JP4567240B2 - 出力段の駆動方法，その駆動装置及び出力段 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，出力段の駆動方法，その装置及び出力段に関し，さらに詳細には，制御装置がデータバスを介して少なくとも１つの外部の出力段を駆動する方法，その駆動装置及び出力段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来においては，車両内で使用される出力段は，噴射及び点火のために各種構成要素（例えばコイル，バルブ及びインジェクタ）と接続されている。このとき，各駆動される構成要素のための出力段は，入力としての制御線を有する。制御装置は，データバス（即ち，該当する制御線）を介してパルスを出力し，点火又は噴射が作動される。パルス長さは，例えば噴射量に該当する。時間的な同期化は，パルス位置により実行される。障害が発生した場合には，好適な手段により認識しなければならない。
【０００３】
例えばドイツ公開公報ＤＥ４３３７１３２Ａ１からは，例えばプロセッサと制御論理装置を具備する内燃機関燃料噴射及び／又は内燃機関点火のための制御装置の計算装置が既知である。
【０００４】
かかる計算装置においては，プロセッサと制御論理装置との間に，インタフェイスとして機能するコントローラが接続されており，プロセッサの負荷を除去するためにプロセッサの所定のタスクを処理する。
【０００５】
コントローラは，プロセッサと制御論理装置との間で伝達される情報について付加情報を生成し，かかる付加情報に対して制御論理装置が反応し及び／又はプロセッサから，コントローラにより変化されないデータが制御論理装置に伝達され，このとき，コントローラが生成した付加的な信号は好適な内部データバスを介して制御論理装置に伝達され，及び／又はプロセッサと制御論理装置との間で伝達される情報がコントローラを通過して変化される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，従来においては，制御装置から出力段にデータを伝達する場合には，送信機（即ち制御装置）における送信と，受信機（即ち出力段）における完全なメッセージの受信との間で常時遅延が発生するという問題が生じる。また，出力段は，回転数入力を有さず，クランク軸の位置に関する認識を有しないので，噴射及び点火装置の駆動の際に問題となる。
【０００７】
従って，本発明の目的は，クランク軸の位置に応じて構成要素の駆動が可能な新規かつ改良された出力段の駆動方法，その装置及び出力段をを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため，本願の第１の観点によれば，制御装置（１）がデータバスを介して少なくとも１つの外部の出力段（３）を駆動する方法であって，前記制御装置（１）から出力信号を前記出力段が受信した後に，前記出力段は操作信号を前記データバスに出力し，前記操作信号は前記制御装置（１）が受信し，前記制御装置（１）と前記出力段（３）との間の同期化に使用される，ことを特徴とする出力段の駆動方法が提供される。
【０００９】
上記記載の発明では，制御装置は，メッセージの送受信間の遅延を求めることが可能な情報を入手するので，クランク軸の位置に応じて構成要素を駆動することができる。
【００１０】
また，前記データバスは，ＣＡＮ−データ伝達プロトコルを使用するデータバス（以下，ＣＡＮ−バスと称する）である，如く構成すれば，制御装置と出力段との間にわずかのケーブル接続しか必要としないので，より低コスト化が図れると共に，故障の確率のさらなる低減が図れる。また，ＣＡＮ−バスは，高精度のエラー認識方法及びエラー補正方法を使用できるので，障害の発生も低減される。カウンタを交換されるメッセージ内に組み込むことにより，メッセージが失われた場合でも，シリンダの対応付けが確保される。メッセージは，オン／オフパルス以外にも，さらに，例えば電流強度あるいは電圧強度に関する情報を有することができる。なお，例えばＴＴＰ／Ｃ−バスなどの他の車両バスを使用することもできる。
【００１１】
また，上記課題を解決するため，本願の第２の観点によれば，前記制御装置（１）と前記少なくとも１つの出力段（３）とを有する，前記請求項１又は２に記載の方法を実施する出力段の駆動装置において，前記少なくとも１つの出力段（３）は，ＣＡＮ−バス（２）を介して制御装置（３）と接続されている，ことを特徴とする出力段の駆動装置が提供される。
【００１２】
上記記載の発明では，制御装置は，メッセージの送受信間の遅延を求めることが可能な情報を入手するので，クランク軸の位置に応じて構成要素を駆動することができる。
【００１３】
また，上記課題を解決するため，本願の第３の観点によれば，前記ＣＡＮ−バス（２）に接続される第１のデマルチプレクサを具備する制御ユニット（６）と，第２のデマルチプレクサを具備する時間制御電子ユニット（８）と，増幅ユニット（１０）と，を有する，前記請求項１又は２に記載の方法に従って駆動される出力段（３）であって，前記制御ユニット（６）は第１の制御線（７）を介して電子ユニット（８）と接続されており，かつ前記時間制御電子ユニットは第２の制御線（９）を介して増幅ユニット（１０）と接続されている，ことを特徴とする出力段が提供される。
【００１４】
上記記載の発明では，パワー出力段は，例えばバルブなどを操作するアクチュエータに信号を供給が供給される。即ち，パワー出力段の駆動信号を直接生成する，ＣＡＮを有するコントローラあるいはＡＳＩＣ（使用特化された集積回路）を使用することができる。これは，機能性が余り複雑ではないからである。ＣＡＮ−アッセンブリは，ＶＨＤＬ−ブロック（Ｖｅｒｙ Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ ＩＣ Ｈａｒｄｗａｒｅ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ Ｌａｎｇｕａｇｅ）として入手でき，残りの状態機械（例えば時間制御実行状態機械）は，容易にインプリメントできる。ＣＡＮ−メッセージの評価と増幅器ユニットの駆動が，ＡＳＩＣで実行されている場合には，シリンダ同期により噴射データを伝達し，かつ伝達の最後のインタラプトを，メッセージを再コピーして，信号生成のための状態機械を即座に始動させるのに利用することができる。
【００１５】
また，前記制御ユニット（６）と前記時間制御電子ユニット（８）とは，電子モジュール内に統合されて形成されている，如く構成するのが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の好適な実施の形態について，添付図面を参照しながら詳細に説明する。尚，以下の説明及び添付図面において，同一の機能及び構成を有する構成要素については，同一符号を付することにより，重複説明を省略する。
【００１７】
（第１の実施の形態）
まず，図１を参照しながら，本実施形態にかかる駆動装置の接続の構成を説明する。なお，図１は，本実施形態にかかる駆動装置の構成を示すブロック図である。
【００１８】
図１に示すように，本実施形態にかかる内燃機関の噴射を制御する制御装置１は，ＣＡＮ−バス２を介して出力段３と接続されている。制御装置１は，ＣＡＮ−バス２を介して，噴射プロセスを作動させるデータを出力段３に送信する。かかるデータは出力段３内で評価され，３本のデータ線４を介してバルブ５に伝達される。その後，バルブ５が噴射プロセスを作動させる。
【００１９】
次に，図２に示すように，本実施形態にかかる出力段について説明する。なお，図２は，本実施形態にかかる出力段の構成を示すブロック図である。
【００２０】
図２に示すように，本実施形態にかかる出力段は，制御ユニット６，５本の第１の制御線７，電子ユニット８，９本の第２の制御線９及びパワー出力段（増幅ユニット）１０などから構成される。
【００２１】
制御ユニット６は，ＣＡＮ−バスを介して，噴射を実行するメッセージを入手する。制御ユニット６は，例えばマイクロコントローラ又はＣＡＮ−コントローラとして形成することができる。制御ユニット６は，デマルチプレクサ（図示せず）も有しており，入力信号は５本の第１の制御線７に供給される。時間制御の電子ユニット８内では信号が処理され，他のデマルチプレクサ（図示せず）により９本の第２の制御線９を介してパワー出力段１０に伝達される。かかるパワー出力段は，バルブ５を駆動する出力信号を生成し，データ線４を介してバルブ５に伝達する。
【００２２】
制御ユニット６及び電子ユニット８は，電子モジュール（例えばＡＳＩＣ）内に統合することができる。これは，ＣＡＮ−コントローラがパワー出力段のための信号を直接生成することを意味する。このとき，ＡＳＩＣ内で制御ユニット及び電子ユニットを統合するのが好ましい。ＣＡＮ−アッセンブリは，ＶＨＤＬ−ブロックとして形成することができる。駆動信号を生成するために必要な状態機械は，ＡＳＩＣ内で容易にインプリメントすることができる。このことにより，簡単な構造が実現でき，コストが著しく低減される。噴射データは，シリンダ同期で伝達し，かつ伝達の最後でインタラプトを利用するので，メッセージを再コピーして，信号を生成するための状態機械を即座に始動させることができる。
【００２３】
次に，図３に基づいて，本実施形態にかかる制御装置と２つの出力段との間の通信方法を説明する。本実施形態にかかる制御装置と２つの出力段との間の通信方法の動作フローを説明するためのフローチャートである。なお，制御装置と２つの出力段との間でＣＡＮ−バスを介して通信が実行される。
【００２４】
まず，ステップＳ２０で，制御装置はパルスを第１の出力段に送信する（ステップＳ２０）。次いで，ステップＳ２１で，第１の出力段は，上記パルスを受信する（ステップＳ２１）。
【００２５】
第１の出力段がパルスを完全に受信した後，ステップＳ２２で，ＣＡＮの特性が利用して操作信号（アクノレッジ）を送信する（ステップＳ２２）。このとき，メッセージを完全に受信した場合にバスを介して操作信号を出力するというＣＡＮの特性が利用される。このことにより，ＣＡＮ−バスの統一的なバス状態が可能になる。なお，この操作信号は，送信機においても受信機においてもインタラプトを作動させ，送信機と受信機との間の同期化に使用される。
【００２６】
また，例えば制御装置を介して２つの出力段が駆動される場合には，第２の出力段のためのデータは，第１の出力段がシーケンスを開始する際に伝達される。
このとき，制御装置は，第１の出力段にデータを送信する。次いで，制御装置から第２の出力段にデータが送信される。したがって，かかる第２の出力段へのデータ送信は，第１の出力段がシーケンスを開始しようとする時点で行われる。
【００２７】
即ち，ステップＳ２３で，第１の出力段において，操作信号がインタラプトを作動させる（ステップＳ２３）。かかるインタラプトは，制御装置と第１の出力段との間の同期化に使用される。さらに，ステップＳ２５で，第１の出力段が噴射のためのシーケンスを開始する（ステップＳ２５）。
【００２８】
第１の出力段がデータを完全に受信した後に（即ち，第１の出力段がそのシーケンスを開始しようとする時に），操作信号がバスに出力される。かかる操作信号は，制御装置（即ち，送信機）においても，出力段（即ち，受信機）においても，インタラプトを作動させる。このインタラプトが，同期化に用いられる。
【００２９】
即ち，制御装置においても，ステップＳ２４で，インタラプトを作動させた後（ステップＳ２４），ステップＳ２６で，制御装置が第２の出力段に対してデータを伝達する（ステップＳ２６）。
【００３０】
かかる噴射のデータ伝達は，以下に示すように，２つの行程に分けられる。
【００３１】
第１の行程においては，一般的な出力段コンフィグレーションが伝達される。このことにより，出力段は，常に所定の特性を有するようになる。かかる出力段は，例えばパルスの長さとは無関係に，常に予め設定された電流推移に従って（コモンレール マグネットバルブ），あるいは所定の電圧水準を定める（コモンレール ピエゾアクチュエータ）。
【００３２】
第２の行程においては，本来の噴射データの伝達が実行される。これは，噴射前に直接実行されると共に，噴射期間を有する。バス状態が統一的であるので，完全な伝達は，２つの装置（即ち，送信機と受信機）においてインタラプトを作動させる。かかるインタラプトは，出力段においてシーケンス開始のために利用することができ，制御装置においては所望の角度に対する偏差が測定される。このとき，次の噴射は，測定された偏差に応じてより早くあるいはより遅く開始される。平均的な偏差や精密な調節の決定方法も，同様におこなうことができる。
【００３３】
点火制御に利用する場合には，以下に示す２つのメッセージが必要である。
【００３４】
第１のメッセージは，点火コイルの通電行程を導入するために使用され，必要に応じて（これまでの閉鎖角度に応じて）目標電流を有する。第２のメッセージは，点火の導入に使用され，必ずしも有効データを有する必要はない。これは，単にトリガとすることができる。
【００３５】
しかしながら，安全のためには，双方の場合において少なくともシリンダ番号の伝達に起因して故障が発生した場合に，メッセージの対応付けをコントロール可能とする必要がある。
【００３６】
次に，本実施形態にかかる噴射の時点の補正方法について説明する。なお，図４は，本実施形態にかかる噴射時点の補正方法を説明するための説明図である。
【００３７】
クランク軸に関する情報を有する制御装置は，目標値に対する遅延があった場合にインタラプトを検出し，必要に応じて好適なアルゴリズムを利用して，次の噴射を補正する。
【００３８】
図４に示すように，時点３０で，制御装置から出力段への伝達が開始される。
伝達期間は，横棒３１により示される。時点３１で，伝達が終了する。この時点３１は，Φｉｓｔ（実際時間）で示されている。この時点３１で，噴射３２が開始される。
【００３９】
しかしながら，噴射は，時点３３Φｓｏｌｌ（目標時間）で既に実行されていなければならない。本実施形態においては，制御装置はクランク軸の位置に関する情報を有するので，目標時間と実際時間との間の時間差を，以下のように算出することができる。
【００４０】
ｄｅｌｔａ ｔ＝ｔ（Φｓｏｌｌ）−ｔ（Φｉｓｔ）
【００４１】
また，次の噴射のメッセージを送出する正しい時点は，以下のように計算される。
【００４２】
Φｓｏｌｌ＝ｔＤＵＥ−ｄｅｌｔａ（ｚ−１）。
但し，ｔＤＵＥ：メッセージ伝達に必要な時間，ｄｅｌｔａ（ｚ−１）：先行噴射の目標時間と実際時間との間の時間差。
【００４３】
以上，本発明に係る好適な実施の形態について説明したが，本発明はかかる構成に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術思想の範囲内において，各種の修正例および変更例を想定し得るものであり，それらの修正例および変更例についても本発明の技術範囲に包含されるものと了解される。
【００４４】
【発明の効果】
制御装置は，メッセージの送受信間の遅延を求めることが可能な情報を入手すので，クランク軸の位置に応じた構成要素の駆動が可能である
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態にかかる駆動装置の構成を示すブロック回路図である。
【図２】本実施形態にかかる出力段の構成を示すブロック回路図である。
【図３】第１の実施の形態にかかる制御装置と２つの出力段との間の通信方法の動作フローを説明するためのフローチャートである。
【図４】本実施形態にかかる噴射時点の補正方法を説明する説明図である。
【符号の説明】
１ 制御装置
２ ＣＡＮ−バス
３ 出力段
４ データ線
５ バルブ
６ 制御ユニット
７ 第１の制御線
８ 電子ユニット
９ 第２の制御線
１０ パワー出力段（増幅ユニット）

Claims (6)

1. 制御装置がデータバスを介して少なくとも１つの外部の出力段を駆動する方法であって，
   前記制御装置が制御信号を前記出力段に送信し，前記出力段が前記制御装置から送信された前記制御信号を受信した後に操作信号を前記データバスに出力し，前記制御装置が前記操作信号を受信し，前記操作信号が前記制御装置および前記出力段でインターラプトを作動させ，前記インターラプトが前記制御装置と前記出力段の間の同期化に使用される，ことを特徴とする出力段の駆動方法。
2. 前記制御装置は，自装置による前記制御信号の送信と前記操作信号の受信の間の時間差から，駆動の目標時点に対する遅延を算出し，前記遅延に基づき次の駆動を修正する，ことを特徴とする請求項１に記載の出力段の駆動方法。
3. 前記データバスは，ＣＡＮ−データ伝達プロトコルを使用するデータバスである，ことを特徴とする請求項１又は２に記載の出力段の駆動方法。
4. 前記制御装置と前記少なくとも１つの出力段とを有する，前記請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法を実施する出力段の駆動装置において，
   前記少なくとも１つの出力段は，ＣＡＮ−データ伝達プロトコルを使用するデータバスを介して制御装置と接続されている，ことを特徴とする出力段の駆動装置。
5. 前記ＣＡＮ−データ伝達プロトコルを使用するデータバスに接続される第１のデマルチプレクサを具備する制御ユニットと，第２のデマルチプレクサを具備する時間制御電子ユニットと，増幅ユニットと，を有する，前記請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法に従って駆動される出力段であって，
   前記制御ユニットは第１の制御線を介して電子ユニットと接続されており，かつ前記時間制御電子ユニットは第２の制御線を介して増幅ユニットと接続されている，ことを特徴とする出力段。
6. 前記制御ユニットと前記時間制御電子ユニットとは，電子モジュール内に統合されて形成されている，ことを特徴とする請求項５に記載の出力段。

Images