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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Technisches Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Ansteuervorrichtung,
die ausgelegt ist, einen Kraftstoffeinspritzer, der mit einem piezoelektrischen
Aktuator versehen ist, anzusteuern.
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2. Stand der Technik
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Es
gibt piezoelektrische Vorrichtungen, die als Aktuator ausgebildet
sind und sich ausdehnen oder zusammenziehen, wenn sie geladen oder
entladen werden, um einen Kolben linear zu bewegen. Die
japanische Patentoffenlegungsschrift
Nr. 2002-136156 beschreibt eine piezoelektrische Vorrichtung,
die zum Öffnen oder Schließen eines Kraftstoffeinspritzventils,
das in einem Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen
verwendet wird, dient.
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8 stellt
ein Beispiel des obigen Kraftstoffeinspritzsystems dar, das für
eine Brennkraftmaschine mit vier Zylindern ausgelegt ist. Im Folgenden
bezeichnet „n”, das den Bezugszeichen rechts oder links
hinzugefügt ist, eine Nummer aus eins (1) bis vier (4),
die Teile angeben, die den ersten bis vierten Zylindern des Verbrennungsmotors
zugeordnet sind. Der n-te Zylinder wird ebenfalls durch den Zylinder
#n angegeben. Einspritzer, von denen einer für jeden der
Zylinder des Verbrennungsmotors vorgesehen ist, weisen eine piezoelektrische
Vorrichtung Pn auf, die als ein Aktuator dient, um den Einspritzer
zu öffnen, wenn sie geladen wird, und den Einspritzer zu schließen,
wenn sie entladen wird.
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Die
piezoelektrischen Vorrichtungen P1 bis P4, die in den jeweiligen
Zylindern der Brennkraftmaschine angebracht sind, weisen, wie es 8 dargestellt
ist, Enden auf, die mit einer einzelnen Energieverteilungsleitung 1 (d.
h. Kabelbaum) außerhalb eines Kraftstoffeinspritzsystems 9 verbunden
sind. Die Leitung 1 ist mit einem gemeinsamen Ausgangsanschluss
Jcm des Kraftstoffeinspritzsystems 9 verbunden.
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Das
Kraftstoffeinspritzsystem 9 ist ebenfalls mit diskreten
Ausgangsanschlüssen J1 bis J4, mit denen die anderen Enden
der piezoelektrischen Vorrichtungen P1 bis P4 verbunden sind, und
diskreten Zylinderauswahlschaltern SW1 bis SW4, die zwischen den
jeweiligen Ausgangsanschlüssen J1 bis J4 und der Masse
angeordnet sind, versehen.
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Wenn
der Zylinderauswahlschalter SWn eingeschaltet wird, verbindet er
das andere Ende der piezoelektrischen Vorrichtung Pn mit der Masseleitung, um
die piezoelektrische Vorrichtung Pn in einen aktivierbaren Zustand
zu versetzen. Insbesondere wählt das Kraftstoffeinspritzsystem 9 aus,
welche der piezoelektrischen Vorrichtungen P1 bis P4 aktiviert werden
sollte, mit anderen Worten, welchem Zylinder des Verbrennungsmotors
der Kraftstoff zugeführt werden sollte.
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Das
Kraftstoffeinspritzsystem 9 enthält außerdem
eine Energieversorgungsschaltung 5, eine Lade/Entladespule
L1, einen Ladeschalter SWa, einen Entladeschalter SWb, eine erste
Diode Da und eine zweite Diode Db. Die Energieversorgungsschaltung 5 dient
als ein Aufstufungstransformator zum Aufstufen der Spannung (beispielsweise
12 V oder 24 V), die von einer Speicherbatterie, die in dem Fahrzeug
installiert ist, erzeugt wird, um einen Kondensator C0 zu laden.
Die Lade/Entladespule L1 ist mit einem Ende mit einer gemeinsamen
Energieverteilungsleitung 2 verbunden, die sich von dem
gemeinsamen Ausgangsanschluss Jcm erstreckt. Der Ladeschalter SWa
ist zwischen dem anderen Ende der Lade/Entladespule L1 und einem
positiven (+) Anschluss des Kondensators C0 angeordnet. Der Entladeschalter
SWb ist zwischen dem anderen Ende der Lade/Entladespule L1 und der
Masse angeordnet. Die erste Diode Da ist derart parallel zu dem Ladeschalter
SWa geschaltet, dass ihre Kathode mit dem Kondensator C0 verbunden
ist. Die zweite Diode Db ist derart parallel zu dem Entladeschalter
SWb geschaltet, dass ihre Anode mit der Masseleitung verbunden ist.
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Die
Spule L1, der Ladeschalter SWa, der Entladeschalter SWb, die erste
Diode Da und die zweite Diode Db bilden eine Lade/Entladeschaltung, die
zum Laden oder Entladen der piezoelektrischen Vorrichtungen P1 bis
P4 dient. Mit anderen Worten ist das Kraftstoffeinspritzsystem 9 außerdem
mit einem Ladepfad 6, der die elektrische Energie von dem
positiven Anschluss des Kondensators C0 durch den Ladeschalter SWa
einer Serienschaltung 3 aus der Spule L1 und den piezoelektrischen
Vorrichtungen P1 bis P4 zuführt, und einem Entladepfad 8 versehen,
der parallel zu der Serienschaltung 3 angeordnet ist, um
die piezoelektrischen Vorrichtungen P1 bis P4 durch den Entladeschalter
SWb zu entladen. Der Ladeschalter SWa und der Entladeschalter SWb
sind jeweils aus einem MOSFET ausgebildet. Die erste Diode Da und
die zweite Diode Db dienen als parasitäre Dioden für
die Lade- und Entladeschalter SWa und SWb.
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Im
Betrieb des Kraftstoffeinspritzsystems 9 wird, wenn ein
Mikrocomputer (nicht gezeigt), der in dem Kraftstoffeinspritzsystem 9 installiert
ist, ein Einspritzsignal, das einen aktiven Pegel aufweist, für den
Einspritzer #n ausgibt, nur ein entsprechender Zylinderauswahlschalter
SW1 bis SW4 (d. h. der Zylinderauswahlschalter SWn) eingeschaltet.
Der Mikrocomputer schaltet dann den Ladeschalter SWa zyklisch ein
und aus, während der Entladeschalter SWb ausgeschaltet
bleibt, wodurch die piezoelektrische Vorrichtung Pn geladen wird,
so dass sie sich ausdehnt.
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Insbesondere
schaltet der Mikrocomputer den Ladeschalter SWa ein, um der piezoelektrischen Vorrichtung
Pn durch die Spule L1 den Ladestrom von dem Kondensator C0 zuzuführen,
und schaltet den Ladeschalter SWa aus, um den Ladestrom (d. h. den
Freilaufstrom), der durch die Energie, die in der Spule L1 gespeichert
ist, erzeugt wird, von dem negativen Anschluss durch die zweite
Diode Db zyklisch dem positiven Anschluss der piezoelektrischen Vorrichtung
Pn zuzuführen, um dadurch die piezoelektrische Vorrichtung
Pn stufenweise zu laden. Das Laden der piezoelektrischen Vorrichtung
Pn bewirkt, dass der Einspritzer #n geöffnet wird, um den
Kraftstoff durch seine Einspritzlöcher in die Brennkraftmaschine
zu spritzen.
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Wenn
das Einspritzsignal zu einem inaktiven Pegel wechselt, führt
der Mikrocomputer einen Entladeschaltbetrieb durch, um den Entladeschalter
SWb zyklisch ein- und auszuschalten, während der Ladeschalter
SWa ausgeschaltet bleibt, um die piezoelektrische Vorrichtung Pn
zu entladen, so dass sie sich zusammenzieht.
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Insbesondere
schaltet der Mikrocomputer den Entladeschalter SWb ein, um den Strom
von dem positiven Anschluss der piezoelektrischen Vorrichtung Pn
durch die Spule L1 zu der Masse zu entladen, und schaltet dann den
Entladeschalter SWb aus, um den Strom von dem positiven Anschluss
der piezoelektrischen Vorrichtung Pn durch die Spule L1 und die
erste Diode Da zyklisch zu dem Kondensator C0 freizusetzen, so dass
die Ladung in der piezoelektrischen Vorrichtung Pn zu dem Kondensator
C0 zurückkehrt, wodurch die piezoelektrische Vorrichtung Pn
stufenweise entladen wird. Das Entladen der piezoelektrischen Vorrichtung
Pn bewirkt, dass der Einspritzer #n geschlossen wird, um das Einspritzen
des Kraftstoffs anzuhalten.
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Wie
es aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, wird die Auswahl
einer der piezoelektrischen Vorrichtungen P1 bis P4, die anzusteuern
ist, durch Verbinden der Stromabseite (d. h. unteres Potenzial) der
einen piezoelektrischen Vorrichtung P1 bis P4 mit der Masse durch
einen entsprechenden Zylinderauswahlschalter SW1 erzielt. Wenn daher
die Stromabseite einer der piezoelektrischen Vorrichtungen P1 bis
P4 mit Masse kurzgeschlossen wird, wird dieses bewirken, dass die
eine piezoelektrische Vorrichtung P1 bis P4 geladen wird, wenn eine
andere piezoelektrische Vorrichtung P1 bis P4, die korrekt ausgewählt wurde,
geladen wird, so dass der Einspritzer #n, der zu schließen
ist, geöffnet wird, um in unerwünschter Weise
Kraftstoff einzuspritzen.
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Der
Kurzschluss der Stromabseite der piezoelektrischen Vorrichtung Pn
mit der Masse ist zum Beispiel ein Kurzschluss des Kabelbaums, der
sich zwischen der piezoelektrischen Vorrichtung Pn und dem Ausgangsanschluss
Pn des Kraftstoffeinspritzsystems 9 erstreckt, mit der
Masse oder ein Kurzschluss des Zylinderauswahlschalters SWn (d.
h. der Zustand, in dem der Zylinderauswahlschalter SWn eingeschaltet
gehalten wird).
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Wie
ein derartiger Kurzschluss mit der Masse zu erfassen ist, ist beispielsweise
in der
japanischen Patentoffenlegungsschrift
Nr. 2002-246667 beschrieben. Dieses System wird im Folgenden
mit Bezug auf
8 beschrieben.
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Das
System weist zwei Widerstände für jeden der Ausgangsanschlüsse
J1 bis J4 auf. Einer der Widerstände ist mit einem Ende
mit der Masseleitung verbunden, während der andere Widerstand
mit einem Ende mit einer Konstantspannungsquelle verbunden ist.
Die beiden Widerstände sind ebenfalls mit ihren anderen
Enden mit einem entsprechenden Ausgangsanschluss J1 bis J4 verbunden.
Das System überwacht die Spannung an einer Verbindungsstelle
der beiden Widerstände, wenn sämtliche Zylinderauswahlschalter
SW1 bis SW4 ausgeschaltet sind, so dass sie keinen Kraftstoff in
die Zylinder des Verbrennungsmotors einspritzen, und bestimmt, dass
ein Fehler beim Betrieb des Einspritzers #n aufgetreten ist, wenn
die überwachte Spannung niedriger als ein gegebener Bezugspegel
ist.
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Wenn
die Stromabseite einer der piezoelektrischen Vorrichtungen P1 bis
P4 mit Masse kurzgeschlossen ist, während eine andere piezoelektrische Vorrichtung
P1 bis P4 für den Einspritzer #n, der geöffnet
werden soll, korrekt aktiviert wird, um den Kraftstoff einzuspritzen,
wird die Ladung von der anderen piezoelektrischen Vorrichtung P1
bis P4 an die kurzgeschlossene piezoelektrische Vorrichtung P1 bis
P4 verteilt, auch wenn der obige Ladeschaltbetrieb bereits zu diesem
Zeitpunkt beendet ist, womit bewirkt wird, dass der Einspritzer
#n, der die kurzgeschlossene piezoelektrische Vorrichtung P1 bis
P4 aufweist, in unerwünschter Weise geöffnet wird,
um den Kraftstoff einzuspritzen.
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Das
System, das in der
japanischen
Patentoffenlegungsschrift Nr. 2002-246667 gelehrt wird, weist
jedoch eine Schwierigkeit beim sofortigen Erfassen des obigen Kurzschlusses
auf, um eine Maßnahme zum Behandeln des Fehlers beim Einspritzen des
Kraftstoffs durchzuführen. Insbesondere kann eine derartige
fehlerhafte Kraftstoffeinspritzung den Betrieb des Verbrennungsmotors
nachteilig beeinflussen. Es ist daher notwendig, das Einspritzen
des Kraftstoffs schnell anzuhalten.
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Das
System kann außerdem das folgende Problem beinhalten. Wenn
der Abstand zwischen Einspritzzeitdauern (auch Einspritzperioden
genannt) in zwei der Zylinder #1 bis #4, die durch die schräg
gestrichelten Linien in 9 angegeben sind, verringert
wird, wird dieses zu einer verringerten Zeitdauer führen,
während der es dem System ermöglicht wird, die
fehlerhafte Kraftstoffeinspritzung zu erfassen. Im schlechtesten
Fall wird es unmöglich, einen derartigen Fehler vollständig
zu erfassen. 9 zeigt den Fall, bei dem eine
Folge von Mehrfacheinspritzungen von Kraftstoff bei einem der Zylinder
des Verbrennungsmotors durchgeführt wird. Man beachte,
dass eine Piezospannung, wie sie in 9 und weiteren
Zeichnungen angegeben ist, die Spannung ist, die zwischen den Enden
der piezoelektrischen Vorrichtung Pn auftritt und die auch als eine
Ladespannung bezeichnet wird, die die Spannung ist, die in die piezoelektrische
Vorrichtung Pn geladen wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile
des Stands der Technik zu beseitigen und ein Kraftstoffeinspritzsystem
zu schaffen, das die Stabilität beim Diagnostizieren oder
Erfassen eines Kurzschlusses an der Stromabseite einer jeweiligen
piezoelektrischen Vorrichtung, die in einem jeweiligen Kraftstoffeinspritzer
aus Kraftstoffeinspritzern, die in Zylindern einer Brennkraftmaschine
angebracht sind, eingebaut ist, mit einer Seite niedrigen Potenzials
wie z. B. einer Masse gewährleisten kann.
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Die
Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs
1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche sind
auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist eine Ansteuervorrichtung vorgesehen, die
in einem Kraftstoffeinspritzsystem für Kraftfahrzeuge eingesetzt werden
kann, um Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine einzuspritzen.
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Die
Ansteuervorrichtung ist vorgesehen, um Betriebe der Einspritzer,
die jeweils mit einem Ventil und einer piezoelektrischen Vorrichtung,
die als ein Aktuator dient, um das Ventil zu öffnen, um
Kraftstoff in einen jeweiligen Zylinder des Verbrennungsmotors einzuspritzen,
ausgerüstet sind, anzusteuern. Die Ansteuervorrichtung
weist auf: (a) eine gemeinsame Energieverteilungsleitung, mit der
ein erstes Ende jeder der piezoelektrischen Vorrichtungen verbunden ist;
(b) Zylinderauswahlschalter, die jeweils zwischen einem zweiten
Ende der piezoelektrischen Vorrichtungen und einer Masseleitung
angeordnet sind; (c) eine Einspritzsignalausgabeschaltung, die jeweils
ein Einspritzsignal für jeden der Einspritzer ausgibt,
wobei jedes Einspritzsignal zwischen einem aktiven Pegel zum Öffnen
des Ventils eines entsprechenden Einspritzers und einem inaktiven
Pegel zum Schließen des Ventils gewechselt wird; (d) eine
Lade/Entladeschaltung, die wahlweise in einem Lademodus und einem
Entlademodus betrieben wird, wenn eines der Einspritzsignale auf
den aktiven Pegel gewechselt wird, wobei zu dem Lademodus übergegangen wird,
um einen entsprechenden Zylinderauswahlschalter einzuschalten, um
die piezoelektrische Vorrichtung eines entsprechenden Einspritzers
durch die gemeinsame Energieverteilungsleitung zu laden, um den
entsprechenden Einspritzer in einen aktiven Zustand zu versetzen,
bei dem das Ventil geöffnet wird, wobei, wenn das Einspritzsignal
in den inaktiven Pegel gewechselt wird, zu dem Entlademodus übergegangen
wird, um die piezoelektrische Vorrichtung des Einspritzers zu entladen,
um den Einspritzer in einen inaktiven Zustand zu versetzen, bei
dem das Ventil geschlossen ist, und um dann den entsprechenden Zylinderauswahlschalter
auszuschalten; und (e) einen Fehlfunktionsdetektor, der eine Spannung,
die an dem zweiten Ende der piezoelektrischen Vorrichtung eines
der Einspritzer, der während einer Einspritzperiode in
den inaktiven Zustand versetzt ist, währenddessen ein anderer
Einspritzer durch das Einspritzsignal eines aktiven Pegels in den
aktiven Zustand versetzt ist, um das Ventil zu öffnen,
auftritt, überwacht, und auf der Grundlage der überwachten Spannung
erfasst, ob eine Fehlfunktion, die aus einem Kurzschluss des zweiten
Endes der piezoelektrischen Vorrichtung des Einspritzers mit einem
Potenzial, das niedriger als eine Spannung an den piezoelektrischen
Vorrichtungen, die durch die Lade/Enladeschaltung geladen wird,
ist, entsteht, aufgetreten ist.
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Der
entsprechende Zylinderauswahlschalter ist einer der Zylinderschalter,
der mit der piezoelektrischen Vorrichtung eines der Einspritzer,
in den das eine Einspritzsignal ausgegeben wurde, elektrisch verbunden
ist. Der Zylinderauswahlschalter, der in den eingeschalteten Zustand
versetzt ist, kann in den ausgeschalteten Zustand gebracht werden,
wenn das entsprechende Einspritzsignal in den inaktiven Zustand
versetzt wird, so dass der Entlademodus beendet wird, oder wenn
ein anderes Einspritzsignal in den aktiven Zustand versetzt wird.
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Der
oben beschriebene Fehlfunktionsdetektor überwacht die Spannung,
die an dem zweiten Ende der piezoelektrischen Vorrichtung eines
der Einspritzer, der während der Einspritzperiode in den inaktiven
Zustand versetzt ist, währenddessen ein anderer Einspritzer
durch das Einspritzsignal des aktiven Pegel in den aktiven Zustand
versetzt ist, um das Ventil zu öffnen, auftritt, und erfasst,
ob die Fehlfunktion, die aus einem Kurzschlusses des zweiten Endes
der piezoelektrischen Vorrichtung des Einspritzers mit dem Potenzial,
das niedriger als die Spannung an den piezoelektrischen Vorrichtungen, die
durch die Lade/Entladeschaltung geladen werden, ist, entsteht, aufgetreten
ist, auf der Grundlage der überwachten Spannung. Insbesondere
wird, wenn sämtliche Einspritzer keine Fehlfunktion aufweisen,
die piezoelektrische Vorrichtung eines der Einspritzer, in den das
Einspritzsignal des aktiven Pegels ausgegeben wird, während
der Einspritzperiode geladen, während die piezoelektrischen
Vorrichtungen der anderen Einspritzer, die nicht aktiviert werden
sollen, an ihren Stromabseiten elektrisch geöffnet werden,
da die Zylinderauswahlschalter in den ausgeschalteten Zustand versetzt
werden. Dieselbe Spannung wie diejenige der gemeinsamen Energieverteilungsleitung,
die identisch mit der Spannung, die in die zu aktivierende piezoelektrische
Vorrichtung geladen wird (im Folgenden als die geladene Spannung
Vch bezeichnet), ist, wird daher an den Stromabseiten der piezoelektrischen
Vorrichtungen, die nicht aktiviert werden sollen, auftreten.
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Wenn
die Stromabseite einer der piezoelektrischen Vorrichtungen, die
nicht aktiviert werden soll, mit der Spannung (beispielsweise Massepotenzial oder
Batteriespannung), die niedriger als die geladene Spannung Vch ist,
kurzgeschlossen wird, wird dieses bewirken, dass die Spannung an
der Stromabseite der einen piezoelektrischen Vorrichtung auf unterhalb
der geladenen Spannung Vch verringert wird. Es ist daher möglich,
die Fehlfunktion beim Betrieb der einen piezoelektrischen Vorrichtung,
die aufgrund des Kurzschlusses auftritt, auf der Grundlage der Spannung
an deren Stromabseite zu diagnostizieren.
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Wenn
beispielsweise die überwachte Spannung niedriger als ein
gegebener Kriteriumsschwellenwert ist, kann der Fehlfunktionsdetektor
bestimmen, dass die Fehlfunktion aufgetreten ist. Insbesondere kann
der Kriteriumsschwellenwert auf der Grundlage dessen ausgewählt
werden, bei welchem Potenzial der Kurzschluss zu erfassen ist. Der
Kriteriumsschwellenwert wird somit auf größer
als das Potenzial eingestellt, bei dem der Kurzschluss zu erfassen
ist.
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Wie
es anhand der obigen Beschreibung ersichtlich ist, dient die Ansteuervorrichtung
dieser Erfindung zum Erfassen des Kurzschlusses des stromabseitigen
Anschlusses der jeweiligen piezoelektrischen Vorrichtung, die nicht
aktiviert werden soll, mit einem niedrigeren Potenzial wie beispielsweise
dem Massepotenzial während der Einspritzperiode, während
der einer der Einspritzer aktiviert gehalten wird, um den Kraftstoff
einzuspritzen.
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Es
ist daher möglich, eine Maßnahme zum Beseitigen
des fehlerhaften Einspritzens des Kraftstoffs durchzuführen.
Beispielsweise kann die Lade/Entladeschaltung zu dem Zeitpunkt,
zu dem der Fehlfunktionsdetektor bestimmt, dass die Fehlfunktion
aufgetreten ist, den Entlademodus starten, um die Einspritzer zu
schließen.
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Wenn
zwei oder mehr piezoelektrische Vorrichtungen nicht aktiviert werden
sollen, kann der Fehlfunktionsdetektor ausgelegt sein, mindestens eine
von diesen zu diagnostizieren, oder zu bestimmen, ob die Fehlfunktion
jeweils beim Betrieb jeder der piezoelektrischen Vorrichtungen aufgetreten
ist.
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Der
Fehlfunktionsdetektor kann mit Überwachungsschaltungen
ausgerüstet sein, die jeweils zum Überwachen der
Spannung, die an dem zweiten Ende einer der piezoelektrischen Vorrichtungen
entwickelt wird, dient. Dieses ermöglicht eine Bestimmung,
welche der piezoelektrischen Vorrichtungen eine Fehlfunktion aufweist.
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Der
Fehlfunktionsdetektor kann andererseits eine einzige Überwachungsschaltung,
die die Spannung an dem zweiten Ende jeder der piezoelektrischen
Vorrichtungen überwacht, und Verbindungsschalter, die jeweils
einmalig für jede der piezoelektrischen Vorrichtungen vorgesehen
sind, enthalten. Wenn die Verbindungsschalter eingeschaltet sind,
errichtet jeder von diesen eine elektrische Verbindung zwischen
dem zweiten Ende einer entsprechenden piezoelektrischen Vorrichtung
und einem Spannungseingangsanschluss der Überwachungsschaltung.
Während einer der Zylinderauswahlschalter durch die Lade/Entladeschaltung
eingeschaltet wird, schaltet der Fehlfunktionsdetektor nur einen
der Verbindungsschalter für die piezoelektrische Vorrichtung aus,
die dem einen Zylinderauswahlschalter zugeordnet ist, der eingeschaltet
wird, um die Spannung an dem zweiten Ende der piezoelektrischen
Vorrichtung zu überwachen, die während der Einspritzperiode
in den inaktiven Zustand versetzt ist.
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Wenn
zwei oder mehr piezoelektrische Vorrichtungen nicht aktiviert werden
sollen und die Stromabseite von irgendeiner dieser mit einem Potenzial,
das niedriger als die geladene Spannung Vch ist, kurzgeschlossen
wird, wird dieses bewirken, dass die überwachte Spannung
an dem Spannungseingangsanschluss der Überwachungsschaltung
niedriger als die geladene Spannung Vch ist, womit es möglich
wird, die Fehlfunktion zu finden. Dieser Aufbau ermöglicht
eine Verringerung der Größe der Ansteuervorrichtung.
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Der
Fehlfunktionsdetektor kann andererseits Überwachungsschaltungen,
von denen jeweils eine für jeweils ein Piezopaar, das jeweils
aus zwei der piezoelektrischen Vorrichtungen besteht, vorgesehen ist,
und Dioden, von denen jeweils eine für ein Piezopaar vorgesehen
ist, enthalten. Jede der Überwachungsschaltungen dient
zum Überwachen der Spannung, die an den zweiten Enden der
entsprechenden Piezopaare auftritt. Jede der Dioden ist mit ihrer
Anode mit den zweiten Enden eines entsprechenden Piezopaars und
mit ihrer Kathode mit einem Spannungseingangsanschluss der Überwachungsschaltung
verbunden. Während das Einspritzsignal, das an eines der
Piezopaare ausgegeben wird, einen aktiven Pegel aufweist, so dass
ein entsprechender Einspritzer durch die Lade/Entladeschaltung geöffnet gehalten
wird, um den Kraftstoff einzuspritzen, überwacht der Fehlfunktionsdetektor
die Spannung der zweiten Enden eines anderen Piezopaars durch eine Überwachungsschaltung.
Dieser Aufbau ermöglicht eine Verringerung der Größe
der Ansteuervorrichtung.
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Der
Fehlfunktionsdetektor kann ausgelegt sein, auf eine Änderung
in jedem der Einspritzsignale, die von der Einspritzsignalausgabeschaltung
ausgegeben werden, auf den aktiven Pegel zum Starten des Betriebs
zu reagieren. Insbesondere startet der Fehlfunktionsdetektor seinen
Betrieb synchron zu einer Änderung des Einspritzsignals
auf den aktiven Pegel, womit es leichter wird, den Zeitpunkt zu
steuern, zu dem der Fehlfunktionsdetektor seinen Betrieb startet.
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Wenn
zwei oder mehr Einspritzsignale in den aktiven Pegel gebracht werden,
kann der Fehlfunktionsdetektor daran gehindert werden, zu bestimmen, ob
die Fehlfunktion aufgetreten ist, wodurch ein Fehler beim Diagnostizieren
der Fehlfunktion, der aufgrund eines Einschaltens mehrerer Zylinderauswahlschalter
auftritt, ausgeschlossen wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird im Folgenden genauer anhand der bevorzugten
Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen
erläutert, wobei diese jedoch nicht als einschränkend
für die Erfindung gesehen werden sollte, sondern nur zum
Zwecke der Erläuterung und dem Verständnis der
vorliegenden Erfindung dient.
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Es
zeigen:
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1 ein
Schaltungsdiagramm, das ein Kraftstoffeinspritzsystem gemäß der
ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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2(a) ein Zeitdiagramm, das eine Änderung
eines Einspritzsignals #n zum Anweisen eines Kraftstoffeinspritzers
zum Einspritzen von Kraftstoff zeigt;
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2(b) ein Zeitdiagramm, das einen Ein/Aus-Betrieb
eines Zylinderauswahlschalters für einen Zylinder #n zeigt;
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2(c) ein Zeitdiagramm, das einen Ein/Aus-Betrieb
eines Ladeschalters zeigt;
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2(d) ein Zeitdiagramm, das einen Ein/Aus-Betrieb
eines Entladeschalters zeigt;
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2(e) ein Zeitdiagramm, das eine Änderung
eines elektrischen Stroms, der von einer piezoelektrischen Vorrichtung
entladen wird, zeigt;
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2(f) ein Zeitdiagramm, das eine Änderung
eines elektrischen Stroms, der in eine piezoelektrische Vorrichtung
geladen wird, zeigt;
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2(g) ein Zeitdiagramm, das eine Piezospannung
zeigt, die eine Spannung ist, die zwischen Enden einer piezoelektrischen
Vorrichtung auftritt;
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3(a) eine Ansicht, die Änderungen eines Einspritzsignals,
von Spannungen Vcm, V1, V2, V3 und V4 und von Überwachungssignalen
M2, M3 und M4 zeigt, wenn eine piezoelektrische Vorrichtung richtig
betrieben wird;
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3(b) eine Ansicht, die Änderungen eines Einspritzsignals,
von Spannungen Vcm, V1, V2, V3 und V4 und eines Überwachungssignals
M3 zeigt, wenn eine piezoelektrische Vorrichtung eine Fehlfunktion
aufweist;
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4 ein
Fehlfunktionsbestimmungsprogramm, das von dem Kraftstoffeinspritzsystem
der 1 auszuführen ist, um den Betrieb von
Kraftstoffeinspritzern zu diagnostizieren;
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5 eine
Ansicht, die Änderungen eines Einspritzsignals und einer
Piezospannung zeigt, wenn eine Fehlfunktion beim Betrieb einer piezoelektrischen
Vorrichtung aufgetreten ist;
-
6 ein
Schaltungsdiagramm, das ein Kraftstoffeinspritzsystem gemäß der
zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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7 ein
Schaltungsdiagramm, das ein Kraftstoffeinspritzsystem gemäß der
dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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8 ein
Schaltungsdiagramm, das ein herkömmliches Kraftstoffeinspritzsystem
zeigt; und
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9 eine
Ansicht, die einen Betrieb von Zylinderauswahlschaltern und Änderungen
eines Einspritzsignals und einer Piezospannung in dem Kraftstoffeinspritzsystem
der 8 zeigt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In
den Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen für gleiche
Teile in verschiedenen Ansichten verwendet werden, insbesondere
in 1 ist ein Kraftstoffeinspritzsystem 11 gezeigt,
das als eine Einspritzeransteuervorrichtung zum Ansteuern von Kraftstoffeinspritzern
ausgelegt ist, um das Einspritzen von Kraftstoff in einen Dieselmotor,
der in einem Kraftfahrzeug montiert ist, zu steuern. Insbesondere dient
das Kraftstoffeinspritzsystem 11 zum Laden oder Entladen
jeder der piezoelektrischen Vorrichtungen P1 bis P4, die in den
Kraftstoffeinspritzern installiert sind, um das Einspritzen von
Kraftstoff, der von einer gemeinsamen Leitung (common rail) zugeführt wird,
in einen entsprechenden Zylinder des Verbrennungsmotors zu starten
oder anzuhalten. Dieselben Bezugszeichen, wie sie in 8 verwendet
werden, bezeichnen dieselben Teile, deren genauere Erläuterung
weggelassen wird.
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Das
Kraftstoffeinspritzsystem 1, das in 1 dargestellt
ist, unterscheidet sich von demjenigen der 8 in den
folgenden Punkten (1-1) bis (1-3).
- (1-1) Das
Kraftstoffeinspritzsystem 11 ist mit einem Mikrocomputer 18,
der in 8 nicht gezeigt ist, und einer Steuerung 19 ausgerüstet.
Die Steuerung 19 enthält eine Ansteuerungssteuerschaltung 19a und
einen Fehlfunktionsüberwacher 19b. Die Ansteuerungssteuerschaltung 19a dient zum
Steuern von Betrieben einer Energieversorgungsschaltung 5,
von Lade- und Entladeschaltern SWa und SWb und von Zylinderauswahlschaltern
SW1 bis SW4. Der Fehlfunktionsüberwacher 19b dient
zum Überwachen oder Diagnostizieren, ob eine Stromabseite
der jeweiligen piezoelektrischen Vorrichtungen P1 bis P4 mit dem
Massepotenzial kurzgeschlossen wurde.
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Die
Energieversorgungsschaltung 5 ist durch einen typischen
DC/DC-Wandler ausgebildet, der aus einer Aufstufungsspule bzw. Aufwärtsspule
L0, der eine Batteriespannung VB zugeführt wird, einem Aufstufungsschalter
bzw. Aufwärtsschalter SW0, der zwischen einem von der Batterie
fernen Ende der Aufstufungsspule L0 und Masse angeordnet ist, und einer
Diode D0, die mit ihrer Anode mit einem Verbindungspunkt zwischen
der Aufstufungsspule L0 und dem Aufstufungsschalter SW0 verbunden
ist, besteht. Die Energieversorgungsschaltung 5 weist außerdem
einen Kondensator C0 auf, der zwischen einer Kathode der Diode D0
und der Masseleitung angeordnet ist. Der Kondensator C0 dient als
eine Energieversorgung zum Laden der piezoelektrischen Vorrichtungen
P1 bis P4.
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Im
Betrieb, wenn der Aufstufungsschalter SW0 durch die Steuerung 19 eingeschaltet
wird, wird bewirkt, dass eine Rücklaufspannung, die größer
als die Batteriespannung VB ist, an dem Verbindungspunkt zwischen
der Aufstufungsspule L0 und dem Aufstufungsschalter SW0 auftritt,
wodurch der Kondensator C0 durch die Diode D0 geladen wird. Die Ansteuerungssteuerschaltung 19a der
Steuerung 19 erfasst die Spannung, die in den Kondensator
C0 geladen wird, und schaltet den Aufstufungsschalter SW0 ein oder
aus, um die geladene Spannung auf einen Sollpegel von beispielsweise
mehreren zehn oder hundert Volt (250 V in dieser Ausführungsform) zu
bringen.
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Die
Diode D0 dient zum Vermeiden eines elektrischen Entladens von dem
Kondensator C0 zu dem Aufstufungsschalter SW0. Die Kapazität
des Kondensators C0 wird als groß genug ausgewählt, um
dessen Spannung im Wesentlichen konstant zu halten, wenn er entladen
wird, um die Energie den piezoelektrischen Vorrichtungen P1 bis
P4 zuzuführen.
- (1-2) Jeder der Zylinderauswahlschalter
SW1 bis SW4 weist ein Ende auf, das von einer entsprechenden piezoelektrischen
Vorrichtung P1 bis P4 entfernt ist und mit der Masseleitung durch
einen Widerstand R1 verbunden ist. Der Widerstand R1 dient als ein
Strommesswiderstand zum Messen des Stroms (d. h. Lade- oder Entladestrom),
der durch die piezoelektrischen Vorrichtungen P1 bis P4 fließt.
- (1-3) Zwei Spannungsteilerwiderstände 21 und 22,
die in Serie geschaltet sind, sind zwischen einem Ausgangsanschluss
J1 und der Masseleitung angeordnet. Auf ähnliche Weise
sind zwei Spannungsteilerwiderstände 23 und 24,
die in Serie geschaltet sind, zwischen einem Ausgangsanschluss J2
und der Masseleitung angeordnet. Zwei Spannungsteilerwiderstände 25 und 26,
die in Serie geschaltet sind, sind zwischen einem Ausgangsanschluss
J3 und der Masseleitung angeordnet. Zwei Spannungsteilerwiderstände 27 und 28,
die in Serie geschaltet sind, sind zwischen einem Ausgangsanschluss
J4 und der Masseleitung angeordnet. Die Widerstandswerte der Widerstände 21 bis 28 werden
als groß genug ausgewählt, so dass sie den Betrieb
der piezoelektrischen Vorrichtungen P1 bis P4 nicht nachteilig beeinflussen.
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Das
Kraftstoffeinspritzsystem 11 weist außerdem Spannungsüberwachungsschaltungen 31 bis 34 auf,
wobei jeweils eine von diesen für eine piezoelektrische
Vorrichtung P1 bis P4 vorgesehen ist. Die Spannungsüberwachungsschaltung 31 ist
für die piezoelektrische Vorrichtung P1 vorgesehen und überwacht
eingegebene, die an dem Verbindungspunkt zwischen den Spannungsteilerwiderständen 21 und 22 auftritt.
Auf ähnliche Weise ist die Spannungsüberwachungsschaltung 32 für
die piezoelektrische Vorrichtung P2 vorgesehen und überwacht eine
eingegebene Spannung, die an dem Verbindungspunkt zwischen den Spannungsteilerwiderständen 23 und 24 auftritt.
Die Spannungsüberwachungsschaltung 33 ist für
die piezoelektrische Vorrichtung P3 vorgesehen und überwacht
eine eingegebene Spannung, die an dem Verbindungspunkt zwischen
den Spannungsteilerwiderständen 25 und 26 auftritt.
Die Spannungsüberwachungsschaltung 34 ist für
die piezoelektrische Vorrichtung P4 vorgesehen und überwacht
eine eingegebene Spannung, die an dem Verbindungspunkt zwischen
den Spannungsteilerwiderständen 27 und 28 auftritt.
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Insbesondere
wird ein Teil jeder der Spannungen V1 bis V4, die an den Ausgangsanschlüssen J1
bis J4 entwickelt werden (d. h. Spannungen, die stromab der piezoelektrischen
Vorrichtungen P1 bis P4 auftreten), in eine entsprechende Spannungsüberwachungsschaltung 31 bis 34 eingegeben.
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Jede
der Spannungsüberwachungsschaltungen 31 bis 34 ist
mit einem Vergleicher bzw. Komparator 41 und einer Bezugsspannungsquelle 43 versehen.
Der Teil der jeweiligen Spannung V1 bis V4 wird in den positiven
(+) Eingang des Vergleichers 41 eingegeben. Eine konstante
Bezugsspannung Vr, die von der Bezugsspannungsquelle 43 erzeugt
wird, wird in den negativen (–) Eingang des Vergleichers 41 eingegeben.
Daher gibt, wenn die Spannung, die in den positiven Eingang eingegeben
wird, größer als die oder gleich der Bezugsspannung
Vr ist, jeder der Vergleicher 41 ein hochpegeliges Signal
als ein Überwachungssignal an die Steuerung 19 aus.
Wenn andererseits die Spannung, die in den positiven Eingang eingegeben
wird, kleiner als die Bezugsspannung Vr ist, gibt jeder der Vergleicher 41 ein
niederpegeliges Signal als das Überwachungssignal an die Steuerung 19 aus.
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„M1”, „M2”, „M3” und „M4” in 1 bezeichnen
die Überwachungssignale, die jeweils von den Spannungsüberwachungsschaltungen 31 bis 34 ausgegeben
werden. Jede der Spannungsüberwachungsschaltungen 31 bis 34 weist
eine Bezugsspannungsquelle 43 auf, es kann jedoch stattdessen eine
einzige Bezugsspannungsquelle 43 von den Vergleichern 41 sämtlicher
Spannungsüberwachungsschaltungen 31 bis 34 geteilt
werden.
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Im
Folgenden wird der Betrieb der Ansteuerungssteuerschaltung 19a der
jeweiligen Schalter SWa, SWb und SW1 bis SW4 beschrieben.
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Die
Ansteuerungssteuerschaltung 19a überwacht die
Spannung, die an dem von der Masseleitung fernen Ende des Widerstands
R1 auftritt, um den Lade- oder Entladestrom, der durch eine der
piezoelektrischen Vorrichtungen P1 bis P4 fließt, die nun
als zu aktivieren ausgewählt wird, zu messen. Die Ansteuerungssteuerschaltung 19a misst
die Spannung Vcm an dem gemeinsamen Ausgangsanschluss Jcm, um die
Ladespannung (d. h. die Piezospannung) der einen piezoelektrischen
Vorrichtung P1 bis P4, die nun als zu aktivieren ausgewählt
ist, zu bestimmen. Außerdem überwacht die Ansteuerungssteuerschaltung 19a ein
Einspritzsignal, das von dem Mikrocomputer 18 erzeugt wird,
um das Einspritzen von Kraftstoff in jeden der Zylinder der Brennkraftmaschine
zu steuern.
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Im
Folgenden wird ein Beispiel beschrieben, bei dem der Betrieb der
piezoelektrischen Vorrichtung Pn für den Zylinder #n des
Verbrennungsmotors durch die Steuerung 19 zu steuern ist.
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Wenn,
wie es in 2(a) gezeigt ist, das Einspritzsignal
#n, das von dem Mikrocomputer 18 ausgegeben wird, auf einen
aktiven Pegel geändert wird (d. h. einen hohen Pegel),
schaltet die Ansteuerungssteuerschaltung 19a der Steuerung 19 den
Zylinderauswahlschalter SWn, der einer der Zylinderauswahlschalter
SW1 bis SW4 ist, der dem Zylinder #n zugeordnet ist, ein und führt
einen Ladeschaltbetrieb (der ebenfalls als Lademodus bezeichnet
wird) durch, um den Ladeschalter SWa zyklisch ein- und auszuschalten,
während der Entladeschalter SWb ausgeschaltet bleibt.
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Insbesondere
wird, wenn der Ladeschalter SWa eingeschaltet ist, der Ladestrom
von dem Kondensator C0 durch die Spule L1 zu der piezoelektrischen
Vorrichtung Pn fließen. Wenn der Ladeschalter SWa ausgeschaltet
wird, wird der Ladestrom durch die Energie, die in der Spule L1
gespeichert ist, erzeugt und fließt von der Masseleitung
durch die Diode Db, die parallel zu dem Entladeschalter SWb geschaltet
ist, zu der piezoelektrischen Vorrichtung Pn. Ein derartiger Ladeschaltbetrieb
wird wiederholt, um die piezoelektrische Vorrichtung Pn schrittweise
zu laden, so dass sie sich ausdehnt, um den Einspritzer #n zu öffnen.
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Genauer
gesagt bestimmt die Ansteuerungssteuerschaltung 19a in
dem Ladeschaltbetrieb, ob sich der Ladestrom, der in die piezoelektrische
Vorrichtung Pn fließt, die eine aus den piezoelektrischen Vorrichtungen
P1 bis P4 ist, die als zu aktivieren ausgewählt ist, auf
einen gegebenen Ausschaltschwellenwert erhöht oder auf
einen gegebenen Einschaltschwellenwert verringert. Wenn sich der
Ladestrom auf den Ausschaltschwellenwert erhöht hat, ändert die
Ansteuerungssteuerschaltung 19a den Ladeschalter SWa von
dem Ein-Zustand in den Aus-Zustand. Wenn sich der Ladestrom auf
den Einschaltschwellenwert verringert hat, ändert die Ansteuerungssteuerschaltung 19a den
Ladeschalter SWa von dem Aus-Zustand in den Ein-Zustand. Andererseits
kann die Ansteuerungssteuerschaltung 19a eine Folge von
Ein/Aus-Betrieben durchführen, bei der der Ladeschalter
SWa während einer gegebenen Zeitdauer eingeschaltet und
dann während einer gegebenen Zeitdauer ausgeschaltet gehalten
wird. Wenn be stimmt wird, dass die Ladespannung, die in die piezoelektrische
Vorrichtung Pn während des Ladeschaltbetriebs fließt,
einen Ladebeendigungssollwert Vp (beispielsweise 200 V), der groß genug
ist, um den Einspritzer #n vollständig zu öffnen,
erreicht, beendet die Ansteuerungssteuerschaltung 19a den Ladeschaltbetrieb
und hält den Ladeschalter SWa ausgeschaltet.
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Wenn
anschließend das Einspritzsignal #n, wie es in 2(a) gezeigt ist, von dem aktiven Pegel in einen
inaktiven Pegel (d. h. einen niedrigen Pegel) geändert
wird, führt die Ansteuerungssteuerschaltung 19a der
Steuerung 19 einen Entladeschaltbetrieb (der auch als Entlademodus
bezeichnet wird) durch, um den Entladeschalter SWb zyklisch ein-
und auszuschalten, während der Ladeschalter SWa ausgeschaltet
bleibt.
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Insbesondere
wird, wenn der Entladeschalter SWb eingeschaltet wird, der Entladestrom
von dem positiven Anschluss der piezoelektrischen Vorrichtung Pn
durch die Spule L1 zu der Masse fließen. Wenn der Entladeschalter
SWb ausgeschaltet wird, wird der Entladestrom von der positiven
Seite der piezoelektrischen Vorrichtung Pn durch die Spule L1 und
die Diode Da, die parallel zu dem Ladeschalter SWa geschaltet ist,
zu dem Kondensator C0 fließen, so dass die Ladung in der
piezoelektrischen Vorrichtung Pn zu dem Kondensator C0 zurückkehrt.
Ein derartiger Entladeschaltbetrieb wird wiederholt, um die piezoelektrische
Vorrichtung Pn schrittweise zu entladen, so dass sie sich zusammenzieht,
um den Einspritzer #n zu schließen.
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Genauer
gesagt bestimmt die Ansteuerungssteuerschaltung 19a in
dem Entladeschaltbetrieb, ob sich der Entladestrom, der von der
piezoelektrischen Vorrichtung Pn fließt, die eine der piezoelektrischen Vorrichtungen
P1 bis P4 ist, die als nicht zu aktivieren ausgewählt ist,
auf einen gegebenen Ausschaltschwellenwert erhöht oder
auf einen gegebenen Einschaltschwellenwert (< Ausschaltschwellenwert) verringert
hat. Wenn sich der Entladestrom auf den Ausschaltschwellenwert erhöht
hat, ändert die Ansteuerungssteuerschaltung 19a den
Entladeschalter SWb von dem Ein-Zustand in den Aus-Zustand. Wenn
sich der Entladestrom auf den Einschaltschwellenwert verringert
hat, ändert die Ansteuerungssteuerschaltung 19a den
Entladeschalter SWb von dem Aus-Zustand in den Ein-Zustand. Andererseits
kann die Ansteuerungssteuerschaltung 19a eine Folge von Ein/Aus-Betrieben
durchführen, bei der der Entladeschalter SWb wäh rend
einer gegebenen Zeitdauer eingeschaltet und dann während
einer gegebenen Zeitdauer ausgeschaltet gehalten wird.
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Wenn
bestimmt wird, dass sich die Ladespannung (d. h. die Piezospannung)
an der piezoelektrischen Vorrichtung Pn während des Entladeschaltbetriebs
auf unterhalb eines Entladebeendigungssollwerts Vp, der etwas größer
als null (0) ist, verringert hat, bestimmt die Ansteuerungssteuerschaltung 19a,
dass eine Entladebeendigungsbedingung erfüllt ist. Wenn
die Entladebeendigungsbedingung als erfüllt bestimmt wird,
schaltet die Ansteuerungssteuerschaltung 19a, wie es bei
(1) und (2) in den 2(d) und 2(b) angegeben ist, den Entladeschalter SWb ein,
um den Entladeschaltbetrieb zu beenden, und schaltet außerdem
den Zylinderauswahlschalter SWn aus. Die Ansteuerungssteuerschaltung 19a kann
den Zylinderauswahlschalter SWn zu dem Zeitpunkt ausschalten, zu
dem das Einspritzsignal für einen anderen Zylinder in den
aktiven Pegel geändert wird.
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Wenn
danach das Einspritzsignal für einen anschließenden
Zylinder des Verbrennungsmotors in den aktiven Pegel geändert
wird, schaltet die Ansteuerungssteuerschaltung 19a einen
entsprechenden Zylinderauswahlschalter SW1 bis SW4 ein und ändert,
wie es bei (3) in 2(c) angegeben ist, den Entladeschalter
SWb von dem Ein-Zustand in den Aus-Zustand. Nach dem Verstreichen
einer gegebenen kurzen Verzögerungszeit Td beginnt die
Ansteuerungssteuerschaltung 19a mit dem Einschalten des Ladeschalters
SWa das erste Mal in dem Ladeschaltbetrieb. Insbesondere schaltet
die Ansteuerungssteuerschaltung 19a zunächst beim
Start des Ladeschaltbetriebs den Entladeschalter SWb von dem Ein-Zustand
in den Aus-Zustand vor dem Einschalten des Ladeschalters SWa, und
schaltet dann den Ladeschalter SWa zyklisch ein und aus, um einen Stromfluss
durch sowohl den Ladeschalter SWa als auch den Entladeschalter SWb,
der von einem gleichzeitigen Einschalten der Schalter SWa und SWb
herrührt, zu vermeiden.
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Die
Steuerung 19 ist ausgelegt, die Fehlfunktion jeder der
piezoelektrischen Vorrichtungen P1 bis P4, d. h. einen Kurzschluss
der Stromabseite jeder der piezoelektrischen Vorrichtungen P1 bis
P4 mit dem Massepotenzial, unter Verwendung der Spannungsüberwachungsschaltungen 31 bis 34 und
des Fehlfunktionsüberwachers 19b zu erfassen.
Der Kurzschluss der Stromabseiten der piezoelektrischen Vorrichtungen
P1 bis P4 mit der Masse ist beispielsweise ein Kurzschluss eines
Kabelbaums, der sich außerhalb des Kraftstoffeinspritzsystems 11 zwischen
jeder der Stromabseiten der piezoelektrischen Vorrichtungen P1 bis
P4 und einem entsprechenden Ausgangsanschluss J1 bis J4 erstreckt,
mit der Masse, ein Kurzschluss jedes der Ausgangsanschlüsse J1
bis J4 mit der Masse oder ein Kurzschluss jedes der Zylinderauswahlschalter
SW1 bis SW4.
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Im
Folgenden wird ein Fehlfunktionsüberwachungsbetrieb mit
Bezug auf die 3(a) und 3(b) beschrieben.
In dem folgenden Beispiel wird angenommen, dass das Einspritzsignal
für den Zylinder #1 auf den hohen Pegel (d. h. den aktiven Pegel)
gesetzt wird, um einen entsprechenden Einspritzer (d. h. den Einspritzer
#1) zu öffnen. In den 3(a) und 3(b) bezeichnet „Vcm” die Spannung,
die an dem gemeinsamen Ausgangsanschluss Jcm auftritt. „V1” bis „V4” bezeichnen
Spannungen an den Ausgangsanschlüssen J1 bis J4.
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Wenn
der Einspritzer #1 richtig betrieben wird, wie es in 3(a) gezeigt ist, und das Einspritzsignal #1 auf
den hohen Pegel gebracht wird, schaltet die Ansteuerungssteuerschaltung 19a den
Zylinderauswahlschalter SW1 ein, um die piezoelektrische Vorrichtung
P1 zu laden. Die Spannung V1 wird auf dem Massepotenzial liegen.
Die Ladespannung an der piezoelektrischen Vorrichtung P1 wird an
dem gemeinsamen Ausgangsanschluss Jcm auftreten. Dieses bewirkt,
dass die Spannung Vcm die Ladebeendigungssollspannung Vp (= 200
V) erreicht. Die piezoelektrischen Vorrichtungen P2 bis P4 der Einspritzer,
die nicht aktiviert werden sollen, das heißt in die die
Einspritzsignale mit einem niedrigen Pegel eingegeben werden, werden
an ihren stromabseitigen Anschlüssen durch die Zylinderauswahlschalter
SW2 bis SW4, die in den Aus-Zustand versetzt sind, geöffnet,
so dass die piezoelektrischen Vorrichtungen P2 bis P4 nicht geladen
werden. Die Spannungen V2 bis V4 an den stromabseitigen Anschlüssen
der piezoelektrischen Vorrichtungen P2 bis P4 werden daher gleich
der Spannung Vcm an dem gemeinsamen Ausgangsanschluss Jcm.
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Die
Bezugsspannung Vr, die in die Vergleicher 41 der Spannungsüberwachungsschaltungen 31 bis 34 eingegeben
wird, wird derart ausgewählt, dass die Überwa chungssignale
M1 bis M4, die von den Vergleichern 41 ausgegeben werden,
einen niedrigen Pegel aufweisen, wenn die Spannungen V1 bis V4 an
den Ausgangsanschlüssen J1 bis J4 niedriger als ein gegebener
Fehlfunktionskriteriumsschwellenwert (beispielsweise 20 V), der
niedriger als der Ladebeendigungssollwert Vp ist, sind. Wenn beispielsweise
der Teil der Spannungen V1 bis V4, der durch die Spannungsteiler,
die aus den Widerständen 21 bis 28 bestehen,
entwickelt wird, 1/50 beträgt, ist die Bezugsspannung Vr
gleich 0,4 V (= 20 V/50). Der Grund dafür, dass die Teile
der Spannungen V1 bis V4, die durch die Spannungsteiler entstehen,
in die Vergleicher 41 der Spannungsüberwachungsschaltungen 31 bis 34 eingegeben
werden, besteht darin, dass die Spannung, die in die Vergleicher 41 einzugeben
ist, auf einem Pegel liegen muss (beispielsweise 0 V bis 5 V), der
so niedrig ist, wie er in typische elektronische Schaltungen eingegeben wird.
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Wie
es aus Obigem ersichtlich ist, liegen in dem Fall, in dem der Einspritzer
#1 (d. h. die piezoelektrische Vorrichtung P1) richtig betrieben
wird, die Überwachungssignale M2 bis M4, die von den Spannungsüberwachungsschaltungen 32 bis 34 für
die piezoelektrischen Vorrichtungen P2 bis P4 ausgegeben werden,
wie es aus 3(a) zu sehen ist, während
der Einspritzzeitdauer sämtlich auf dem hohen Pegel, währenddessen
die piezoelektrische Vorrichtung P1 geladen wird, um den Kraftstoff
in den Zylinder #1 einzuspritzen. Das Überwachungssignal
M1 (nicht gezeigt), das von der Spannungsüberwachungsschaltung 31 für
die piezoelektrische Vorrichtung P1 ausgegeben wird, weist einen
niedrigen Pegel auf.
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Wenn,
wie es in 3(b) dargestellt ist, eine Fehlfunktion
beim Betrieb der piezoelektrischen Vorrichtung P3, die durch den
Kurzschluss des stromabseitigen Anschlusses der piezoelektrischen
Vorrichtung P3 mit Masse verursacht wird, während der Einspritzzeitdauer
aufgetreten ist, während der der Kraftstoff in den Zylinder
#1 eingespritzt wird, bewirkt dieses, dass die Spannung V3 auf dem
Massepotenzial liegt, so dass die elektrische Ladung, die in der piezoelektrischen
Vorrichtung P1 gespeichert ist, verteilt wird, so dass die piezoelektrische
Vorrichtung P3 geladen wird. Dieses bewirkt, dass der Einspritzer
#3 geöffnet wird, um den Kraftstoff in unerwünschter Weise
in den Zylinder #3 einzuspritzen. Wenn die Spannung V3 auf dem Massepotenzial
liegt, bewirkt dieses ebenfalls, dass das Überwachungssignal
M3, das von der Spannungsüberwa chungsschaltung 33 für
die piezoelektrische Vorrichtung P3 ausgegeben wird, von dem hohen
in den niedrigen Pegel wechselt.
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In 3(b) fallen die Spannungen Vc, V2 und V4 zu dem
Zeitpunkt der Fehlfunktion etwas ab. Dieses kommt daher, dass die
elektrische Ladung von der piezoelektrischen Vorrichtung P1 an die
piezoelektrische Vorrichtung P3 verteilt wird, so dass die geladene
Spannung, die die Spannung ist, die zwischen den Enden der piezoelektrischen
Vorrichtung P3 entwickelt wird, abfällt.
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Wenn
dementsprechend während der Einspritzzeitdauer, während
der Kraftstoff durch irgendeine der piezoelektrischen Vorrichtungen
P1 bis P4 in den Zylinder des Verbrennungsmotors eingespritzt wird,
eines der Überwachungssignale M1 bis M4 für eine
andere der piezoelektrischen Vorrichtungen P1 bis P4 von dem hohen
auf den niedrigen Pegel wechselt, bedeutet dieses, dass die Spannung
an der Stromabseite der anderen der piezoelektrischen Vorrichtungen
P1 bis P4 niedriger als der obige Fehlfunktionskriteriumsschwellenwert
ist. Die Steuerung 19 bestimmt somit, dass die Stromabseite
der anderen der piezoelektrischen Vorrichtungen P1 bis P4 mit Masse
kurzgeschlossen wurde, das heißt, dass die andere der piezoelektrischen
Vorrichtungen P1 bis P4 nun eine Fehlfunktion aufweist.
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Der
Fehlfunktionsbestimmungsbetrieb des Fehlfunktionsüberwachers 19b wird
im Folgenden genauer mit Bezug auf 4 beschrieben.
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4 ist
ein Flussdiagramm einer Folge von Schritten bzw. eines Fehlfunktionsbestimmungsprogramms,
das von dem Fehlfunktionsüberwacher 19b ausgeführt
wird. Wenn irgendeines der Einspritzsignale, das von dem Mikrocomputer 18 ausgegeben wird,
um einen entsprechenden Einspritzer zum Einspritzen des Kraftstoffs
anzuweisen, auf den hohen Pegel (d. h. den aktiven Pegel) gebracht
wurde, beginnt der Fehlfunktionsüberwacher 19b das
Programm. Im Folgenden wird ein Beispiel beschrieben, bei dem das
Einspritzsignal #1 für den Zylinder #1 auf den hohen Pegel
gebracht wurde.
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Zu
Beginn des Programms schreitet die Routine zum Schritt 110,
in dem bestimmt wird, ob die Überwachungssignale M2 bis
M4, die von den Spannungsüberwachungs schaltungen 32 bis 34 für
die piezoelektrischen Vorrichtungen P2 bis P4 und nicht für die
piezoelektrische Vorrichtung P1 ausgegeben werden, sämtlich
auf dem niedrigen Pegel liegen. Das Zeitintervall zwischen dem Zeitpunkt,
zu dem irgendeines der Einspritzsignale auf den hohen Pegel wechselt,
und dem Zeitpunkt, zu dem der Schritt 110 das erste Mal
in einem jeweiligen Programmausführungszyklus durchgeführt
wird, wird auf länger als die Zeitdauer eingestellt, die
benötigt wird, damit sich die Ladespannung an der piezoelektrischen
Vorrichtung Pn, die zu aktivieren ist, auf oberhalb des Fehlfunktionskriteriumsschwellenwerts
(20 V) erhöht, nachdem das eine der Einspritzsignale auf
den hohen Pegel gebracht wurde.
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Wenn
die Antwort in Schritt 110 NEIN lautet, bedeutet dieses,
dass sämtliche Überwachungssignale M2 bis M4 auf
dem hohen Pegel liegen, worauf die Routine zum Schritt 120 schreitet,
bei dem bestimmt wird, ob die Einspritzung von Kraftstoff in den Verbrennungsmotor
beendet wurde. Wenn die Antwort NEIN lautet, was bedeutet, dass
die Einspritzung noch nicht beendet ist, kehrt die Routine zum Schritt 110 zurück.
In Schritt 120 wird, wenn das Einspritzsignal, das auf
dem hohen Pegel lag, auf den niedrigen Pegel gewechselt ist, bestimmt,
dass die Einspritzung von Kraftstoff beendet wurde. Alternativ kann
nach dem Verstreichen einer gegebenen Zeitdauer Ta seitdem das Einspritzsignal
von dem hohen Pegel zu dem niedrigen Pegel zurückgekehrt
ist bestimmt werden, dass die Einspritzung von Kraftstoff beendet
wurde. Die gegebene Zeitdauer Ta ist kürzer als die Zeitdauer,
die benötigt wird, damit die Ladespannung an der piezoelektrischen
Vorrichtung Pn, die zu aktivieren ist, auf unterhalb des Fehlfunktionskriteriumsschwellenwerts
(20 V) abfällt, nachdem die Ansteuerungssteuerschaltung 19a den
Entladeschaltbetrieb begonnen hat. Die Schritte 110 und 120 können
gleichzeitig parallel durchgeführt werden. In jedem Fall
wird der Schritt 110 durchgeführt, bis die Einspritzung
von Kraftstoff als beendet bestimmt wird.
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Wenn
in Schritt 110 die Antwort JA lautet, was bedeutet, dass
mindestens eines der Überwachungssignale M2 bis M4 auf
dem niedrigen Pegel liegt, schreitet die Routine zum Schritt 130,
bei dem bestimmt wird, dass eine der piezoelektrischen Vorrichtungen
P1 bis P4, die dem einen Überwachungssignal M2 bis M4 entspricht,
das in Schritt 110 als auf dem niedrigen Pegel liegend
bestimmt wird, nun eine Fehlfunktion aufweist, das heißt,
dass die Stromabseite der einen der piezoelektrischen Vorrichtungen P1
bis P4 mit Masse kurzgeschlossen ist. Die Routine schreitet dann
zum Schritt 140, bei dem ein gegebener erzwungener Einspritzbeendigungsbetrieb durchgeführt
wird. Die Routine endet dann.
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Der
erzwungene Einspritzbeendigungsbetrieb in Schritt 140 besteht
beispielsweise darin, die Ansteuerungssteuerschaltung 19a anzuweisen,
den Entladeschaltbetrieb sofort unabhängig von dem Einspritzsignal
durchzuführen und den Mikrocomputer 18 hinsichtlich
des Auftretens der Fehlfunktion zu informieren, um zu verhindern,
dass das Einspritzsignal anschließend auf den hohen Pegel
gebracht wird. Anstatt den Mikrocomputer hinsichtlich des Auftretens
der Fehlfunktion zu informieren, kann die Ansteuerungssteuerschaltung 19a daran
gehindert werden, die Zylinderauswahlschalter SW1 bis SW4 einzuschalten
und außerdem den Ladeschaltbetrieb durchzuführen.
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Wenn
in Schritt 120 bestimmt wird, dass das Einspritzen von
Kraftstoff beendet wurde, wird die Routine beendet.
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Wie
es aus Obigem ersichtlich ist, dient, wenn der Kurzschluss der Stromabseite
der piezoelektrischen Vorrichtung P3 für den dritten Zylinder
#3 mit Masse zu dem Zeitpunkt t1 aufgetreten ist, wie es in 5 gezeigt
ist, während der Kraftstoff in den ersten Zylinder #1 eingespritzt
wird, das Kraftstoffeinspritzsystem 11 zum unmittelbaren
Erfassen eines derartigen Kurzschlusses (JA in Schritt 110 → Schritt 130).
Anschließend entlädt das Kraftstoffeinspritzsystem 11 die
piezoelektrische Vorrichtung P1, die geladen und angewiesen wurde,
den Kraftstoff einzuspritzen, und die piezoelektrische Vorrichtung
P3, die irrtümlicherweise durch den Kurzschluss geladen wurde,
um ein Einspritzen des Kraftstoffs in den Verbrennungsmotor anzuhalten
(Schritt 140). Zusätzlich verhindert das Kraftstoffeinspritzsystem 11 außerdem,
dass das Einspritzsignal, das von dem Mikrocomputer 18 erzeugt
wird, auf den hohen Pegel gebracht wird, um zu verhindern, dass
anschließend Kraftstoff in den Verbrennungsmotor gespritzt
wird (Schritt 140). In 5 geben
die gestrichelten Linien den Fall an, in dem der Kurzschluss aufgetreten
ist.
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Insbesondere
dient das Kraftstoffeinspritzsystem 11 zum schnellen Erfassen
des Kurzschlusses der Stromabseite der piezoelektrischen Vorrichtung
eines der Einsprit zer, der keinen Kraftstoff einspritzen soll, mit
der Masse, während ein anderer der Kraftstoffeinspritzer
den Kraftstoff einspritzt, und zum anschließenden Eintreten
in einen Ausfallsicherungsmodus, um ein Einspritzen des Kraftstoffs
in den Verbrennungsmotor vollständig anzuhalten.
-
Mit
anderen Worten ist das Kraftstoffeinspritzsystem 11 ausgelegt,
einige der Überwachungssignale M1 bis M4, die den piezoelektrischen Vorrichtungen
zugeordnet sind, die nicht aktiviert werden sollen, zu überprüfen,
um zu bestimmen, ob diese eine Fehlfunktion aufweisen, um einen
Fehler beim Einspritzen des Kraftstoffs in den Verbrennungsmotor
zu vermeiden. Insbesondere ist das Kraftstoffeinspritzsystem 11 mit
den Spannungsteilerwiderständen 21 bis 28 und
den Spannungsüberwachungsschaltungen 31 bis 34 zum Überwachen der
Spannungen V1 bis V4, die stromab der piezoelektrischen Vorrichtungen
P1 bis P4 entwickelt werden, ausgerüstet, um zu bestimmen,
welche der piezoelektrischen Vorrichtungen P1 bis P4 nun eine Fehlfunktion
aufweist.
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Das
Kraftstoffeinspritzsystem 11 ist ausgelegt, Teile der Spannungen
V1 bis V4, die von den Spannungsteilerwiderständen 21 bis 28 erzeugt
werden, in dem Vergleicher 41 mit der Bezugsspannung Vr
zu vergleichen, um die Überwachungssignale M1 bis M4, die
binäre Signale sind, die sich zwischen dem hohen und dem
niedrigen Pegel ändern, zu erzeugen, um zu bestimmen, ob
die Einspritzer eine Fehlfunktion aufweisen, wodurch die Notwendigkeit beseitigt
wird, eine A/D-Wandlung durchzuführen, um die Werte der
Spannungen V1 bis V4 zu erfahren.
-
In
dem Kraftstoffeinspritzsystem 11 dieser Ausführungsform
dient der Mikrocomputer 18 als eine Einspritzsignalausgabeschaltung.
Die Lade/Entladeschaltung, die aus der Spule L1, dem Ladeschalter
SWa, dem Entladeschalter SWb, der ersten Diode Da und der zweiten
Diode Db besteht, und die Ansteuerungssteuerschaltung 19a,
die den Betrieb der Lade/Entladeschaltung steuert, dienen als eine
Lade/Entladesteuerschaltung. Die vier Spannungsteilerwiderstandspaare 21 bis 28,
die Spannungsüberwachungsschaltungen 31 bis 34 und
der Fehlfunktionsüberwacher 19b dienen als ein
Fehlfunktionsdetektor. Die Spannungsteilerwiderstände 21 bis 28 und
die Spannungsüberwachungsschaltungen 31 bis 34 dienen
als Überwachungsschaltungen, die die Spannungen V1 bis
V4, die an den Enden der piezoelektrischen Vorrichtungen P1 bis
P4, die von der gemeinsamen Energieverteilungsleitung 2 entfernt sind,
auftreten, überwachen.
-
Der
Mikrocomputer 18 kann andererseits ausgelegt sein, das
Fehlfunktionsbestimmungsprogramm anstelle des Fehlfunktionsüberwachers 19b durchzuführen.
Der Mikrocomputer 18 ist beispielsweise ausgelegt, das
Fehlfunktionsbestimmungsprogramm zu dem Zeitpunkt zu initiieren,
zu dem sich irgendeines der Einspritzsignale auf den hohen Pegel geändert
hat, und das Einspritzsignal in Schritt 140 unmittelbar
auf den niedrigen Pegel zurückzubringen, so dass die Ansteuerungssteuerschaltung 19a den
Entladeschaltbetrieb beginnt. Der Mikrocomputer 18 ist
außerdem ausgelegt, in Schritt 140 zu verhindern,
dass das Einspritzsignal anschließend auf den hohen Pegel
geändert wird. Diese Modifikation kann bei einer anderen
Ausführungsform, wie es später beschrieben wird,
verwendet werden.
-
Das
Kraftstoffeinspritzsystem 11 wurde derart beschrieben,
dass es den Kurzschluss der Stromabseite jeder der piezoelektrischen
Vorrichtungen P1 bis P4 mit dem Massepotenzial erfasst, ist aber
in der Lage, den Kurzschluss eines niedrigeren elektrischen Potenzials
als der obige beschriebene Fehlfunktionskriteriumsschwellenwert
(20 V) zu erfassen. Das Kraftstoffeinspritzsystem 11 kann
beispielsweise ausgelegt sein, den Kurzschluss der Stromabseite
jeder der piezoelektrischen Vorrichtungen P1 bis P4 mit einer Batteriespannung
von 12 V zu erfassen. Alternativ kann die Erfassung nur des Kurzschlusses mit
dem Massepotenzial durch Einstellen des Fehlfunktionskriteriumsschwellenwerts
auf unterhalb einer Spannung (beispielsweise 1 V), die niedriger
als die Batteriespannung ist, erzielt werden. Insbesondere kann
der Fehlfunktionskriteriumsschwellenwert auf der Grundlage dessen
ausgewählt werden, bei welchem Potenzial der Kurzschluss
zu erfassen ist. Dasselbe gilt für die folgende Ausführungsform.
-
6 stellt
ein Kraftstoffeinspritzsystem 12 gemäß der
zweiten Ausführungsform der Erfindung dar. Dieselben Bezugszeichen,
wie sie in der ersten Ausführungsform verwendet werden,
bezeichnen dieselben Teile, deren genauere Beschreibung hier weggelassen
wird.
-
Das
Kraftstoffeinspritzsystem 12 unterscheidet sich von dem
Kraftstoffeinspritzsystem 11 der ersten Ausführungsform
in den folgenden Punkten (2-1) bis (2-3).
- (2-1)
Das Kraftstoffeinspritzsystem 12 ist nicht mit den Spannungsteilerwiderständen 23 bis 28 und den
Spannungsüberwachern 32 bis 34 versehen, sondern
weist nur die Spannungsteilerwiderstände 21 und 22 und
den Spannungsüberwacher 31 auf, um die Spannungen
V1 bis V4, die stromab der piezoelektrischen Vorrichtungen P1 bis
P4 auftreten, zu überwachen.
- (2-2) Das Kraftstoffeinspritzsystem 12 enthält
außerdem Verbindungsschalter 51 bis 54,
die eine elektrische Verbindung der Ausgangsanschlüsse J1
bis J4 mit dem von dem Widerstand 22 weiter entfernten
Ende des Widerstands 21 herstellen.
- (2-3) Wenn die Zylinderauswahlschalter SW1 bis SW4 sämtlich
von der Ansteuerungssteuerschaltung 19a ausgeschaltet werden,
schaltet der Fehlfunktionsüberwacher 19b sämtliche
Verbindungsschalter 51 bis 54 ein. Wenn irgendeiner
der Zylinderauswahlschalter SW1 bis SW4 durch die Ansteuerungssteuerschaltung 19a eingeschaltet
gehalten wird, versetzt der Fehlfunktionsüberwacher 19b nur
einen der Verbindungsschalter 51 bis 54, der der
piezoelektrischen Vorrichtung Pn zugeordnet ist, die dem eingeschaltet
gehaltenen Zylinderauswahlschalter SWn entspricht, in den ausgeschalteten
Zustand.
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Außerdem
führt der Fehlfunktionsüberwacher 19b das
Fehlfunktionsbestimmungsprogramm der 4 durch
und bestimmt in Schritt 110, ob das Überwachungssignal
M1, das von dem Spannungsüberwacher 31 ausgegeben
wird, einen niedrigen Pegel aufweist. Wenn bestimmt wird, dass das Überwachungssignal
M1 einen niedrigen Pegel aufweist, bestimmt der Fehlfunktionsüberwacher 19b in
Schritt 130, dass die Stromabseite irgendeiner der piezoelektrischen
Vorrichtungen P1 bis P4, die nicht aktiviert sind, mit Masse kurzgeschlossen
ist, und führt dann den Schritt 140 aus.
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Wenn
beispielsweise das Einspritzsignal #1 in den hohen Pegel geändert
wird, schaltet der Fehlfunktionsüberwacher 19b nur
den Verbindungsschalter 51 aus, um elektrische Verbindungen
der stromabseitigen Anschlüsse der piezoelektrischen Vor richtungen
P2 bis P4 mit Masse sogar dann zu blockieren, wenn der Zylinderauswahlschalter
SW1 eingeschaltet ist. Wenn daher die piezoelektrischen Vorrichtungen
P2 bis P4 normal betrieben werden, werden die Spannungen V2 bis
V4, die stromab der piezoelektrischen Vorrichtungen P2 bis V4, die
nicht aktiviert werden sollen, entwickelt werden, wie es in 3(a) gezeigt ist, gleich der Spannung Vcm, die stromauf
der piezoelektrischen Vorrichtungen P1 bis P4 auftritt. Wenn andererseits
der stromabseitige Anschluss irgendeiner der piezoelektrischen Vorrichtungen
P2 bis P4 mit Masse kurzgeschlossen ist, bewirkt dieses, dass die
Spannungen V2 bis V4 sämtlich das Massepotenzial aufweisen,
so dass das Überwachungssignal M1 von dem hohen Pegel zu
dem niedrigen Pegel wechselt. Der Fehlfunktionsüberwacher 19b reagiert
auf eine derartige Änderung des Überwachungssignals
M1, um zu bestimmen, dass irgendeine der piezoelektrischen Vorrichtungen
P2 bis P4 eine Fehlfunktion aufweist.
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Insbesondere
ist das Kraftstoffeinspritzsystem 12 dieser Ausführungsform
nicht in der Lage zu bestimmen, welche der piezoelektrischen Vorrichtungen
P1 bis P4 nun eine Fehlfunktion aufweist, da sie nur mit einer einzigen Überwachungsschaltung
(d. h. den Spannungsteilerwiderständen 21 und 22 und
der Spannungsüberwachungsschaltung 31) versehen ist,
wodurch dessen Größe verringert werden kann.
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Die
Spannungsteilerwiderstände 21 und 22, die
Spannungsüberwachungsschaltung 31, die Verbindungsschalter 51 bis 54 und
der Fehlfunktionsüberwacher 19b dienen als ein
Fehlfunktionsdetektor. Das von dem Widerstand 22 entfernte
Ende des Widerstands 21 dient als ein Spannungseingangsanschluss
der Überwachungsschaltung.
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7 stellt
ein Kraftstoffeinspritzsystem 13 gemäß der
dritten Ausführungsform der Erfindung dar. Dieselben Bezugszeigen,
wie sie in der ersten Ausführungsform verwendet werden,
bezeichnen dieselben Teile, deren genauere Beschreibung hier weggelassen
wird.
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Das
Kraftstoffeinspritzsystem 13 unterscheidet sich von dem
Kraftstoffeinspritzsystem 11 der ersten Ausführungsform
in den folgenden Punkten (3-1) bis (3-3).
- (3-1)
Das Kraftstoffeinspritzsystem 13 ist mit zwei Überwachungsschaltungen 31 und 32 und
den Spannungsteilerwiderständen 21 bis 24 versehen.
Insbesondere ist die Überwachungsschaltung 31 einem
ersten Paar piezoelektrischer Vorrichtungen P1 und P3 und einem
Paar Spannungsteilerwiderstände 21 und 22 zugeordnet, während
die Überwachungsschaltung 32 einem zweiten Paar
piezoelektrischer Vorrichtungen P2 und P4 und einem Paar Spannungsteilerwiderstände 23 und 24 zugeordnet
ist.
- (3-2) Das Kraftstoffeinspritzsystem 13 enthält
Dioden 61 und 63, die mit ihren Anoden mit den
Ausgangsanschlüssen J1 und J3 und mit ihren Kathoden mit
dem von dem Widerstand 22 entfernten Ende des Widerstands 21 verbunden
sind. Die Diode 61 dient zum Verhindern, dass der stromabseitige
Anschluss der piezoelektrischen Vorrichtung P3 durch den Zylinderauswahlschalter
SW1 auf das Massepotenzial gebracht wird, wenn dieser eingeschaltet
wird. Die Diode 62 dient zum Verhindern, dass der stromabseitige
Anschluss der piezoelektrischen Vorrichtung P1 durch den Zylinderauswahlschalter
SW3 auf das Massepotenzial gebracht wird, wenn dieser eingeschaltet wird.
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Auf ähnliche
Weise enthält das Kraftstoffeinspritzsystem 13 Dioden 62 und 64,
die mit ihren Anoden mit den Ausgangsanschlüssen J2 und
J4 und mit ihren Kathoden mit dem von dem Widerstand 22 entfernten
Ende des Widerstands 21 verbunden sind.
- (3-3)
Der Fehlfunktionsüberwacher 19b führt
das Fehlfunktionsbestimmungsprogramm der 4 durch
und bestimmt in Schritt 110, ob die Überwachungssignale
M1 und M2, die von den Spannungsüberwachern 31 und 32 ausgegeben
werden, einen niedrigen Pegel aufweisen. Wenn mindestens eines der Überwachungssignale
M1 und M2 einen niedrigen Pegel aufweist, führt der Fehlfunktionsüberwacher 19b den
Betrieb in Schritt 130 durch.
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In
Schritt 130 trifft der Fehlfunktionsüberwacher 19b die
unten angegebenen Entscheidungen (A) und (B). In der folgenden Beschreibung
wird angenommen, dass der Fehlfunktionsüberwacher 19b beim Ändern
des Einspritzsignals #n auf den hohen Pegel beginnt, das Fehlfunktionsbestimmungsprogramm
durchzuführen. Mit anderen Worten ist der Zylinder #n ein
Objekt, in das Kraftstoff eingespritzt werden soll.
- (A) Wenn eines der Überwachungssignale M1 und M2, das
einem aus dem ersten und zweiten Paar, zu dem die piezoelektrische
Vorrichtung Pn für den Zylinder #n gehört, zugeordnet
ist, einen niedrigen Pegel aufweist, bestimmt der Fehlfunktionsüberwacher 19b,
dass der stromabseitige Anschluss der piezoelektrischen Vorrichtung
von dem einen Paar, die nicht die piezoelektrische Vorrichtung Pn
ist, mit Masse kurzgeschlossen ist, und führt dann den
Schritt 140 durch. Insbesondere wenn das Einspritzsignal
für eine der piezoelektrischen Vorrichtungen, die zu einem
jeweiligen aus dem ersten und zweiten Paar gehört, auf
den hohen Pegel wechselt und dort gehalten wird, um den Kraftstoff
einzuspritzen, überwacht der Fehlfunktionsüberwacher 19b die
Spannung, die stromab der anderen piezoelektrischen Vorrichtung
entwickelt wird, durch ein entsprechendes Paar der Spannungsteilerwiderstände 21 bis 24 und
eine entsprechende Spannungsteilerschaltung 31 und 32.
- (B) Wenn eines der Überwachungssignale M1 und M2, das
einem aus dem ersten und zweiten Paar, zu dem die piezoelektrische
Vorrichtung Pn für den Zylinder #n nicht gehört,
zugeordnet ist, einen niedrigen Pegel aufweist, bestimmt der Fehlfunktionsüberwacher 19b,
dass die stromabseitigen Anschlüsse der piezoelektrischen
Vorrichtung, die zu dem einen aus dem ersten und zweiten Paar gehört,
beide mit Masse kurzgeschlossen sind, und führt dann den
Schritt 140 durch.
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Insbesondere
ist das Kraftstoffeinspritzsystem 13 dieser Ausführungsform
nicht in der Lage, die Fehlfunktion beim Betrieb eines aus dem ersten
und zweiten Paar der piezoelektrischen Vorrichtungen P1 bis P4,
zu der die piezoelektrische Vorrichtung Pn, die nun aktiviert ist,
um den Kraftstoff in den Zylinder #n einzuspritzen, nicht gehört,
zu erfassen, wenn die piezoelektrischen Vorrichtungen des einen
aus dem ersten und zweiten Paar nicht beide mit Masse kurzgeschlossen
sind, sondern ist nur mit den beiden Überwachungsschaltungen
(d. h. den Spannungsteilerwiderständen 21, 22, 23 und 24 und
den beiden Spannungsüberwachungsschaltungen 31 und 32) versehen,
wodurch dessen Größe verringert wird.
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Die
Spannungsteilerwiderstände 21, 22, 23 und 24,
die Spannungsüberwachungsschaltungen 31 und 32,
die Dioden 61 bis 64 und der Fehlfunktionsüberwacher 19b dienen
als ein Fehlfunktionsdetektor. Das von dem Widerstand 22 entfernte
Ende des Widerstands 21 und das von dem Widerstand 22 entfernte
Ende des Widerstands 23 dienen als jeweilige Spannungseingangsanschlüsse
der Überwachungsschaltungen.
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Während
die vorliegende Erfindung anhand der bevorzugten Ausführungsformen
beschrieben wurde, um das Verständnis der Erfindung zu
erleichtern, kann die Erfindung selbstverständlich auf
verschiedene Arten ausgeführt sein, ohne von ihrem Prinzip
abzuweichen. Daher soll die Erfindung sämtliche mögliche
Ausführungsformen und Modifikationen der gezeigten Ausführungsformen
enthalten, die ausgeführt werden können, ohne
von dem Prinzip der Erfindung, wie es in den zugehörigen
Ansprüchen angegeben ist, abzuweichen.
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Die
dritte Ausführungsform kann beispielsweise ähnlich
der ersten und zweiten Ausführungsform derart ausgelegt
sein, dass sie die Spannungsteilerwiderstände und die Spannungsüberwachungsschaltungen
für die piezoelektrischen Vorrichtungen P2 und P4 aufweist.
Beliebige zwei der Aufbauten der ersten bis dritten Ausführungsformen
zum Überwachen der Spannungen, die stromab der piezoelektrischen
Vorrichtungen P1 bis P4 auftreten, können kombiniert werden.
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Der
Mikrocomputer 18 kann alternativ ausgelegt sein, beliebige
zwei Einspritzsignale für die Zylinder #1 bis #4 des Verbrennungsmotors
gleichzeitig auf den hohen Pegel zu bringen. In diesem Fall ist der
Fehlfunktionsüberwacher 19b vorzugsweise ausgelegt
zu verhindern, dass das Fehlfunktionsbestimmungsprogramm durchgeführt
wird, wenn zwei der Einspritzsignale, die von dem Mikrocomputer 18 erzeugt
werden, gleichzeitig auf den hohen Pegel gebrachte werden, das heißt,
der Kraftstoff gleichzeitig in zwei oder mehr der Zylinder des Verbrennungsmotors
eingespritzt werden soll. Dieses vermeidet einen Fehler beim Diagnostizieren
der piezoelektrischen Vorrichtungen, der aufgrund des gleichzeitigen
Einschaltens von zwei oder mehr der Zylinderauswahlschalter SW1
bis SW4 auftritt, und beseitigt die Notwendigkeit einer speziellen
Operation zum Adressieren eines derartigen Fehlers.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2002-136156 [0002]
- - JP 2002-246667 [0015, 0018]