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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Antrieb einer elektrischen Einrichtung, die zur Kraftstoffzufuhr zu einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs verwendet werden kann.
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Eine herkömmliche Antriebsvorrichtung für eine elektrische Einrichtung dieser Bauart ist in dem US-Patentschrift
US 4 605 983 A (
JP 04-42805 B2 ) offenbart. Wenn diese Vorrichtung bei einer Hochdruckkraftstoffpumpe angewendet wird, wird ein durch eine in einem elektromagnetischen Ventil vorgesehenen Spule fließender Leitungsstrom (conduction current), derart gesteuert, dass er eine vorbestimmte Größe Ip vor Verstreichen einer vorbestimmten Zeitdauer nach dem Start des Ventilantriebs erreicht, so dass der bewegliche Körper des Ventils schnell betätigt werden kann. Danach wird der Leitungsstrom auf eine kleine Haltegröße Ih (< Ip) verringert, die groß genug ist, um lediglich den beweglichen Körper des Ventils an der gegenwärtigen Position zu halten. Folglich kann ein gutes Antriebsansprechen des elektromagnetischen Ventils oder des Betätigungsansprechens des Ventilkörpers lediglich durch Zufuhr eines verringerten Leitungsstroms oder eines verringerten Antriebsstroms erreicht werden.
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In der vorstehend beschriebenen Stromsteuerung ist eine Schalteinrichtung wie ein MOSFET in Reihe mit der Spule des elektromagnetischen Ventils geschaltet und wird zur Beibehaltung der Größe des Leitungsstroms zum ein- und ausschalten gesteuert. Wenn die Schalteinrichtung ausgeschaltet wird, fließt ein Lichtbogenlöschstrom Iex. Es ist wahrscheinlich, dass dieser Lichtbogenlöschstrom den in der Spule fließenden Leitungsstrom beeinträchtigt, wenn der MOSFET beim nächsten Mal eingeschaltet wird. Somit wird das Ventilantriebsverhalten verschlechtert.
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Das vorstehend beschriebene Problem taucht ungeachtet der Bauart des elektromagnetischen Ventils auf, d. h. ungeachtet ob es eine normal geschlossene Bauart oder eine normal geöffnete Bauart ist. Zusätzlich tritt das vorstehend beschriebene Problem ebenfalls in dem Fall eines elektromagnetischen Ventils auf, das als Kraftstoffeinspritzeinrichtung bzw. Kraftstoffinjektor (Kraftstoffeinspritzventil) zur Zufuhr von Kraftstoff zu der Brennkraftmaschine angewendet wird.
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Die Druckschrift
DE 26 12 914 A1 zeigt eine Antriebsvorrichtung, wie sie im Oberbegriff von Patentanspruch 1 angegeben ist. Diese Druckschrift offenbart eine Vorrichtung zur stromgeregelten Ansteuerung von elektromagnetischen Schaltsystemen, wobei ein Ventilstrom durch eine Zweipunktregelung geregelt wird.
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Die Druckschrift
US 4 680 667 A offenbart eine Solenoidansteuerungseinheit, bei der für den Ansteuerungsstrom konstante Periodenlängen verwendet werden.
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Die Druckschrift
DE 39 07 410 C1 offenbart einen Schaltregler mit einer Strombegrenzungseinrichtung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Antriebsvorrichtung für eine elektromagnetische Einrichtung bereit zu stellen, die ein gutes Antriebsverhalten gewährleisten kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Antriebsvorrichtung gelöst, wie sie in Patentanspruch 1 angegeben ist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Steuerungssystems einer Benzinbrennkraftmaschine der Direkteinspritzbauart, bei der die Erfindung angewendet wird,
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2 eine schematische Schnittansicht einer in dem System gemäß 1 verwendeten Hochdruckkraftstoffpumpe,
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3 ein Schaltbild einer elektronischen Steuerungseinheit, die als Vorrichtung zum Antrieb des elektromagnetischen Ventils für das System gemäß 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel verwendet wird,
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4 einen Graphen, der das Verhältnis zwischen einer Zeitdauer einer Stromleitung in einer Spule und der Größe eines Lichtbogenlöschstroms in der Spule zeigt,
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5 Zeitverläufe, die durch die elektronische Steuerungseinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgeführte Vorgänge darstellen, in denen eine Ausschaltzeit eines MOSFETs von einer kurzen Ausschaltzeit zu einer langen Ausschaltzeit variiert wird,
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6 Zeitverläufe von Vorgängen in dem Fall, dass die Ausschaltzeit des MOSFETs gleichförmig auf die lange Ausschaltzeit eingestellt ist,
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7 Zeitverläufe von Vorgängen in dem Fall, dass die Ausschaltzeit des MOSFETs gleichförmig auf die kurze Ausschaltzeit eingestellt ist,
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8 ein Schaltbild einer elektronischen Steuerungseinheit gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
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9 Zeitverläufe von Vorgängen, die durch die elektronische Steuerungseinheit gemäß einem ersten nicht erfindungsgemäßen Beispiel ausgeführt werden,
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10 ein Schaltbild einer elektronischen Steuerungseinheit gemäß einem zweiten nicht erfindungsgemäßen Beispiel, und
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11 Zeitverläufe von Vorgängen, die durch die elektronische Steuerungseinheit gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ausgeführt werden.
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Die Erfindung ist nachstehend ausführlicher unter Bezug auf die Ausführungsbeispiele beschrieben, die auf ein Steuerungssystem einer Benzinbrennkraftmaschine der Direkteinspritzbauart gerichtet sind. Gleiche oder ähnliche Bezugszeichen bezeichnen dieselben oder ähnliche Teile in allen Ausführungsbeispielen.
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In einem in 1 gezeigten Benzinbrennkraftmaschinen-Steuerungssystem wird Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 1 über eine Niedrigdruckpumpe 2 einer Hochdruckkraftstoffpumpe 3 zugeführt, die vor Zufuhr des Kraftstoffs zu einem Injektor (elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzventil) 4 den Druck des Kraftstoffs auf einen vorbestimmten Wert anhebt. Der Injektor 4 spritzt den Kraftstoff direkt in eine Kraftstoffkammer 5 der Brennkraftmaschine ein.
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Wie in 2 gezeigt, ist die Hochdruckkraftstoffpumpe 3 mit einem elektromagnetischen Ventil 6, einem Kolben 8, der sich entsprechend der Rotation einer Nockenwelle 7 der Brennkraftmaschine hin- und herbewegt, und einer Kraftstoffkammer 9 versehen, die mit dem Injektor 4 durch einen Kraftstoffzufuhrweg 10 verbunden ist, und deren Volumen sich mit der Hin- und Herbewegung des Kolbens 8 verringert und vergrößert.
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Es sei bemerkt, dass das elektromagnetische Ventil 6 ein Ventil der normal geöffneten Bauart ist. Das heißt, dass in dem elektromagnetischen Ventil 6, wenn kein Strom einer Spule L zugeführt wird, ein bewegbarer Ventilkörper 6a durch die Vorspannkraft einer Rücksprungfeder 6b gemäß der Darstellung in der Figur nach unten zu einer geöffneten Ventilposition vorgespannt ist, in der ein Kraftstoffzufuhrweg 11 von der Niedrigdruckpumpe 2 zu der Kraftstoffkammer 9 verbunden ist. Wenn der Spule L Strom zugeführt wird, wird demgegenüber der Ventilkörper 6a nach oben angezogen, wodurch die Vorspannkraft der Rücksprungfeder 6b zu einer geschlossenen Ventilposition überwunden wird, in der der Kraftstoffzufuhrweg 11 von der Niedrigdruckpumpe 2 zu der Kraftstoffkammer 9 blockiert ist.
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Wenn der Kolben 8 sich zur Zufuhr von Kraftstoff von der Niedrigdruckpumpe 2 zu der Kraftstoffkammer 9 in der Hochdruckkraftstoffpumpe 3 abwärts bewegt, wird die Spule 11 des elektromagnetischen Ventils 6 in einen energielosen Zustand versetzt (aberregt), um den Ventilkörper 6a zu der geöffneten Ventilposition zu bewegen, wodurch das elektromagnetische Ventil 6 geöffnet wird. Wenn sich der Kolben 8 zum Anheben des Drucks in der Kraftstoffkammer 9 zum Ausstoß des Kraftstoffs in der Kraftstoffkammer 9 zu dem Injektor 4 aufwärts bewegt, fließt demgegenüber der Strom durch die Spule L des elektromagnetischen Ventils 6, um den Ventilkörper 6a in die geschlossene Ventilposition zu bewegen, wodurch das elektromagnetische Ventil 6 geschlossen wird.
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Der Leitungszeitverlauf und die Leitungsdauer (Zeitverlauf und Dauer des Leitens des Storms) der in dem elektromagnetischen Ventil 6 angewendeten Spule L werden durch eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) 13 gemäß 1, die als Vorrichtung zum Antrieb des elektromagnetischen Ventils verwendet wird, synchron mit den Drehungen (der Rotationen) der Nockenwelle 7 und der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gesteuert. Die Antriebsvorrichtung empfängt elektrische Leistung aus einer an dem Fahrzeug angebrachten Batterie 12.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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Die elektronische Steuerungseinheit 13 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel weist wie in 3 gezeigt einen N-Kanal-MOSFET 21 auf, der in Reihe mit der Spule L auf einem Stromweg zur Zufuhr eines Leitungsstroms I aus einer Batterie 12 zu der in dem elektromagnetischen Ventil 6 vorgesehenen Spule L geschaltet ist. Der N-Kanal-MOSFET 21 dient als Schalteinrichtung, die zur Zufuhr des Leitungsstroms I zu der Spule L eingeschaltet werden kann, um das elektromagnetische Ventil 6 anzutreiben. Der Leitungsstrom I schließt das normalerweise geöffnete elektromagnetische Ventil 6.
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Die elektronische Steuerungseinheit 13 weist ebenfalls einen Mikrocomputer (MC) 23 zur Ausgabe eines hochpegeligen Antriebssignals SD auf, um den N-Kanal-MOSFET 21 einzuschalten. Das hochpegelige Antriebssignal (Antriebssignal auf hohem Pegel) SD wird auf der Grundlage eines Kurbelwellenrotationssignals, das durch einen Kurbelwellenrotationssensor der Brennkraftmaschine erzeugt wird, um den Rotationswinkel der Kurbelwelle (Kurbelwellenwinkel) darzustellen, und eines Nockenwellenrotationssignals ausgegeben, dass durch einen Nockenwellenrotationssensor erzeugt wird, um den Rotationswinkel der Nockenwelle (Nockenwellenwinkel) darzustellen. Der Mikrocomputer 23 erzeugt das Antriebssignal SD synchron mit dem Rotationswinkel der Kurbelwelle.
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Es sei bemerkt, dass dieses Ausführungsbeispiel das Schaltsystem auf niedrigem Potential anwendet, wobei ein Ende der Spule L mit dem Plus-Anschluss der Batterie 12 und das andere Ende der Spule L mit dem Drain des N-Kanal-MOSFETS 21 verbunden ist. Eine Diode 25 ist zwischen den Anschlüssen der Spule L geschaltet. Wenn der N-Kanal-MOSFET 21 ausgeschaltet wird, wird die in der Spule L gesammelte Energie über die Diode 25 als ein Lichtbogenauslöschungsstrom Iex entladen.
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Wie es in 4 gezeigt ist, verringert sich der Strom Iex im Laufe der Zeit nach einer Änderung des N-Kanal-MOSFETs 21 von dem eingeschalten Zustand zu dem ausgeschalteten Zustand. Das heißt, so lange die Zeitdauer Tx, in der der MSFET 21 abgeschaltet beibehalten wird, dieselbe ist, ist eine Stromabfallgröße Irp in dem Fall eines höheren Stroms Iex größer als eine Stromabfallgröße im Fall eines kleineren Stroms Iex.
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Zusätzlich weist die elektronische Steuerungseinheit 13 ebenfalls eine Leitungssteuerungsschaltung 27 auf, um den N-Kanal-MOSFET 21 derart einzuschalten, dass der durch die Spule L fließende Leitungsstrom I einen vorbestimmten Strombegrenzungswert erreicht, während der Mikrocomputer 23 das hochpegelige Antriebssignal SD ausgibt. Die elektronische Steuerungseinheit 13 weist weiterhin eine Strombegrenzungswert-Einstellschaltung 29 zum Einstellen eines ersten Strombegrenzungswerts Ip und eines zweiten Strombegrenzungswerts Ih auf. Als Begrenzung entsprechend einem Spitzenstrom bezeichnet, ist der erste Strombegrenzungswert Ip eine Stromgröße, die durch den durch die Leitungssteuerungsschaltung 27 gesteuerten Leitungsstrom I während einer ersten vorbestimmten Zeitdauer bzw. einem ersten vorbestimmten Zeitabschnitt T1 (first predetermined period) zu erreichen ist. Diese erste vorbestimmte Zeitdauer T1 beginnt von einem Zeitpunkt an, zu dem das hochpegelige Antriebssignal SD aus dem Mikrocomputer 23 ausgegeben wird. Als Begrenzung entsprechend einem Haltestrom bezeichnet, ist der zweite Strombegrenzungswert Ih eine Stromgröße, auf die der durch die Leitungssteuerungsschaltung 27 gesteuerte Leitungsstrom I einzustellen ist, nachdem die Zeitdauer T1 verstrichen ist. Der zweite Strombegrenzungswert Ih ist kleiner als der erste Strombegrenzungswert Ip.
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Die Leitungssteuerungsschaltung 27 weist einen Stromerfassungswiderstand 31, einen Vergleicher 33, ein Setz-Rücksetz-(SR-)Latch 35, einen Inverter 37, ein UND-Gatter 39, Zeitgeber 41A und 41B, ein UND-Gatter 43 und einen Schalter 61 auf. Der Stromerfassungswiderstand 31 ist zwischen der Source des N-Kanal-MOSFETS 21 und der Masse bzw. dem Minusanschluss der Batterie 12 geschaltet. Eine zwischen den Enden des Stromerfassungswiderstands 31 erzeugte Spannung Vi ist proportional zu dem durch die Spule L fließenden Leitungsstrom I. Die Spannung Vi wird an einen nichtinvertierenden (+) Eingangsanschluss des Vergleichers 33 angelegt. Der Ausgang des Vergleichers 33 ist mit einem Setzanschluss S des SR-Latchs 35 verbunden. Der an dessen Ausgangsanschluss Q auftretende Ausgang des SR-Latchs 35 wird durch den Inverter 37 invertiert. Der Ausgang des Inverters 37 und das durch den Mikrocomputer 23 erzeugte hochpegelige Antriebssignal SD werden dem UND-Gatter 39 zur Ausgabe eines Logik-Produkt-Signals dem Gate des N-Kanal-MOSFETS 21 zugeführt. Der Ausgangsanschluss Q des SR-Latchs 35 ist ebenfalls mit Eingangsanschlüssen T der Zeitgeber 41A und 41B verbunden.
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Wenn das SR-Latch 35 ein hochpegeliges Signal ausgibt, steuert der Zeitgeber 41 seinen internen Zähler zum Starten eines Zählvorgangs an. Wenn der Zählvorgang entsprechend einer vorab eingestellten Zeitdauer TA oder TB abgeschlossen ist, wird ein an einem Ausgangsanschluss Q des Zeitgebers 41A oder 41B auftretendes Signal auf einen hohen Pegel invertiert. Die Zeitdauer TA des Zeitgebers 41A ist kürzer als die Zeitdauer TB des Zeitgebers 41B. Wenn das SR-Latch 35 ein niedrigpegeliges Signal ausgibt, wird demgegenüber der interne Zähler des Zeitgebers 41A oder 41B zurückgesetzt und wird das an dem Ausgangsanschluss Q des Zeitgebers 41A oder 41B auftretende Signal auf einen niedrigen Pegel invertiert. Das an dem Ausgangsanschluss Q des Zeitgebers 41A oder 41B auftretende Signal und das durch den Mikrocomputer 23 erzeugte hochpegelige Antriebssignal SD werden dem UND-Gatter 43 zur Ausgabe eines Signals zu einem Rücksetzanschluss R des SR-Latchs 35 zugeführt.
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Demgegenüber weist die Strombegrenzungswert-Einstellschaltung 29 drei Widerstände 51, 52 und 53, einen NPN-Transistor 55 und einen Zeitgeber 57 auf. Der Zeitgeber 57 ist zur Steuerung des Transistors 55 und des Schalters 61 verschaltet. Die Widerstände 51, 52 und 53 sind in Reihe zwischen einer gesteuerten Leistungsversorgungsspannung Vc und der Masse geschaltet. Die Leistungsversorgungsspannung Vc wird in der elektronischen Steuerungsschaltung 13 von der Spannung VB der Batterie 12 erzeugt. Der Widerstand 51 ist mit der Spannungsseite Vc verbunden, der Widerstand 53 ist mit der Masseseite verbunden, und der Widerstand 52 ist zwischen den Widerständen 51 und 53 geschaltet. Ein Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 52 und 53 ist mit dem Kollektor des NPN-Transistors 55 verbunden. Das andere Ende des Widerstands 53 ist mit dem Emitter des NPN-Transistors 55 und der Masse verbunden. Eine an einem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 51 und 52 auftretende Referenzspannung Vref kann durch den NPN-Transistor 55 verändert werden.
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Das durch den Mikrocomputer 23 erzeugte hochpegelige Antriebssignal SD wird einem Eingangsanschluss T des Zeitgebers 57 zugeführt. Wenn das Antriebssignal SD von einem niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel angehoben wird, wird ein interner Zähler des Zeitgebers 57 zurückgesetzt und wird ein niedrigpegeliges Signal aus einem Ausgangsanschluss Q des Zeitgebers 57 zu dem NPN-Transistors 55 ausgegeben. Gleichzeitig wird ein Zählvorgang einer Zeitdauer T1 gestartet. Wenn der Zählvorgang entsprechend der vorab eingestellten Zeitdauer T1 abgeschlossen ist, wird das an dem Ausgangsanschluss Q des Zeitgebers 57 auftretende Signal auf einen hohen Pegel invertiert, um den NPN-Transistor 55 einzuschalten und um die Verbindung des Schalters 61 von dem Zeitgeber 41A zu dem Zeitgeber 41B zu ändern. Die an dem Verbindungspunkt zwischen zwei der Widerstände 51, 51 und 53, das heißt, den Widerständen 51 und 52 auftretende Referenzspannung Vref wird an einen invertierenden (–) Eingangsanschluss des Vergleichers angelegt, um die Referenzspannung Vref mit der durch den Stromerfassungswiderstand 31 erzeugten Spannung zu vergleichen.
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Wenn der NPN-Transistor 55 der Strombegrenzungswert-Einstellschaltung 29 ausgeschaltet ist, stellt in dieser Einheit 13 die an den invertierenden Eingangsanschluss des Vergleichers 33 angelegte Referenzspannung Vref den ersten Strombegrenzungswert Ip oder die Größe des Spitzenstroms dar. Es sei angenommen, dass die Widerstandswerte der Widerstände 51 bis 53 jeweils R51 bis R53 sind. In diesem Fall ist die den ersten Strombegrenzungswert Ip darstellende Referenzspannung Vref(Ip) durch die folgende Gleichung gegeben: Vref(Ip) = VC × (R52 + R53)/(R51 + R52 + R53)
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Der erste Strombegrenzungswert Ip ist ein Quotient, der als Ergebnis einer Teilung der Referenzspannung Vref(Ip) durch den Widerstandswert des Stromerfassungswiderstands 31 bestimmt ist. Der erste Strombegrenzungswert Ip ist auf einen derartigen Wert eingestellt, dass für eine normale Batteriespannung VB während der vorbestimmten Zeitdauer T1, die zu einem Zeitpunkt beginnt, zu dem der N-Kanal-MOSFET 21 eingeschaltet wird, der durch die Spule L des elektromagnetischen Ventils 6 fließende Leitungsstrom einmal den ersten Strombegrenzungswert Ip überschreitet, wodurch verursacht wird, dass die Betätigung des Ventilkörpers 6a des elektromagnetischen Ventils 6 mit einem hohen Zuverlässigkeitsgrad abgeschlossen wird. In dem Fall gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Betätigung des Ventilkörpers 6a eine Betätigung zum Schließen des elektromagnetischen Ventils 6.
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In der elektronischen Steuerungseinheit 13 wird, wenn der in der Strombegrenzungswert-Einstellschaltung 29 angewendete NPN-Transistor 55 eingeschaltet wird, einer der Widerstände 51 bis 53, das heißt, der Widerstand 53 kurzgeschlossen. In diesem Zustand ist die an den invertierenden Eingangsanschluss des Vergleichers 33 angelegte Referenzspannung Vref eine Spannung Vref(Ih) entsprechend dem zweiten Strombegrenzungswert Ih, das heißt der Größe eines Haltestroms. Es sei bemerkt, dass die Referenzspannung Vref(Ih) wie folgt gegeben ist. Vref(Ih) = VC × R52/(R51 + R52)
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Der zweite Strombegrenzungswert Ih ist ein Quotient, der als Ergebnis eines Teilens der Referenzspannung Vref(Ih) durch den Widerstandswert des Stromerfassungswiderstands 31 erhalten wird. Der zweite Strombegrenzungswert Ih ist als ein Minimalwert eingestellt, der zum Halten des Betriebs des elektromagnetischen Ventils 6 erforderlich ist, um in dem Fall gemäß diesem Ausführungsbeispiel das Ventil geschlossen zu halten. Der zweite Strombegrenzungswert Ih ist kleiner als der erste Strombegrenzungswert Ip.
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In der elektronischen Steuerungseinheit 13 vergleicht der in der Leitungssteuerungsschaltung 27 vorgesehene Vergleicher 33 den durch die Spule L fließenden Leitungsstrom I mit der Referenzspannung Vref, die dem ersten Strombegrenzungswert Ip oder dem zweiten Strombegrenzungswert Ih entsprechen kann. Jedes Mal, wenn der Leitungsstrom I die Referenzspannung Vref überschreitet, wird der N-Kanal-MOSFET 21 zeitweilig für eine Dauer TA oder TB ausgeschaltet, um den Leitungsstrom I wie in 5 gezeigt abzuschneiden. Die in der Leitungssteuerungsschaltung 27 vorgesehenen Zeitgeber 41A und 41B werden jeweils zur Erfassung des Verstreichens der Zeitdauern TA und TB verwendet. Demgegenüber wird der in der Strombegrenzungswert-Einstellschaltung 29 vorgesehene Zeitgeber 57 zur Erfassung des Verstreichens der Dauer T1 verwendet, die von einem Zeitpunkt an gemessen wird, wenn das hochpegelige Antriebssignal SD aus dem Mikrocomputer 23 ausgegeben wird. Wenn die Zeitdauer T1 verstreicht, wird der durch die Leitungssteuerungsschaltung 27 gesteuerte Begrenzungswert des Leitungsstroms I von dem ersten Strombegrenzungswert Ip auf den zweiten Strombegrenzungswert Ih verändert, wie es in 5 gezeigt ist.
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Der Betrieb gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist wie folgt unter Bezugnahme auf 5 zusammengefasst.
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Während der ersten Zeitdauer (die Zeitdauer, in der aus dem Zeitgeber 57 ein niedriger Pegel ausgegeben wird), die von dem Zeitgeber 57 von einem Zeitpunkt an gemessen wird, zu dem der Mikrocomputer ein hochpegliges Antriebssignal SD erzeugt, verbindet der Schalter 61 den Zeitgeber 41A und das UND-Gatter 43. In dieser Zeitdauer T1 wird das MOSFET 21 zum Ein- und Ausschalten gesteuert. Das heißt, dass jedes Mal, wenn der Vergleicher 33 erfasst, dass der Leitungsstrom I der Spule L den ersten Strombegrenzungswert Ip erreicht, das MOSFET 21 zeitweilig für die erste Ausschaltzeitdauer TA ausgeschaltet wird, die durch den ersten Zeitgeber 41A gemessen wird. Folglich wird der Leitungsstrom I auf den ersten Begrenzungsstromwert Ip begrenzt und auf etwa diesen beibehalten.
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Während der zweiten Zeitdauer T2 von dem Verstreichen der ersten Zeitdauer T1 bis zum Ende des hochpegligen Antriebssignals SD verbindet der Schalter 61 den zweiten Zeitgeber 41B mit dem UND-Gatter 43. In dieser zweiten Zeitdauer T2 wird der MOSFET 21 ebenfalls zum Ein- und Ausschalten gesteuert. Das heißt, dass jedes Mal, wenn der Vergleicher 33 erfasst, dass der Leitungsstrom I der Spule L den zweiten Strombegrenzungswert Ih erreicht, der MOSFET 21 zeitweilig für die zweite Ausschaltzeitdauer TB ausgeschaltet wird, die durch den zweiten Zeitgeber 41B gemessen wird. Folglich wird der Leitungsstrom I auf den zweiten Begrenzungsstromwert Ih begrenzt darauf beibehalten.
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Die durch die Zeitgeber 41A und 41B gemessenen Ausschaltzeiten TA und TB sind unterschiedlich eingestellt, so dass die erste Ausschaltzeit TA kürzer als die zweite Ausschaltzeit TB ist. Daher wird während jeder Ausschaltzeit TA der Stromabfall stärker verringert als in dem Fall der langen Ausschaltzeit TB gemäß 6. In dem Fall gemäß 6 sind die Ausschaltzeiten der ersten und zweiten Zeitdauern T1 und T2 gleichförmig auf die Ausschaltzeit TB eingestellt. Die Variation des Leitungsstroms I der Spule L in der ersten Zeitdauer T1 wird derart verringert, dass der Durchschnittsleitungsstrom Ipave näher an den ersten Begrenzungsstromwert Ip als in dem Fall gemäß 6 beibehalten wird. Somit wird die Ventilschließansprechzeit TC des elektromagnetischen Ventils 6 stärker als in dem Fall von 6 verkürzt.
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Weiterhin wird der Leitungsstrom I stärker von dem ersten Strombegrenzungswert Ip zu dem zweiten Strombegrenzungswert Ih bei einem Übergang von der ersten Zeitdauer T1 zu der zweiten Zeitdauer T2 als in dem Fall von 7 abgedämpft, in dem die Ausschaltzeit während der ersten und zweiten Zeitdauern T1 und T2 gleichförmig auf die erste Ausschaltzeit TA eingestellt sind. Somit wird der elektrische Leitungsverlust in der zweiten Zeitdauer T2 verringert.
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Da der Leitungsstrom I auf den zweiten Strombegrenzungswert Ih während einer kurzen Zeitdauer verringert wird, wird eine Lichtbogenlöschzeitdauer TF verkürzt, selbst wenn die zweite Zeitdauer verkürzt wird. Folglich wird die Ventilöffnungsansprechzeit TO ebenfalls stärker als in dem Fall von 7 verkürzt. Die Lichtbogenlöschzeitdauer TF eine Zeitdauer, in der nach Verschwinden des hochpegligen Antriebssignals der Leitungsstrom I von dem zweiten Strombegrenzungswert Ih auf Null verringert wird.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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In einem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel wird ein Zeitgeber 41 mit zwei Ausgängen QA und QB anstelle der zwei Zeitgeber 41A und 41B gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet.
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Der Zeitgeber 41 beginnt den Zählvorgang seines internen Zählers im Ansprechen auf das hochpeglige Ausgangssignal, das aus dem SR-Latch 35 ausgegeben wird. Der Zeitgeber erzeugt das hochpeglige Signal aus dem ersten Ausgangsanschluss QA, wenn die erste Ausschaltzeit TA (< TB) gezählt wird. Er erzeugt dann ein hochpegliges Signal aus dem zweiten Ausgangsanschluss QB, wenn die zweite Ausschaltzeit TB gezählt wird. Der Zeitgeber 41 setzt seinen internen Zähler zur Erzeugung des niedrigpegligen Signals aus den ersten und zweiten Ausgangsanschlüssen QA und QB zurück, wenn das niedrigpeglige Signal aus dem SR-Latch 35 ausgegeben wird. Der Schalter 61 verbindet wahlweise die Ausgangsanschlüsse QA und QB mit dem UND-Gatter 43 im Ansprechen auf das Ausgangssignal aus dem Zeitgeber 57, wodurch derselbe Betrieb wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erzielt wird.
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Gemäß einem ersten nicht erfindungsgemäßen Beispiel ist die elektronische Steuerungseinheit 13 zum Erreichen der Steuerung gemäß 9 aufgebaut. Gemäß diesem Beispiel steuert ein Zeitgeber allgemein die Einschaltzeit des MOSFETs 21 während der ersten Zeitdauer T1 und der zweiten Zeitdauer T2.
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Das heißt, dass während der ersten Zeitdauer T1 der Zeitgeber eine Einschaltzeit TA' des MOSFETs 21 zählt, nachdem der Leitungsstrom I zum ersten Mal nach dem Start des Antriebssignals auf den Strombegrenzungswert Ip ansteigt. Der MOSFET 21 wird eingeschalten gehalten, bis der Zeitgeber eine erste Einschaltzeit TA' zählt, wodurch der Leitungsstrom I über den Strombegrenzungswert Ip gehalten wird. Wenn der Leitungsstrom I auf den Strombegrenzungswert Ip aufgrund eines Ausschaltens des MOSFETs 21 nach der ersten Einschaltzeit TA' absinkt, startet der Zeitgeber den Zeitzählvorgang zum Wiederholen des vorstehend beschriebenen Vorgangs während der ersten Zeitdauer T1.
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Während der zweiten Zeitdauer T2 wird der Strombegrenzungswert von Ip auf Ih verändert und wird der MOSFET 21 in ähnlicher Weise wie in der ersten Zeitdauer T1 ein- und ausgeschaltet. Eine zweite Einschaltzeit TB' zum Einschalten des MOSFETs 21 in der zweiten Zeitdauer T2 ist länger eingestellt als die erste Einschaltzeit TA' in der ersten Zeitdauer T1. Wenn der MOSFET 21 nicht weiter eingeschaltet wird, benötigt der Leitungsstrom I eine längere Zeit zum Absinken auf den Strombegrenzungswert. Folglich wird die Ausschaltzeit des MOSFETs 21 in der zweiten Zeitdauer T2 ebenfalls länger als in der ersten Zeitdauer T1.
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Gemäß einem zweiten nicht erfindungsgemäßen Beispiel ist die elektronische Steuerungseinheit 13 zum Erzielen der in 11 gezeigten Steuerung während der ersten Zeitdauer T1 und der zweiten Zeitdauer T2 wie in 10 gezeigt aufgebaut. Gemäß diesem Beispiel steuert ebenfalls ein Zeitgeber allgemein die Einschaltzeit des MOSFETs 21.
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Das heißt, dass während der ersten Zeitdauer T1 der Strombegrenzungswert von Ipp auf Ip verändert wird, da ein SR-Latch 62 einen hohen Pegel ausgibt und ein Transistor 65 eingeschaltet wird, wenn der Leitungsstrom I aufgrund des ersten Einschaltens des MOSFETs 21 nach dem Start des Antriebssignals zum ersten Mal über den Strombegrenzungswert Ipp ansteigt. Der Zeitgeber 41A startet das Zählen der Einschaltzeit TA' des MOSFETs 21, nachdem der Leitungsstrom I auf den verringerten Strombegrenzungswert Ip aufgrund des Ausschaltens des MOSFETs 21 absinkt. Darauffolgend arbeitet der Zeitgeber 41A in derselben Weise wie gemäß dem ersten nicht erfindungsgemäßen Beispiel.
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Während der zweiten Zeitdauer T2 wird der Strombegrenzungswert von Ip auf Ih verändert, da der Transistor 55 eingeschaltet wird, und wird der MOSFET 21 in ähnlicher Weise durch den Zeitgeber 41B wie in der ersten Zeitdauer T1 ein- und ausgeschaltet. Eine zweite Einschaltzeit TB' zum Einschalten des MOSFETs 21 in der zweiten Zeitdauer T2 ist länger als die erste Einschaltzeitdauer TA' in der ersten Zeitdauer T1 eingestellt. Wenn der MOSFET 21 länger eingeschaltet wird, benötigt der Leitungsstrom I eine längere Zeit zum Absinken auf den Strombegrenzungswert. Folglich wird die Ausschaltzeit des MOSFETs 21 in der zweiten Zeitdauer T2 ebenfalls länger als in der ersten Zeitdauer T1.
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Der größte Teil des Hardware-Aufbaus einschließlich der Leitungssteuerungsschaltung 27 und der Strombegrenzungswert-Einstellschaltung 29 kann durch den Mikrocomputer 23 implementiert sein. In diesem Fall sollte der Mikrocomputer 23 eine Bauart sein, die einen Analog-Digital-Wandler zum Umwandeln der Spannung Vi des Widerstands 31 in ein entsprechendes digitales Signal aufweisen, das in der Verarbeitung in dem Mikrocomputer 23 verwendet werden kann.
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Weiterhin kann das Antriebssignal SD des Mikrocomputers 23 an das Gate des MOSFET 21 ohne das UND-Gatter 39 und den Inverter 37 angelegt werden. In diesem Fall kann ein NPN-Transistor zwischen dem Gate des MOSFET 21 und der Masse geschaltet werden. Dieser NPN-Transistor wird mit dem hochpegligen Signal des SR-Latch 35 eingeschaltet, so dass der MOSFET 21 zum Ausschalten gezwungen wird.
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Weiterhin kann das elektromagnetische Ventil eine Kraftstoffeinspritzbauart sein, die Kraftstoff in die Brennkraftmaschine einspritzt, oder eine Überströmventilbauart sein, die in einer Kraftstoffeinspritzpumpe für Dieselbrennkraftmaschinen verwendet wird. Es kann ebenfalls jede beliebige Bauart sein, die nicht in der Kraftstoffzufuhrsteuerung verwendet wird.
