JPH0470904A - 負荷制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 概　　要 演算処理装置などから通信線を介して入力されるデユー
ティ信号に応答して、モータや電磁弁などの負荷へデユ
ーティ制御信号を出力し、これらの負荷をデユーティ制
御する負荷制御装置において、入力されるデユーティ信
号の１周期当りの一方レベル、たとえばハイレベルであ
る期間と、他方レベル、すなわちローレベルである期間
とをそれぞれ計測する。

その計測の結果、他方レベルである期間が前回の計測結
果以上であるとき、すなわちたとえばデユーティが前回
の値以下であるときにはデユーティ信号の前記一方レベ
ルである期間に対応したデユーティ制御信号を出力する
。また、前記デユーティ信号の計測結果が前回の計測結
果未満であるとき、すなわちデユーティが上昇されたと
きには予め定めるデユーティ、たとえば１００％のデユ
ーティ制御信号を出力する。

このように、たとえばデユーティの上昇が検出されたと
きには速やかにデユーティ制御信号のデユーティを上昇
し、その後、デユーティ信号の一方レベルである期間の
計測結果から求められる確定したデユーティで前記デユ
ーティ制御信号を出力する。これによって、該負荷制卸
装置における応答遅れを減少し、演算処理装置などの演
算結果に対応したデユーティで速やかに負荷を駆動する
。

産業上の利用分野 本発明は、内燃機関の燃料ポンプをデユーティ制御する
負荷制御装置として好適に実施され、演算処理装置など
から通信線を介して入力されるデユーティ信号の周波数
よりも高い周波数のデユーティ制御信号で負荷を駆動す
る負荷制御装置に関する。

従来の技術 第５図は、典型的な従来技術の負荷制御装置１の電気的
構成を示すブロック図である。この制御装置１は、内燃
機関制御装置２からのデユーティ信号に応答して、負荷
である燃料ポンプのモータ３ヘデユーテイ制御信号を出
力する。前記制御装置２は、吸気圧や内燃機関の回転速
度、さらには冷却水温度などの検出結果に基づいて燃料
噴射量や点火時期を演算し、燃料噴射弁やイグナイタな
どの図示しないアクチュエータへ出力を導出するととも
に、モータ３を駆動制御するために第６図（１）で示さ
れるようなデユーティ信号をライン１１に導出する。

制御装置１は、カウンタ４と、比較器５と、発振器６と
から構成されており、カウンタ４は前記デユーティ信号
の立上りでリセットされ、デユーティ信号がハイレベル
である期間を計測し、その計測結果に対応した直流電圧
レベルを比較器５へ導出する。

比較器５へはまた、発振器６から第６図（２）で示され
るような、三角波や鋸波などの信号レベルが周期的に変
化する出力が与えられている。比較器５は前記発振器６
からの出力を、カウンタ４からの直流電圧レベルでレベ
ル弁別し、その弁別結果に対応した出力をデユーティ制
御信号としてライン１２を介して前記モータ３へ出力す
る。

制御装置１内には、前記アクチュエータやモータ３など
の制御量を演算するためのマイクロコンピュータ７が設
けられている。このマイクロコンピュータ７は割込演算
処理によって前記デユーティ信号を作成し、出力端子か
ら前記ライン１１に出力する。このようにして作成され
るデユーティ信号の周波数は、制御すべき負荷の数や、
該マイクロコンピュータ７の演算処理能力によって決定
され、たとえば２０Ｈｚである。

また、マイクロコンピュータ７にはデユーティｆｌＪ御
出力専用端子が設けられおり、この専用端子からは比較
的高い周波数、たとえば１００〜２００Ｈｚのデユーテ
ィ信号を出力することができる。

しかしながらこの専用端子は、前記燃料噴射弁やイグナ
イタなどの他のアクチュエータに用いられる。

これに対して、前記発振５６からは、モータ３の逆起電
力や前記燃料ポンプおよび該モータ３の慣性の影響など
を排除するために、前記デユーティ信号よりも充分周波
数の高い、たとえば２０ＫＨｚの発振信号が与えられ、
この発振信号が前記カウンタ４から出力される直流電圧
レベルによってレベル弁別され、第６図（３）で示され
るようなデユーティ制御信号が作成される。

したがって、第６図において区間Ｗｌで示されるように
、前記デユーティ信号がハイレベルのままとなり、１０
０％デユーティを表わしているときには、カウンタ４か
らの直流電圧レベルは０■となり、したがってデユーテ
ィ制御信号はハイレベルのままの１００％デユーティと
なる。

また、前記デユーティ信号が区間Ｗ２で示されるように
、ハイレベルとローレベルとを周期的に繰返すデユーテ
ィ制御状態を表わすときには、第６図（１）において参
照符Ｔ１で示されるパルス周期と、参照符Ｔ２で示され
るパルス幅とから求められるデユーティに対応して、第
６図（２）において参照符■１で示されるように前記直
流電圧レベルが設定される。したがってデユーティ制御
信号のパルス幅Ｔ４は、前記デユーティ信号のデユーテ
ィに対応して、発振器６の発振周期がＴ３で示されると
き、第１式を満足している。

さらにまた、区間Ｗ３で示されるように、デユーティ信
号がローレベルのままの０％デユーティを表わすときに
は、カウンタ４がらの直流電圧レベルは、第６区（２）
において参照符■２で示されるようにハイレベルとなり
、したがって前記デユーティ制御信号はローレベルのま
まの０％デユーティとなる。

このようにしてライン１１に導出されるデユーティ信号
と等しいデユーティで、かつ該デユーティ信号よりも充
分高い周波数のデユーティ制御信号でモータ３が駆動制
御される。

第７図は、内燃ｍ関の燃料供給経路を示す図である。前
記モータ３が回転駆動されると、燃料ポンプ１１は管路
１２を介して燃料タンク１３がら燃料を汲上げ、管路１
４へ吐出する。管路１４には燃料噴射弁１５が設けられ
ており、この燃料噴射弁１５は吸気管１６を介する燃焼
用空気に前記燃料を噴射し、こうして作成された混合気
は、吸気管１７を介して各燃Ｒ室へ供給される。

なお、前記管路１４の燃料噴射弁１５よりも下流側には
調圧弁１８が設けられており、この調圧弁１８によって
管路１４内の燃料圧力が、たとえば５ｋｇｆの一定圧力
で保持される。前記調圧弁１８で過剰となった燃料は、
管路１９を介して前記燃料タンク１３へ帰還される。し
たがって、燃料噴射弁１５へ供給される燃料は５燃料ポ
ンプ１１の単位時間当りの回転数、すなわちモータ３の
制御デユーティに対応している。

発明が解決しようとする課題 上述のように構成された制御装２１では、制御装Ｗ２か
ら出力される前記デユーティ信号の周波数を前記２０Ｈ
ｚとすると、該制御装置１がデユーティ信号のデユーテ
ィを検出するために、１／２０　（ｓｅｅ）　＝　５０
　（ｍｓｅｃ）が必要となる。

一方、たとえば内燃機関が２５０　Ｏｒｐｍで回転して
いる場合、燃料噴射弁１５がらは、たとえば１０ｍ５ｅ
ｃ毎に燃料の噴射が行われる。したがって燃料噴射周期
よりも、デユーティ信号のデユーティを判定するのに要
する時間が長くなる。このため、たとえば過給機付きの
内燃機関などでは、高回転域の加速時に内燃機関に供給
される混合気の空燃比がリーン状態となり、充分な加速
を行うことができない。

またこれに対して、モータ３を常に高いデユーティで駆
動した場合には、該モータ３の寿命が短くなる。

本発明の目的は、入力されるデユーティ信号の周波数よ
りも高い周波数のデユーティ制御信号で負荷を駆動する
にあたって、デユーティ信号のデユーティが予め定める
デユーティに切換わっなときには、速やかに前記デユー
ティ制御信号のデユーティを変化し、応答遅れを減少す
ることができる負荷制御装置を提供することである。

課題を解決するための手段 本発明は、通信線を介して入力されるデユーティ信号に
応答したデユーティ制御信号を出力し、負荷をデユーテ
ィ制御する負荷制御装置において、前記デユーティ信号
の１周期当りの一方レベルである期間を計測する第１計
測手段と、前記デユーティ信号の１周期当りの他方レベ
ルである期間を計測する第２計測手段と、前記第２計測
手段の前回の計測結果を記憶する記憶手段と、 前記第２計測手段の今回の計測結果と、前記記憶手段に
記憶されている前回の計測結果とを比較する比較手段と
、 比較手段の出力に応答し、今回の計測結果が前回の計測
結果以上であるときには前記第１計測手段の計測結果に
対応したデユーティのデユーティ制御信号を出力し、今
回の計測結果が前回の計測結果未満であるときには予め
定めるデユーティのデユーティ制御信号を出力するデユ
ーティ制御信号発生手段とを含むことを特徴とする負荷
制御装置である。

作　　用 本発明に従えば、通信線を介して入力される演算処理装
置などからのデユーティ信号に応答して、モータや電磁
弁などの負荷をデユーティ制御するためのデユーティ制
御信号を作成するにあたって、第１計測手段によって前
記デユーティ信号の１周期当りの一方レベルである期間
を計測し、第２計測手段によって前言己デユーティ信号
の１周期当りの他方レベルである期間を計測する。

前記第２計測手段の計測結果は記憶手段で記憶されてお
り、この記憶手段で記憶されている前回の第２計測手段
の計測結果と、第２計測手段の今回の計測結果とは、比
較手段で比較され、比較結果を表す出力はデユーティ制
御信号発生手段に入力されている。

前記デユーティ制御信号発生手段にはまた、前記第１計
測手段の計測結果が入力されており、このデユーティ制
御信号発生手段は、前記比較手段の比較結果から、第２
計測手段の今回の計測結果が前回の計測結果以上である
ときには、入力された第１計測手段の計測結果に対応し
たデユーティのデユーティ制御信号を作成して負荷へ出
力する。

また、今回の計測結果が前回の計測結果未満であるとき
には、予め定めるデユーティのデユーティ制御信号を負
荷へ出力する。

したがって、第１計測手段がデユーティ信号のたとえば
ハイレベルである期間を計測し、第２計測手段がローレ
ベルである期間を計測する場合、前記デユーティ信号の
ローレベルである期間が前回の計測結果よりも短くなっ
てデユーティの上昇が検出されたときには、デユーティ
制御信号発生手段は予め定めるデユーティ、たとえば１
００％のデユーティ制御信号を出力する。こうしてデユ
ーティ上昇時における応答性を向上する。

実施例 第１図は、本発明の一実施例の負荷制御装置２１の電気
的構成を示すブロック図である。この負荷制御装置２１
は、内燃機関制御袋Ｗ２２から通信線であるライン１１
１を介して入力されるデユーティ信号に応答して、該デ
ユーティ信号よりも充分高い周波数のデユーティｉ！１
Ｉｖｓ信号をライン１１２に導出し、負荷であるモータ
２３をデユーティ制御する。

モータ２３は、前記第７図で示される燃料ポンプ１１を
駆動する。前記内燃機関制御装置２２内には、マイクロ
コンピュータ４０が設けられており、このマイクロコン
ピュータ４ｏは、各種のセンサ２４によって検出された
吸気圧や内燃機関の回転速度、さらには冷却水温度など
に基づいて、燃料噴射量や点火時期を演算し、出力イン
クフェイス回路２５を介して、燃料噴射弁やイグナイタ
などのアクチュエータ２６を駆動制御する。

マイクロコンピュータ４０はまた、前記センサ２４の検
出結果に応答して、リレー２７を開閉制御するともに、
前記ライン１１１を介して負荷制御装２２１へデユーテ
ィ信号を出力する。リレー２７のリレーコイル２８の一
方の端子はバッテリ２９に接続され、他方の端子は前記
内燃機関制御装置２２に接続されている。リレーコイル
２８が励磁されると、前記バッテリ２９からの電力が、
リレースイッチ３０を介して、前記アクチュエータ２６
へ供給されるとともに、負荷制御装置２１内のスイッチ
ング素子３１へ供給される。

スイッチング素子３１の一方の接点には前記リレースイ
ッチ３０を介してバッテリ２つからの電力が供給され、
他方の接点はモータ２３に接続される。このスイッチン
グ素子３１は、前記ライン１１２を介するデユーティ制
御信号に応答して導通／遮断制御され、こうしてモータ
２３がデユーティ制御される。

前記負荷制御装置２１は、第１計測部４１と、第２計測
部４２と、記憶部４３と、比較部４４と、制御信号発生
部４５とを含んで構成されている。

第１計測部４１は前記ライン１１１を介して入力される
デユーティ信号の１周期当りのハイレベルである期間を
計測し、前記第２計測＄４２は前記デユーティ信号の１
周期当りのローレベルである期間を計測する。

前記第２計測部４２の計測結果は、記憶部４３に入力さ
れ、遅延回路５１で予め定める時間だけ遅延された後、
記憶回路５２に入力され記憶される。したがって記憶回
路５２には、第２計測部４２の前回の計測結果が記憶さ
れていることになり、この前回の計測結果と、第２計測
部４２からの今回の計測結果とが、比較部４４で比較さ
れる。

比較部４４は、今回の計測結果が前回の計測結果以上で
あるとき、すなわちデユーティ信号のデユーティが前回
の周期と等しいかまたは前回の周期よりも減少した場合
にはライン１１３にローレベルの切換信号を導出し、今
回の計測結果がｆｉ７回の計測結果より大きいとき、す
なわち前記デユーティ信号のデユーティの上昇が検出さ
れたときには前記ライン１１３にハイレベルの切換信号
を導出する。

前記制御信号発生部４５は、固定デユーティ設定回路５
３と、切換スイッチ５４と、弁別レベル設定回路５５と
、三角波発生回路５６と、比較器５７とを含んで構成さ
れている。

切換スイッチ５４は、前記ライン１１３を介する切換信
号に応答し、切換信号がローレベルであるときには個別
接点ａ側に導通し、切換信号がハイレベルであるときに
は個別接点ｂ（［！ｌに導通する。

前記個別接点ａには第１計測部４１の計測結果である前
記デユーティ信号のデユーティを表す出力が与えられて
おり、また個別接点すには固定デユーティ設定回路５３
から予め定めるデユーティ、たとえば１００％を表す出
力が与えられている。

切換スイッチ５４からの出力は弁別レベル設定回路５５
に与えられ、前記デユーティを表す出力に対応したレベ
ルの直流電圧に変換され、弁別レベルＶｒｅｆとして比
較器５７に入力される。比較器５７は、第２図（１）で
示される三角波発生回路５６からの三角波を、弁別レベ
ル設定回路５５によって設定された前記弁別レベルＶｒ
ｅｆでレベル弁別し、第２図（２）で示されるように三
角波の電圧レベルが弁別レベルＶｒｅｆよりも高い期間
だけ前記ライン１１２にハイレベルの出力を導出し、こ
うして前記デユーティ制御信号が作成される。

第３［Ｎは、上述のように構成された制御装置２１の動
作を説明するためのタイミングチャートである０通常の
負荷制御時において前記ライン１１１を介して入力され
るデユーティ信号の周期Ｔ１１は、第３図（１）で示さ
れるように一定である。

前記第１計測部４１は、参照符Ｔ２１で示されるこのデ
ユーティ信号のハイレベルである期間を計測し、第２計
測部４３は参照符Ｔ２２で示されるデユーティ信号のロ
ーレベルである期間を計測する。

第１計測部４１は、第３図（２）で示されるように、時
刻ｔ２１．ｔ２２で示されるデユーティ信号の立上がり
タイミングからの１周期Ｔｌｌが終了した時刻ｔ２３．
ｔ２４において、計測結果から求められる前記デユーテ
ィ信号のデユーティを設定する。

また前記デユーティ信号の立上がりタイミングである時
刻ｔ２１．ｔ２２において、比較部４４は第３図（３）
で示されるように、第２計測部４２によ蚤前回の計測結
果と、記憶部４３に記憶さ＼ れている今回の計測結果とを比較する。

なお、前記比較に先立って、第３図（４）において時刻
ｔ２５．ｔ２６で示されるように、第２計測部４２の計
測結果が遅延回路５１で時間Ｔ３１だけ遅延された後、
記憶回路５２に書込まれている。すなわち、時刻ｔ２１
のタイミングで計測された第２計測部４２の計測結果は
時刻ｔ２５のタイミングで前回の計測結果として記憶回
路５２に書込まれ、時刻ｔ２２のタイミングで今回の新
たな計測結果と比較される。

一方、第３図（５）において、区間Ｗｌｌで示される前
記デユーティ信号のデユーティがたとえば５０％である
期間から、区間Ｗ１２で示されるたとえば７５％である
期間に切換わっなときには、前記第２計測部４２の今回
の計測結果が前回の計測結果未満となったことが検出さ
れ、その検出時刻ｔ２７から前記周期Ｔｌｌだけ経過し
た時刻ｔ２８まで、比較器５７は、第３図（６）で示さ
れるようにハイレベルの切換信号を出力する。

これによって、実際に比較器５７からデューテイ制御信
号として出力されるデユーティは、第３図（７）で示さ
れるように、前記時刻ｔ２７以前は５０％であり、デユ
ーティの上昇が検出された時刻ｔ２７から時刻ｔ２８ま
での１周期間は１００％とされ、デユーティが確定した
時刻ｔ２８以降はその確定したデユーティ７５％に設定
される。

このように本発明に従う負荷制御装置２１では、入力さ
れるデユーティ信号のデユーティが上昇したことを検出
した時点で、負荷へのデユーティ制御信号を、−旦、１
００％デユーティとし、その後、確定したデユーティに
設定するようにしたので、入力されるデユーティ信号の
周波数よりも負荷へ出力するデユーティ制御信号の周波
数が充分高い場合であっても、負荷であるモータ２３の
制御デユーティを速やかに上昇させることができる。

これによって、前記第７図で示される燃料ポンプ１１を
、内燃機関制御装置２２からのデユーティ信号のデユー
ティの上昇による加速要求に速やかに応答することがで
き、管路１４の燃料圧力を常に適正な値に保持すること
ができる。

また内燃機関制御装置２２が、前記デユーティ信号がハ
イレベルである期間にデユーティを上昇させたいときに
は、第４図（１）で示されるように、時刻ｔ３１で一旦
デューテイ信号をローレベルとした後、時刻ｔ３２で直
ちにハイレベルに立上げることによって、デユーティ制
御信号は第４図（２）で示されるように変化し、さらに
迅速に加速要求に答えることができる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、演算処理装置などから通
信線を介して入力されるデユーティ信号に応答して、モ
ータや電磁弁などの負荷へデユーティ制御信号を出力し
、これらの負荷をデユーティ制御する負荷制御装置にお
いて、入力されるデユーティ信号の１周期当りの一方レ
ベル、たとえばハイレベルである期間と、他方レベル、
すなわちローレベルである期間とをそれぞれ計測し、他
方レベルである期間が前回の計測結果以上であるとき、
すなわちたとえばデユーティが前回の値以下であるとき
には、デユーティ信号の前記一方レベルである期間に対
応したデユーティ制訴信号を出力し、前記デユーティ信
号の計測結果が前回の計測結果未満であるとき、すなわ
ちデユーティが上昇されたときには、予め定めるデユー
ティ、たとえば１００％のデユーティ制御信号を出力す
る。

このように、たとえばデユーティの上昇が検出されたと
きには速やかにデユーティ制御信号のデユーティを上昇
し、その後、デユーティ信号の一方レベルである期間の
計測結果から求められる確定したデユーティで、前記デ
ユーティ制御信号を出力するようにしたので、該負荷制
御装置における応答遅れを減少し、演算処理装置などの
演算結果に対応したデユーティで速やかに負荷を駆動す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の負荷制御装置＆２１の電気
的構成を示すブロック図、第２図は制御信号発生部４５
におけるデユーティｔＩＩｆＩｉ信号の作成動作を説明
するための波形図、第３図は入力デユーティ信号のデユ
ーティ変化に対する出力デユーティ制御信号のデユーテ
ィの変化を説明するためのタイミングチャート、第４図
は本発明の他の動作を説明するためのタイミングチャー
ト、第５図は従来技術の負荷制御装置１の電気的構成を
示すブロック図、第６図は負荷制御装置１の動作を説明
するための波形図、第７図は内燃機関の燃料供給経路を
説明するための図である。 １１　・燃料ポンプ、１５・・燃料噴射弁、２１・・負
荷制御装置、２２・・内燃ｉ開制御装置、２３・モータ
、３トスイツチング素子、４１・・第１計測部、４２・
・第２計測部、４３・・記憶部、４４・・・比較部、４
５・・・制御信号発生部、５３・・固定デユーティ設定
回路、５４・・切換スイッチ代理人　　弁理士　西教　
圭一部 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　通信線を介して入力されるデユーテイ信号に応答した
   デユーテイ制御信号を出力し、負荷をデユーテイ制御す
   る負荷制御装置において、 前記デユーテイ信号の１周期当りの一方レベルである期
   間を計測する第１計測手段と、 前記デユーテイ信号の１周期当りの他方レベルである期
   間を計測する第２計測手段と、 前記第２計測手段の前回の計測結果を記憶する記憶手段
   と、 前記第２計測手段の今回の計測結果と、前記記憶手段に
   記憶されている前回の計測結果とを比較する比較手段と
   、 比較手段の出力に応答し、今回の計測結果が前回の計測
   結果以上であるときには前記第１計測手段の計測結果に
   対応したデユーテイのデユーテイ制御信号を出力し、今
   回の計測結果が前回の計測結果未満であるときには予め
   定めるデユーテイのデユーテイ制御信号を出力するデユ
   ーテイ制御信号発生手段とを含むことを特徴とする負荷
   制御装置。