JPH09329048A - 内燃機関における循環的に繰り返される過程の制御装置 - Google Patents

内燃機関における循環的に繰り返される過程の制御装置

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JPH09329048A
JPH09329048A JP9060306A JP6030697A JPH09329048A JP H09329048 A JPH09329048 A JP H09329048A JP 9060306 A JP9060306 A JP 9060306A JP 6030697 A JP6030697 A JP 6030697A JP H09329048 A JPH09329048 A JP H09329048A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 制御装置を負荷軽減するようにした、内燃機
関における循環的に繰り返される過程の制御装置。 【解決手段】 種々の操作量の、相応の切換出力段への
出力は制御装置１０によってではなく、出力ユニットＫ
１…Ｋｎによって実現され、操作量のソフトウェア計算
と、操作量の、出力ユニットを介する相応の操作ユニッ
トへのハードウェア出力とが分離されて行われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の関連する技術分野】本発明は、ドイツ連邦共和
国特許第３１００８２５号明細書から公知であるよう
な、内燃機関における循環的に繰り返される過程の制御
装置から出発している。
【０００２】
【従来の技術】ドイツ連邦共和国特許第３１００８２５
号明細書には、マイクロプロセッサが作業メモリと、固
定値メモリと、データバスを介して入出力ユニットと、
アドレスバスを介して入出力ユニットの一部に接続され
ている、内燃機関における循環的に繰り返される過程の
制御装置が記載されている。マイクロプロセッサは、セ
ンサによって検出されかつ入出力ユニットに加えられる
情報に基づいて、固定記憶されている処理ルーチンおよ
び特性マップとの関連において、点火、噴射および変速
機の制御のための信号を計算しかつこれらを所望の切換
命令を実行するための切換出力段に転送する。入出力ユ
ニットは、マイクロプロセッサの割り込み入力側に接続
されており、その結果所定の情報が生じると、マイクロ
プロセッサにおいて実行されるプログラムを中断するこ
とができる。入出力ユニットは、マイクロプロセッサに
よって計算される操作量を出力するために角度インクリ
メント計数器を含んでおり、該角度インクリメント計数
器は、基準マークによって生成される信号においてその
都度、一時メモリに記憶されている計数値にセットされ
る。角度インクリメント計数器が値零に達すると、該計
数器はオーバフロー信号によって新たに一時メモリに記
憶されている計数値にセットされる。その際この計数値
は、角度インクリメント計数器において、内燃機関のシ
リンダの数に相応する数の計数サイクルが７２０°のク
ランク軸領域において実行されるように、固定されてい
る。更に、それぞれの点火出力段の制御に対して、比較
器が設けられており、該比較器は角度インクリメント計
数器の計数値を一時メモリに格納されている計数値と比
較しかつ加えられた計数値と一致すると短い出力パルス
をＪＫフリップフロップに対して発生する。ＪＫフリッ
プフロップの出力信号は点火出力段における閉成時間を
前以て決める。
【０００３】更に、ドイツ連邦共和国特許出願公開第３
７１４９９８号公報から類似の装置が公知である。ここ
では制御装置は、出力すべき操作量が計算される計算ユ
ニットを有している。更に、操作量を出力するための出
力インタフェースが存在しており、その際出力インタフ
ェースは一部が計算ユニットに直接接続されておりかつ
一部が準備レジスタおよび出力レジスタを介して計算ユ
ニットに接続されている。計算された操作量はまず準備
レジスタに読み込まれかつ計算ユニットから供給される
クランク軸同期信号が生じると、出力レジスタを介して
出力インタフェースに伝送される。ここにおいて計算ユ
ニットからその都度、操作量を出力するためのクランク
軸同期信号が送出され、その結果計算ユニットはクラン
ク軸同期信号の出力の際に実時間要求の厳しいタスクを
実行する。出力レジスタは更にそれぞれの点火の前に計
算ユニットによって書き込まれる。
【０００４】
【発明が解決すべき課題】本発明の課題は、この回路を
回路技術的な実現を簡単化しかつ同時に多方面にわたっ
て使用できるようにすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題は、請求項１お
よび２に記載の構成を有する装置によって解決される。
【０００６】請求項１および２に記載の本発明の装置
は、操作量計算および操作量出力の分離によって、制御
装置におけるソフトウェアは特別短い応答時間を必要と
する実時間要求の厳しいタスクから解放される。即ち不
必要な割り込みが回避されて、このために制御装置にお
けるソフトウェアおよびソフトウェアストラクチャが簡
単化される。この分離によって更に、開発時間が著しく
短縮されかつソフトウェアおよび制御装置全体の検査能
力が著しく改善される。別の利点として挙げられるの
は、制御装置のプロセッサは信号出力のタスクから解放
され、ひいては制御装置が拡張された機能範囲に対して
使用可能になることである。更に、制御装置のプロセッ
サは点火および噴射に対する操作量をクランク軸回転、
従ってクランク軸信号に対して完全に非同期に計算しか
つこれらの量を相応のレジスタに格納することができ
る。請求項１に記載の装置は、点火コイルにおける電流
の制御に対する閉成角度および閉成時間、従って点火が
簡単なモジュールによって行われるという利点を有して
いる。請求項２に記載の装置によっては、閉成角出力お
よび点火角度出力が単に、角度に比例した信号が供給さ
れる比較器によって実施される。
【０００７】
【発明の実施の態様】その他の請求項に記載の構成によ
って請求項１および２に記載の装置の有利な実施例御よ
び改良例が可能である。即ち、制御装置とは別個に、ク
ランク軸および／またはカム軸信号から回転数を決定し
かつ制御装置に転送する発生器評価回路を設けると有利
である。これにより制御装置自体が回転数計算から解放
される。同時に発生器評価回路は出力ユニットに対して
角度に比例する信号を供給する。それぞれの出力ユニッ
トが、閉成角および点火角度のような２つの角度に依存
した信号並びに閉成角および閉成時間のような１つの角
度に依存した信号および１つの時間に依存した信号を出
力することができるように構成されていると特別有利で
ある。これによりすべての出力ユニットは１つの製造工
程で製造することができるようになり、工作機の負荷軽
減が一層改善され、更には製造が安価になる。それぞれ
１つの操作量に対する複数の出力ユニットは内燃機関に
おける必要に応じて１つのモジュールにまとめられる。
多シリンダ内燃機関に対して例えば１つのモジュールに
１２個の出力ユニット、即ち点火に対する４つの出力ユ
ニット、噴射に対する４つの出力ユニットおよびその他
の過程に対する４つの出力ユニットが必要である。それ
ぞれの出力ユニットは１つの構成レジスタを含んでお
り、該構成レジスタにおいて、出力ユニットによって出
力すべき操作量が確定される際にこれら出力ユニットに
おけるその都度の接続および実行すべき過程の順序が確
定される。１つのモジュールにまとめられているこれら
出力ユニットの普遍性および任意に可能な構成によっ
て、非常に種々様々な制御装置にモジュールを使用する
ことができるようになる。
【０００８】
【実施例】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。
【０００９】図１には、本発明の装置の基本構成が示さ
れている。この図は、循環的に繰り返される過程を制御
するために必要な構成部分を示している。このために、
中央プロセッサユニットである制御装置１０に、図示さ
れていないセンサによって検出される、作動パラメータ
の信号が入力信号１１として供給される。この種の入力
信号１１は例えば、燃焼室圧、吸入管圧、温度または負
荷である。制御装置１０に、発生器ホイール評価装置１
２がデータバス１３を介して接続されている。発生器ホ
イール評価装置１２に、クランク軸センサＫＷおよび／
またはカム軸センサＮＷの信号が供給される。処理され
た発生器信号はデータバス１３を介して制御装置１０に
転送される。発生器ホイール評価装置１２に角度時計が
設けられておりかつ１２ａで示されている。発生器ホイ
ール評価装置１２は、角度時計１２ａを介して個々の出
力ユニットＫ１…Ｋｎに接続されている。以下チャネル
とも称するそれぞれの出力ユニットは更に、制御装置１
０に接続されている。図１において、制御装置１０およ
び発生器ホイール評価装置１２に並列に、クロック発生
器２２が設けられている。クロック発生器は時間的にタ
イミングをとられた信号２４を送出する。時間的にタイ
ミングをとられた信号に代わって、クランク軸の回転速
度に比例している周波数を有する信号列を出力ユニット
に送出することもできる。この時間的にタイミングをと
られた信号はＣＰＵ１０にもチャネルＫ１…Ｋｎにも供
給される。クロック発生器２２およびＣＰＵ１０を１つ
のユニットにまとめることも考えられる。このことは例
えば、図２において破線のブロックによって参照番号３
０によって示されている。それぞれのチャネルＫ１…Ｋ
ｎは、制御信号２８の形の操作量の出力を相応の制御出
力段１４に対して実施する。種々のスイッチ出力段、例
えば固定分配が行われる内燃機関における個々の点火出
力段を制御するために、複数のチャネルが所謂モジュー
ルにまとめられている。モジュールの数は任意であって
よい。それぞれのチャネルＫ１…Ｋｎに上位のレジスタ
ＷＤの出力が供給される。レジスタはそれぞれの制御信
号の最小または最大許容持続時間を格納している。これ
により、いずれの場合にも点火火花が生じるようにする
点火コイルの充電に対する最小閉成時間が厳守されるこ
とが保証されている。
【００１０】次に図１の装置の動作について説明する。
発生器ホイール評価回路１２はデジタル化されたクラン
ク軸およびカム軸信号を評価する。この評価回路は自己
同期をとりかつクランク軸信号を精細化する。その際発
生器ホイール評価回路は、角度時計を駆動する角度同期
信号を形成する。この種の角度時計の機能は既に公知で
ありかつ例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第３９２
７９６７号公報ないし対応する米国特許第５２２２１１
０号明細書に記載されている。従って角度時計１２ａは
いつでもその時点でのクランク軸位置を指示している。
クランク軸信号およびカム軸信号から、発生器ホイール
評価回路１２において回転数が計算されかつデータバス
１３を介して制御装置１０に転送され、その結果ここで
入力信号１１を介して制御装置１０に案内されている回
転数および負荷に基づいて、点火時点および点火に対す
る閉成時間または噴射開始および噴射持続時間が計算さ
れる。計算された操作量は制御装置１０からモジュール
の個々のチャネルに伝送され、この場合種々のモジュー
ルＭ１，Ｍ２，Ｍ３は種々の機能を実施することができ
る。モジュールには角度時計１２ａの角度同期信号およ
びクロック発生器２２の信号が供給されるので、モジュ
ールはその前に制御装置１０から受信された操作量を、
角度に依存している制御量が格納されているレジスタの
内容を角度時計１２ａの内容と比較することによって、
制御装置１０の側からの付加的な割り込みなしに相応の
出力段１４に出力することができる。これにより制御装
置１０は信号出力の実時間要求の厳しいタスクから解放
されている。
【００１１】図２には、計算された操作量の出力のため
のモジュールの構成が示されている。この種のモジュー
ルＭは、複数の出力ユニット、即ちチャネルＫ１…Ｋｎ
から成っており、これらのチャネルのそれぞれが個々の
操作量の出力を実施する。その際これらチャネルはそれ
ぞれ同一に構成されておりかつその都度要求に応じて構
成することができ、即ちチャネルの構成（コンフィギュ
レーション）は角度に依存した量並びに時間に依存した
量の制御を可能にしかつそれぞれのチャネルに対するそ
れぞれの機能は、出力ユニットのタスクが確定したとき
初めて、構成レジスタに格納される。次にチャネルの構
成をモジュールのチャネルＫ１に基づいて説明する。そ
れぞれのチャネルは第１のレジスタ２０および第２のレ
ジスタ２１を含んでおり、その際これらレジスタ２０お
よび２１のそれぞれに、制御装置１０からの接続部が案
内されているので、制御装置によって計算された操作量
がこれらレジスタ２０および２１に格納される。更に、
２つのレジスタ２０および２１のそれぞれは計数器２５
および比較器２６に接続されており、一方計数器２５に
更にクロック発生器２２のクロック信号２４並びに上位
のウオッチドックレジスタＷＤの出力が案内されており
かつ比較器２６に角度時計１２ａの角度同期信号が案内
されている。更に、計数器２５並びに比較器２６は相互
作用する接続部を介して制御ユニット２７および制御ユ
ニット２７に配属している構成レジスタ２３に接続され
ている。制御ユニット２７は、相応の操作量が、相応の
クランク軸に達した際または例えば閉成時間または噴射
持続時間である前以て決められた時間の経過後、相応の
出力信号２８を介して図１に図示の切換出力段１４に出
力されるように考慮する。制御ユニット２７は更にな
お、同様にチャネルＫ１に配設されているステータスレ
ジスタ２９に接続されている。制御ユニット２７は、比
較および計数動作の時間的なシーケンスを制御する。
【００１２】次にこの種のモジュールの機能について噴
射および点火に基づいて説明する。
【００１３】噴射の制御に対して、レジスタ２０および
２１に制御装置１０によって計算された値が存在し、そ
の際第１のレジスタ２０において、噴射の開始に対する
角度および別のレジスタ２１に噴射持続時間が格納され
ている。比較器２６はレジスタ２０の内容を角度時計の
値と比較する。これら２つの値が一致すると、制御ユニ
ット２７から相応の信号が噴射開始時に出力される。同
時に、噴射持続時間を表している、レジスタ２１の値は
計数器２５にロードされ、そこで計数器は時間クロック
２４に依存してダウン計数する。値零に達すると、噴射
は終了する。しかし例えば、噴射開始の際零から始まっ
て計数開始するアップ計数する計数器も考えられかつレ
ジスタ２１および計数器２５の内容の比較は、これら値
が一致すると噴射が終了するような形式で実施される。
【００１４】点火も同じように実施可能である。点火の
制御のために、第１のレジスタ２０に閉成開始の角度が
格納されかつ第２のレジスタ２１に点火角度が格納され
ている。そこで比較器２６は第１のレジスタの内容を角
度時計と比較しかつこれらの値が一致すると点火出力段
は閉成開始に対して制御される。そこで同時にレジスタ
２１の内容が角度時計の値と比較されかつ一致すると閉
成時間が終了されかつ点火がトリガされる。
【００１５】個々のステップの順序およびレジスタに格
納されている値が角度時計の値に比較されるべきかどう
かまたはそれが計数器において時間クロックに依存して
ダウン計数されるべきかどうかは、それぞれのチャネル
において構成レジスタ２３において定められている。す
べてのチャネルの構成は同一でありかつどの操作量が所
定のチャネルを用いて出力されるべきであるかの決定お
よび正確な確定は構成レジスタに格納され、その結果出
力ユニットの、種々異なった制御装置に対する整合およ
び種々異なった内燃機関への使用が可能である。
【００１６】更に、モジュールになおステータスレジス
タ２９が設けられており、該ステータスレジスタは制御
ユニット２７によってセットされる。このステータスレ
ジスタはモジュール内部の過程の観測のために用いられ
る。ステータスレジスタ２９はその都度、出力ユニット
がどの処理フェーズにあるかについてのその時点の情報
を有している。
【００１７】周辺モジュールとも称されるこれらモジュ
ールは、種々の操作量の出力に対してソフトウェア的な
準備を必要とせず、比較器および計数器の使用によっ
て、操作量の出力を純ハードウェア的に実施することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置の基本構成を示すブロック線図で
ある。
【図２】出力ユニットの構成を示すブロック線図であ
る。
【符号の説明】
１０ 計算ユニット、 １２ 発生器ホイール評価回
路、 Ｋ１…Ｋｎ 出力ユニット、 ２０，２１ レジ
スタ、 ２３ 構成レジスタ、 ２５ 計数器、２６
比較器、 ２７ 制御ユニット、 ２９ ステータスレ
ジスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マティアス ローゼ ドイツ連邦共和国 シュツットガルト ヴ ェルダーシュトラーセ 43 (72)発明者 フランク−トーマス アイトリッヒ ドイツ連邦共和国 ロイトリンゲン シェ リングシュトラーセ 39 (72)発明者 ディートリッヒ シェーファー−ズィーベ ルト ドイツ連邦共和国 シュヴィーバーディン ゲン リークニッツァー シュトラーセ ４ (72)発明者 ミヒャエル シュトルガラ ドイツ連邦共和国 レムゼック フクスヴ ェーク 16

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 検出された作動パラメータ（ｎ，Ｔ，ｐ
    …）に基づいて操作量を計算するための計算ユニット
    （１０）と、操作量を出力するための少なくとも１つの
    出力ユニット（Ｋ１…Ｋｎ）とを備え、１つの出力ユニ
    ットは第１のレジスタおよび第２のレジスタ（２０，２
    １）と、比較器（２６）と、計数器（２５）と、制御ユ
    ニット（２７）とを含んでおり、前記レジスタはそれぞ
    れ前記計算ユニット（１０）に接続されており、前記比
    較器の第１入力側には角度に比例しているクロック信号
    が供給され、前記計数器のクロック入力側には固定のク
    ロック周波数を有する信号列が供給され、前記第１のレ
    ジスタ（２０）は前記比較器の第２の入力側に接続され
    ておりかつ前記第２のレジスタ（２１）は前記計数器
    （２５）に接続されており、前記制御ユニットには前記
    比較器の出力信号が供給されかつ該制御ユニットは前記
    計数器の出力側に相互接続されておりかつ該制御ユニッ
    トの出力側は切換出力段に接続されていることを特徴と
    する内燃機関における循環的に繰り返される過程の制御
    装置。
  2. 【請求項２】 検出された作動パラメータ（ｎ，Ｔ，ｐ
    …）に基づいて操作量を計算するための計算ユニット
    （１０）と、操作量を出力するための少なくとも１つの
    出力ユニット（Ｋ１…Ｋｎ）とを備え、１つの出力ユニ
    ットは第１のレジスタおよび第２のレジスタ（２０，２
    １）と、比較器（２６）と、制御ユニット（２７）とを
    含んでおり、前記レジスタはそれぞれ前記計算ユニット
    （１０）に接続されており、前記比較器の第１入力側に
    は角度に比例しているクロック信号が供給されかつ第２
    の入力側は前記第１のレジスタ（２０）および第２のレ
    ジスタ（２１）に接続されており、前記比較器（２６）
    の出力側は前記制御ユニット（２７）に相互接続されて
    おりかつ該制御ユニットの出力側は切換出力段に接続さ
    れていることを特徴とする内燃機関における循環的に繰
    り返される過程の制御装置。
  3. 【請求項３】 発生器ホイール評価回路（１２）に、ク
    ランク軸センサ（ＫＷ）および／またはカム軸センサ
    （ＮＷ）の信号が供給されており、その結果該発生器ホ
    イール評価回路は回転数（ｎ）を決定しかつ該発生器ホ
    イール評価回路（１２）の出力側は前記計算ユニット
    （１０）に接続されておりかつ該発生器ホイール評価回
    路から角度同期信号が供給されかつ前記比較器（２６）
    に供給される請求項１または２記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記制御ユニット（２７）は構成レジス
    タ（２３）を含んでおり、該構成レジスタには、個々の
    レジスタがどんな操作量を含んでおりかつ出力信号（２
    ８）の出力のためにレジスタ内容をどのように評価すべ
    きかが固定されている請求項１から３までのいずれか１
    項記載の装置。
  5. 【請求項５】 複数の出力ユニットは１つのモジュール
    （Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３）にまとめられておりかつそれぞれ
    の出力ユニットは切換出力段を制御する請求項１から４
    までのいずれか１項記載の装置。
JP06030697A 1996-03-18 1997-03-14 内燃機関における循環的に繰り返される過程の制御装置 Expired - Fee Related JP4145970B2 (ja)

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