JPH10501865A - 電磁負荷の制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電磁負荷の制御方法であって、例えば内燃機関に噴射さるべき燃料量に影響、作用を及ぼすための0111電磁弁の制御方法であって、電磁弁の制御の持続時間は所定の遅延時間だけ補正可能であるようにした当該方法において、上記遅延時間は、遮断時点での電流の瞬時値に依存して設定可能であるようにしたことを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】 電磁負荷の制御方法及び装置 技術水準 本発明は電磁負荷の制御方法及び装置に関する。ＤＥ−０ ４４ １５ ３６ １からは電磁負荷の制御方法及び装置が公知である。そのような電磁負荷は、殊 に内燃機関における燃料調量の制御のため使用される。この場合電磁弁により噴 射持続時間（期間）が設定（セッティング）される。 電磁弁の場合、通常、制御時点と電磁弁の応動動作（時点）との間で所定の時 間間隔が経過する。当該の時間間隔は、通常、弁のスイッチング（開閉）時間と 称される。このスイッチング（開閉）時間時間は、種々のパラメータ、例えば、 コイル温度とか、コイルを流れる電流に依存する。電磁弁の可変のスイッチング 時間によっても、同じく可変の噴射持続時間（期間）、以て、変化する噴射燃料 量が生ぜしめられる。 発明の課題 本発明の目的ないし課題とするところは、噴射される燃料量の制御方法及び装 置にて精度を高めることにある。上記課題は非従属形（主）請求の範囲（メイン クレーム）の特徴事項にて規定された構成要件により解決される。 本発明の方法及び装置により燃料調量の精度を著しく改善し得る。本発明の有 利な構成及び発展形態はサブフレームに規定されている。 図面 次に図示の実施例に即して本発明を説明する。図１は、本発明の装置のブロッ クダイヤグラムを示し、図２は、１実施例の詳細なブロックダイヤグラムを示し 、図３及び図４は、時間に関してプロットされた種々異なる（様々の）信号の特 性経過を示す。 実施例の説明 次に、噴射さるべき内燃機関における燃料量の制御のための装置の例に即して 本発明を説明する。但し、本発明はこの適用例に限定されない。電磁負荷の制御 持続時間を制御すべき場合には常に使用し得る、このことは殊に次のような場合 、特に当てはまる、即ち、電磁弁を流れる媒体の容積流が制御持続時間によって 定められる場合には特に当てはまる。 １００は、電磁弁を示す。電磁弁１００のコイルの第１端子は、給電電流（端 子）Ｕｂａｔと接続されている。電磁弁の第２端子は、スイッチング（切換）素 子１２０を介してアースと接続されている。スイッチング素子は有利にトランジ スタとして構成されている。電流測定素子は、有利にはオーム抵抗であり、ここ で、オーム抵抗における電圧降下は電流測定のため評価される。 スイッチング素子１１０には、制御信号Ａが加えられる。制御信号Ａが高いレ ベルをとる限り、スイッチング素子１１０は閉成し、そして、それにより負荷を 流れる電流がトリガ（イネーブリング）される。制御信号Ａはオア素子１３０に より生成（処理）される。オア素子１３０は制御ユニット１４０の制御信号Ｂ及 び時間延長（遅延）部（回路）１５０の出力信号ｔｖを結合する。時間延長（遅 延）部（回路）１５０には制御ユニット１４の出力信号Ｂ及び電流検出部（回路 ）１６０の出力信号が供給される。電流検出部（回路）１６０は抵抗１２０にお ける電圧降下を評価する。 上記装置は、次のように動作する。制御ユニット１４０は、図示されてない信 号を基にして、スイッチング素子１１０の作動のための制御信号Ｂを計算する。 信号Ｂが高いレベルをとると、当該信号Ａも、同様に高いレベルをとり、スイッ チング素子１１０により、負荷１００を流れる電流がトリガされる。電磁弁100 を電流がながれた後、当該の電磁弁により、内燃機関内への燃料調量がトリガさ れる。 信号Ｂがその低いレベルに低下し、時間延長（遅延）部（回路）１５０からは 信号が現れない場合、信号Ａも同様に低いレベルに低下し、それにより、スイッ チング素子１１の開放及び電流の流れの中断が生ぜしめられる。その結果電磁弁 １００は再び閉成（閉弁）され、燃料調量は終了する。 電磁弁１００の遮断特性は、規定的に、遮断の時点における磁気力により規定 される。そのような磁気力に対しては、種々の量が影響を及ぼす。これは、一方 では電圧、インダクタンスのトレランス、コイル抵抗、温度の影響である。スイ ッチング時間は、実質的に遮断の際の瞬時値Ｉ１、即ち、信号Ａの低いレベルへ の低下の際の瞬時の電流値Ｉ１に依存する。大きな電流値の場合は、小さい電流 値の場合におけるより長いスイッチング時間が生じる。 通常、電流は一定量でない。電流は一方ではコイルの抵抗に依存し、以て、コ イルの温度に依存する。さらに次のようにして電流制御を行わせることも可能で ある、即ち、電流が２つの電流値間で往復的に変動するようにして電流制御を行 わせ得る。インダクタンスの場合電流は投入後指数関数に従って、上昇する。弁 の遮断される時点が、次のような時点に当たる場合が起こり得る、即ち電流が未 だその終値に達していない時点に当たる場合が起こり得る。それらの場合におい て、スイッチング時間はそれの所定の値とは偏差が生じる。 本発明によれば、制御ユニットにより定められた遮断時点Ｔ１（これは制御終 了に相応する）の時点にて電流値Ｉ１は検出される。当該電流値Ｉ１に依存して 、時間延長（遅延）部（回路）１５０は実際の遮断時点ｔ２を次のように補正す る、即ち電磁弁の有効制御 持続時間として、遮断の場合電流終了値Ｉｍａｘへの到達の際生じる時間がセッ ティングされるように補正する。 信号Ｂがそれの低いレベルへ低下する時点ｔ₁での電流値Ｉ１を基にして、補 正時間△ｔが、遮断時点における電流値Ｉ１の関数として求められる。当該の持 続時間△ｔ中時間延長（遅延）部（回路）１５０は高いレベルを有する信号ｔｖ を送出する。その結果オア結合部（回路）１３０の出力信号Ａは、当該の持続時 間△ｔ中高いレベルに保持され、もって、電磁弁の制御持続時間は、当該時間△ ｔだけ延長される。 電流測定抵抗１２０の代わりに選択的に、負荷を流れる電流の測定のため他の 手法を使用することもできる。例えば所謂Ｓｅｎｓｅｆｅｔを使用することも可 能である。その場合、ＦＥＴが用いられ、該ＦＥＴによっては、負荷を流れる電 流に比例する部分電流が出力量として得られる。 図２中には時間延長（遅延）部（回路）１５０の実施態様を示す。図１中既に 記載の素子は、相応の参照符号で示されている。電流測定抵抗１２０にて生じる 電圧は、スイッチング素子２００を介して、オペアンプ２１０に達する。スイッ チング素子２００は制御ユニットの信号Ｂに依存してスイッチングされる。スイ ッチング素子２００とオペアンプ２１０との間では抵抗２２０とコンデンサ２３ ０がアースに接続されてい る。オペアンプ２１０の第２入力側は抵抗２４０、２４５から成る分圧器の中間 タップに接続されている。抵抗２４０、２４５からなる分圧器は、アースと電圧 源Ｖｃｃとの間に接続されている。オペアンプ２１０の出力側は抵抗２５０を介 してそれの第２入力側にフィードバックされている。オペアンプの出力側には、 信号ｔｖが現れ、該信号はオア素子１３０へ導かれる。 当該装置は次のように動作する。信号Ｂが高いレベルをとる限り、スイッチ２ ００は、それの閉成状態に保持される。その結果、コンデンサは、抵抗１２０に て生じる電圧降下による電圧に充電され、該電圧は負荷を流れる電流に比例する 。その際、オペアンプ２１０の出力信号ｔｖは、高い値をとる。信号Ｂがそれの 低い信号レベルに低下すると、スイッチング素子２００は開き、そしてコンデン サ２３０は、抵抗２２０を介してアースへ放電される。コンデンサに現れる電圧 が、抵抗２４０、２５０から成る分圧器により定められる値を下回ると直ちにオ ペアンプは貫通（導通）接続され、その結果オペアンプの出力信号は０へ低下す る。当該の回路（スイッチング）動作によってはそれだけ投入持続時間が延長さ れる遅延時間は、負荷１００を流れる電流値Ｉ１に依存するようになる。 本発明のさらなる実施例では時間延長（遅延）部（回路）１５０は特性領域（ マップ）部を有し、該特性 領域部（マップ）では信号Ｂの低下の時点ｔ１での電流の瞬時値Ｉ１と、時間間 隔△ｔ（該時間間隔だけ制御が延長される）との関係が格納されている。更に、 当該の量は、電流値Ｉ１から出発して所定関数ｆ（Ｉ１）に従って、計算され得 る。特性領域部（マップ）ないし関数ｆ（Ｉ１）は次のように選定されている、 即ち、小さな電流値Ｉ１の場合大きな持続時間△ｔが生じ、そして、大きな電流 値Ｉ１の場合小さな持続時間△ｔが生じるように選定されている。弁のスイッチ ング時間ＴＳは、遮断の時点に流れる電流Ｉ₁に依存する。当該関係は、理論的 考察により、又は測定により求められ得る。各電流値Ｉ１には１つの補正値△ｔ を対応付け得、それにより、良好な近似でスイッチング時間を電流値Ｉ１に無関 係に、もって、給電電圧の変動に無関係であって、制御時間にのみ依存するよう になる。 図３には、遮断の行われる際、即ち、負荷を流れる電流がそれの終値Ｉｍａｘ に到達した場合に信号Ｂが低い信号レベルヘ低下する際現れる特性経過の様子を 示す。図３ａには制御信号Ｂ及び制御信号Ａを示す。図３ｂには弁を流れる電流 Ｉを示し、図３ｃには電磁弁の作動状態を示す。 当初は、制御信号Ｂは高いレベルを有し、電磁弁を流れる電流Ｉはそれの最大 値Ｉｍをとる。電磁弁はそれの開放ポジション（位置）におかれている。時点ｔ １では制御ユニット１４０は制御信号Ｂの送出を中止する。それにより、電流Ｉ は０に低下する。電磁弁はさらなる時間に対してそれの開放ポジション（位置） 状態に保持される。時点ｔｏｆｆでの遅延時間の経過後はじめて、電磁弁はそれ の新たなポジション（位置）を占め、そして、閉じる。時点ｔ１と時点ｔｏｆｆ との間の遅延時間は、スイッチング時間ＴＳと称される。 図４には次のような場合における様子を示す、即ち、電流値Ｉ１が当該時点ｔ １にて未だ最大値Ｉｍａｘに達していない時点ｔ１にて遮断が行われる場合にお ける様子を示す。ここで、同じ時点にて遮断が行われると、スイッチング時間は 、一層より短くなり、そして調量（配量）は、相応に短縮され、それにより一層 わずかな燃料量が惹起される。 図４ａには、制御ユニット１４０の信号Ｂを示し、図４ｂにはスイッチング素 子１１０に供給される信号Ａを示す。図４ｃには、電流Ｉが示され、図４ｄには 、電磁弁の状態を示す。当初は（始めでは）、信号ＡとＢは、それの高いレベル をとる。その結果、電磁弁はそれの開放状態におかれる。時点ｔ１では制御ユニ ット１４０は、それの高い信号レベルから低い信号レベルへ低下する。時点ｔ１ での瞬時の電流値Ｉ１は、電流値Ｉｍａｘより小である。その結果、スイッチン グ時間は、図３に示す遮断過程の場合におけるより短 いようになる。 制御持続時間を相応に補正するため、時間延長（遅延）部（回路）１５０は、 持続時間△ｔの間加わる信号ｔｖを生成する。それにより、スイッチング素子１ １０に加えられる出力信号Ａが時点ｔ２まで加わるようになる。それにより、電 流は更に上昇し、そして、時点ｔ２以降低下するようになる。電磁弁は、時点ｔ_off からはじめて燃料流を阻止する。 信号ｔｖないし遅延時間△ｔは次のように設定される、即ち弁が信号Ｂが低下 してから、固定の閉成時間ＴＳの経過後閉じるように設定される。有利にはスイ ッチング時間ＴＳは、所定の電流値Ｉｍａｘの際に、検出され、そして、制御ユ ニットにより信号Ｂの検出の際考慮される。本発明の構成では次のように設計し 得る、即ち、電流値Ｉｍａｘが、任意の電流値であるように設計し得る。弁が時 点ｔ_offで閉じることを達成するため、制御ユニット１４０は信号Ｂを送出し、 該信号Ｂは、時点ｔ_offよりスイッチング時間ＴＳだけ前にてそれの低いレベル ヘ低下するようにするのである。。 値０へ信号Ｂが低下する際生じる電流値Ｔ１が値Ｉｍａｘと偏差を呈する場合 には、時間延長（遅延）部（回路）１５０は、制御信号Ａを、遮断時間における 電流値Ｉ１に依存する持続時間△ｔだけ補正する。有利には持続時間△ｔは、信 号Ｂの低下の際の電流値Ｉ １と、電流値Ｉｍａｘ（該電流値Ｉｍａｘでは予期されるスイッチング時間ＴＳ が求められている）との差に依存して設定される。両電流値Ｉ１、Ｉｍａｘが等 しい場合、持続時間△ｔは、０になる。電流値Ｉ１が電流値Ｉｍａｘより小であ る場合、制御（作用期間）は延長され、ここで、それだけ制御（作用期間）が延 長される値△ｔは、両値間の大きな偏差のある場合は、小さな偏差のある場合に おけるより大である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｈ０１Ｆ 7/18 9172−5Ｅ Ｈ０１Ｆ 7/18 Ｈ (72)発明者 ライナー キーンツラー ドイツ連邦共和国 72770 ロイトリンゲ ン エルンスト−フェルガー−ヴェーク 78 (72)発明者 アルフレート コンラート ドイツ連邦共和国 96129 シュトルレン ドルフ カタリーネンヴェーク ４ (72)発明者 ヴォルフガング シュマウダー ドイツ連邦共和国 72829 エングシュテ ィンゲン レルヒェンシュトラーセ 21 (72)発明者 フォルカー ガンデルト ドイツ連邦共和国 67472 エスタール ハウプトシュトラーセ 126 (72)発明者 マッティアス クレチュマー ドイツ連邦共和国 71665 ファイヒンゲ ン ハイデンリング 13 (72)発明者 フランツ テメス アメリカ合衆国 4833 ファーミントン ヒルズ ヒルズ テク ドライヴ 38000

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．電磁負荷の制御方法であって、例えば内燃機関内に噴射さるべき燃料量に影 響、作用を及ぼすための電磁弁の制御方法であって、電磁弁の制御の持続時間は 所定の遅延時間（△ｔ）だけ補正可能であるようにした当該方法において、 上記遅延時間（△ｔ）は、遮断時点（ｔ１）での電流の瞬時値（Ｉ１）に依 存して可調整であるようにしたことを特徴とする電磁負荷の制御方法。 ２．前記遅延時間（△ｔ）は、電流（Ｉ１）の瞬時値と所定の電流値（Ｉｍａｘ ）との間の差に依存して設定可能であるようにしたことを特徴とする請求の範囲 １記載の方法。 ３．遅延時間は、電流（Ｉ１）の瞬時値に依存して特性領域部（マップ）内に格 納されるようにしたことを特徴とする請求の範囲１又は２記載の方法。 ４．電流（Ｉ１）の小さな瞬時値の場合、遅延時間（△ｔ）に対する大きな値が 設定可能であるようにしたことを特徴とする請求の範囲２又は３記載の方法。 ５．電流（Ｉ１）の大きな瞬時値の場合、遅延時間（△ｔ）に対する小さな値が 設定可能であるようにしたことを特徴とする請求の範囲２又は３記載の方法。 ６．電磁負荷の制御装置、例えば内燃機関内に噴射さるべき燃料量に影響を及ぼ す電磁弁の制御装置であって、電磁弁の制御の持続時間を所定の遅延時間（△ｔ ）だけ補正する手段を有する当該制御装置において、 上記遅延時間（△ｔ）を遮断時点での電流の瞬時値（Ｉ１）に依存して調整 する手段が設けられていることを特徴とする電磁負荷の制御装置。