungs-Ausgangsgröße ZVA gleich dem Digitalumsetzwert Z + 1. Die Digitalumsetzungs-Ausgangsgrößen DVB, DVC, DVD variieren in bezug auf die Analogspannungen VB, VC, VD in derselben Weise wie oben beschrieben.
Die Additions-Ausgangsgröße ZVA + ZVB + ZVC + ZVD der Digitalumsetzungs-Ausgangsgrößen ZVA, ZVB, ZVC, ZVD ist im Block DA gezeigt. Wenn die Analogspannung VA kleiner ist als der Spannungswert V1(V), ist die Additions-Ausgangsgröße ZVA + ZVB + ZVC + ZVD gleich dem Digitalumsetzwert 4Z – 4, und wenn die Analogspannung V den Spannungswert V1(V) erreicht, nimmt die Additions-Ausgangsgröße ZVA + ZVB + ZVC + ZVD zu zu dem Digitalumsetzwert 4Z – 3. Wenn die Analogspannung VA den Spannungswert V1(V) übersteigt und die Analogspannung VB kleiner ist als der Spannungswert V1(V), behält die Additions-Ausgangsgröße ZVA + ZVB + ZVC + ZVD den Digitalumsetzwert 4Z – 3. Jedoch, wenn die Analogspannung VB den Spannungswert V1(V) erreicht, nimmt die Additions-Ausgangsgröße ZVA + ZVB + ZVC + ZVD zu dem digitalen Umsetzungswert 4Z – 2 zu. Auch nimmt die Additions-Ausgangsgröße ZVA + ZVB + ZVC + ZVD, wenn die Analogspannung VC den Spannungswert V1(V) erreicht, zu bis zu dem Digitalumsetzwert 4Z – 1, wenn die Spannung VD den Spannungswert V1(V) erreicht, nimmt die Additions-Ausgangsgröße ZVA + ZVB + ZVC + ZVD zu dem Digitalumsetzwert 42 zu, und wenn die Analogspannung VA den Spannungswert V1 + a erreicht, nimmt die Additions-Ausgangsgröße ZVA + ZVB + ZVC + ZVD zu dem Digitalumsetzwert 4Z + 1 zu.
Zu dem Zeitpunkt, wenn die Analogspannung VB den Spannungswert V1(V) erreicht, erreicht die Analogspannung V in dem Bereich von VZ V < (V1 + a) gerade einen 1/4 Wert zwischen V1(V) und (V1 + a)(V), und zu diesem Zeitpunkt nimmt die Additions-Ausgangsgröße ZVA + ZVB + ZVC + ZVD um einen Schritt zu. Zu dem Zeitpunkt, wenn die Analogspannung VC den Spannungswert V1(V) erreicht, erreicht die Analogspannung V in dem Bereich von V1 V < (V1 + a) in ähnlicher Weise gerade 2/4 Wert zwischen V1(V) und (V1 + a)(V) und zu diesem Zeitpunkt nimmt die Additions-Ausgangsgröße ZVA + ZVB + ZVC + ZVD ferner um einen Schritt zu. Darüber hinaus erreicht zu dem Zeitpunkt, wenn die Analogspannung VD den Spannungswert V1(V) erreicht, die Analogspannung V in dem Bereich von V1 V < (V1 + a) gerade 3/4 Wert zwischen V1 (V) und (V1 + a) (V) und zu diesem Zeitpunkt nimmt die Additions-Ausgangsgröße ZVA + ZVB + ZVC + ZVD ferner um einen Schritt zu. Als ein Ergebnis kann in dem Umsetzbetrieb der 4 wenn die A/D-Umsetzvorrichtung mit einer Auflösung von a/4 [(n + 2) Bits] verwendet wird, dieselbe Digitalumsetzungs-Ausgangsgröße erreicht werden wie durch das Verwenden einer A/D-Umsetzvorrichtung 30 mit einer Auflösung von a (n Bits), und die A/D-Umsetzvorrichtung 30 von 10 Bits kann im wesentlichen mit derselben Umsetzungspräzision arbeiten wie die A/D-Umsetzvorrichtung von 12 Bits.
Wenn die Referenzspannung Vref der A/D-Umsetzvorrichtung 30 von 10 bist gleich 5(V) ist, ist die Auslassöffnung a der A/D-Umsetzvorrichtung 30 aus der obigen Gleichung (1) gegeben durch die Verwendung der folgenden Gleichung (2). a = 5/2¹⁰ = 4,8 [mV] (2)
Demgemäss wird, um die Erfassungsoperation mit im wesentlichen 12-Bit-Auflösung zu erreichen, die natürliche Zahl b, die oben beschrieben wird, festgelegt auf 2 (= 12 – 10) und der Offset Vo zwischen den Analogspannungen VA und VB, zwischen den Analogspannungen VB und VC und zwischen den Analogspannungen VD und VD wird durch die folgende Gleichung (3) festgelegt. Vo = a/2² = a/4 ≅ 1,2 [mV] (3)
Entsprechend erzeugen die Widerstände 33a bis 33d (siehe 1) die Offset-hinzugefügten Spannungen VB bis BC [VA = AS, VB ≅ VA – 1,2 (mV), VC ≅ VB – 1,2 (mV), VD ≅ VC – 1,2 (MV)] basierend auf der Analogspannung VA von dem Operationsverstärker 31, wie in 4 gezeigt.
Zudem unterzieht die A/D-Umsetzvorrichtung 30 von 10 Bit die jeweiligen Offset-hinzugefügten Spannungen VA bis VD einer A/D-Umsetzung und die Additionsvorrichtungen 37a bis 37c addieren die jeweiligen Digitalumsetzungs-Ausgangsgrößen ZVA bis ZVD und geben das Additionsergebnis als Digitalöffnungsgrad-Erfassungssignal DS aus, dessen Auflösung um nur zwei Bits höher ist.
Jedoch teilt die Pegelumsetzschaltung 33 (Offset-Einheit), die in 1 gezeigt ist, die Analogspannung VA mit den Widerständen 33a bis 33d auf zum Erzeugen der Offsethinzugefügten Spannungen VB, VC, VD. Demnach wird beispielsweise, wenn die Analogspannung VA variiert, die Offset-hinzugefügte Spannung VB ebenfalls variieren, so dass die Offset-hinzugefügte Spannung VB nicht notwendigerweise sicher koinzidiert mit dem Spannungswert [VA – 1,2(MV)].
Wenn jedoch das Drosselventil 2 erfordert, mit hoher Präzision unter nur einem Ruhebetriebszustand der Antriebsmaschine gesteuert zu werden, können die Widerstandswerte R1 bis R4 der jeweiligen Widerstände 33a bis 33d gegebenenfalls so festgelegt werden, dass die Offset-hinzugefügten Spannung VB bis VD durch die folgende Gleichung (4) in der Umgebung des Spannungswertes des Analog-Öffnungsgrad-Erfassungssignals AS von der Drosselöffnungsgrad-Erfassungseinheit 7 im Ruhebetrieb repräsentiert werden. VB ≅ VA – 1,2 (mV) VC ≅ VB – 1,2 (mV) VD ≅ VC – 1,2 (mV) (4)
Wenn beispielsweise der Spannungswert des Analog-Öffnungsgrad-Erfassungssignals As, der im Ruhebetrieb erfasst wird, gleich etwa 0,7(V) ist, werden die Widerstandswerte R1 bis R4 durch die folgende Gleichung (5) festgelegt. R1 = R2 = R3 = 18 (Ω) R4 = 10 (KΩ) (5)
Als nächstes wird der Schaltbetrieb des Umsetzungsmodus von der A/D-Umsetzvorrichtung 30 basierend auf dem Belastungszustandssignal DL von der Verarbeitungsbelastungs-Beurteilungsvorrichtung 23, der Additionsbetrieb der Additionsvorrichtungen 37a bis 37c und der Schaltbetrieb der Schaltvorrichtung 38 unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm der 5 und das Zeitdiagramm der 6 und 7 beschrieben.
5 ist ein Ablaufdiagramm zum Zeigen des Drosselsteuerblocks 113 und insbesondere zum Zeigen eines A/D-Umsetzungsverarbeitungsablaufs, wenn der Drosselöffnungsgrad erfasst wird. Das Ablaufdiagramm der 5 wird während der unterbrechenden Verarbeitung eines Timers TM1 ausgeführt, welche alle vorbestimmte Zeitperiode t1 auftritt. Die unterbrechende Verarbeitung unter Verwendung dieses Timers TM1 ist wohlbekannt, wie in dem japanischen Patent Nr. 3093467 offenbart.
6 zeigt die unterbrechende Verarbeitung des Timers TM1, wenn das Belastungszustandssignal DL ein Niedrigbelastungssignal DLL ist. In 6 zeigt (a) eine Betriebsschwingungsform des Timers TM1 und (b) zeigt die Unterbrechungsverarbeitung PTM1 des Timers TM1 in Verbindung mit dem Betrieb des Timers TM1 von (a). 7 zeigt die unterbrechende Verarbeitung des Timers TM1, wenn das Lastzustandssignal DL ein Hochbelastungssignal DLH ist. In 7 zeigt (a) eine Betriebsschwingungsform des Timers TM1 und (b) zeigt die Unterbrechungsverarbeitung PTM2 des Timers TM1 in Verbindung mit dem Betrieb des Timers TM1 von (a).
6 und 7 vergleichend ist die Unterbrechungsverarbeitung PTM1 des Timers TM1, wenn das in 6 gezeigte Belastungszustandssignal DL das Leichtbelastungssignal ist, länger in der Verarbeitungszeit als die Unterbrechungsverarbeitung PTM2 des Timers TM1, wenn das in 7 gezeigte Belastungszustandssignal DL das Hochbelastungssignal ist. In der Unterbrechungsverarbeitung PTM1 werden mehrere Analogspannungen VA bis VD der Anzahlen N jeweils in Digitalumsetzungs-Ausgangsgrößen ZVA bis ZVD umgesetzt und die Additionsverarbeitung wird ebenfalls durch die Additionsvorrichtungen 37a bis 37c derart ausgeführt, dass die Verarbeitungszeit der Unterbrechungsverarbeitung PTM1 länger ist als die der Unterbrechungsverarbeitung PTM2.
Zudem wird in der Unterbrechungsverarbeitung des Timers TM1 der 5 eine festgelegte Zeit t1 (beispielsweise 2,5 ms) des Timers TM1 im Schritt S1 zurückgesetzt, und ein durch eine Kurbelwinkelimpulsdauermessung erfasstes Maschinendrehzahlsignal NE wird von einem Kurbelwinkelsensor (nicht dargestellt) im Schritt S2 ausgelesen.
Im Schritt S3 wird geprüft, ob ein Verarbeitungsbelastungs-Beurteilungsflag F1 in der vorangehenden A/D-Umsetzungsverarbeitung gesetzt worden ist oder nicht. Das Verarbeitungsbelastungs-Beurteilungsflag F1 gibt ein Beurteilungsergebnis der Verarbeitungsbelastungs-Beurteilungsvorrichtung 23 an. Die Verarbeitungsbelastungs-Beurteilungsvorrichtung 23 in der vorangehenden A/D-Umsetzverarbeitung ein Hochbelastungssignal DLH ausgegeben hat, ist das Verarbeitungsbelastungs-Beurteilungsflag F1 gesetzt worden. Wenn das Verarbeitungsbelastungs-Beurteilungsflag F1 gesetzt worden ist, ist das Prüfergebnis des Schrittes S3 JA und demnach geht die Verarbeitung zu Schritt S4. In dem anderen Fall, wenn das Verarbeitungsbelastungs-Beurteilungsflag F1 nicht gesetzt worden ist, ist das Prüfergebnis des Schrittes S3 NEIN und demnach geht die Verarbeitung zu Schritt S8.
Wenn das Verarbeitungsbelastungs-Beurteilungsflag F1 gesetzt worden ist, wird im Schritt S4 beurteilt, ob das Maschinedrehzahlsignal NE gleich einem zweiten vorbestimmten Wert NE2 ist (beispielsweise ob die Maschinendrehzahl gleich 3500 U/min ist), oder niedriger in der momentanen A/D-Umsetzungsverarbeitung. Wenn das Maschinendrehzahlsignal NE die Bedingung NE < NE2, ist das Beurteilungsergebnis des Schrittes S2 NEIN und die Verarbeitung geht zu Schritt S10. Im Schritt S10 wird die A/D-Umsetzvorrichtung 30 veranlasst, den Umsetzungsbetrieb basierend auf dem zweiten Umsetzungsmodus M2 auszuführen. Wenn das Maschinendrehzahlsignal NE die Bedingung NE < NE2 erfüllt, ist zudem das Beurteilungsergebnis des Schrittes S4 JA und das Belastungszustandssignal DL wird festgelegt auf das Niedrigbelastungssignal DLL, das Verarbeitungsbelastungs-Beurteilungsflag F1 wird im Schritt S5 gelöscht und die Verarbeitung geht weiter zu Schritt S6.
Im Schritt S6 werden die Analogspannungen VA, VB, VC, VD von der Pegelumsetzschaltung 33 in die A/D-Umsetzvorrichtung 30 von 10 Bits genommen und sukzessive digital umgesetzt zum Erzeugen der Digitalumsetzungs-Ausgangsgrößen ZVA, ZVB, ZVC und ZVD.
Im nächsten Schritt S7, wenn die Digitalumsetzungs-Ausgangsgrößen ZVA, ZVB, ZVC, ZVD von den Addiervorrichtungen 37a bis 37c addiert und die Additions-Ausgangsgröße ZVA + ZVB + ZVC + ZVD, die derart berechnet wird, wird als Digitalöffnungsgrad-Erfassungssignal DS über die Schaltvorrichtung 38 an den Ausgabepunkt 39 ausgegeben. Das Digitalöffnungsgrad-Erfassungssignal DS, das im Schritt S7 ausgegeben wird, hat eine Auflösung von 12 Bit.
Im nächsten Schritt S12 werden das Digitalöffnungsgrad-Erfassungssignal mit der Auflösung von 12 Bit und das Digital-Zielöffnungsgradsignal DT von der Zielöffnungsgrad-Berechnungsvorrichtung 21 in die Drosselsteuervorrichtung 25 eingegeben und die Drosselsteuervorrichtung 25 führt das Antriebssignal SD an die Treiberschaltung 40 derart, dass der Drosselöffnungsgrad mit dem durch das Digital-Zielöffnungsgradsignal DT ausgegebenen Wert koinzidiert. Das Antriebssignal SD ist ein Steuereinschaltzeitsignal, das durch eine rückgekoppelte Steueroperation bzw. Regelung (beispielsweise eine PID Regelung) berechnet wird und die Treiberschaltung 40 steuert den Öffnungsgrad des Drosselventils 2 durch Ausgeben des Treibersignals an den Gleichstrommotor 5.
Entsprechend kann dieselbe Drosselöffnungsgrad-Steuerauflösung erreicht werden wie sie erreicht wird, wenn die Steuerung unter Verwendung des Umsetzwertes basierend auf der A/D-Umsetzvorrichtung von 12 Bit erreicht werden kann, und die hochpräzise Drosselöffnungsgrad-Steuerungsauflösung, die im Ruhebetrieb der Maschine erforderlich ist, wird sichergestellt. Zudem erhöht das Digitalöffnungsgrad-Erfassungssignal DS, das im wesentlichen die Auflösung von 12 Bit hat, die Verarbeitungszeit des Mikrocomputers 11, wie in 5 gezeigt. Jedoch, der erste Umsetzungsmodus M1 mit hoher Umsetzungspräzision, der im wesentlichen eine Auflösung von 12 Bit hat, wird ausgeführt, wenn das Belastungszustandssignal DL das Hochbelastungssignal DLL ist und demnach tritt keine solche Situation auf, dass die Verarbeitungszeit des Mikrocomputers 11 nicht ausreicht.
Wenn das Belastungszustands-Beurteilungsflag F1 in der vorangegangenen A/D-Umsetzverarbeitung gelöscht worden ist, wird im Schritt S8 beurteilt, ob das Maschinendrehzahlsignal NE in der momentanen A/D-Umsetzungsverarbeitung gleich einem ersten vorbestimmten Wert NE1 ist (beispielsweise ist die Maschinendrehzahl gleich 4000 U/min) oder größer ist. Wenn das Maschinendrehzahlsignal NE die Bedingung NE ≤ NE1 erfüllt, ist das Beurteilungsergebnis des Schrittes S8 NEIN und die A/D-Umsetzvorrichtung 30 wird veranlasst, die Verarbeitung auszuführen und geht zu Schritt S6 zum Ausführen der Verarbeitung des ersten Umsetzungsmodus mit hoher Umsetzungspräzision. Wenn das Maschinendrehzahlsignal NE die Bedingung NE > NE1 erfüllt, ist das Beurteilungsergebnis des Schrittes S8 JA und die Verarbeitung geht zu Schritt S9, um das Verarbeitungsbelastungs-Beurteilungsflag F1 zu setzen.
Im Schritt S10 wird nur die Analogspannung VA von der Drosselöffnungsgrad-Bestimmungseinheit 7 der A/D-Umsetzungsverarbeitung durch die A/D-Umsetzvorrichtung 30 mit der Auflösung von 10 Bits unterzogen. Die Unterbrechungsverarbeitung PTM2 hat dieses Mal eine Kurzverarbeitungszeit, wie in dem Timingdiagramm der 7 gezeigt. Im Schritt S11 wird nur die Digitalumsetzungs-Ausgangsgröße ZVA mit der Auflösung von 10 Bit ausgegeben als Digitalöffnungsgrad-Erfassungssignal DS.
In diesem Fall werden im Schritt S12 das Digitalöffnungsgrad-Erfassungssignal DS mit der Auflösung von 10 Bit und das Digital-Zielöffnungsgradsignal DT in die Drosselsteuervorrichtung 25 eingegeben und das Antriebssignal DS wird der Treiberschaltung 40 von der Drosselsteuervorrichtung 25 zugeführt. Die Treiberschaltung 40 erzeugt ein Steuerungseinschaltzeitsignal, das durch einen Regelschleifenbetrieb berechnet wird (beispielsweise einen PID-Reglerbetrieb) basierend auf dem Antriebssignal DS, so dass der Drosselöffnungsgrad des Drosselventils 2 mit dem Zielöffnungsgradwert koinzidiert, und treibt den Gleichstrommotor 5 an.
Demnach kann die A/D-Umsetzungsverarbeitungszeit der Offsethinzugefügten Spannung VB bis VD eliminiert werden. Demnach kann vermieden werden, dass bedingt durch eine fehlende Verarbeitungszeit des Mikrocomputers 11 bei einem Hochdrehzahl-Antriebszustand der Maschine bedingtes Rücksetzen auftritt und auch die Steuerungsauflösung des Drosselöffnungsgrades kann bei einer dem Antriebszustand der Maschine entsprechenden Auflösung beibehalten werden.
In dem Ablaufdiagramm der 5 wird eine Zwischenzone festgelegt zwischen einem ersten vorbestimmten Wert NE1 (4000 U/min) der Maschinendrehzahl und einem zweiten vorbestimmten Wert NE2 (3500 U/min) der Maschinendrehzahl. Wenn beurteilt wird, dass die Maschinendrehzahl in der momentanen A/D-Umsetzungsverarbeitung sich innerhalb der Zwischenzone befindet, wenn das Verarbeitungsbelastungs-Beurteilungsflag F1 im vorangegangenen A/D-Umsetzungsbetrieb gesetzt worden ist, ist das Beurteilungsergebnis des Schrittes S4 NEIN und der zweiten Umsetzungsmodus M2 unter hoher Belastung wird in den Schritten S10, S11 ausgeführt. Wenn beurteilt wird, dass die Maschinendrehzahl in der momentanen A/D-Umsetzungsverarbeitung sich in der Zwischenzone befindet, wenn das Verarbeitungsbelastungs-Beurteilungsflag F1 nicht im vorangegangenen A/D-Umsetzungsbetrieb gesetzt worden ist, ist das Beurteilungsergebnis des Schrittes S8 NEIN und der erste Umsetzungsmodus M1 unter Niedrigbelastung wird in Schritt S6 und S7 ausgeführt.
In der ersten Ausführungsform beurteilt die Verarbeitungsbelastungs-Beurteilungsvorrichtung 23 den Verarbeitungsbelastungszustand des Mikrocomputers 11 basierend auf dem Maschinendrehzahlsignal NE. Jedoch kann dieselbe Wirkung erzielt werden durch Beurteilung des Verarbeitungsbelastungszustandes des Mikrocomputers mit mehreren Maschinensteuer-Informationen (beispielsweise Maschinedrehmoment-Information, Gashebelöffnungsgrad-Information, Zieldrossel-Öffnungsgradwert etc.).
[Zweite Ausführungsform]
8 ist ein Blockdiagramm zum Zeigen eines Mikrocomputers 113A, der in einer zweiten Ausführungsform der Drosselsteuereinrichtung für die Maschine gemäß der Erfindung verwendet wird, und 9(a) und 9(b) zeigen Schwingungsformen der Analog-Eingangsspannung V.
In der zweiten Ausführungsform werden die Analog-Eingangsschaltung 31 und die Digital-Ausgabeschaltung 36 zu der A/D-Umsetzvorrichtung 30 modifiziert. Die modifizierte Analog-Eingangsschaltung 31A wird modifiziert, um eine Schaltvorrichtung 45 zu haben und einen Synthetisierer 47 und die modifizierte Digital-Ausgabeschaltung 36A ist derart modifiziert, dass sie bloß eine Digital-Ausgangsgröße der A/D-Umsetzvorrichtung 30 als Digital-Öffnungsgrad-Erfassungssignal DS an die Drosselsteuervorrichtung 25 ausgibt. Die anderen Teile, sind dieselben wie in der ersten Ausführungsform.
Die Schaltvorrichtung 45 ist in dem Mikrocomputer 11A enthalten. Das Analog-Öffnungsgrad-Erfassungssignal AS wird von der Analog-Öffnungsgrad-Erfassungseinheit 7 einem ersten Eingang der Schaltvorrichtung 45 zugeführt. Ein Superpositionssignal SS von dem Synthetisierer 47 wird einem zweiten Eingang der Schaltvorrichtung 45 zugeführt. Die Schaltvorrichtung 45 schaltet den zweiten Eingang (d. h., einen ersten Verbindungszustand, in welchem das Superpositionssignal SS von dem Synthetisierer 47 ausgegeben wird) und den zweiten Eingang (d. h., einen zweiten Verbindungszustand, in welchem das Analogöffnungsgrad-Erfassungssignal AS ausgegeben wird) miteinander. Die Schaltvorrichtung 45 führt nur die Ausgangsgrößen davon als eine Analog-Eingangsspannung V an die A/D-Umsetzvorrichtung 30. Die Schaltvorrichtung 45 wird basierend auf dem Belastungszustandssignal DL der Verarbeitungsbelastungs-Beurteilungsvorrichtung 23 geschaltet. Der Synthetisierer 47 wird mit dem Analog-Öffnungsgrad-Erfassungssignal AS und einem Perioden-Variationssignal PS versorgt, dessen Größe periodisch schwankt mit einer vorbestimmten Frequenz. Die Ausgangsgröße des Synthetisierers 47 wird das Superpositionssignal SS, das erreicht wird durch analoges Addieren des Analog-Öffnungsgrad-Erfassungssignals AS und eines Perioden-Variationssignals PS.
Wenn das Belastungszustandssignal DL der Verarbeitungsbelastungs-Beurteilungsvorrichtung 23 das Hochbelastungssignal DLH ist, wählt die Schaltvorrichtung 45 den zweiten Verbindungszustand, das Analog-Öffnungsgrad-Erfassungssignal AS wird der A/D-Umsetzvorrichtung 30 zugeführt und das Digital-Umsetzsignal davon wird als Digitalöffnungsgrad-Erfassungssignal DS an die Drosselsteuervorrichtung 25 gegeben. In diesem Zustand arbeitet die A/D-Umsetzvorrichtung 30 im wesentlichen im selben Modus wie dem zweiten Umsetzungsmodus M1, der in der ersten Ausführungsform beschrieben worden ist, und der Drosselwert 2 wird mit niedriger Unterdrückungserhöhung der Belastung des Mikrocomputers 11A gesteuert.
Wenn das Lastzustandssignal DL der Verarbeitungsbelastungs-Beurteilungsvorrichtung 23 das Niedrigbelastungssignal DLL ist, wählt die Schaltvorrichtung 45 den ersten Verbindungszustand und das Superpositionssignal SS von dem Synthetisierer 47 wird einer Analog-Eingangsspannung der A/D-Umsetzvorrichtung 30 zugeführt.
9(a) und 9(b) zeigen das Superpositionssignal SS, das variiert zwischen dem Spannungswert V1 der Analogeingangsspannung V und der Spannung V1 + a, die erreicht wird durch Addieren des Spannungswertes V1 und der Auflösung a der A/D-Umsetzvorrichtung 30. In 9(a) zeigt das Superpositionssignal SS in einem Zustand, in dem das Analog-Öffnungsgrad-Erfassungssignal AS zwischen den Spannungswerten V1 und V1 + a einen geringen Pegel hat, und (b) zeigt das Superpositionssignal SS unter einem Zustand, dass das Analog-Öffnungsgrad-Erfassungssignal AS, das zwischen den Spannungswerten V1 und V1 + a variiert, einen höheren Pegel hat.
Wenn das Superpositionssignal SS aus 9(a) bis 9(b) variiert, wird ein Bereich des Superpositionssignals SS, der die Spannung V1 + a übersteigt, im Pegel erhöht und demnach wird die Dauer, für die die Digitalumsetzungs-Ausgangsgröße um eine Stufe erhöht wird, vergrößert. Demnach nimmt die Digitalumsetzungs-Ausgangsgröße im Mittel selbst zwischen den Spannungswerten V1 und V1 + a zu, so dass die Präzision der Digitalumsetzungs-Ausgangsgröße unter einem Zustand verbessert wird, dass die Schaltvorrichtung 45 das Superpositionssignal SS ausgibt.
Wie oben beschrieben, führt die A/D-Umsetzvorrichtung 30, wenn das Belastungszustandssignal DL ein Niedrigbelastungssignal DLL ist, eine Digitalumsetzung hoher Präzision durch und das Drosselventil 2 kann mit hoher Präzision gesteuert werden wie in dem Fall der ersten Ausführungsform.
Die Erfindung ist auf eine Drosselsteuereinrichtung für eine in einem Fahrzeug montierte Antriebsmaschine oder ähnliches anwendbar.

Claims

Elektronische Drosselsteuervorrichtung für eine Antriebsmaschine mit einem Drosselventil (2) zum Festlegen der Ansaugluftmenge der Antriebsmaschine; einer Drosselöffnungsgrad-Erfassungseinheit (7) zum Erfassen des Öffnungsgrades des Drosselventils (2) und zum Erzeugen eines analogen Öffnungsgrad-Erfassungssignals (AS), dessen Größe dem Öffnungsgrad des Drosselventils (2) entspricht; und einem Drosselventilsteuerblock (113; 113A) zum Steuern des Öffnungsgrades des Drosselventils (2); – wobei der Drosselventilsteuerblock (113; 113A) nter Einsatz eines Mikrocomputers (11; 11A), der auch andere Steueroperationen der Antriebsmaschine ausführt, realisiert ist, und – wobei der Drosselventilsteuerblock (113; 113A) umfasst: – eine Verarbeitungsbelastungs-Beurteilungseinheit (23) zum Beurteilen eines Verarbeitungsbelastungszustandes des Mikrocomputers (11; 11A); – eine A/D-Umwandlungseinheit (30) zum Umwandeln des analogen Öffnungsgrad-Erfassungssignals (AS) in ein digitales Öffnungsgrad-Erfassungssignal (DS), – wobei die A/D-Umwandlungseinheit (30) einen ersten Umwandlungsmodus (M1), in dem das analoge Öffnungsgrad-Erfassungssignal (AS) mit höherer Präzision in das digitale Öffnungsgrad-Erfassungssignal (DS) umgewandelt wird, und einen zweiten Umwandlungsmodus (M2) aufweist, in dem das analoge Öffnungsgrad-Erfassungssignal (AS) mit niedrigerer Präzision, die niedriger ist als die des ersten Umwandlungsmodus (M1), in das digitale Öffnungsgrad-Erfassungssignal (DS) umgewandelt wird, und – wobei die A/D-Umwandlungseinheit (30) durch die Verarbeitungsbelastungs-Beurteilungseinheit (23) zwischen dem ersten und zweiten Umwandlungsmodus (M1; M2) umgeschaltet wird, – wobei in dem ersten Umwandlungsmodus (M1) eine Vielzahl von N analogen Signalen (VA, VB, ...), die Pegel haben, die sich von einem anderen, in dem analogen Öffnungsgrad-Erfassungssignal (AS) enthaltenen, unterscheiden, in eine Vielzahl N digitaler Signale umgewandelt werden, und eine digitale Additionsausgabe, die durch Addition der Vielzahl der N digitalen Signale erhalten wird und an einem Ausgabepunkt (39) als das digitale Öffnungsgrad-Erfassungssignal (DS) ausgegeben wird, und – wobei in dem zweiten Umwandlungsmodus (M2) der Additionsvorgang zur Addition der Vielzahl der N digitalen Signale angehalten wird, und nur dasjenige analoge Signal (VA) mit dem höchsten Pegel unter der Vielzahl der analogen Signale (VA, VB, ...) zu dem digitalen Signal (DS) umgewandelt wird, das an dem Ausgabepunkt (39) anstatt der digitalen Additionsausgabe als das digitale Öffnungsgrad-Erfassungssignal (DS) ausgegeben wird und – eine Drosselventil-Steuereinheit (25) zum Steuern des Öffnungsgrades des Drosselventils (2) basierend auf einem digitalen Öffnungsgrad-Zielsignal (DT) für das Drosselventil (2) und dem digitalen Öffnungsgrad-Erfassungssignal (DS).
Elektronische Drosselsteuervorrichtung für die Antriebsmaschine nach Anspruch 1, wobei der Mikrocomputer (11; 11A) als die andere Steueroperation für die Antriebsmaschine mindestens eines ausführt aus der Gruppe bestehend aus dem Kraftstoffeinspritzsteuerbetrieb für die Antriebsmaschine und dem Zündsteuerbetrieb für die Antriebsmaschine.
Elektronische Drosselsteuervorrichtung für die Antriebsmaschine nach Anspruch 1, wobei wenn die Verarbeitungsbelastungs-Beurteilungseinheit (23) beurteilt, dass ein Verarbeitungsbelastungszustand des Mikrocomputers (11; 11A) eine hohe Belastung ist, die A/D-Umwandlungseinheit (30) in den zweiten Umwandlungsmodus (M2) umgeschaltet wird, und wenn die Verarbeitungsbelastungs-Beurteilungseinheit (23) beurteilt, dass der Verarbeitungsbelastungszustand des Mikrocomputers (11; 11A) eine niedrige Belastung ist, die A/D-Umwandlungseinheit (30) in den ersten Umwandlungsmodus (M1) umgeschaltet wird.
Elektronische Drosselsteuervorrichtung für die Antriebsmaschine nach Anspruch 3, wobei die Verarbeitungsbelastungs-Beurteilungseinheit (23) mit einem Drehzahlsignal (NE) versorgt wird, das eine Drehzahl der Antriebsmaschine repräsentiert, und beurteilt, dass der Verarbeitungsbelastungszustand des Mikrocomputers (11; 11A) die hohe Belastung ist, wenn die Drehzahl der Maschine hoch ist und beurteilt, dass der Verarbeitungsbelastungszustand des Mikrocomputers (11; 11A) die niedrige Belastung ist, wenn die Drehzahl der Maschine niedrig ist.
Elektronische Drosselsteuervorrichtung für die Antriebsmaschine nach Anspruch 4, wobei die Verarbeitungsbelastungs-Beurteilungseinheit (23) beurteilt, dass der Verarbeitungsbelastungszustand des Mikrocomputers (11; 11A) die hohe Belastung ist, wenn die Drehzahl der Maschine höher ist als ein vorbestimmter Wert (NE1) und beurteilt, dass der Verarbeitungsbelastungszustand des Mikrocomputers (11; 11A) die niedrige Belastung ist, wenn die Drehzahl der Antriebsmaschine geringer ist als ein vorbestimmter Wert (NE2).
Elektronische Drosselsteuervorrichtung für die Antriebsmaschine nach Anspruch 1, wobei eine Pegelumsetzschaltung (33) zum Erzeugen der Vielzahl von N Analogsignalen (VA, VB, ...) mit Pegeln verschieden von einem anderen Pegel, basierend auf dem analogen Öffnungsgrad-Erfassungssignal (AS) mit einem Analogeingabeabschnitt der A/D-Umwandlungseinheit (30) verbunden ist.
Elektronische Drosselsteuervorrichtung für die Antriebsmaschine nach Anspruch 1, wobei eine Schaltvorrichtung (38) mit einem Digital-Ausgabeabschnitt (36) der A/D-Umwandlungseinheit (30) verbunden ist und die Schaltvorrichtung (38) das digitale Öffnungsgrad-Erfassungssignal (DS) mit hoher Umsetzungspräzision basierend auf dem ersten Umwandlungsmodus (M1) und das digitale Öffnungsgrad-Erfassungssignal (DS) mit niedriger Umsetzungspräzision basierend auf dem zweiten Umwandlungsmodus (M2) durch die Verarbeitungsbelastungs-Beurteilungseinheit (23) umschaltet.
Elektronische Drosselsteuervorrichtung für die Antriebsmaschine nach Anspruch 1, wobei die A/D-Umwandlungseinheit (30) das Digitalöffnungsgrad-Erfassungssignal (AS) in dem zweiten Umwandlungsmodus (M2) umsetzt und ein Superpositionssignal (SS), das durch Superposition des analogen Öffnungsgrad-Erfassungssignals (AS) mit einem periodisch schwankenden Signal (PS) mit einer Frequenz, die höher ist als die des analogen Öffnungsgrad-Erfassungssignals (AS) im ersten Umwandlungsmodus (M1) erhalten wird.
Elektronische Drosselsteuervorrichtung für die Antriebsmaschine nach Anspruch 1, wobei eine Schaltvorrichtung (45) zum Umschalten des analogen Öffnungsgrad-Erfassungssignals (AS) und des Superpositionssignals (SS) mit einem Analog-Eingangsabschnitt der A/D-Umwandlungseinheit (30) verbunden ist.
Elektronische Drosselsteuervorrichtung für die Antriebsmaschine nach Anspruch 9, wobei die Schaltvorrichtung (45) durch die Verarbeitungsbelastungs-Beurteilungseinheit (23) umgeschaltet wird.