DE10054994B4

DE10054994B4 - Steuersystem zur Kraftstoffeinspritzung bei Brennkraftmaschinen mit Zylindereinspritzung

Info

Publication number: DE10054994B4
Application number: DE10054994A
Authority: DE
Inventors: Takahiko Kobe Ono; Norihisa Fukutomi; Hirofumi Ohuchi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-04-28
Filing date: 2000-11-07
Publication date: 2005-12-29
Anticipated expiration: 2020-11-08
Also published as: JP2001317394A; US6532940B1; DE10054994A1

Abstract

Kraftstoffeinspritzsteuersystem für eine Brennkraftmaschine mit Zylindereinspritzung, welches aufweist:
ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil (1) zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in einen Zylinder der Brennkraftmaschine;
eine Übererregungstreibervorrichtung (2) zur Ausgabe eines Übererregungsstroms zum Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils von einer an Bord vorgesehenen Stromversorgungseinheit, die bei einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist, das mit der Zylindereinspritzungs-Brennkraftmaschine versehen ist, an das Kraftstoffeinspritzventil während einer vorbestimmten Übererregungszeitzeitdauer entsprechend einer Versorgungsspannung der Stromversorgungseinheit;
eine Haltetreibervorrichtung (3) zur Ausgabe eines Haltestroms, der kleiner als der Übererregungsstrom ist, von der an Bord des Fahrzeugs befindlichen Stromversorgungseinheit an das Kraftstoffeinspritzventil, um das Kraftstoffeinspritzventil in einem geöffneten Zustand zu halten;
eine Kraftstoffeinspritzventilsteuervorrichtung (4) zum Umschalten des Ausgabebetriebs der Übererregungstreibervorrichtung auf den Ausgabebetrieb der Haltetreibervorrichtung, um hierdurch den Treiberbetrieb des Kraftstoffeinspritzventils zu steuern;
eine Spannungsdetektorvorrichtung zur Feststellung der Ausgangsspannung der Stromversorgungseinheit; und
eine Schaltzeitpunktänderungsvorrichtung (5) zum Ändern eines Zeitpunkts zum Umschalten des Ausgabebetriebs der Übererregungstreibervorrichtung auf den Ausgabebetrieb der...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuer- oder Regelsystem zur Kraftstoffeinspritzung bei Brennkraftmaschinen mit Zylindereinspritzung.

Allgemein wurde z. B. in der DE 31 52 626 C1 die Aufgabe gestellt, eine elektronische Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Bauelements zu schaffen, bei der die vom Schaltzustand des Bauelements abhängige Umschaltung des Stromsollwertes vom Wert für den Anzugsstrom auf den Wert für den Haltestrom weitgehend unabhängig von der dem Bauelement zugeführten Versorgungsspannung erfolgt.

Eine Lösung dieser Aufgabe bei einem Magnetventil ist aus der DE 28 05 028 C3 bekannt, bei welchem die Taktung für den Haltestrom des Magnetventils bei erheblichem Abfall der Bordnetzspannung ausgesetzt wird.

Eine andere Lösung der vorgenannten Aufgabe z. B. bei einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist aus der DE 196 32 425 A1 bekannt, bei welcher ein Pulsmuster und die Anzugzeitdauer in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen so bestimmt werden, dass sie den jeweiligen Erfordernissen angepasst werden.

Des weiteren ist es bei Brennkraftmaschinen mit Kraftstoffeinspritzung bekannt, Pumpverluste der Brennkraftmaschine dadurch zu verringern, dass eine magere, geschichtete Verbrennung vorgenommen wird (also die Verbrennung eines mageren Kraftstoffgemisches in geschichtetem Zustand), durch Erhöhung des Massenmischungsverhältnisses der Luft und des Kraftstoffs (also des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses) innerhalb des Brennkraftmaschinenzylinders. In diesem Fall ist es erforderlich, die minimale Kraftstoffeinspritzmenge zu verringern, verglichen mit der MPI-Brennkraftmaschine.

Hierzu wurde in der Druckschrift JP-4 23100A ein Treibersystem für das Kraftstoffeinspritzventil vorgeschlagen, das im folgenden anhand von 15 und 16 der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben wird.

15 zeigt schematisch als Blockschaltbild den Aufbau eines herkömmlichen Kraftstoffeinspritzventiltreibersystems für eine Zylindereinspritz-Brennkraftmaschine. In dieser Figur ist eine Kraftstoffeinspritzventilsteuervorrichtung 4 so ausgebildet, dass sie eine Übererregungstreibervorrichtung 2 betätigt, um hierdurch ein Kraftstoffeinspritzventil 1 durch einen ersten Treiberstrom (der als der Übererregungsstrom bezeichnet wird) zu öffnen, der von einer Batteriestromquelle bei der Batteriespannung geliefert wird. Daraufhin betätigt die Kraftstoffeinspritzventilsteuervorrichtung 4 eine Haltetreibervorrichtung 3, um den Treiberstrom, nämlich den Übererregungsstrom, auf einen zweiten Treiberstrom (der nachstehend als der Haltestrom bezeichnet wird) umzuschalten, der kleiner ist als der erste Treiberstrom oder Übererregungsstrom, wobei der zweite Treiberstrom oder Haltestrom dem Kraftstoffeinspritzventil 1 zugeführt wird, um dieses im geöffneten Zustand zu halten.

Durch Einsatz einer Treiberstromumschaltung, wie sie voranstehend beschrieben wurde, bei dem Treibersystem zum Treiben des Kraftstoffeinspritzventils kann das Verhalten des Kraftstoffeinspritzventils auf sichere Weise verbessert werden, wobei die Linearität der Kraftstoffeinspritzeigenschaften selbst in einem Bereich niedriger Impulsfrequenz beibehalten wird, was vorteilhaft ist.

Als nächstes erfolgt unter Bezugnahme auf das in 16 dargestellte Zeitablaufdiagramm eine Beschreibung des Kraftstoffeinspritzsteuerbetriebs eines herkömmlichen Einspritzventiltreibersystems. In diesem Zeitablaufdiagramm stellen die einzelnen Signalformen, die mit durchgezogenen Linien dargestellt sind, den Betrieb des herkömmlichen Kraftstoffeinspritzventiltreibersystems in jenem Zustand dar, in welchem die Batteriespannung den Wert V0 aufweist (vgl. die obere Zeile (a)). Die Dauer oder Breite Pw0 des Treiberimpulses für das Kraftstoffeinspritzventil 1 (vgl. Zeile (b)) wird als Summe einer effektiven Impulsbreite oder Dauer Te0 (entsprechend der effektiven Treiberzeitdauer für die tatsächliche Kraftstoffeinspritzung) und einer Totzeit Td0 (vgl. Zeile (e)) festgelegt. Hierbei ist die Totzeit als der Zeitraum definiert, der von dem Zeitpunkt, an welchem der Treiberimpuls mit der Breite Pw0 angelegt wurde, bis zu dem Zeitpunkt geht, an welchem die Hebeoperation des Kraftstoffeinspritzventils 1 tatsächlich begonnen wird.

Im allgemeinen weist die Totzeit Td eine derartige Abhängigkeit von der Batteriespannung auf, wie dies in 3 dargestellt ist. Hieraus wird die Batteriespannungs/Totzeit-Charakteristik sofort verständlich. Die Batteriespannungs/Totzeit-Charakteristik wird vorher in einer (nicht gezeigten) Steuereinheit gespeichert, als Tabellendaten oder Kennfelddaten, wobei die Batteriespannung einen Indexparameter darstellt. Durch Rückgriff auf die Kennfelddaten kann daher auf der Grundlage der Batteriespannung die Totzeit Td bestimmt werden.

Die Übererregungstreibervorrichtung 2 beginnt den Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils 1 dadurch, dass sie dem Einspritzventil den Übererregungsstrom zuführt, synchron zur Vorderkante des Treiberimpulses, welche die Impulsbreite Pw0 aufweist, damit der Übererregungsstrom durch eine Kolbenwicklung des Kraftstoffeinspritzventils 1 fließen kann, und zwar über eine vorbestimmte, ordnungsgemäße Ventilöffnungszeit Tk0 (vgl. Zeile (c) in 16). Nach Beendigung des Übererregungsbetriebs des Kraftstoffeinspritzventils durch die Übererregungstreibervorrichtung 2 liefert dann die Haltetreibervorrichtung (die auch einfach als Haltevorrichtung bezeichnet wird) 3 dann einen Haltestrom an das Kraftstoffeinspritzventil 1, anschließend an den Übererregungstreiberstrom. Die Zufuhr des Haltestroms durch die Haltetreibervorrichtung 3 wird synchron zur hinteren Flanke des Treiberimpulses mit der Impulsbreite Pw0 beendet. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird auch dieser Treiberimpuls selbst durch Pw0 bezeichnet.

Als weiteres Kraftstoffeinspritzventilbetriebsschema wird auch ein derartiges System eingesetzt, bei welchem die Batteriespannung erhöht wird, durch Verwendung einer Hochspannungsversorgungsschaltung, um mit dieser einen Übererregungsstrom an das Kraftstoffeinspritzventil 1 zu liefern, und zwar in dem Versuch, die Ventilöffnungsoperation mit verbessertem Reaktionsvermögen durchzuführen, so dass die Linearität der Kraftstoffeinspritzeigenschaften selbst in einem Bereich niedrigerer Impulsfrequenz sichergestellt werden kann, wie dies in der Druckschrift JP-10 47140A beschrieben wird.

Bei dem herkömmlichen Antriebssystem zum Betreiben des Kraftstoffeinspritzventils, bei welchem diesem der Übererregungsstrom auf der Batteriespannung zugeführt wird, wie im Falle des elektromagnetischen Kraftstoffinjektor-Antriebsystems, welches in der Druckschrift JP-4 23100A beschrieben wird, werden jedoch die Änderungen der Kraftstofffluss-Eigenschaften nicht berücksichtigt, die durch Störungen hervorgerufen werden, beispielsweise den Einfluss der Änderung der Batteriespannung, die an das Kraftstoffeinspritzventil angelegt wird, Änderungen des Widerstands der Kolbenwicklung, die einen Teil des elektromagnetischen Kraftstoffinjektors bildet (nachstehend wird dieser Widerstand der Kolbenwicklung auch als der Wicklungswiderstand bezeichnet), eine Änderung des dem Kraftstoffeinspritzventil zugeführten Kraftstoffdruckes, usw. Bei dem herkömmlichen Kraftstoffeinspritzventil-Treibersystem, das bislang bei Brennkraftmaschinen eingesetzt wird, tritt daher das schwerwiegende Problem auf, dass die Kraftstoffeinspritzmenge nicht auf einen gewünschten Wert gesteuert oder geregelt werden kann, wenn derartige Störungen wie voranstehend geschildert auftreten.

Als Beispiel sind Operationen des elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzventiltreibersystems bei einer Batteriespannung, die auf einen Pegel V1 (< V0) abgesunken ist, in 16 als gestrichelte Linien dargestellt. Hierbei kann die Dauer oder Breite Pw1 des Kraftstoffeinspritzventiltreiberimpulses als Summe der effektiven Impulsbreite Te0 und der Totzeit Td1 (sh. die untere Zeile (e)) festgelegt werden, wenn die Batteriespannung auf V1 absinkt.

Bei dem Beispiel, das in 16 dargestellt ist, wird für die Dauer des Treiberimpulses angenommen, dass er an einem Zeitpunkt t endet. Daher wird der Treiberimpuls mit einer Impulsbreite Pw1 (sh. die obere Zeile (a)) zum Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils zu einem früheren Zeitpunkt angelegt, welcher der Verlängerung des Totzeitzeitraums von Td0 bis Td1 entspricht.

In diesem Zusammenhang wird angenommen, daß der Übererregungsstrom an das Kraftstoffeinspritzventil 1 über eine Zeitdauer Tk1 (vgl. (c)) angelegt wird, welcher dem Zeitraum Tk0 entspricht (vgl. wiederum (c)), wenn die Batteriespannung den Wert V0 aufweist, unabhängig von der Absenkung der Batteriespannung von dem Pegel V0 auf den Pegel V1. Dann nehmen die Steigung und der Spitzenwert des durch des Kraftstoffeinspritzventils 1 fließenden Stromes jeweils einen kleineren Wert an, verglichen mit jenem Fall, in welchem die Batteriespannung den Wert V0 aufweist. Vgl. (c) in 16. Daher wird die Größe der Anziehungskraft des Kolbens geringer, wodurch die Hebeoperation des Kraftstoffeinspritzventils 1 beeinträchtigt wird. Daher tritt eine Verschlechterung in Bezug auf die Genauigkeit der eingespritzten Kraftstoffmenge auf. Schlimmstenfalls kann die Situation auftreten, dass das Kraftstoffeinspritzventil nicht geöffnet werden kann. Hierbei entspricht die Kraftstoffeinspritzmenge im wesentlichen der Fläche (integrierter Wert) unter einer Kurve, welche die Hebeoperation des Kraftstoffeinspritzventils darstellt, die in 16 in der untersten Zeile dargestellt ist.

Andererseits ist zu berücksichtigen, dass die Batteriespannung, die von der Batteriespannungsdetektorvorrichtung 5 festgestellt wird, überlagerte Brummkomponenten aufweist, die infolge der Erzeugung elektrischen Stroms durch einen Generator an Bord eines Fahrzeuges und infolge von Schaltrauschen verschiedener elektrischer Verbraucher auftreten. Wenn daher die Übererregungszeitdauer und die Totzeit einfach nur auf der Grundlage der detektierten Spannung eingestellt werden, werden die Übererregungszeitdauer und auch die Zeitdauer der Totzeit mehr oder weniger falsch eingestellt, infolge der Rausch- und Brummkomponenten, die wie voranstehend geschildert der Batteriespannung überlagert sind, und dies führt schließlich zu einer stärkeren Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge, was zu schwerwiegenden Problemen führt.

Wenn die Wicklungstemperatur des Kraftstoffeinspritzventils 1 ansteigt, wobei der Wicklungswiderstand auf einen Wert R1 (> R0) ansteigt, ergibt sich darüber hinaus ein derartiger Betrieb des Kraftstoffeinspritzventiltreibersystems, wie dies in 17 mit gestrichelten Linien dargestellt ist. Die Dauer oder Breite Pw0 des Impulses zum Antrieb des Kraftstoffeinspritzventils 1 wird als Summe der effektiven Impulsbreite Te0 und der Totzeit Td0 festgelegt, wenn die Batteriespannung den konstanten Wert V0 aufweist. Vgl. auch 16).

Wenn in diesem Fall derselbe Übererregungsstrom wie jener, wenn der Wert des Wicklungswiderstandes R0 beträgt, dem Kraftstoffeinspritzventil 1 während der Übererregungszeitdauer Tk0 zugeführt wird, nimmt der Betrag des Leitungsstroms ab, und infolgedessen nehmen die Steigung und der Spitzenwert des durch das Kraftstoffeinspritzventils 1 fließenden Stromes jeweils einen kleineren Wert an, wie dies in 17 durch die gestrichelten Linien dargestellt ist, im Vergleich zu jenem Fall, in welchem der Wicklungswiderstand R0 beträgt. Daher wird die Größe der Anziehungskraft des Kolbens geringer, was zu einer Ungenauigkeit in Bezug auf die Hebeoperation des Kraftstoffeinspritzventils 1 führt. Daher ergibt sich eine Verschlechterung der Genauigkeit der eingespritzten Kraftstoffmenge. Schlimmstenfalls kann die Situation auftreten, dass das Kraftstoffeinspritzventil nicht geöffnet werden kann.

Wenn sich der Kraftstoffdruck ändert, der auf das Kraftstoffeinspritzventil 1 einwirkt, ändert sich das Gleichgewicht zwischen der Anziehungs- oder Zugkraft zum Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils und dem Kraftstoffeinspritzdruck selbst dann, wenn die Anziehungskraft konstant ist, die von der Kolbenwicklung aufgebracht wird, was zu einer entsprechenden Änderung des ausgeglichenen Zustands zwischen dem Kraftstoffdruck und der Anziehungs- oder Zugkraft des Nadelventils zum Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils führt, wodurch wiederum die Genauigkeit der eingespritzten Kraftstoffmenge beeinträchtigt wird.

Im Falle eines Einspritzventiltreibersystems, welches so ausgelegt ist, dass es den ersten Treiberstrom (Übererregungsstrom) von einer Hochspannungsversorgungsschaltung bei hoher Spannung ausgibt, wie dies in der JP 10-47140 A beschrieben wird, ist die Beeinträchtigung in Bezug auf die Genauigkeit der eingespritzten Kraftstoffmenge unter dem Einfluss derartiger Störungen, wie sie voranstehend geschildert wurden, weniger schlimm, verglichen mit jenem System, bei welchem der Übererregungsstrom bei der Batteriespannung ausgegeben wird. Allerdings ist immer noch die Schwierigkeit vorhanden, dass die elektrische Schaltung teuer ist, da die Hochspannungsversorgungsschaltung eingesetzt werden muss, die sehr kostenaufwendig ist.

Angesichts des voranstehend geschilderten Stands der Technik besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Lösung der Probleme des herkömmlichen Kraftstoffeinspritzsteuersystems, das voranstehend geschildert wurde. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Kraftstoffeinspritzsteuersystem für eine Brennkraftmaschine mit Zylindereinspritzung zur Verfügung zu stellen, welches ständig eine verlässliche Ventilöffnungsoperation sicherstellen kann, und die Kraftstoffeinspritzmenge auf einen gewünschten Wert mit hoher Genauigkeit dadurch steuern oder regeln kann.

Angesichts der voranstehenden und weiterer Zielrichtungen, die im Verlauf der Beschreibung noch deutlicher werden, wird gemäß einer allgemeinen Zielrichtung der vorliegenden Erfindung ein Kraftstoffeinspritzsteuersystem für eine Brennkraftmaschine mit Zylindereinspritzung zur Verfügung gestellt, welches ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in einen Zylinder der Brennkraftmaschine aufweist, eine Übererregungstreibervorrichtung zum Ausgeben eines Übererregungsstroms zum Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils von einer an Bord eines Fahrzeugs vorgesehenen Stromversorgungseinheit, die auf einem Kraftfahrzeug angebracht ist, bei welchem die Brennkraftmaschine mit Zylindereinspritzung vorgesehen ist, wobei der Übererregungsstrom an das Kraftstoffeinspritzventil über eine vorbestimmte Übererregungszeitdauer ausgegeben wird, welche an eine Stromversorgungsspannung der Stromversorgungseinheit angepasst ist, wobei eine Haltetreibervorrichtung vorgesehen ist, um einen Haltestrom, der kleiner als der Übererregungsstrom ist, von der an Bord des Fahrzeugs vorgesehenen Stromversorgungseinheit an das Kraftstoffeinspritzventil auszugeben, um das Kraftstoffeinspritzventil in einem geöffneten Ventilzustand zu halten, eine Kraftstoffeinspritzventilsteuervorrichtung zur Umschaltung des Ausgabevorgangs der Übererregungstreibervorrichtung auf den Ausgabevorgang der Haltetreibervorrichtung, um hierdurch den Treiberbetrieb für das Kraftstoffeinspritzventil zu steuern, eine Spannungsdetektorvorrichtung zum Detektieren der Ausgangsspannung der Stromversorgungseinheit, und eine Schaltzeitpunktänderungsvorrichtung zum Ändern des Zeitpunktes zum Umschalten des Ausgabevorgangs der Übererregungstreibervorrichtung auf den Ausgabevorgang der Haltetreibervorrichtung für die Kraftstoffeinspritzventil-Steuervorrichtung abhängig von der Spannung, die von der Spannungsdetektorvorrichtung festgestellt oder detektiert wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Schaltzeitpunktänderungsvorrichtung so ausgebildet sein, daß dann, wenn die Spannung der Stromversorgungseinheit, die im Verlauf der Ausgabe des Übererregungsstroms detektiert wird, niedriger als die Spannung wird, auf deren Grundlage die momentan gültige Übererregungszeitdauer festgelegt wurde, die Schaltzeitpunktänderungsvorrichtung erneut die momentan gültige Übererregungszeitdauer in Abhängigkeit von der detektierten Spannung einstellt, um hierdurch entsprechend den Zeitpunkt zur Umschaltung des Ausgabevorgangs der Übererregungstreibervorrichtung auf den Ausgabevorgang der Haltetreibervorrichtung umzuschalten.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Kraftstoffeinspritzsteuersystem für die Zylindereinspritzungs-Brennkraftmaschine weiterhin eine Mittlungsvorrichtung zum Mitteln der detektierten Spannung aufweisen, die von der Spannungsdetektorvorrichtung festgestellt wird, wobei die Schaltzeitpunktänderungsvorrichtung so ausgebildet sein kann, daß sie eine Änderung entsprechend dem Zeitpunkt zum Umschalten des Ausgabevorgangs der Übererregungstreibervorrichtung auf den Ausgabevorgang der Haltetreibervorrichtung durchführt, abhängig von einer gemittelten Spannung, die von der Mittlungsvorrichtung bestimmt wird.

Gemäß einer weiteren Zielrichtung der vorliegenden Erfindung wird ein Kraftstoffeinspritzsteuersystem für eine Zylindereinspritzungs-Brennkraftmaschine zur Verfügung gestellt, welches ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in einen Zylinder der Brennkraftmaschine aufweist, eine Übererregungstreibervorrichtung zur Ausgabe eines Übererregungsstroms zum Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils von einer an Bord des Fahrzeugs vorgesehenen Stromversorgungseinheit, die bei einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist, das mit der Zylindereinspritzungs- Brennkraftmaschine versehen ist, an das Kraftstoffeinspritzventil während einer vorbestimmten Übererregungszeitdauer, welche einer Versorgungsspannung der Stromversorgungseinheit entspricht, eine Haltetreibervorrichtung zur Ausgabe eines Haltestroms, der kleiner als der Übererregungsstrom ist, von der an Bord des Fahrzeugs vorgesehenen Stromversorgungseinheit an das Kraftstoffeinspritzventil, um dieses in einem geöffneten Ventilzustand zu halten, eine Kraftstoffeinspritzventilsteuervorrichtung zum Umschalten des Ausgabebetriebs der Übererregungstreibervorrichtung auf den Ausgabebetrieb der Haltetreibervorrichtung, um hierdurch die Treiberoperation für das Kraftstoffeinspritzventil zu steuern, eine Wicklungswiderstandsdetektorvorrichtung zur Bestimmung eines Wertes, der mit einem Wicklungswiderstand des Kraftstoffeinspritzventils korreliert ist, und eine erste Korrekturvorrichtung zum Korrigieren eines Zeitpunkts zum Umschalten des Ausgabebetriebs der Übererregungstreibervorrichtung auf den Ausgabebetrieb der Haltetreibervorrichtung für die Kraftstoffeinspritzventilsteuervorrichtung in Abhängigkeit von dem ermittelten Wicklungswiderstandswert, der von der Wicklungswiderstandsdetektorvorrichtung ausgegeben wird.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Kraftstoffeinspritzsteuersystem für die Zylindereinspritzungs-Brennkraftmaschine weiterhin eine erste Totzeitänderungsvorrichtung aufweisen, um die Totzeit des Kraftstoffeinspritzventils entsprechend dem ermittelten Wicklungswiderstandswert zu ändern, der von der Wicklungswiderstandsdetektorvorrichtung ausgegeben wird.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Kraftstoffeinspritzsteuersystem für eine Zylindereinspritzungs-Brennkraftmaschine weiterhin eine Kraftstoffdruckdetektorvorrichtung aufweisen, um den auf das Kraftstoffeinspritzventil einwirkenden Kraftstoffdruck zu detektieren, eine zweite Korrekturvorrichtung zum Korrigieren des Zeitpunktes zum Umschalten des Ausgabebetriebs der Übererregungstreibervorrichtung auf den Ausgabebetrieb der Haltetreibervorrichtung für die Kraftstoffeinspritzventilsteuervorrichtung in Abhängigkeit von dem Kraftstoffdruck, der von der Kraftstoffdruckdetektorvorrichtung ausgegeben wird, sowie eine zweite Totzeitänderungsvorrichtung zum Ändern der Totzeit des Kraftstoffeinspritzventils entsprechend dem festgestellten Kraftstoffdruck, der von der Kraftstoffdruckdetektorvorrichtung ausgegeben wird.

Infolge der voranstehend geschilderten Ausbildungen des Kraftstoffeinspritzsteuersystems für eine Zylindereinspritzungs-Brennkraftmaschine, bei welchem mit dem Kraftstoffeinspritzventil ein Übererregungsbetrieb bei der Batteriespannung durchgeführt wird, kann die Kraftstoffeinspritzmenge ordnungsgemäß korrigiert werden, zum Ausschalten von Störungen, nämlich durch Korrektur der Übererregungszeitdauer in Abhängigkeit von einer Änderung der Batteriespannung, durch Korrektur der Übererregungszeitdauer in Abhängigkeit von der Änderung des Widerstands einer Kolbenwicklung des Kraftstoffeinspritzventils, wobei die Übererregungszeitdauer und die Totzeit in Abhängigkeit von der Änderung des Kraftstoffdrucks korrigiert werden, der auf das Kraftstoffeinspritzventil einwirkt, wodurch eine stabile Ventilöffnungsoperation sowie die Genauigkeit der Kraftstoffeinspritzung sichergestellt werden können.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
1 ein schematisches Blockschaltbild der Ausbildung eines Kraftstoffeinspritzsteuersystems für eine Zylindereinspritzungs-Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung der Kraftstoffeinspritzoperation bei einer Änderung der Batteriespannung bei einem Kraftstoffeinspritzsteuersystem gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 eine Darstellung der Beziehung zwischen der Batteriespannung und einer Totzeit;
4 eine Darstellung der Beziehung zwischen der Batteriespannung und einer Übererregungszeitdauer;
5 ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung des Kraftstoffeinspritzbetriebs bei einer Änderung der Batteriespannung im Verlaufe der Übererregung des Kraftstoffeinspritzventils bei dem Kraftstoffeinspritzsteuersystem gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
6 ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung des Kraftstoffeinspritzbetriebs bei einer Änderung des Widerstands der Wicklung eines Kolbens des Kraftstoffeinspritzventils bei einem Kraftstoffeinspritzsteuersystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 eine Darstellung der Beziehung zwischen dem Wicklungswiderstand und der Totzeit;
8 eine Darstellung der Beziehung zwischen dem Wicklungswiderstand und der Übererregungszeitdauer;
9 ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung des Kraftstoffeinspritzbetriebs bei einer Änderung des Kraftstoffdruckes in einem Kraftstoffeinspritzsteuersystem gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 eine Darstellung der Beziehung zwischen dem auf ein Kraftstoffeinspritzventil einwirkenden Kraftstoffdruck und der Totzeit;
11 eine Darstellung der Beziehung zwischen dem auf das Kraftstoffeinspritzventil einwirkenden Kraftstoffdruck und der Übererregungszeitdauer;
12 ein Flußdiagramm zur Erläuterung einer Kraftstoffeinspritzsteuerprozedur, die bei einer Änderung der Batteriespannung in dem Kraftstoffeinspritzsteuersystem gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung durchgeführt wird;
13 ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung einer Kraftstoffeinspritzsteuerprozedur, die bei einer Änderung des Wicklungswiderstands bei dem Kraftstoffeinspritzsteuersystem gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung durchgeführt wird;
14 ein Zeitablaufidagramm zur Erläuterung einer Kraftstoffeinspritzsteuerprozedur, die bei einer Änderung des Kraftstoffdruckes bei dem Kraftstoffeinspritzsteuersystem gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung durchgeführt wird;
15 ein schematisches Blockschaltbild der Ausbildung des Systems eines vorbekannten Kraftstoffeinspritzsteuersystems für eine Zylindereinspritzungs-Brennkraftmaschine;
16 ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung des Kraftstoffeinspritzbetriebs bei einer Änderung der Batteriespannung bei dem herkömmlichen Kraftstoffeinspritzsteuersystem; und
17 eine Zeitablaufdiagramm zum Erläutern des Kraftstoffeinspritzbetriebs bei einer Änderung des Widerstands einer Kolbenwicklung eines Kraftstoffinjektors bei dem herkömmlichen Kraftstoffeinspritzsteuersystem.
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung im einzelnen im Zusammenhang damit erläutert, was momentan als bevorzugte oder typische Ausführungsformen der Erfindung angesehen wird, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. In der nachfolgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile in den Figuren.
Ausführungsform 1
1 ist ein Blockschaltbild des grundlegenden Aufbaus eines Kraftstoffeinspritzsteuersystems für eine Zylindereinspritzungs-Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 1 bezeichnen gleiche Bezugszeichen wie in 15 gleiche oder entsprechende Bauteile.
Gemäß 1 weist das Kraftstoffeinspritzsteuersystem ein Kraftstoffeinspritzventil 1 zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in einen Zylinder einer Brennkraftmaschine auf, eine Übererregungstreibervorrichtung 2 zum Liefern einer Spannung von einer Batterie, die auf einem Kraftfahrzeug angebracht ist (beide nicht dargestellt), oder einer Spannung, die von einem Stromgenerator an Bord des Fahrzeugs stammt, an ein Kraftstoffeinspritzventil 1, um hierdurch das Kraftstoffeinspritzventil 1 durch Energieversorgung mit einem Übererregungsstrom zu öffnen, eine Haltetreibervorrichtung 3 zur Ausgabe eines Haltestroms, um das Kraftstoffeinspritzventil 1 im geöffneten Zustand zu halten, während die Spannung von der Batterie an Bord des Fahrzeugs oder von dem Stromgenerator an Bord des Fahrzeugs angelegt wird, eine Kraftstoffeinspritzventilsteuervorrichtung 4 zum Steuern eines Treiberstroms für das Kraftstoffeinspritzventil 1, durch Umschaltung des Ausgabebetriebs der Übererregungstreibervorrichtung 2 auf jenen der Haltetreibervorrichtung 3, eine Batteriespannungsdetektorvorrichtung 5 zur Feststellung der Spannung der Batterie, eine Umschaltzeitpunktänderungsvorrichtung 6 zum Ändern des Zeitpunktes zum Umschalten des Ausgabebetriebs der Übererregungstreibervorrichtung 2 und der Haltetreibervorrichtung 3 in Bezug aufeinander, und eine Spannungsfilterarithmetikvorrichtung 7 zum Glätten oder Mitteln der Spannung, die von der Batteriespannungsdetektorvorrichtung 5 festgestellt wird.
Weiterhin ist das Kraftstoffeinspritzsteuersystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung mit einer Kraftstoffdruckdetektorvorrichtung 10 versehen, um den Hydraulikdruck des Kraftstoffs zu detektieren, der unter Druck dem Kraftstoffeinspritzventil 1 zugeführt wird, mit einer Wicklungswiderstandsdetektorvorrichtung 8 zum Detektieren des Widerstands einer Kolbenwicklung, welche einen Teil des Kraftstoffeinspritzventils bildet, und mit einer Totzeitänderungsvorrichtung 9 zum Ändern der Totzeit auf der Grundlage des Ergebnisses der Feststellung des Wicklungswiderstandes oder des Ergebnisses der Feststellung des Kraftstoffdrucks. Der Betriebsablauf bei der Wicklungswiderstandsdetektorvorrichtung 8, der Totzeitänderungsvorrichtung 9 und der Kraftstoffdruckdetektorvorrichtung 10 wird später im Zusammenhang mit dem Betrieb des Kraftstoffeinspritzsteuersystems gemäß anderer Ausführungsformen der Erfindung erläutert.
Als nächstes wird der Betriebsablauf des Kraftstoffeinspritzsteuersystems gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung unter Berücksichtigung des Ergebnisses der Feststellung der Batteriespannung erläutert.
4 zeigt schematisch die Beziehung zwischen der Batteriespannung und der Dauer der Öffnungszeit des Ventils (Übererregungszeitdauer) des Kraftstoffeinspritzventils, also anders ausgedrückt die Batteriespannungs Übererregungseigenschaft. Gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung bei der vorliegenden Ausführungsform werden die Beziehung zwischen der Batteriespannung und der Totzeit, wie sie in 3 erläutert ist, sowie die Beziehung zwischen der Batteriespannung und der Öffnungszeitdauer des Ventils, beispielsweise wie in 4 gezeigt, dazu verwendet, die Korrektursteuerung der Totzeit und der Übererregungszeitdauer in Abhängigkeit von Änderungen der Batteriespannung durchzuführen. Genauer gesagt wird die Übererregungszeitdauer einmal so ausgewählt, daß sie einer in 4 dargestellten, geeigneten Ventilöffnungszeitdauer entspricht, wobei danach die Übererregungszeitdauer entsprechend geändert wird, abhängig von der festgestellten Batteriespannung, um hierdurch wirksam und exakt den Ventilöffnungsvorgang des Kraftstoffeinspritzventils 1 sicherzustellen.
Zuerst wird eine Kraftstoffeinspritzsteueroperation, die von dem Kraftstoffeinspritzsteuersystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung durchgeführt wird, unter Bezugnahme auf ein in 2 dargestelltes Zeitablaufdiagramm erläutert.
In 2 geben durchgezogene Kurven dieselben Operationen an wie jene, die voranstehend im Zusammenhang mit der herkömmlichen Vorgehensweise geschildert wurden, bei der Batteriespannung V0 ((a), 2). Die folgende Beschreibung betrifft Operationen, bei denen die Batteriespannung auf einen Pegel V1 (< V0) abgesunken ist (sh. 2, obere Zeile (a)). Wenn die Batteriespannung auf den Pegel V1 abgesunken ist, werden Operationen durchgeführt, die durch gestrichelte Linienabschnitte in 2 dargestellt sind. Die Dauer oder Breite Pw1 des Treiberimpulses für das Kraftstoffeinspritzventil 1 kann entsprechend der herkömmlichen Vorgehensweise als Summe der effektiven Impulsbreite Te0 und der Totzeit Td1 in jenem Zustand festgelegt werden, bei welchem die Batteriespannung auf die Spannung V1 abgesunken ist (sh. 3). Hierbei wird angenommen, daß die Treiberimpulsbreite Pw1 an einem Zeitpunkt t endet. Daher wird der Treiberimpuls, der die Impulsbreite Pw1 zum Treiben des Kraftstoffeinspritzventils aufweist, zu einem früheren Zeitpunkt angelegt, entsprechend der Verlängerung des Totzeitzeitraums von Td0 bis Td1.
Weiterhin wird die Übererregungszeitzeitdauer Tk1 (> Tk0) für die Batteriespannung mit dem Wert V1 (vgl. (c) in 2) arithmetisch unter Rückgriff auf die betreffenden Kennfelddaten (vgl. 4) bestimmt. Infolgedessen nimmt die Übererregungsstromzufuhrzeitdauer zu. In diesem Fall werden die Steigung und der Spitzenwert des durch die Kolbenwicklung des Kraftstoffeinspritzventils 1 fließenden Stroms auf jeden Fall niedriger, verglichen mit jenem Zustand, in welchem die Batteriespannung den Wert V0 aufweist, wie dies in 2 bei (d) mit der gestrichelten Linie angedeutet ist. Allerdings wird darauf hingewiesen, daß in Bezug auf den Hebevorgang des Kraftstoffeinspritzventils die Batteriespannung im wesentlichen gleich der Batteriespannung von V0 ist, wodurch die Ventilöffnungsoperation wirksam sichergestellt werden kann, unabhängig von einem Absinken der Batteriespannung, und daher erreicht werden kann, daß die Menge des eingespritzten Kraftstoffs im wesentlichen ebenso groß ist wie in jenem Zustand, in welchem die Batteriespannung normal (V0) ist.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf das in 5 dargestellte Zeitablaufdiagramm der Betrieb des Kraftstoffeinspritzsteuersystems erläutert, wenn die Batteriespannung niedriger wird, während des Betreibens des Kraftstoffeinspritzventils mit dem Übererregungsstrom.
Wenn die Batteriespannung den konstanten Wert V0 aufweist, steigt der Strom bei dem Kraftstoffeinspritzventil 1 an, wie dies durch eine fettgedruckte, gestrichelte Linie in 5 bei (d) angedeutet ist. Daher ändert sich das Anheben des Kraftstoffeinspritzventils so, wie dies durch die durchgezogene Kurve bei (e) in 5 dargestellt ist. Wenn jedoch die Batteriespannung von dem Pegel V0 auf den Pegel V1 zu einem Zeitpunkt T absinkt, wie dies durch eine durchgezogene Kurve bei (a) in 5 dargestellt ist, wird die Steigung des Stroms, der durch die Kolbenwicklung des Kraftstoffeinspritzventils fließt, klein, wie dies durch eine durchgezogene Kurve bei (d) in 5 dargestellt ist, wobei die Anhebegeschwindigkeit des Kraftstoffeinspritzventils langsamer wird, wie durch eine durchgezogene Linie bei (e) in 5 dargestellt, was dazu führt, daß der Ventilöffnungszeitpunkt verzögert wird.
Um mit der voranstehend geschilderten Situation fertig zu werden, ist das Kraftstoffeinspritzsteuersystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung so ausgebildet, daß dann, wenn das Absinken der Batteriespannung von dem Wert V0 auf den Wert V1 während des Betriebs des Kraftstoffeinspritzventils mit dem Übererregungsstrom festgestellt wird, die Übererregungszeitdauer von der Zeitdauer Tk0 auf die Zeitdauer Tk1 geändert wird, wie dies durch eine gestrichelte Linie bei (c) in 5 angedeutet ist. Dies führt dazu, daß der durch das Kraftstoffeinspritzventil fließende Strom mit vorbestimmter Steigung bis zu einem Zeitpunkt zunimmt, an welchem das Übererregungstreiberstromsignal abfällt, wodurch der durch die Kolbenwicklung des Kraftstoffeinspritzventils fließende Strom einen größeren Spitzenwert erreichen kann. Gleichzeitig wird in Bezug auf die Änderungsrate des Anhebens des Kraftstoffeinspritzventils verhindert, daß diese abgeschwächt wird, wie dies bei (e) in 5 angedeutet ist. Daher kann das Anheben des Kraftstoffeinspritzventils zunehmen (vgl. ebenfalls (e) in 5). Auf diese Weise kann die Kraftstoffeinspritzventilöffnungsoperation mit hoher Genauigkeit und Verläßlichkeit durchgeführt werden, entsprechend einer Änderung oder Variation der Batteriespannung, wobei deren negativer Einfluß ausgeschaltet wird.
Wenn das Absinken der Batteriespannung während des Übererregungsbetriebs des Kraftstoffeinspritzventils festgestellt wird (während der Ausführung des Kraftstoffeinspritzzyklus), ist es vorzuziehen, den Endzeitpunkt der Übererregung dadurch erneut zu überprüfen, daß die Batteriespannung berücksichtigt wird, um ordnungsgemäß den Übererregungsendzeitpunkt einzuregeln, selbst während des Übererregungsbetriebs des Kraftstoffeinspritzventils, um zumindest sicherzustellen, daß die Dauer des Öffnens des Ventils exakt und verläßlich erfolgt.
Bei dem Kraftstoffeinspritzsteuersystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung ist die Spannungsfilterarithmetikvorrichtung 7 zu dem Zweck vorgesehen, die von der Batteriespannungsdetektorvorrichtung 5 festgestellte Batteriespannung zu glätten oder zu mitteln, wobei die Umschaltzeitpunktänderungsvorrichtung 6 so ausgelegt ist, daß sie den Zeitpunkt zum Umschalten des Ausgabebetriebs zwischen der Übererregungstreibervorrichtung 2 und der Haltetreibervorrichtung 3 ändert, auf der Grundlage des Signals in Bezug auf die mittlere Spannung, das durch die Bearbeitung der Spannungsfilterarithmetikvorrichtung 7 erhalten wird. Durch Einsatz der detektierten Batteriespannung, die voranstehend geschildert gemittelt oder geglättet wurde, kann verhindert werden, daß Spannungstransienten, die infolge der Brummkomponenten des Ausgangssignals des Generators und infolge von Schaltrauschen der elektrischen Verbraucher auftreten, und der Versorgungsspannung überlagert sind, fehlerhaft als Absinken oder Ansteigen der Batteriespannung festgestellt werden.
Daher können sowohl die Totzeit als auch die Übererregungszeitdauer unter Berücksichtigung von Änderungen der Batteriespannung korrigiert werden, während die Störungen vermieden werden.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf das in 12 dargestellte Flußdiagramm der Betriebsablauf bei dem Kraftstoffeinspritzsteuersystem geschildert.
Zuerst wird die Batteriespannung Vb, die von der Batteriespannungsdetektorvorrichtung 5 festgestellt wird, in einem Schritt S101 geholt.
Daraufhin wird im Schritt S102 mit der Batteriespannung Vb, die in dem Schritt S101 geholt wurde, eine Filterverarbeitung durchgeführt, wodurch die geglättete oder gefilterte (gemittelte) Spannung Vbf erhalten wird. Als Verfahren zur Filterverarbeitung läßt sich ein Verfahren anführen, bei welchem ein gewichteter Mittelwert oder ein Laufmittelwert der Werte der Batteriespannung Vb festgestellt wird, die während einer vorbestimmten Anzahl an Malen detektiert werden, oder ein lineares Filterverfahren. Da das Verfahren oder die Vorrichtung zum Filtern keine wesentliche Rolle bei dem Kraftstoffeinspritzsteuersystem gemäß der Erfindung spielt, also da die herkömmliche Filtervorrichtung, die ansich bekannt ist, bei dem Kraftstoffeinspritzsteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann, sind keine weiteren Beschreibungen von Einzelheiten des Filterverfahrens erforderlich.
Danach geht die Verarbeitung zu einem Schritt S103 über, in welchem die Übererregungszeitzeitdauer Tk entsprechend der gefilterten Spannung Vbf durch Rückgriff auf die voranstehend geschilderten Kennfelddaten in Bezug auf die Abhängigkeit der Batteriespannung von der Übererregungszeitdauer bestimmt wird, und danach ist die Verarbeitung beendet.
Danach wird das Kraftstoffeinspritzventil mit der Übererregungszeitzeitdauer Tk betrieben, die in dem Schritt S103 bestimmt wurde. Auf diese Weise kann der Hebevorgang des Kraftstoffeinspritzventils 1 so erzielt werden, daß eine Kraftstoffeinspritzmenge mit derselben Flußrate in den Brennkraftmaschinenzylinder eingespritzt werden kann, unabhängig von der Batteriespannung, welche Rauschanteile enthalten kann.
Ausführungsform 2
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen der Kraftstoffeinspritzsteuervorgang des Kraftstoffeinspritzsteuersystems für eine Brennkraftmaschine mit Zylindereinspritzung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geschildert. Der Aufbau des Kraftstoffeinspritzsteuersystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung ist im wesentlichen ebenso wie bei dem in 1 gezeigten Kraftstoffeinspritzsteuersystem.
8 erläutert die Beziehung zwischen der Änderung eines Wicklungswiderstands infolge von Änderungen der Temperatur des Kraftstoffeinspritzventils 1 und der Änderung der Ventilöffnungszeit, also die Abhängigkeit des Wicklungswiderstands von der Ventilöffnungszeit. Gemäß der erfindungsgemäßen Lehre bei der vorliegenden Ausführungsform wird auf die Beziehung zwischen dem Wicklungswiderstand und der Ventilöffnungszeit, wie sie in 8 dargestellt ist, zurückgegriffen, um die Korrektursteuerung der Übererregungszeitdauer zu erzielen.
Im einzelnen wird die Übererregungszeitzeitdauer einmal als die ordnungsgemäße Öffnungszeitdauer des Ventils ausgewählt, durch Rückgriff auf die Kennfelddaten, die in 8 dargestellt sind, und wird danach die Übererregungszeitzeitdauer geändert, abhängig von der festgestellten Änderung des Wicklungswiderstands, um hierdurch wirksam die Ventilöffnungsoperation des Kraftstoffeinspritzventils 1 sicherzustellen.
7 zeigt schematisch die Beziehung zwischen einer Änderung des Wicklungswiderstands infolge einer Änderung der Temperatur des Kraftstoffeinspritzventils 1 und der Totzeit. Gemäß der erfindungsgemäßen Lehre stellt die Beziehung zwischen dem Wicklungswiderstand und der Totzeit, wie sie in dieser Figur dargestellt ist, die Grundlage zur Durchführung der Korrektursteuerung der Totzeit dar. Genauer gesagt wird die Totzeit arithmetisch unter Rückgriff auf die in 7 dargestellten Kennfelddaten bestimmt, worauf die Totzeit entsprechend dem festgestellten Wicklungswiderstand geändert wird, um hierdurch die Genauigkeit und Verläßlichkeit des Ventilöffnungsbetriebs des Kraftstoffeinspritzventils 1 sicherzustellen.
Als Verfahren zum Feststellen des Wicklungswiderstands sind allgemein ein Verfahren zur Bestimmung des Wicklungswiderstands durch Detektieren des in das Kraftstoffeinspritzventil 1 fließenden Stroms mit Hilfe einer Stromdetektorschaltung und nachfolgendes Dividieren der am Kraftstoffeinspritzventil 1 anliegenden Spannung durch den festgestellten Strom bekannt, ein Verfahren zur Bestimmung des Wicklungswiderstands auf der Grundlage der Temperatur mittels Temperaturinformation der Brennkraftmaschine, welche einen Einfluß auf den Wicklungswiderstand hat.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf ein in 6 dargestelltes Zeitablaufdiagramm die Kraftstoffeinspritzsteueroperation des Kraftstoffeinspritzsteuersystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
In 6 bezeichnen durchgezogene Linien dieselben Operationen wie jene, wenn der Wicklungswiderstand gleich R0 ist, wie dies voranstehend im Zusammenhang mit dem herkömmlichen Kraftstoffeinspritzsteuersystem beschrieben wurde. Daher werden diese Operationen hier nicht erneut geschildert, und betrifft die nachfolgende Beschreibung hauptsächlich jene Operationen, die durchgeführt werden, wenn der Wicklungswiderstand auf einen Wert R1 (> R0) ansteigt (vgl. die obere Zeile (a) in 6). Wenn sich der Wicklungswiderstand auf den Wert R1 erhöht hat, werden Operationen durchgeführt, die durch gestrichelte Linien oder Segmente in 6 dargestellt sind. Die Dauer oder Breite Pw2 des Treiberimpulses für das Kraftstoffeinspritzventil 1 kann als Summe der effektiven Impulsbreite Te0 und der Totzeit Td2 festgelegt werden, wenn der Wicklungswiderstand sich auf den Wert R1 erhöht hat (sh. 7). Hierbei wird angenommen, daß die Treiberimpulsbreite Pw2 an einem Zeitpunkt t endet. Daher wird der Treiberimpuls mit der Impulsbreite Pw2 zum Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils zu einem geeignet früher liegenden Zeitpunkt angelegt, entsprechend der Verlängerung der Dauer der Totzeit von Td0 auf Td2.
Weiterhin wird die Übererregungszeitzeitdauer Tk2, welche gilt, wenn der Wicklungswiderstand den Wert R1 aufweist, arithmetisch unter Rückgriff auf die in 8 dargestellten Kennfelddaten bestimmt. Wenn der Übererregungsstrom geliefert wird, werden sowohl die Steigung als auch der Spitzenwert des durch das Kraftstoffeinspritzventil 1 fließenden Stroms auf jeden Fall niedriger, verglichen mit jenem Zustand, in welchem der Wicklungswiderstand den Wert R0 aufweist, wie dies in 6 durch die gestrichelte Linie bei (d) angedeutet ist. Dennoch ist die Anhebeoperation des Kraftstoffeinspritzventils im wesentlichen ebenso wie in jenem Fall, in welchem der Wicklungswiderstand den Wert R0 aufweist, wodurch die Verläßlichkeit und Genauigkeit der Ventilöffnungsoperation sichergestellt werden können. Auf diese Weise können sowohl die Ventilöffnungsoperation als auch die gewünschte Kraftstoffeinspritzmenge sichergestellt werden.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf das in 13 dargestellte Flußdiagramm der Betriebsablauf bei dem vorliegenden Kraftstoffeinspritzsteuersystem geschildert.
Zuerst wird der Wicklungswiderstand Rc, der von der Wicklungswiderstandsdetektorvorrichtung 8 festgestellt wird, in einem Schritt S201 zurückgeholt.
Dann geht die Verarbeitung zu einem Schritt S202 über. In diesem Schritt wird die Übererregungszeitzeitdauer Tkc entsprechend dem festgestellten Wicklungswiderstand Rc arithmetisch unter Rückgriff auf die in 8 dargestellten Kennfelddaten bestimmt, worauf in einem Schritt S203 die Totzeit Tdc entsprechend dem festgestellten Wicklungswiderstand Rc festgelegt wird, unter Rückgriff auf die in 7 dargestellten Kennfelddaten, welche die Abhängigkeit zwischen Wicklungswiderstand und Totzeit angeben. Dann ist die Verarbeitung beendet.
Danach wird das Kraftstoffeinspritzventil 1 mit der Übererregungszeitzeitdauer Tkc betrieben, die im Schritt S202 festgelegt wurde, während der Betrieb mit der Totzeit Tdc erfolgt, die im Schritt S203 festgelegt wurde. Auf diese Weise kann die Anhebeoperation des Kraftstoffeinspritzventils 1 so erzielt werden, daß eine Kraftstoffeinspritzmenge mit derselben Flußrate in den Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt werden kann, unabhängig von der Änderung des Wicklungswiderstands.
Ausführungsform 3
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen die Kraftstoffeinspritzsteueroperation des Kraftstoffeinspritzsteuersystems für eine Brennkraftmaschine mit Zylindereinspritzung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Ausbildung des Kraftstoffeinspritzsteuersystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung ist im wesentlichen ebenso wie bei dem in 1 dargestellten Kraftstoffeinspritzsteuersystem.
Die Totzeit des Kraftstoffeinspritzventils 1 steht in einer derartigen Beziehung zum Kraftstoffdruck, wie dies in 10 dargestellt ist, während die Übererregungszeitzeitdauer (die Öffnungszeitdauer des Ventils) in einer derartigen Beziehung zum Kraftstoffdruck steht, wie dies in 11 dargestellt ist. Durch Speichern der in den 10 und 11 dargestellten Eigenschaften als Kennfelddaten, ähnlich wie in den Fällen der Änderung der Batteriespannung und des Wicklungswiderstands, ist es daher möglich, eine Ventilöffnungsoperation und ebenso die Kraftstoffeinspritzung mit hoher Genauigkeit und erhöhter Verläßlichkeit durchzuführen, und zwar durch Einstellung der Totzeit und der Übererregungszeitzeitdauer in Abhängigkeit von dem Kraftstoffdruck, der von der Kraftstoffdruckdetektorvorrichtung 10 ermittelt wird.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf ein in 9 dargestelltes Zeitablaufdiagramm die Kraftstoffeinspritzsteueroperation beschrieben, die von dem Kraftstoffeinspritzsteuersystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung durchgeführt wird.
Hierbei betrifft die Beschreibung auf der Grundlage von 9 derartige Operationen, bei welchen der Kraftstoffdruck sich auf einen Pegel F0 (> F1) erhöht (vgl. die obere Zeile (a) von 9).
Wenn der Kraftstoffdruck auf den Pegel F0 ansteigt (9(a)), werden Operationen durchgeführt, die durch die gestrichelten Kurven oder Segmente in 9 dargestellt sind. Die Dauer oder Breite Pw1 des Treiberimpulses des Kraftstoffeinspritzventils 1 kann als Summe der effektiven Impulsbreite Te0 und der Totzeit Td1 (sh. die unterste Zeile (e) in 9) festgelegt werden, wenn der Kraftstoffdruck auf den Pegel F0 angestiegen ist (vgl. auch 10). Hierbei wird angenommen, daß die Treiberimpulsbreite Pw1 an einem Zeitpunkt t endet. Daher wird der Treiberimpuls mit der Impulsbreite Pw1 zum Betreiben des Kraftstoffeinspritzventils zu einem früheren Zeitpunkt angelegt, entsprechend der Verlängerung des Totzeitzeitraums von Td0 auf Td1.
Weiterhin wird die Übererregungszeitzeitdauer Tk1, wenn der Kraftstoffdruck den Wert F0 aufweist, arithmetisch unter Rückgriff auf die Kennfelddaten (die in 11 dargestellt sind) bestimmt, und wird der Übererregungsstrom geliefert. Dann sind sowohl die Steigung als auch der Spitzenwert des durch die Kolbenwicklung des Kraftstoffeinspritzventils fließenden Stroms im wesentlichen ebenso groß wie in jenem Fall, in welchem der Kraftstoffdruck den Wert F1 aufweist, wie dies in 9 durch gestrichelte Linien angedeutet ist. Daher wird, obwohl die Hebeoperation mit einer mehr oder weniger verzögerten Reaktion einhergeht, die Hebeoperation zu einem früheren Zeitpunkt begonnen (vgl. (e) in 9). Daher ist die Kraftstoffeinspritzmenge im wesentlichen ebenso groß wie in jenem Fall, in welchem der Kraftstoffdruck den Wert F1 aufweist.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf das in 14 dargestellte Flußdiagramm der Betriebsablauf bei dem vorliegenden Kraftstoffeinspritzsteuersystem beschrieben.
Zuerst wird der Kraftstoffdruck Fp, der von der Kraftstoffdruckdetektorvorrichtung 10 festgestellt wird, in einem Schritt S301 zurückgeholt.
Dann geht die Verarbeitung zu einem Schritt S302 über, in welchem ein Übererregungszeitzeitdauer Tkp entsprechend dem festgestellten Kraftstoffdruck Fp arithmetisch dadurch bestimmt wird, daß auf die in 11 dargestellten Kennfelddaten zurückgegriffen wird, worauf in einem Schritt S303 die Totzeit Tdp entsprechend dem festgestellten Kraftstoffdruck Fp festgelegt wird, durch Bezugnahme auf die in 10 dargestellten Kennfelddaten, welche die Beziehung zwischen dem Kraftstoffdruck und der Totzeit angeben, und dann ist die Verarbeitung beendet.
Danach wird das Kraftstoffeinspritzventil 1 mit der Übererregungszeitzeitdauer Tkp betrieben, die in dem Schritt S302 bestimmt wurde, und zwar mit der Totzeit Tdp, die im Schritt S303 festgelegt wurde. Auf diese Weise kann die Kraftstoffeinspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils 1 so festgelegt werden, daß eine Kraftstoffeinspritzmenge mit derselben Flußrate in den Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt werden kann, unabhängig von einer Änderung des Kraftstoffdrucks.
Bei den voranstehend geschilderten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Übererregungszeitzeitdauer oder die Totzeit auf der Grundlage einer Kombination der festgestellten Änderungen der Versorgungsspannung und des Kraftstoffdrucks modifiziert oder geändert werden.
Darüber hinaus kann die Übererregungszeitzeitdauer oder die Totzeit auf der Grundlage einer Kombination der festgestellten Änderungen des Wicklungswiderstands und des Kraftstoffdrucks modifiziert oder geändert werden.
Weiterhin kann die Übererregungszeitzeitdauer oder die Totzeit auf der Grundlage einer Kombination der festgestellten Änderungen der Versorgungsspannung, des Wicklungswiderstands und des Kraftstoffdrucks modifiziert oder geändert werden.
Zahlreiche Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der voranstehenden, detaillierten Beschreibung deutlich, und daher sollen die beigefügten Patentansprüche alle derartigen Merkmale und Vorteile des Systems abdecken, die innerhalb des wahren Wesens und Umfangs der Erfindung liegen. Weiterhin soll die Erfindung nicht auf die exakte Konstruktion und genau den Betrieb beschränkt sein, die erläutert und beschrieben wurden, da Fachleuten auf diesem Gebiet zahlreiche Abänderungen und Kombinationen auffallen werden.
So kann zum Beispiel die Kraftstoffeinspritzventilsteuervorrichtung 4, die Umschaltzeitpunktänderungsvorrichtung 6 und die Totzeitänderungsvorrichtung 9 durch einen einzelnen Mikrocomputer oder Mikroprozessor verwirklicht werden, der entsprechend programmiert ist. Weiterhin können selbstverständlich die Arithmetikvorgänge, die bei der Ausführung der Erfindung beteiligt sind, und auch bei den Verarbeitungsprozeduren, etwa jenen, wie sie in den 13, 14 und 15 dargestellt sind, als Programmmodule in einem Speichermedium gespeichert sein.

Claims

Kraftstoffeinspritzsteuersystem für eine Brennkraftmaschine mit Zylindereinspritzung, welches aufweist: ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil (1) zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in einen Zylinder der Brennkraftmaschine; eine Übererregungstreibervorrichtung (2) zur Ausgabe eines Übererregungsstroms zum Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils von einer an Bord vorgesehenen Stromversorgungseinheit, die bei einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist, das mit der Zylindereinspritzungs-Brennkraftmaschine versehen ist, an das Kraftstoffeinspritzventil während einer vorbestimmten Übererregungszeitzeitdauer entsprechend einer Versorgungsspannung der Stromversorgungseinheit; eine Haltetreibervorrichtung (3) zur Ausgabe eines Haltestroms, der kleiner als der Übererregungsstrom ist, von der an Bord des Fahrzeugs befindlichen Stromversorgungseinheit an das Kraftstoffeinspritzventil, um das Kraftstoffeinspritzventil in einem geöffneten Zustand zu halten; eine Kraftstoffeinspritzventilsteuervorrichtung (4) zum Umschalten des Ausgabebetriebs der Übererregungstreibervorrichtung auf den Ausgabebetrieb der Haltetreibervorrichtung, um hierdurch den Treiberbetrieb des Kraftstoffeinspritzventils zu steuern; eine Spannungsdetektorvorrichtung zur Feststellung der Ausgangsspannung der Stromversorgungseinheit; und eine Schaltzeitpunktänderungsvorrichtung (5) zum Ändern eines Zeitpunkts zum Umschalten des Ausgabebetriebs der Übererregungstreibervorrichtung auf den Ausgabebetrieb der Haltetreibervorrichtung für die Kraftstoffeinspritzventilsteuervorrichtung in Abhängigkeit von der Spannung, die von der Spannungsdetektorvorrichtung festgestellt wird.
Kraftstoffeinspritzsteuersystem für eine Zylindereinspritzungs-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltzeitpunktänderungsvorrichtung (6) so ausgebildet ist, daß dann, wenn die Spannung der Stromversorgungseinheit, die im Verlauf der Ausgabe des Übererregungsstroms festgestellt wird, niedriger als die Spannung ist, auf deren Grundlage die momentan geltende Übererregungszeitzeitdauer festgelegt wurde, die Umschaltzeitpunktänderungsvorrichtung erneut die momentan gültige Übererregungszeitzeitdauer in Abhängigkeit von der festgestellten Spannung einstellt, um hierdurch entsprechend den Zeitpunkt zum Umschalten des Ausgabebetriebs der Übererregungstreibervorrichtung auf den Ausgabebetrieb der Haltetreibervorrichtung zu ändern.
Kraftstoffeinspritzsteuersystem für eine Zylindereinspritzungs-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine Mittlungsvorrichtung (7) vorgesehen ist, um die festgestellte Spannung zu mitteln, die von der Spannungsdetektorvorrichtung festgestellt wird, wobei die Umschaltzeitpunktänderungsvorrichtung so ausgebildet ist, daß sie entsprechend dem Zeitpunkt zur Umschaltung des Ausgabebetriebs der Übererregungstreibervorrichtung auf den Ausgabebetrieb der Haltetreibervorrichtung in Abhängigkeit von einer gemittelten Spannung umschaltet, die von der Mittlungsvorrichtung festgestellt wird.
Kraftstoffeinspritzsteuersystem für eine Zylindereinspritzungs-Brennkraftmaschine, welches aufweist: ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil (1) zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in einen Zylinder der Brennkraftmaschine; eine Übererregungstreibervorrichtung (2) zur Ausgabe eines Übererregungsstroms zum Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils von einer an Bord eines Fahrzeugs vorgesehenen Stromversorgungseinheit, die auf einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist, das mit der Zylindereinspritzungs-Brennkraftmaschine versehen ist, an das Kraftstoffeinspritzventil während einer vorbestimmten Übererregungszeitzeitdauer entsprechend einer Versorgungsspannung der Stromversorgungseinheit; eine Haltetreibervorrichtung (3) zur Ausgabe eines Haltestroms, der kleiner als der Übererregungsstrom ist, von der an Bord des Fahrzeugs vorgesehenen Stromversorgungseinheit an das Kraftstoffeinspritzventil, um dieses in geöffnetem Zustand zu halten; eine Kraftstoffeinspritzventilsteuervorrichtung (4) zum Umschalten des Ausgabebetriebs der Übererregungstreibervorrichtung auf den Ausgabebetrieb der Haltetreibervorrichtung, um hierdurch den Treiberbetrieb des Kraftstoffeinspritzventils zu steuern; eine Wicklungswiderstandsdetektorvorrichtung (8) zur Feststellung eines Wertes, der mit einem Wicklungswiderstand des Kraftstoffeinspritzventils in Beziehung steht; und eine erste Korrekturvorrichtung (9) zum Korrigieren eines Zeitpunkts zum Umschalten des Ausgabebetriebs der Übererregungstreibervorrichtung auf den Ausgabebetrieb der Haltetreibervorrichtung für die Kraftstoffeinspritzventilsteuervorrichtung in Abhängigkeit von dem ermittelten Wicklungswiderstandswert, der von der Wicklungswiderstandsdetektorvorrichtung ausgegeben wird.
Kraftstoffeinspritzsteuersystem für eine Zylindereinspritzungs-Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine erste Totzeitänderungsvorrichtung (9) vorgesehen ist, um eine Totzeit (Tdc) des Kraftstoffeinspritzventils entsprechend dem ermittelten Wicklungswiderstandswert (Rc) zu ändern, der von der Wicklungswiderstandsdetektorvorrichtung (8) ausgegeben wird.
Kraftstoffeinspritzsteuersystem für eine Zylindereinspritzungs-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin vorgesehen sind: eine Kraftstoffdruckdetektorvorrichtung (10) zum Detektieren eines Kraftstoffdrucks (Fp), der auf das Kraftstoffeinspritzventil einwirkt; eine zweite Korrekturvorrichtung zum Korrigieren eines Zeitpunktes zum Umschalten des Ausgabebetriebs der Übererregungstreibervorrichtung auf den Ausgabebetrieb der Haltetreibervorrichtung für die Kraftstoffeinspritzventilsteuervorrichtung in Abhängigkeit von dem Kraftstoffdruck, der von der Kraftstoffdruckdetektorvorrichtung ausgegeben wird; und eine zweite Totzeitänderungsvorrichtung (9) zum Ändern der Totzeit des Kraftstoffeinspritzventils entsprechend dem festgestellten Kraftstoffdruck, der von der Kraftstoffdruckdetektorvorrichtung ausgegeben wird.