(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランキング時の、電磁負荷、例えば、内燃機関の燃料噴射制御用電磁弁の制御方法であって、充電手段内に充電された電荷が、前記負荷の制御開始時に充電し直される方法において、燃料噴射が行われない状態後、始動過程の開始を指示する信号の評価により、当該の燃料噴射が行われない状態後の直後の燃料噴射を検出し、給電電圧よりも高い電圧に充電手段を充電し、前記始動過程の開始を指示するために、前記評価される信号を、スタータが作動された場合に印加される端子（５０）の電圧及び／又は回転数信号を使うことを特徴とする電磁負荷の制御方法。
【請求項２】
始動過程の開始を指示する信号が生じた際に、充電手段を充電する請求項１記載の方法。
【請求項３】
クランキング時の、電磁負荷、例えば、内燃機関の燃料噴射制御用電磁弁の制御装置であって、充電手段内に充電された電荷が、前記負荷の制御開始時に充電し直される装置において、燃料噴射が行われない状態後、始動過程の開始を指示する信号の評価により、当該の燃料噴射が行われない状態後の直後の燃料噴射を検出し、給電電圧よりも高い電圧に充電手段を充電する手段が設けられており、
前記始動過程の開始を指示するために、前記評価される信号は、スタータが作動された場合に印加される端子（５０）の電圧及び／又は回転数信号であることを特徴とする電磁負荷の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁負荷、例えば、内燃機関の燃料噴射制御用電磁弁の制御方法であって、充電手段内に充電された電荷が、前記負荷の制御開始時に充電し直される方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電磁負荷の制御用装置は、ドイツ連邦共和国特許公開第４４１３２４０号公報から公知である。ここには、スイッチオフ時に開放されるエネルギを、ブースターコンデンサに充電する装置が開示されている。直ぐ次の制御の開始時に、充電されたエネルギが負荷内で充電し直される。
【０００３】
更に、弁の本来の制御後の再充電時間中、電流の短時間のスイッチオンオフによって、付加的な電荷をコンデンサ内に充電する装置が公知である。この過程は、通常、再充電乃至リチャージと呼ばれる。この再充電は、できる限り短時間にする必要がある。と言うのは、使用できる時間は、例えば、大きな回転数の場合、非常に短くなることがあるからである。
【０００４】
点火スイッチを用いて、制御装置をスイッチオンした後、コンデンサは、一般には、充電されない。内燃機関が、比較的長い時間、燃料噴射が行われない作動状態にある場合、例えば、エンジンブレーキ作動状態では、コンデンサは、一般に、同様に、放電される。後続の制御の際、弁が開かれず、又は、遅延されて開かれる場合が生じることがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、電磁負荷の制御装置を、燃料噴射が行われない状態後最初の制御時でも、負荷の高速且つ正確なスイッチング過程を達成することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題は、本発明によると、燃料噴射が行われない状態後、始動過程の開始を指示する信号の評価により、当該の燃料噴射が行われない状態後の直後の燃料噴射を検出し、給電電圧よりも高い電圧に充電手段を充電し、始動過程の開始を指示するために、評価される信号を、スタータが作動された場合に印加される端子の電圧及び／又は回転数信号を使うことにより解決される。
【０００７】
【実施例】
本発明の装置について、以下、図示の実施例を用いて説明する。
【０００８】
本発明の装置は、有利には、内燃機関、殊に、自己点火内燃機関に使用される。そこでは、電磁弁が、燃料調量の制御のために使われている。この電磁弁は、以下、負荷と呼ぶ。本発明は、この用途に限定されるものではなく、高速スイッチングされる電磁負荷を必要とする所ではどこでも使用することができる。
【０００９】
内燃機関、殊に、自己点火内燃機関での用途の際、電磁弁の開時点は、シリンダ内への燃料の噴射開始時点に固定され、閉時点は、シリンダ内への燃料の噴射終了時点に固定されている。
【００１０】
図１には、本発明の装置の主要な要素が示されている。図示の実施例は、４シリンダ内燃機関である。この際、各負荷には、燃料噴射弁が配属されており、各燃料噴射弁には、内燃機関のシリンダが配属されている。内燃機関の比較的高いシリンダ数の場合、相応して、多数の弁、スイッチング手段及びダイオードが設けられている。
【００１１】
１００，１０１，１０２，１０３で、４つの負荷が示されている。負荷１００〜１０３の第１の端子は、それぞれ、スイッチング手段１１５及びダイオード１１０を介して電圧源１０５に接続されている。
【００１２】
ダイオード１１０は、そのアノードがプラス極に接続されており、そのカソードがスイッチング手段１１５と接続されているように構成されている。スイッチング手段１１５は、有利には、電界効果トランジスタである。
【００１３】
負荷１００〜１０３の第２の端子のそれぞれは、それぞれ１つの第２のスイッチング手段１２０，１２１，１２２，１２３を介して抵抗手段１２５と接続されている。スイッチング手段１２０〜１２３は、同様に、有利には、電界効果トランジスタである。スイッチング手段１２０〜１２３は、ローサイドスイッチとして示されており、スイッチング手段１１５は、ハイサイドスイッチとして示されている。抵抗手段１２５の第２の端子は、電圧源の第２の端子と接続されている。
【００１４】
各負荷１００〜１０３には、ダイオード１３０，１３１，１３２，１３３が配属されている。ダイオードのアノード端子は、それぞれ、負荷とローサイドスイッチとの間の接続点に接触接続されている。カソード端子は、コンデンサ１４５並びに別のスイッチング手段１４０と接続されている。スイッチング手段１４０の第２の端子は、負荷１００〜１０３の第１の端子と接触接続されている。このスイッチング手段１４０は、同様に有利には電解効果トランジスタである。このスイッチング手段１４０は、ブースタスイッチとも呼ばれる。コンデンサ１４５の第２の端子は、同様に給電電圧１０５の第２の端子と接続されている。
【００１５】
制御ユニット１６０は、ハイサイドスイッチ１１５に制御信号ＡＨを供給する。スイッチング手段１２０は、制御ユニット１６０から制御信号ＡＬ１が供給され、スイッチング手段１２１は、制御信号ＡＬ２が供給され、スイッチング手段１２２は、制御信号ＡＬ３が供給され、スイッチング手段１２３は、制御信号ＡＬ４が供給され、スイッチング手段１４０は、制御信号ＡＣが供給される。
【００１６】
電圧源１０５の第２の端子と、スイッチング手段１１５と負荷１００〜１０３の第１の端子との間の接続点との間には、ダイオード１５０が接続されている。この際、ダイオードのアノードは、電圧源１０５の第２の端子と接続されている。
【００１７】
この制御により、殊に、回転数センサ１８０の信号Ｎ、アクセルペダル位置ＦＰを示すセンサ１９５の信号及び端子５０に印加される電圧１９０が処理される。この端子５０には、スタータが作動された際に、電圧が印加される。端子５０の電圧は、スタータの作動状態乃至内燃機関の直ぐ差し迫った始動状態を示す。
【００１８】
抵抗１２５を用いて、負荷を流れる電流を検出することができる。
【００１９】
図示の装置によると、電流測定抵抗１２５を介して電流測定することは、スイッチング手段１２０〜１２３の１つが閉じられている場合に限って可能である。ローサイドスイッチが開かれている場合も、電流を検出することができるようにするために、電流測定抵抗を他の箇所に設けてもよい。例えば、コンデンサ１４５の第２の端子を、電流測定手段１２５とスイッチング手段１２０〜１２３との間の接続点に接続することができる。この場合、ローサイドスイッチが遮断されている場合に電流測定することもできる。更に、電流測定手段は、電圧源とハイサイドスイッチとの間、乃至、ハイサイドスイッチと負荷との間に設けてもよい。
【００２０】
図２のａには、ブースタトランジスタ１４０用の制御電流ＡＣが記載されている。図２のｂには、ハイサイドスイッチ１１５用の制御信号ＡＨが記載されている。図２のｃには、ローサイドスイッチの１つの制御信号ＡＬが示されている。図２のｄには、負荷を流れる電流Ｉが時間に亘って示されており、図２のｅには、コンデンサ１４５に印加される電圧ＵＣが時間に亘って示されている。この際、測定サイクルに相応する制御は、電磁弁用の予備燃料噴射なしで示されている。
【００２１】
各測定サイクルでは、種々のフェーズが区別される。フェーズ０では、負荷の制御の前で、終段が遮断される。制御信号ＡＣ、ＡＨ及びＡＬは、低電位である。つまり、ハイサイドスイッチ１１５、ローサイドスイッチ１２０〜１２３、及びブースタスイッチ１４０は、電流を遮断する。負荷を、電流は流れない。コンデンサ１４５は、その最大電圧ＵＣに充電される。これは、例えば、約８０ボルトの値になり、それに対して、電圧源の電圧は、約１２ボルトの値になる。
【００２２】
ブースタ作動期間と呼ばれる制御開始時の第１のフェーズでは、燃料を調量すべき負荷に配属されたローサイドスイッチが制御される。つまり、フェーズ１からは、信号ＡＬは、高いレベルをとる。それと同時に、線路ＡＣ上には、高い信号が送出され、この信号によって、スイッチ１４０が導通制御される。ハイサイドスイッチ１１５は、制御されず、このスイッチは更に遮断され続ける。このスイッチ手段の制御は、コンデンサ１４５によって、ブースタスイッチ１４０、相応の負荷、この負荷に相応するローサイドスイッチ及び電流測定手段１２５を介して電流が流れるように行われる。このフェーズでは、電流Ｉは、負荷の高い電圧によって非常に高速で上昇する。このフェーズ１は、コンデンサ１４５に印加される電圧が所定値Ｕ２を下回る場合に終了する。
【００２３】
始動電流調整期間とも呼ばれる第２のフェーズでは、スイッチオン電流は、ハイサイドスイッチ１１５によって受け取られ、ブースタは作動しない。第２のフェーズでは、ブースタスイッチ１４０用の制御信号は取り消され、従って、このスイッチ１４０は遮断される。ハイサイドスイッチ１１５及び負荷に配属されたローサイドスイッチ用の制御信号ＡＨ及びＡＬは、高いレベルに設定され、従って、このスイッチは電流を解除する。従って、電流が電圧源１０５からダイオード１１０、ハイサイドスイッチ１１５、負荷、相応のローサイドスイッチ、電流測定抵抗１２５を介して電圧源１０５に戻る。ハイサイドスイッチのクロック制御によって、電流測定抵抗１２５を用いて検出される電流は、始動電流ＩＡ用の予め設定することができる値に調整される。即ち、始動電流の目標電流に達すると、ハイサイドスイッチ１１５は、当該スイッチが遮断するように制御される。別の限界値を下回ると、このスイッチは、再度解除される。
【００２４】
ハイサイドスイッチ１１５が遮断された場合、フリーホイール回路が作動する。電流は、負荷からローサイドスイッチ、抵抗１２５及びフリーホイールダイオード１５０を通って流れる。
【００２５】
第２のフェーズは、制御ユニット１６０が始動フェーズの終了を送出した場合に終了する。これは、例えば、スイッチング時点検出部が、電磁弁の接極子がその新たな終端位置に達したことを検出した場合である。スイッチング時点検出部が、所定時間内で、電磁弁の接極子がその新たな終端位置に達したことを検出しない場合には、誤差が検出される。
【００２６】
第１の高速消去期間とも呼ばれる第３のフェーズでは、相応のローサイドスイッチは取り消される。これにより、電流は、それぞれの負荷から、この負荷に配属されたダイオード１３０〜１３３を通ってコンデンサ１４５に流され、負荷内に充電されたエネルギがコンデンサ１４５に充電し直される。その際、ハイサイドスイッチ１１５は、図示の実施例では、このスイッチが閉じられ続けるように制御される。このフェーズでは、電流は、始動電流ＩＡから保持電流ＩＨに低下する。それと同時に、コンデンサ１４５に印加する電圧は、値Ｕ３に上昇するが、この値は、明らかに値Ｕ１の下側である。この第３のフェーズは、保持電流用の目標値ＩＨに達した場合に終了する。始動電流ＩＡから保持電流ＩＨに移行する際に解除されるエネルギは、コンデンサ内に充電される。この際、特に有利には、始動電流から保持電流への移行は、高速消去に基づいて高速に行われる。
【００２７】
第３のフェーズには、保持電流調整期間とも呼ばれる第４のフェーズが続く。第２のフェーズの場合に相応して、ローサイドスイッチ用の制御信号は、その高いレベルにあり続け、即ち、負荷に配属されたローサイドスイッチは閉じられ続ける。ハイサイドスイッチ１１５の開閉によって、負荷を流れる電流は、保持電流の目標値に調整される。遮断されたハイサイドスイッチ１１５の場合、フリーホイール回路が作動する。電流は、負荷から、ローサイドスイッチ、抵抗１２５及びフリーホイールダイオード１５０を通って流れる。燃料噴射過程が閉じられると、フェーズ４は終了する。
【００２８】
それに続く第５のフェーズ（第２の高速消去期間とも呼ばれる）では、相応のローサイドスイッチが閉じられ、ハイサイドスイッチ１１５が導通制御される。このフェーズ内では、負荷を通って流れる電流は、同様に、高速で値ゼロに低下する。それと同時に、コンデンサ１４５に印加する電圧Ｕは、第３のフェーズの場合よりも小さな値だけ上昇する。
【００２９】
第３及び第５フェーズでは、電流Ｉの目標値は、高い値から低い値に移行する。このフェーズでは、それぞれ負荷に配属されたローサイドスイッチが、電流を遮断するように制御される。このフェーズでは、高速消去が行われる。これにより、電流は、その新たな目標値に達するようになる。
【００３０】
フェーズ２及び４では、電流調整は、ハイサイドスイッチのクロック制御によって行われる。遮断されたハイサイドスイッチの場合、フリーホイールダイオード１５０は作動している。このフェーズでは、電流はゆっくりと低下していく。これにより、比較的小さなスイッチング周波数になる。
【００３１】
第６のフェーズでは、終段は作動せず、即ち、燃料調量は行われない。つまり、ブースタスイッチ１４０用の制御信号、ハイサイドスイッチ用の制御信号ＡＨ、及びローサイドスイッチ用の制御信号ＡＬは、全て低レベルであり、全てのスイッチは遮断している。負荷を流れる電流は、０のままであり、コンデンサ１４５の電圧は、その値を維持し続ける。
【００３２】
この制御後の第７のフェーズ（後クロック制御期間とも呼ばれる）では、ハイサイドスイッチ１１５は、制御信号ＡＨによって再度その導電状態にされる。ローサイドスイッチを閉じることによって、負荷の１つを流れる電流が初期化される。この電流は、例えば、ダイオード１００、スイッチング手段１２０及び電流測定手段１２５を通って電圧源に還流する。電磁弁が未だ応動しないように選定された電流の目標値に達した場合、ローサイドスイッチは、開くように制御される。これにより、再度、負荷、ダイオード１３０〜１３３の１つ及びコンデンサ１４５からなる電流路が高速消去される。それにより、コンデンサ１４５に印加される電圧が上昇する。
【００３３】
電流が所定値を下回ると即座に、ローサイドスイッチ１２０は再度作動状態になる。この過程は、コンデンサ１４５の電圧が段階的に再度Ｕ１に達する迄繰り返される。この過程は、リチャージと呼ばれる。
【００３４】
それに続いて、フェーズ８では、全ての制御信号がリセットされ、全てのスイッチは、その遮断状態になる。このフェーズは、フェーズ０に相応する。
【００３５】
燃料噴射が行われない、内燃機関の状態後、負荷の最初の制御の際、コンデンサ１４５は放電される。この場合には、最初の制御の際に、コンデンサの利点を利用することができない。殊に、スイッチング過程は加速されず、燃料噴射も決められない。更に、内燃機関の始動時に、利用できる電圧は、通常の値以下に低下する。
【００３６】
この課題を解決するために、燃料噴射が行われない状態後、新たな最初の燃料噴射の前に、充電手段を充電することが提案されている。適切な信号の評価によって、直ぐ差し迫った燃料噴射が検出されて、コンデンサの充電過程が開始される。
【００３７】
そのような、燃料噴射が行われない状態は、内燃機関の停止状態である。充電過程は、差し迫った始動過程を示す信号が生じている場合に開始される。差し迫った始動過程を示す信号として、例えば、回転数信号、端子５０の電圧乃至端子１５の電圧を使うことができる。
【００３８】
燃料噴射が行われない別の状態は、エンジンブレーキ状態である。充電手段は、エンジンブレーキ状態の終了を示す信号が生じた場合に充電される。エンジンブレーキ状態の終了を示す信号としては、例えば、アクセルペダル位置信号を使うことができる。
【００３９】
内燃機関の差し迫った始動状態の検出のために、本発明によると、回転数センサ乃至端子５０の出力信号が評価される。運転手が、内燃機関の始動時に点火キーを操作すると、スタータが通電され、その際、端子５０に電圧が印加される。装置が、この電圧が印加されたことを検出した場合、再充電過程が開始される。端子１５の評価は、あまり適さない。と言うのは、点火系だけがスイッチオンされた場合に、この端子には既に電圧が印加されているからである。その際、運転手が点火系だけをスイッチオンし、後の時点になって初めて内燃機関を始動する場合も入ることができる。
【００４０】
特に有利には、回転数センサの最初のパルスが発生した場合、充電過程を開始すると良い。回転数センサとしては、一般的には、セグメントセンサ乃至インクリメントセンサ（規則的な間隔でパルスを送出する）が使用される。
【００４１】
直ぐ差し迫った始動を検出するために、この信号の他に、更に他の信号を評価することもできる。
【００４２】
図３には、種々の信号が時間に亘って記載されている。図３のａには、端子１５の電圧が時間に亘って記載されており、図３のｂには、端子５０の電圧が時間に亘って記載されている。図３のｃには、回転数センサ１８０のパルスが示されている。図３のｄには、コンデンサ１４５の電圧Ｕが記載されており、図３のｅには、負荷を流れる電流Ｉが記載されている。
【００４３】
図３には、最初の燃料噴射の前のスイッチオンの状態が示されている。時点ｔ０で、運転手が点火キーを作動し、端子１５の電圧が上昇する。時点ｔ１で、スタータが通電され、このことは、端子５０の電圧上昇に相応する。
【００４４】
時点ｔ１後直ぐに、回転数センサＮの最初のパルスが現れる。この時点ｔ１で、乃至、最初の回転数パルスＮが現れた時点で、本発明によると、コンデンサ１４５の充電が開始される。つまり、時点ｔ１から、図２に示されているフェーズ７の場合に相応して進行する。
【００４５】
この結果、時点ｔ２まで、電流はその都度上昇して再度降下し、電圧Ｕは、段階的に値Ｕ１に上昇する。この値に時点ｔ２で達すると、コンデンサ１４５は、完全に充電される。この状態は、図２のフェーズ７の経過後の燃料噴射後のコンデンサの状態に相応する。
【００４６】
時点ｔ３には、内燃機関での最初の燃料噴射が続き、時点ｔ４まで持続する。
【００４７】
時点ｔ３とｔ４との間では、フェーズ１〜５が処理される。続いて、コンデンサを再度充電するために、新たなリチャージ過程が続く。各燃料噴射時に、図２の時間経過が進行する。
【００４８】
図４には、この手続きが流れ図を用いて示されている。第１のステップ４００では、端子１５の電圧が上昇されているか検出される。これに続く問い合わせ部４１０では、端子５０に電圧が印加されているかどうか検査される。端子５０に電圧が印加されていない場合には、問い合わせ部４２０が続き、この問い合わせ部では、回転数パルスが生じているかどうか検査される。回転数パルスが生じていない場合には、新たに問い合わせ部４１０が続く。端子５０に電圧が印加されているか、乃至、回転数信号Ｎが生じている場合には、ステップ４３０で、コンデンサの充電過程が続く（図３で、時点ｔ１から示したように）。
【００４９】
両問い合わせ部は、図示のように２つ行うことができる。しかし、両問い合わせ部を１つしか行わないようにすることもできる。
【００５０】
特に有利には、前述の端子１５を監視すると良い。運転手が点火キーを作動すると、この端子には、電圧が印加される。その際、有利には、始動装置の作動前に、端子１５を評価すると良く、その際、この場合には、給電電圧は、一般に、始動装置の作動後よりも高い。この実施例では、ステップ４３０は、ステップ４００の直ぐ後に行われる。
【００５１】
別の実施例は、図５に示されている。第１のステップ５００では、燃料噴射が行われない作動状態が生じていることが検出される。そのような作動状態は、例えば、エンジンブレーキ作動で生じる。このエンジンブレーキ作動は、アクセルペダル乃至回転数の評価によって検出される。それに続く問い合わせ部５１０は、アクセルペダルの作動状態が生じているかどうか検査される。アクセルペダルの作動は、エンジンブレーキ作動状態の終了を示す。アクセルペダルが作動していない場合には、新たに問い合わせ部５１０が続く。アクセルペダルが作動している場合、ステップ５２０で、コンデンサの充電過程が続く（図３に時点ｔ１から示されているような）。
【００５２】
【発明の効果】
燃料噴射が行われない状態後最初の調量時でも、弁を高速スイッチングして正確に燃料調量することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置の回路装置
【図２】時間軸上で示した種々の信号
【図３】時間軸上で示した種々の信号
【図４】流れ図
【図５】流れ図
【符号の説明】
１００〜１０３  負荷
１０５  電圧源
１１０  ハイサイドスイッチ
１１５  スイッチング手段
１２０〜１２３  ローサイドスイッチ
１２５  抵抗手段
１６０  制御ユニット
【図１】
0004225598.tif 000002
【図２】
0004225598.tif 000003
【図３】
0004225598.tif 000004
【図４】
0004225598.tif 000005
【図５】
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