JP4040086B2

JP4040086B2 - 内燃機関の制御系

Info

Publication number: JP4040086B2
Application number: JP51803296A
Authority: JP
Inventors: クラットローラント; ザッセンクラウス; ベックマンイェルン; メスナーベルント; ハウスマンベルント
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1994-12-15
Filing date: 1995-11-27
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2015-11-27
Also published as: WO1996018812A1; EP0755483A1; EP0755483B1; CN1073206C; US5829412A; DE4444751A1; DE59509115D1; JPH09509464A; CN1141068A

Description

従来の技術
本発明は、請求項１の上位概念に記載の内燃機関の制御系に関する。
内燃機関を制御するためのこの種の系は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第４１０８６３９号公報から公知である。この種の系は殊に、ディーゼル内燃機関の制御のために用いられる。電磁弁を用いて、燃料調量の開始および終了を確定することができる。この公知の装置および公知の方法では、量制御の不正確さは免れ得ない。
発明の課題
本発明の課題は、冒頭に述べた形式の内燃機関の制御のための系において、燃料調量の正確さを改善することである。この課題は、請求項１の特徴部分に記載の構成によって解決される。
発明の利点
本発明の方法および本発明の装置を用いて、著しく正確な燃料調量が可能である。本発明の有利でかつ効果的な実施例はその他の請求項に記載されている。
図面
次に本発明を図示の実施例につき図面を用いて詳細に説明する。その際
第１図は、本発明の装置のブロック線図であり、
第２ａおよび第２ｂ図は、本発明の装置の重要なエレメントのブロック線図であり、
第３図は、重要なエレメントの詳細図であり、
第４図は、重要なエレメントの別の実施例の詳細図であり、
第５図は、種々の信号の、時間に関する線図であり、
第６図は、軸の位置を検出するための発生器ホイールの実施例を示す図である。
実施例の説明
第１図には、少なくとも１つの電磁弁を用いてディーゼル噴射ポンプにおける燃料調量を制御する例に基づいた本発明の装置が示されている。
電磁弁１０５には、制御ユニット１００から制御信号が加えられる。制御ユニットは、第１のセンサ１１０および第２のセンサ１２０の信号を処理する。第１のセンサ１１０は、インクリメント発生器ホイール１１５に取り付けられているマークを検出する。インクリメント発生器ホイールは有利には、クランク軸に取り付けられている。第２のセンサ１２０はセグメント発生器ホイール１２５のマークを検出する。セグメント発生器ホイール有利には、カム軸に取り付けられておりかつ信号ＳＥＧを送出する。本発明の手法はこの発生器装置に制限されず、インクリメント発生器ホイールもセグメントホイールもカム軸および／またはクランク軸に取り付けることができる。
第１のセンサ１１０は、信号ＩＮＫを取り出すことができる。インクリメント発生器ホイール１１５におけるそれぞれのマークにより、信号ＩＮＫの正の側縁および負の側縁が生じる。２つの同じ大きさの側縁間の間隔は、この実施例では６°のクランク軸角度である。インクリメントは、一定の角度間隔によって生じる。２つの同じ値の側縁は１つのインクリメントを定義する。
更に、少なくとも１つの基準マークが設けられており、これは間隙によって定義されており、即ち、インクリメント発生器ホイール１１５上の１つまたは複数のマーク、従って信号ＩＮＫの１つまたは複数の側縁が欠落する。有利には信号ＩＮＫの２つの側縁が欠落する。上述の実施例では、インクリメントホイールはクランク軸に取り付けられている。６°の間隔をおいて５８個のマークが設けられている。数５８は、２つのマークの欠落によって生じる。その際間隙数は内燃機関のシリンダ数の１／２に相応する。
有利にはカム軸に取り付けられているセグメントホイールは有利には、シリンダ数に相応する数のマークを含んでいる。２重のマークは、クランク軸角度をシリンダ１に対応付けるために用いられる。
制御ユニット１１０は実質的に、所謂ゲートアレイ１３０，コントローラ１４０並びに制御出力段１６０および図示されていない出力段を有している。コントローラ１４０およびゲートアレイ１３０は、種々の線路並びに所謂バス１５０を介して相互に接続されておりかつこれら線路ないしバス１５０を介して相互に信号を交換する。ゲートアレイ１３０および出力段１６０も、同様に種々の線路を介して相互に接続されている。更にコントローラは有利には２つの線路を介して出力段１６０に接続されている。出力段１６０は電磁弁１０５に電流を供給する。
有利にはこの装置は、インクリメント発生器ホイール１１５を走査検出する第１のセンサ１１０が単にゲートアレイ１３０に接続されかつセグメントホイール１２５を走査検出する第２のセンサ１２０がコントローラ１４０に接続されているように実現されている。この構成により、インクリメント信号は専ら、ゲートアレイ１３０によって処理されるという利点が生じる。即ち、コントローラ１４０は、信号ＩＮＫの側縁によってトリガされる高周波のインクリメント割り込みによって負荷されない。
第１のセンサ１１０の信号ＩＮＫは制御ユニットに、インクリメント側縁を計数することによって、その時点での（現）クランク軸角度に対する情報を送出する。現インクリメント周期持続時間はゲートアレイにおいてタイマーによって検出され、タイマーは信号ＩＮＫのそれぞれの正の側縁によって瞬時のタイマー状態をレジスタに書き込みかつ引き続いてリセットされる。コントローラ１４０は、クランク軸の瞬時の回転数に相応する、このレジスタの値をゲートアレイからバスを介して読み出しかつそこから瞬時回転数を求めることができる。
共通の機能ブロックを形成する、コントローラ１４０およびゲートアレイの部分は破線で示されておりかつＩＷＺと表されている。この場合、それはインクリメンタルな角度時間系である。
第２図には、ゲートアレイ１３０の重要なエレメントが詳細に示されている。ゲートアレイは実質的に、第２図に図示されている機能ブロックを有している、この機能ブロックの左半部は、信号処理部と称することができる。それには有利には、第１のセンサ１１０の信号ＩＮＫ並びに固定の時間的なパターンを有する信号ＣＬＫが供給される。
この信号処理部は、ダイナミックな合理性検査部２００，周波数逓倍部２１０および論理的な合理性質問部２２０を有している。これらブロックは信号ＩＮＫＦおよびＩＮＫＰを形成し、これら信号は、ブロック角度時計２３０およびシーケンス制御部２４０から成るシーケンス制御部によって処理される。
シーケンス制御部は、信号ＥＩＮ，ＭＯＤＥ，ＢＩＰＦ−Ｅ，ＩＳＯＬＬおよびＵＳＯＬＬを取り出すことができる。
コントローラ１４０とゲートアレイ１３０との課題分配は次の通りである。コントローラ１４０がゲートアレイ１３０を初期化する。更に、コントローラ１４０は、セグメント発生器ホイール１２５を走査検出する第２のセンサ１２０の出力信号ＳＥＧを処理する。図示されていない別のセンサ信号に基づいて、コントローラ１４０は、それぞれのシリンダの主噴射および場合によっては予備噴射に対する角度量としての吐出開始ＦＢおよび吐出終了ＰＥに対する目標値を用意する。
１つのシリンダにおけるそれぞれの調量に対して、複数の時間区分が区別される。即ち、吸引電流フェーズと、フリーホイールフェーズとしても実現することができかつＢＩＰウィンドウとも称される電圧調整フェーズと、保持電流フェーズと、迅速解消とである。コントローラ１４０は、個別時間区分の持続時間ｔ_az，ｔ_BIPおよびｔ_lsを定める。更に、コントローラ１４０は、ＢＩＰ検出を実施する。同期もコントローラ１４０によって行われる。上述の信号は有利には、バス１５０を介してゲートアレイ１３０に伝送される。
更に、有利には水晶によって用意される、固定の周波数を有する信号ＣＬＫがコントローラ１４０からゲートアレイ１３０に伝送される。信号ＳＥＬＥＣＴはコントローラ１４０から出力段１６０に伝送される。この信号は有利には３ビット情報を含んでおりかつ８つの可能な電磁弁１０５から１つを選択する。この信号は、制御信号と相応のシリンダとの対応付けを行う。更に、所謂リセット信号をコントローラ１４０から出力段制御部１６０に伝送することができる。
ゲートアレイ１３０は次の課題を実施する。これは信号ＩＮＫをその合理性について検査する。更に、角度分解能が所謂パルス逓倍を用いて高められる。このことは、２つのインクリメント間の間隔が複数の部分パルスに分割されることを意味する。更に、ゲートアレイ１３０は所謂角度時計を含んでいる。ゲートアレイは噴射シーケンスを制御しかつ同期消失の際に噴射を停止する。
ゲートアレイ１３０は、このために種々の信号を出力段１６０およびコントローラ１４０に伝送する。
ＥＩＮ信号およびＭＯＤＥ信号のレベルは、電磁弁の状態を決定する。これらの信号は、角度時計２３０およびシーケンス制御部２４０によってトリガされる。
信号ＩＳＯＬＬは、出力段１６０において実現されるように設定されている、電磁弁の電流調整に対するアナログ目標値である。この値はＤＡ変換器によって発生される。２つの目標値、即ち保持電流調整の目標値および吸引電流調整の目標値が必要である。２つの値の間は、ＢＩＰウィンドウの期間に論理部によって切り換えられる。これらの目標値は、系の初期化の際にゲートアレイの相応のレジスタに入力される。
信号ＵＳＯＬＬは、ＢＩＰウィンドウの期間の電磁弁電圧調整に対する目標値である。これは同様に、ＤＡ変換器によって形成される。電磁弁において降下する電圧の値に相応する、ＵＳＯＬＬに対する値も、初期化の際にゲートアレイレジスタに入力される。零が予め与えられている場合、ＢＩＰ検索がフリーホイールにおいて行われる。
信号ＢＳＴＡＴは、出力段１６０に対するステータス信号である。この信号は、フリーホイールにおけるＢＩＰ検出と、ゲートアレイの初期化の際に値ＵＳＯＬＬの発生に対して入力された値による電圧調整とを区別する。この値が零に等しければ、ＢＩＰウィンドウの期間にフリーホイールにおけるＢＩＰ検出のために切り換えられる。この信号ＢＳＴＡＴが零に等しくなければ、ＢＩＰウィンドウにおける電磁弁電圧は入力された目標値ＵＳＯＬＬに調整される。
信号ＢＩＰＦ−Ｅは、ＢＩＰウィンドウの開始後ないし吸引電流制御の終了後、信号の正の側縁によってコントローラ１４０に割り込みを発生する。これにより、ＢＩＰウィンドウの期間の電磁弁電流経過を検出するためのＡＤ変換器ルーチンを含んでいる割り込みルーチンがトリガされる。電流の経過に基づいて、電磁弁の切換時点ＢＩＰが求められる。ＢＩＰウィンドウの終了時に、信号の下降する側縁によって再び、変換を終了する同一の割り込みが発生される。噴射の開始時に、上昇する側縁が付勢される。このことは、上昇する側縁のみが割り込みをトリガすることを意味する。それから、ＡＤ変換器ルーチンの処理の期間、下降する側縁が付勢される。このようにしてコントローラは、どの側縁が割り込みルーチンをトリガしたのかを検出する。
第２ｂ図には、ダイナミック合理性質問部２００および論理的な合理性２２０が詳細に図示されている。第１のセンサ１１０の出力信号ＩＮＫは切換手段２５０を介して８ビット計数器２５６の計数入力側および１１ビット計数器２５８のリセット入力側に達する。更に、これらは合理性検査部２００および２２０の出力信号ＩＮＫＰを形成する。信号ＩＮＫは直接合理性検査部２５２に達し、該検査部はこの場合も、ゲートアレイステータスレジスタ３４０にある値を加える。
１１ビット計数器２５８の計数入力側に、周波数逓倍部２１０の出力信号ＩＮＫＦが加わる。１１ビット計数器２５８の計数状態は比較レジスタ２５４に達し、これも合理性検査部２５２に信号を供給する。合理性検査部２５２は切換手段２５０に制御信号を加えかつ８ビット計数器２５６のリセット入力側にリセット信号を加える。
そこでこの装置は次のように動作する：
信号ＩＮＫは、それが先行する信号に対して所定の間隔をおいて発生するときにのみ合理性と区分されかつ信号ＩＮＫＰとして転送される。この評価は、有効性ウィンドウによって実現される。この有効性ウィンドウは、信号ＩＮＫＦによってタイミングをとられる計数器比較構成部２５８，２５４によって実現される。周波数逓倍部２１０はインクリメント毎に２５６個のパルスＩＮＫＦを発生し、これらは部分インクリメントと称すこともできる。内燃機関が一定の回転数で運転するとき、次のインクリメント信号ＩＮＫＦは信号ＩＮＫＦの２５６個のパルスの後発生するはずである。加速および減速を考慮すると、次のパルスは２５６個のパルスより少ない数のパルスの後既に発生するかないし２５６個のパルスより多くの数のパルスの後に漸く発生する可能性がある。
加速および減速に対して生じ得る最大の値に依存して、有効ウィンドウとも称される角度ウィンドウが開放され、該ウィンドウにおいて信号ＩＮＫのパルスが合理的として受け入れられる。下側の限界値ＵＧＷと上側の限界値ＯＧＷとの間の信号が有効として受け入れられる。１１ビット計数器２５８によって、信号ＩＮＫＦのパルスが計数されかつ値ＵＧＷおよびＯＧＷと比較レジスタ２５４において比較される。１１ビット計数器２５８の計数状態が下側の限界値ＵＧＷより小さいかまたは上側の限界値ＯＧＷより大きいとき、合理性質問部２５２は切換手段２５０を、信号ＩＮＫが阻止されるように、制御する。１１ビット計数器２５８の計数状態が下側の限界値ＵＧＷより大きくかつ上側の限界値ＯＧＷより小さいとき、合理性質問部２５２は切換手段２５０を、信号ＩＮＫが信号ＩＮＫＰとして引き続き転送されるように、制御する。
１１ビット計数器２５８の計数状態が、値ＵＧＷおよびＯＧＷによって定められている有効ウィンドウ内の値をとるときにだけ、スイッチ２５０は図示されている位置にある。この場合信号ＩＮＫは合理的な信号ＩＮＫＰとして受け入れられる。合理的な信号ＩＮＫの検出後、スイッチは合理性検査部２５２によってその開放された状態に移行しかつ計数器２５８は零にリセットされる。同時に、８ビット計数器２５６は値１だけ高められる。
ＵＧＷとＯＧＷとの間の有効ウィンドウ内に有効なＩＮＫ信号が発生しないとき、このことは合理性ビットによってゲートアレイステータスレジスタ３４０において指示されかつ相応の措置が開始される。このことは、例えば、機関における損傷および高い有害物質の放出を回避するために、噴射が阻止されることを意味する。
論理的な合理性２１０は、２つの間隙の間で計数された信号ＩＮＫＰの合理的な数についての情報に関する。インクリメントホイールの形状によって、間隙から間隙までの数が決められている。この数は比較レジスタ２５９にファイルされている。合理的と検出された信号ＩＮＫＰは計数器２５６の計数入力側に達する。これらの信号は、論理合理性の計数器比較構成部２５６，２５９の８ビット計数器によって計数される。８ビット計数器２５６の計数状態は、検知されたＩＮＫＰ歯の数を表している。それは比較レジスタ２５９の内容と比較される。比較レジスタには、コントローラによる初期化の際に入力された値がある。それはＩＮＫ信号における間隙間のＩＮＫＰパルスの数を表している。この数のパルスが検出されたとき、次のものとして間隙が期待される。この場合、ダイナミック合理性に対して、値４ＯＧＷおよび４ＵＧＷを有する別の有効ウィンドウが使用される。
第１のパルスはここでは間隙後のパルスに対する有効ウィンドウ内に期待される。パルスがインクリメントの有効ウィンドウ内に既に発生したとき、これにより合理性エラーが認められかつ噴射の中断が行われる。
間隙の前の最後のインクリメントのインクリメント周期持続時間に基づいて、信号ＩＮＫＦは間隙および間隙後の第１のインクリメントの持続時間にわたって存在している。第１のＩＮＫ信号は、発生器のエラーの補正のために間隙後に消去される。２つのパルスの間隙の場合、処理されている第１の信号ＩＮＫは４つのインクリメントの持続時間後に発生するはずである。その際間隙後の信号ＩＮＫの第２のパルスが重要である。このパルスを合理性について検査するために、インクリメントウィンドウの４倍の大きさを有する第２の有効性ウィンドウが使用される。このウィンドウは２つの比較レジスタ４ＵＧＷおよび４ＯＧＷによって実現されている。限界値は次のパルスまでの４倍の時間に相応して拡大されている。合理性検出部２５２が比較レジスタ２５９を用いて間隙を検出するとき、合理性検出部２５２は、インクリメントウィンドウ（ＯＧＷ，ＵＧＷ）および間隙ウィンドウ（４ＯＧＷ，４ＵＧＷ）に対する値対の間で切り替わる。
ダイナミック合理性質問部２００は、機関のダイナミック特性に関する信号ＩＮＫのパルスの時間間隔を判断する。機関の回転質量によって、加速度および減速度は所定の量までしか可能でない。このことから、インクリメント信号の連続する周期持続時間に対して、その商が所定の値を下回るまたは上回ってはならないということが生じる。
信号ＩＮＫのパルスは、それらが最後のパルスまで所定の間隔をおいて発生する時にのみ、合理的であると分類される。このために、所定の時間領域内で信号ＩＮＫのパルスが発生したかどうかが検査される。この種のパルスが発生していなければ、このことは合理性ビットによって所謂ゲートアレイステータスレジスタにおいて指示される。この合理性ビットがゲートアレイステータスレジスタにおいてセットされると、コントローラ１４０は信号ＩＮＫを暫定的に欠陥ありと識別する。このことの結果として、機関における損傷および高い有害物質の放出を回避するために、噴射がゲートアレイによって自動的に中断される。
信号の欠落に対する原因は、ケーブルの脱落かまたは欠陥のある発生器かである。ノイズパルスが発生しているという別の原因も考えられる。有効ウィンドウにこのようなノイズパルスが発生すると、このことはただちに検出されない。逓倍されたインクリメント信号の周波数ＩＮＫ_fがこれらノイズ信号によって、信号ＩＮＫの次のパルスが次の有効ウィンドウ内に生じないほど強く高められると、次の周期における合理性は阻害される。後続のウィンドウにおける次のパルスが合致するという事態が生じると、引き続き、間隙が期待される計数状態に達するまで計数される。付加的なパルスによって論理的な合理性の計数器の計数状態は著しく早期に間隙の発生を指示するので、期待されるインクリメント周期の持続時間だけ遅れて生じる。それは普通の歯が続くからである。パルスはインクリメント有効ウィンドウ内に生じ、従って合理性を阻害することになる。というのはここでは間隙の発生時にインクリメントパルスの発生は許されないからである。
論理合理性部２１０は、２つの間隙の間の合理的なパルスＩＮＫの数が決められた数に対応しているかどうかを検査する。合理的として検出された、信号ＩＮＫのパルスは、信号ＩＮＫＰと称される。このことは、第１のセンサ１１０の信号ＩＮＫが、部分インクリメントを計数する計数手段の値が有効ウィンドウ内にあるとき、許容されると検出されることを意味する。
周波数逓倍部２１０は、計数器分周器構成から成っている。基本は、信号ＩＮＫの周期持続時間の測定である。計数器を用いて、信号ＩＮＫの２つの正の側縁間の時間が検出される。通例、信号ＩＮＫないしＩＮＫＰの正の側縁はパルスと称される。相応に、負の側縁もパルスと表すことができかつ相応に評価することができる。この値から出発して、次のインクリメントが同じ持続時間を有する前以て決められた数の部分インクリメントに分割される。定常的な機関回転数、即ちＩＮＫ信号の一定の周期持続時間において、周波数逓倍器の出力側に、信号ＩＮＫＦの１つのＩＮＫ周期にわたって２５６個のパルスが得られる。
ＩＮＫＦ信号の周期持続時間はその都度、最後に測定されたインクリメント周期の２５６番面の部分に対応する。間隙と間隙後の第１のインクリメントにわたってＩＮＫＦ信号の持続時間は変化せずに留まり、従ってその持続時間は、間隙周期と間隙後の第１のＩＮＫ周期から得られる、平均化された値である。
第３図には、角度時計２３０およびシーケンス制御部２４０が詳細に示されている。
逓倍されたインクリメント信号ＩＮＫＦは切換スイッチ３１５を介して角度計数器３００に達する。切換スイッチ３１５の第２の入力側に、信号ＣＬＫが加わる。切換スイッチ３１５は角度計数器３００に選択的に信号ＩＮＫＦないし信号ＣＬＫを供給する。第２の入力量として、信号ＩＮＫＦが角度計数器３００に達する。更に、角度計数器３００はバス１５０に接続されている。
バス３５０を介して、角度計数器３００は種々の比較レジスタ３０１，３０２，３０３，３０５および３０６に接続されている。切換装置は、ゲートアレイコントロールレジスタの出力信号に依存して制御される。角度計数器の内容が、比較レジスタの内容に相応する値に達すると、相応の比較レジスタは信号を送出する。
シーケンス制御部２４０は、実質的に種々の比較レジスタ３２１，３２２，３２３，３２４，３２５および３２６を有している。更に時間計数器３３０が設けられている。時間計数器には信号ＣＬＫが供給される。時間計数器はバス３５０を介してレジスタ３２１ないし３２６に接続されている。比較レジスタ３２１ないし３１６並びに比較レジスタ３０１，３０２，３０３，３０５および３０６の出力信号並びに時間計数器３３０の出力信号およびブロック３０４の出力信号は、更にゲートアレイコントロールレジスタ３４０に接続されている制御部３１０に達する。制御部３１０は、信号ＥＩＮ，ＭＯＤＥ、ＢＩＰＦ−Ｅ，ＩＳＯＬＬ，ＵＳＯＬＬおよびＷＵＰ−Ｅを送出する。
シーケンス制御部２４０は、角度時計２３０によって初期化されて、出力段１６０に対して制御信号ＥＩＮ，ＩＳＯＬＬ，ＵＳＯＬＬおよびＭＯＤＥのシーケンスを発生する。個々のレジスタ３０１，３０２，３０３，３０５および３０６においてバス１５０を介してコントローラ１４０から値が書き込まれる。
比較レジスタ３０１における値は、予備噴射をトリガするために、電磁弁に電流が流される、クランク軸の角度位置を指示する。第２の比較レジスタ３０２には、主噴射ＨＥに対する相応の値がファイルされている。この角度値は、クランク軸のどの角度位置において電磁弁に電流を流すべきであるかを指示する。
比較レジスタ３０３において、角度時計が割り込み信号ＷＵＰ−Ｅを送出する角度位置がファイルされており、この割り込み信号に基づいてコントローラ１４０は所定の計算ステップを実施する。
比較レジスタ３０５において、予備噴射に対する電磁弁の制御を終了すべきであるかの角度位置がファイルされている。比較レジスタ３０６に、主噴射に対する相応の値がファイルされている。
比較レジスタ３２１ないし３２６には、種々の信号をトリガする時間がファイルされている。
第４図には、角度時計２３０が詳細に図示されている。角度計数器３００が詳細に示されている。角度計数器３００は、切換手段３１５の出力信号が供給される１６ビット計数器４００を有している。更に角度計数器は、ＯＲブロック４２０の信号が供給される別の計数器４１０を有している。ＯＲブロックの第１の入力側に、信号ＩＮＫＰが加わる。ＯＲブロックの第２の入力側は、制御部３０８に接続されている。２つの計数器は更に、制御部３０８に接続されている。バスを介して計数器４００および４１０は種々の比較レジスタに接続されている。
コントロールレジスタ３４０に、インクリメント信号ＩＮＫが合理的でないこと、または別のエラーが存在していることを指示する値がファイルされているならば、切換スイッチ３１５は、信号ＩＮＫＦに代わって、信号ＣＬＫが使用されるように制御される。
別の計数器４１０の、最上位バイトととも称される最初の８つのビットは、信号ＩＮＫＰが発生する都度、１だけ高められる。この別の計数器４１０の第２の８つのビットは常時、値０をとる。このことは、別の計数器４１０が、合理的と検出されたインクリメントパルスＩＮＫを計数することを意味している。間隙によって欠けているパルスは、制御部３０８によって補充される。このことは、間隙において制御部が、欠けている側縁に相応するパルスを送出することを意味する。
計数器４００の内容は、切換手段３１５の出力信号のパルスの都度高められる。このことは、計数器４００が逓倍されたインクリメントパルスＩＮＫＦを計数することを意味する。
別の計数器４１０が高められる都度、別の計数器４１０の内容は計数器４００に書き込まれる。
有利には１６ビット計数器として実現されている計数器４００は、逓倍された角度情報ＩＮＫＦの周波数によってタイミング制御される。計数器４００の計数状態は、現クランク軸の位置に対応している。計数器４００ないし別の計数器４１０の最初の８ビットは歯の数を指示しかつ計数器４００ないし別の計数器４１０の第２の８ビットは部分インクリメントＩＮＫＦの数を指示する。その際第２の８ビットは０および２５６の間の計数状態を循環する。合理的と検出されたインクリメントＩＮＫＰにおいてその都度、第２の８ビットは零にセットされる。
回転数が一定であってかつ周波数逓倍が正しければ、それぞれのインクリメント側縁において、角度計数器４００には２５６の倍数が存在しているはずである。角度時計の、加速または減速によるクランク軸角度からの偏差に対して対抗措置をとるために、角度時計状態は信号ＩＮＫＰの側縁によって補正される。このために計数器４１０の内容は信号ＩＮＫＰのそれぞれの側縁において計数器４００に転送され、これにより角度計数器４００の第２の８ビットが零にセットされる。
更に、角度計数器４００は７２０°のクランク軸の後零にセットされる。このために比較レジスタ３０７が用いられる。角度計数器の内容、殊に計数器４１０の最初の８ビットが、７２０°の角度位置に相応する値に達するとき、角度計数器４００は制御部３０８を介して零にリセットされる。
エラー発生時に、制御部３０８は角度測定、即ちインクリメントＩＮＫＦの計数と、時間測定、即ち信号ＣＬＫの計数との間で切り替わる。このことは、コントロールレジスタ３４０のビットが所定の値にセットされることによって行われる。この値に依存して、切換手段３１５は相応の位置をとる。更に、制御部３０８はウェイクアップインタラプトを発生する。
本発明によれば、大きい方／一致比較レジスタ（Groesser-Gleich-Compare-Register）が使用される。角度時計に対するクロックは最後のインクリメント周期に基づいて６°のクランク軸角度毎にしか追従調整されないので、角度時計は加速の場合には著しく緩慢に、減速の場合には著しく迅速にタイミングをとられる可能性がある。加速の場合、角度時計が相応の状態を有する前に既に、次の歯側縁に達している可能性がある。問題は、一致の比較の際に、目標値補正によって所望の角度時計状態が飛び越されるときに、生じる可能性がある。零から６°までのインクリメントにおいて加速されると、大きな加速の場合、値２５０に例えば達しない。その理由は、インクリメント側縁は既に例えば角度時計状態２４０において発生しかつこの値は値２５６に補正されるからである。２５０が噴射角度であるとすれば、ここでは信号が実現されないことになる。大きい方／一致比較レジスタの使用によって、この不十分性を回避することができる。
角度ＭＶ_onおよびＭＶ_offに対する比較レジスタが１回より多く、電磁弁の制御を行うことがないようにしなければならない。このことは、入力された角度の複数回の巡回によって行うことができる。このために、比較レジスタは所謂シングルショットレジスタとして構成されている。比較論理部は、角度によるオーバライトによって活性化されかつイベントがトリガされた後、信号を発生する能力を失う。このようにして、相応のクランク軸角度において別の噴射信号が発生されることが妨げられる。リセットの後および／または同期の消失の後、比較論理部は不活性状態である。
噴射に対する目標角度ＭＶ_ONおよびＭＶ_OFFはコントローラ１４０から比較レジスタ３０１，３０２，３０４および３０６に入力される。比較レジスタにおける値および計数器３００の値が一致するかまたは角度計数器３００における計数状態が既に、比較レジスタにおける値より大きいとき、それぞれの比較レジスタはシーケンス制御部３１０に対する信号を発生する。
シーケンス制御部２４０の時間計数器３３０は角度計数器３００の信号および角度計数器の比較レジスタに束縛されている。それは、予備噴射および主噴射の比較レジスタ３０１，３０２，３０５および３０６の比較レジスタ信号によってスタートされる。
比較レジスタ３０１にファイルされている角度に達すると、時間計数器３３０は零においてスタートしかつ吸引電流調整部、ＢＩＰウィンドウおよび保持電流調整部に対する状態が巡回する。比較レジスタ３０５ないし３０６にファイルされている計数状態に達すると、時間計数器３３０は新たに零にセットされかつ状態迅速解消を実行する。状態迅速解消の巡回後、時間計数器３３０は零に保持される。
角度時計における種々の比較レジスタおよびシーケンス制御部の出力信号から出発して、シーケンス制御部はＥＩＮ信号およびＭＯＤＥ信号のシーケンスを発生する。種々の電磁弁状態を発生するための信号ＥＩＮおよびＭＯＤＥのレベルの符号化は、比較レジスタおよび制御部３１０において後置接続されている論理部によって実施される。
第５図には、種々の信号が時間に関して示されている。第１の行には、種々のインクリメントないし信号ＩＮＫないしＩＮＫＰが図示されている。インクリメントは垂直方向の点線によって表されている。
第２行には、信号ＥＩＮが示されている。この信号は、比較的低いレベルおよび比較的高いレベルを有している。この信号が比較的低いレベルを有している限り、電磁弁には電流は流れない。時点ＭＶ_onから信号のレベルが上昇しかつ電磁弁に電流が流れる。時点ＭＶ_offにおいて電流供給は停止される。
第３行に、信号ＭＯＤＥが示されている。この信号も比較的低いレベルと比較的高いレベルを有している。
信号ＥＩＮの正の側縁ＭＶｏｎが生じる、クランク軸の角度位置は、比較レジスタ３０２における主噴射および比較レジスタ３０１における予備噴射に対してファイルされている。信号ＭＶｏｆｆに対する角度位置は比較レジスタ３０５における予備噴射および比較レジスタ３０６における主噴射に対してファイルされている。計数器３００の内容が比較レジスタ３０１，３０２，３０５および３０６にファイルされている値を上回るや否や、比較レジスタは信号を制御部に転送する。それから制御部３１０は相応のレベルを有する相応の信号ＥＩＮを送出する。
第３の行には信号ＭＯＤＥが図示されている、この信号も２つの値をとる。時点ＭＶ_on以降、計数３３０は零にセットされる。信号ＣＬＫのそれぞれのパルスにおいて、時間計数器の内容が高められる。
時間計数器が主噴射に対する比較レジスタ３２３および予備噴射に対する比較レジスタ３２６にファイルされている値に時間ｔ_aZないし時間ｔ_bipの間に達すると、ＭＯＤＥ信号のレベルは変化する。
このことは持続時間ｔ_aZの期間に生じていることだが、信号ＥＩＮがその高い値および信号ＭＯＤＥもその高い値をとっている限りは、電磁弁を流れる電流はその吸引値に調整される。このために、相応の値が信号ＩＳＯＬＬとしてシーケンス制御部３１０によって予め与えられる。
時間ｔ_aZの経過後時点Ｔ_aZにおいて信号ＭＯＤＥはその比較的低い信号レベルに低下する。このことは、持続時間ｔ_bipの経過後時点Ｔ_bipにおいて信号が再びその比較的高い値に上昇するまでの間続く。持続時間ｔ_bipに対する値は、主噴射に対して比較レジスタ３２２にかつ予備噴射に対して比較レジスタ３２５にファイルされている。時間計数器が相応を計数状態を有するや否や、ＭＯＤＥ信号の相応のレベルが制御部３１０によってトリガされる。
時点Ｔ_aZとＴ_bipとの間の時間間隔は通例、ＢＩＰウィンドウまたはフリーホイールフェーズと称される。このウィンドウ内に、時点ＢＩＰにおいて生じる、電磁弁の閉鎖時点がある。このＢＩＰウィンドウは、信号ＥＩＮの高い信号レベルおよび信号ＭＯＤＥの低い信号レベルによって定義される。この時間間隔において、電磁弁における電圧は値ＵＳＯＬＬに制御される。
電磁弁の先行する制御における時点Ｔｂｉｐから出発して、コントローラ１４０は信号ＭＶ_offに対する角度値を計算する。この値は相応の比較レジスタ３０５，３０６にファイルされる。角度計数器が相応の計数状態に達すると、信号は角度時計から制御部３１０に伝送されかつ信号ＥＩＮはその比較的低いレベルをとる。
時点Ｔｂｉｐと時点ＭＶＯｆｆとの間の時間間隔は、保持電流フェーズと称される。このフェーズは、信号ＥＩＮおよび信号ＭＯＤＥがその高いレベルをとることによって定義されている。
信号ＭＶ_offのトリガと同時に、時間計数器３３０はリセットされかつ時間ｔ_l1がスタートされる。この時間ｔ_l1は比較レジスタ３２１にファイルされておりかつ電磁弁の迅速解消が活性状態にある時間を指示する。この時間の間、信号ＭＯＤＥはその低い方のレベルにあり、このことは、信号ＥＩＮの比較的低いレベルと関連して、迅速解消が活性化されていることを指示する。
持続時間ｔ_l1の経過後時点Ｔ_i1において、信号ＭＯＤＥはその高いレベルをとりかつ信号ＥＩＮはその低い方のレベルをとる。この信号組み合わせによって、調量の外にある状態が定義される。
この実施例により、噴射の持続時間にわたって調整される、一定の噴射圧によって動作する新しい高圧ポンプを制御する可能性が提供される。この種の系は通例、共通レール系と称される。ここで噴射量は噴射持続時間と比例しているので、信号ＭＶ_onは角度時計から取り出され、一方信号ＭＶ_offは側縁ＭＶ_on後ないし信号ＢＩＰの後のプログラミング可能な時間において発生される。この信号は時間計数器３３０によって用意される。
噴射のシーケンス制御部の構成も類似に構想されている。迅速解消が終了した後、時間計数器３３０は零にセットされかつ次の信号ＭＶ_onまでリセットされた状態に留まる。パワーオンリセットの後、時間計数器３３０は、角度ＭＶｏｎまたはＭＶｏｆｆに達するまで、零に留まる。
第６図には、６シリンダ内燃機関に対する例に基づいたインクリメントホイールが図示されている。個別シリンダの上死点はそれぞれ、ＯＴで表されている。機関の１回転にクランク軸は２回回転するので、第１のシリンダおよび第４のシリンダ、第２のシリンダおよび第５のシリンダ、第３のシリンダおよび第６のシリンダの上死点が一致する。それぞれの上死点は、ＯＴ１．４．ＯＴ２，５およびＯＴ３．６で表されている。
スタチックなウェイクアップインタラプトはＷＵＰＳによって表されかつダイナミックなウェイクアップインタラプトはＷＵＰＤによって表されている。これらはそれぞれ、それぞれのシリンダの上死点の前の相応の数のインクリメントのところに位置している。
目標値を比較レジスタ３０１，３０２，３０５および３０６に入力するために、角度時計２３０は選択可能なインクリメントにおいて割り込み信号をコントローラ１４０に送出する。このインタラプト信号ＷＵＰ−Ｅの発生の際に、コントローラは噴霧を制御するための角度値ＭＶｏｎ，ＭＶｏｆｆの計算を開始する。計算後、この角度値は角度時計の比較レジスタ３０３に書き込まれる。角度計数器が比較レジスタ３０３にファイルされている値に達するや否や、割り込み信号ＷＵＰ−Ｅはコントローラ１４０に送出される。
角度時計２３０が種々の角度値の計算をトリガする割り込みの際に、２つの異なった形式が区別される。即ち、スタチックなインタラプトＷＵＰＳとダイナミックなインタラプトＷＵＰＤとの間が区別される。これらの信号はコントローラ１４０により角度同期のために用いられる。ウェイクアップ信号は、所定のインクリメントに達した際にコントローラを活性化する割り込みに相応する。コントローラ１４０はこのインクリメントを予め計算しかつその値を比較レジスタ３０５におけるゲートアレイに書き込む。ゲートアレイによってコントローラをこのように活性化するのは、コントローラが過剰な角度情報から解放されかつ所定のクランク軸位置においてしか活性状態にならない点で有利である。
スタチックなウェイクアップ信号ＷＵＰＳは、それぞれのシリンダのそれぞれの上死点の前の一定の角度間隔によって発生される。２つのウェイクアップ信号の間隔から、最後のシリンダセグメントの平均回転数が求められる。この回転数は、所望量を以て、吐出開始および吐出終了に対する目標角度の特性マップ計算に変換される。吐出開始の際、電磁弁遅延時間が一緒に考慮されなければならない。その理由は、ポンプはこの時間の後漸く、燃料吐出を開始するからである。このＢＩＰ時間は平均化された現回転数を以て角度に換算される。これにより吐出開始角度が補正される。吐出角度は補正されずに留まる。結果は、電磁弁に流す電流の開始および終了を表す２つの角度ＭＶｏｎおよびＭＶｏｆｆである。
スタチックなウェイクアップ信号ＷＵＰＳは、シリンダセグメントの開始を表している。これにより、ＢＩＰ時間に対する角度補正値は、現シリンダのセグメント内の回転数変化を介して変化することができる。この理由から、ＢＩＰ角度の計算は、できるだけ密に、実際のＭＶｏｎ角度に基づいて実施される。
このためにダイナミックウェイクアップインタラプトＷＵＰＤが生成される。それが発生される角度は、セグメント始端における平均化された回転数によって求められた吐出開始目標角度を用いて計算される。このことは、ウェイクアップ後の角度の計算のためのプログラム実行時間，角度ＭＶｏｎおよびＭＶｏｆｆの入力および生じ得る最大の加速を考慮して行われる。ダイナミックウェイクアップＷＵＰＤの発生のための角度値は、スタチックなウェイクアップにおける計算後に角度時計の比較構成部に入力される。
スタチックなウェイクアップの位置に対してこのことは、それが、上死点の手前の次のようなところに位置していなければならないことを意味する。即ち、吐出開始および吐出持続時間並びにダイナミックウェイクアップＷＵＰＤに対する角度計算、ダイナミックウェイクアップＷＵＰＤに対する角度の入力、ダイナミックウェイクアップの達成，ＭＶｏｎ角度の新たな計算および角度ＭＶｏｎおよびＭＶｏｆｆの、角度時計の相応の比較レジスタへの入力が角度ＭＶｏｎに達するまでの時間内に処理することができる程度に離れた手前である。
ダイナミックウェイクアップインタラプトＷＵＰＤによって制御されてコントローラは、瞬時回転数に基づいて角度ＭＶｏｎを、実際のＭＶｏｎ角度にできるだけ密接するように計算する。ＭＶｏｎ角度の計算後、角度ＭＶｏｎおよびＭＶｏｆｆは相応の比較レジスタに入力される。
種々異なった量から出発して、コントローラは、それが次の計算をスタートする、クランク軸の角度位置を決定する。この角度位置をコントローラはゲートアレイに伝送する。それからゲートアレイは、角度位置に達したときに、割り込み信号をコントローラに送出する。

Claims

少なくとも１つ電磁弁が燃料調量の開始および終了を確定する、内燃機関、殊にディーゼル内燃機関の制御系であって、
複数のインクリメントパルスを発生する少なくとも１つの第１のセンサ（１１０）の信号を評価する第１の手段（１３０）を備え、ここで２つのインクリメントパルス間の間隔は複数の部分インクリメントに分割されており、
少なくとも１つの第２のセンサの信号を評価する第２の手段（１４０）を備えており、ここで該第２の手段は前以て決められた時点において角度量を前記第１の手段に送出し、かつ
第１の計数手段はインクリメントパルスを計数し第２の計数手段は部分インクリメントを計数し、かつ
第１の計数手段および第２の計数手段が前記角度量に依存している値に達したとき信号がトリガされる
内燃機関の制御系。
第１の計数手段の出力値が変化する都度、第２の計数手段は零にセットされる
請求項１記載の系。
第１の計数手段の出力値が前以て決められた値に達した際に、第１の計数手段および第２の計数手段は零にセットされる
請求項１または２記載の系。
第１の計数手段および／または第２の計数手段は第１の手段に含まれており、かつ該両計数手段の出力値が前記角度量に達したとき、信号がトリガされる
請求項３から５までのいずれか１項記載の系。
第１の計数手段の出力値が所定の値に達したとき、割り込み信号がトリガ可能であり、該割り込み信号は、第２の手段による角度量の検出を開始する請求項１から４までのいずれか１項記載の系。
第１および第２の計数手段の出力値が前以て決められた角度量より大きいまたは等しいとき、電磁弁に対する制御信号がトリガ可能である
請求項１から５までのいずれか１項記載の系。