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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegenden Erfindung betrifft eine Erfassungsvorrichtung für
einen Kraftstoffinjektor, der einen Kraftstoffdruck oder eine Kraftstofftemperatur in
einem an einer Verbrennungsmotor angeordneten Kraftstoffinjektor
erfasst.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
JP-2009-74536 A (
US 2009/0056677 A1 )
offenbart ein Kraftstoffeinspritzsystem, bei dem ein Kraftstoffdrucksensor
an einem Kraftstoffinjektor angebracht ist, um einen Kraftstoffdruck
zu erfassen. Basierend auf einer Abweichung im Kraftstoffdruck wird
eine Abweichung in der Kraftstoffeinspritzrate bzw. -menge geschätzt.
Basierend auf dieser geschätzten Abweichung der Kraftstoffeinspritzrate werden
ein Ist-Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt und eine Kraftstoffeinspritzmenge
berechnet. Der Drucksensor hat einen Erfassungsschaltkreis bzw.
eine Erfassungsschaltung, der bzw. die ein Erfassungssignal gemäß dem
Kraftstoffdruck ausgibt. Eine elektronische Steuereinheit (ECU)
berechnet den Kraftstoffdruck basierend auf einem Spannungswert
des vom Drucksensor ausgegebenen Erfassungssignals.
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Wenn
jedoch die an den Erfassungsschaltkreis angelegte Spannung von einer
Referenz- bzw. Bezugsspannung abweicht, tritt eine Abweichung in einer
Beziehung zwischen dem Erfassungssignal und dem Ist-Kraftstoffdruck
auf, so dass der von der ECU berechnete Kraftstoffdruck vom Ist-Kraftstoffdruck
abweicht.
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Auch
bei dem Fall, bei dem eine Kraftstofftemperatur von dem Erfassungsschaltkreis
erfasst wird, tritt eine Abweichung zwischen der berechneten Kraftstofftemperatur
und der Ist-Kraftstofftemperatur auf.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde ausgehend von den vorstehend geschilderten
Problemen gemacht und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Erfassungsvorrichtung für einen Kraftstoffinjektor
zur Verfügung zu stellen, der einen Kraftstoffdruck oder
eine Kraftstofftemperatur in einem Kraftstoffinjektor genau erfassen
kann.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung umfasst eine Erfassungsvorrichtung für
einen Kraftstoffinjektor eine Sensoreinheit und eine Berechnungseinheit (ECU).
Die Sensoreinheit umfasst einen Erfassungsschaltkreis, der in Reaktion
auf die Erfassung einer physikalischen Größe (Kraftstoffdruck
oder Kraftstofftemperatur) ein Erfassungssignal ausgibt. Die ECU berechnet
den Kraftstoffdruck oder die Kraftstofftemperatur basierend auf
einem Spannungswert des Erfassungssignals relativ zu einer Bezugs-
bzw. Referenzspannung. Die ECU erlangt eine Vergleichsspannung gemäß einer
an den Erfassungsschaltkreis angelegten Spannung und berechnet eine
Abweichung zwischen der Vergleichsspannung und der Referenzspannung.
Die Sensoreinheit umfasst ferner ein Anpassungsmittel für
die angelegte Spannung, das die angelegte Spannung derart anpasst, dass
die berechnete Abweichung kleiner wird.
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Daher
wird, selbst wenn die an den Erfassungsschaltkreis angelegte Spannung
von der Ausgangsspannung (Referenzspannung) abweicht, die angelegte
Spannung derart eingestellt, um die Abweichung zu verkleinern. Ein
Abweichen des berechneten Kraftstoffdrucks oder der berechneten
Kraftstofftemperatur vom Ist-Kraftstoffdruck oder der Ist-Kraftstofftemperatur
wird eingeschränkt. Die Berechnungsgenauigkeit für
den Kraftstoffdruck oder die Kraftstofftemperatur kann verbessert
werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Andere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
anhand der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeich nungen deutlicher ersichtlich, in denen gleiche Teile mit gleichen
Bezugszeichen versehen sind. Hierbei zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung eines Kraftstoffeinspritzsystems mit einer
Erfassungsvorrichtung für einen Kraftstoffinjektor gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ein
Schaubild einer Schaltungsanordnung einer in 1 gezeigten
Sensoreinheit;
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3A und 3B Blockschaubilder
einer Verbindungsanordnung zwischen Sensoreinheiten und einer ECU;
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4A ein
Zeitschaubild eines an einen Kraftstoffinjektor übertragenen
Einspritzbefehlssignals;
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4B ein
Zeitschaubild einer Kraftstoffeinspritzrate;
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4C ein
Zeitschaubild eines von einem Kraftstoffdrucksensor erfassten Drucks;
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5 ein
Flussdiagramm eines Verfahrens, bei dem eine angelegte Spannung
von der Sensoreinheit und der ECU gemäß der ersten
Ausführungsform angepasst wird;
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6 ein
Schaubild einer Schaltungsanordnung einer Sensoreinheit gemäß einer
zweiten Ausführungsform; und
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7 ein
Flussdiagramm eines Verfahrens, bei dem eine Erfassungssignal von
der in 6 gezeigten Sensoreinheit und der ECU korrigiert
wird.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend
werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Gleiche Teile und Komponenten in den jeweiligen Ausführungsformen
werden mit den selben Bezugszeichen dargestellt, wobei deren Beschreibung
nicht wiederholt wird.
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[Erste Ausführungsform]
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Ein
Sensorsystem wird bei einem Verbrennungsmotor (Dieselmotor) mit
vier Zylindern #1 bis #4 genutzt.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung eines Kraftstoffinjektors 10,
einer Sensoreinheit 20, einer elektronischen Steuereinheit
(ECU) 30 und dergleichen.
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Zunächst
wird ein Kraftstoffeinspritzsystem des Motors mit dem Kraftstoffinjektor 10 erklärt.
Ein Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 40 wird durch eine Hochdruckpumpe 41 gepumpt
und in einer Sammelschiene bzw. Common-Rail 42 gesammelt,
um jedem Zylinder zugeführt zu werden.
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Der
Kraftstoffinjektor 10 besteht aus einem Körper 11,
einer Nadel (Ventilkörper) 12, einem Aktuator 13 und
dergleichen. Der Körper 11 definiert eine Hochdruckleitung 11a und
eine Einspritzöffnung 11b. Die Nadel 12 ist
im Körper 11 aufgenommen, um die Einspritzöffnung 11b zu öffnen/schließen.
Der Aktuator 13 treibt die Nadel 12 an.
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Die
ECU 30 steuert den Aktuator 13, um die Nadel 12 anzutreiben.
Wenn die Nadel 12 die Einspritzöffnung 11b öffnet,
wird Hochdruckkraftstoff aus der Hochdruckleitung 11a in
eine (nicht dargestellte) Brennkammer des Motors eingespritzt. Die
ECU 30 berechnet einen Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt,
einen Kraftstoffeinspritz-Endzeitpunkt, eine Kraftstoffeinspritzmenge
und dergleichen basierend auf einer Motordrehzahl, einer Motorlast
und dergleichen. Der Aktuator 13 treibt die Nadel 12 derart
an, um den vorstehend berechneten Wert zu erhalten.
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Ein
Aufbau der Sensoreinheit 20 wird nachfolgend beschrieben.
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Die
Sensoreinheit 20 umfasst einen Schaft (Lastzelle) 21,
einen Kraftstoffdruck-Erfassungsschaltkreis 22, einen Kraftstofftemperatur-Erfassungsschaltkreis 23 und
eine gegossene Schaltung (molded IC) 24. Der Schaft 21 ist
am Körper 11 vorgesehen. Der Schaft 21 hat
eine Membran 21a, die sich in Reaktion auf hohen Kraftstoffdruck
in der Hochdruckleitung 11a elastisch verformt.
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Der
Kraftstoffdruck-Erfassungsschaltkreis 22 ist eine Brückenschaltung
bestehend aus drucksensitiven Widerständen, die an der
Membran 21a angeordnet sind. Der Widerstandswert der drucksensitiven
Widerstände variiert in Reaktion auf einen Verformungsbetrag
des Schafts 21, der dem Kraftstoffdruck entspricht. Die
Brückenschaltung (Kraftstoffdruck-Erfassungsschaltkreis 22)
gibt abhängig vom Kraftstoffdruck ein Druckerfassungssignal
aus.
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Der
Kraftstofftemperatur-Erfassungsschaltkreis 23 ist eine
Brückenschaltung bestehend aus temperatursensitiven Widerständen,
die an der Membran 21a angeordnet sind. Der Widerstandswert
der temperatursensitiven Widerstände variiert in Reaktion
auf eine Temperatur des Schafts 21, die der Kraftstofftemperatur
entspricht. Die Brückenschaltung (Kraftstofftemperatur-Erfassungsschaltkreis 23)
gibt abhängig von der Kraftstofftemperatur ein Temperaturerfassungssignal
aus.
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Wie
in 2 gezeigt, besteht die gegossene Schaltung 24 aus
einem IC-Chip 25 mit einer Signalverarbeitungseinheit 25a,
einem Kommunikationsschaltkreis 25b und einem Speicher 25c,
einer ersten Spannungswandlungsschaltung 26a, einer zweiten Spannungswandlungsschaltung 26b und
einem Wechselschalter 27. Ein Verbinder 14 ist
am Körper 11 vorgesehen. Die gegossene Schaltung 24 und
die ECU 30 sind elektrisch miteinander durch einen Kabelstrang 15 verbunden,
der mit dem Verbinder 14 verbunden ist. Wie in den 2 und 3 dargestellt, umfasst der Kabelstrang 15 eine
Stromleitung 15a zum Zuführen von Elektrizität
bzw. Strom von einer Batterie 50 zum Aktuator 13 und
der Sensoreinheit 20, eine Kommunikationsleitung 15b und
eine Signalleitung 15c.
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2 zeigt
eine Darstellung einer Schaltungsanordnung der Sensoreinheit 20.
Die Sensoreinheit 20 wird von der Batterie 50 mit
Strom gespeist. Deren Spannung liegt bei 12 V (Batteriespannung).
Die Spannung der Elektrizität wird durch die erste Spannungswandlungsschaltung 26a von
12 V auf 5 V gesenkt, um dem Kraftstoffdruck-Erfassungsschaltkreis 22 und
dem Kraftstofftemperatur-Erfassungsschaltkreis 23 zugeführt
zu werden. Das bedeutet, eine an den Kraftstoffdruck-Erfassungsschaltkreis 22 und
den Kraftstofftemperatur-Erfassungsschaltkreis 23 angelegte
Spannung (5 V) wird durch Absenken der Batteriespannung (12 V) mittels der
ersten Spannungswandlungsschaltung 26a erzeugt. Die zweite
Spannungswandlungsschaltung 26b senkt die angelegte Spannung
von 5 V weiter auf 2,5 V ab. Diese abgesenkte Spannung (2,5 V) entspricht
einer Vergleichsspannung.
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Wie
vorstehend beschrieben, geben der bestromte Kraftstoffdruck-Erfassungsschaltkreis 22 und der
bestromte Kraftstofftemperatur-Erfassungsschaltkreis 23 das
Druckerfassungssignal und das Temperaturerfassungssignal aus. Die
zweite Spannungswandlungsschaltung 26b gibt das Vergleichsspannungssignal
aus. Diese Erfassungssignale und das Vergleichsspannungssignal werden
durch die Signalleitung 15c an die ECU 30 übermittelt.
Der Wechselschalter 27 (Schaltmittel) wählt Eines
von den Erfassungssignalen und dem Vergleichsspannungssignal zur Übermittlung
an die ECU 30 gemäß einem Schaltbefehlsignal,
das vom IC-Chip 25 übertragen wird.
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Es
sei angemerkt, dass ein Zustand, bei dem das Druckerfassungssignal
oder das Temperaturerfassungssignal an die ECU 30 übertragen
wird, einem „Erfassungssignal-Ausgangszustand” entspricht,
und dass ein Zustand, bei dem das Vergleichsspannungssignal an die
ECU 30 übertragen wird, einem „Vergleichsspannungs-Ausgangszustand” entspricht.
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Zusätzlich
empfängt der IC-Chip 25 die angelegte Spannung
(5 V) von der ersten Spannungswandlungsschaltung 26a und
die Batteriespannung (12 V) von der Batterie 50. Die Signalverarbeitungseinheit 25a,
Der Kommunikationsschaltkreis 25b und der Speicher 25c werden
mit der angelegten Spannung (5 V) betrieben. Bei der Kommunikation
mit der ECU 30 wird die Batteriespannung (12 V) benötigt.
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3A zeigt
eine Darstellung einer Schaltungskonfiguration der ECU 30,
und zeigt eine Verbindungsanordnung jeder Sensoreinheit 20 und
der ECU 30. Die Sensoreinheit 20 ist für
jeden der vier Zylinder #1 bis #4 bereitgestellt. Wie in 3A dargestellt,
sind vier Sensoreinheiten 20 mit einer einzelnen ECU 30 verbunden.
Die Kommunikationsleitung 15b und die Signalleitung 15c sind
mit jeder Sensoreinheit 20 verbunden. Jede Kommunikationsleitung 15b und
Signalleitung 15c ist jeweils mit Kommunikationsanschlüssen 30b und
Signalanschlüssen 30c der ECU 30 verbunden.
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Die
ECU 30 umfasst einen Mikrocomputer 31, eine ECU-Kommunikationsschaltung 32,
eine AD-Wandlungsschaltung 33 und eine ECU-Spannungswandlungsschaltung 34.
Die ECU 30 wird mit Elektrizität bzw. Strom von
der Batterie 50 gespeist. Deren Spannung ist 12 V (Batteriespannung).
Die Spannung der Elektrizität wird durch die ECU-Spannungswandlungsschaltung 34 von
12 V auf 5 V gesenkt, um dem Mikrocomputer 31 zugeführt
zu werden. Diese abgesenkte Spannung (5 V) entspricht einer Betriebsspannung.
Es sei angemerkt, dass die ECU-Kommunikationsschaltung 32 mit
der Batteriespannung (12 V) betrieben wird.
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Der
Mikrocomputer 31 wählt Eines von dem Druckerfassungssignal,
dem Temperaturerfassungssignal und dem Vergleichsspannungssignal.
Basierend auf dieser Auswahl wird das Schaltbefehlsignal von der
ECU 30 über die ECU-Kommunikationsschaltung 32 an
den IC-Chip 25 der Sensoreinheit 20 übertragen.
Dieses Schaltbefehlsignal ist ein digitales Signal und wird in Form
eine Bitfolge durch die Kommunikationsleitung 15b übertragen.
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Das
vom Wechselschalter 27 ausgewählte Signal wird
an die ECU 30 über die Signalleitung 15c und
einen Signalanschluss 30c in Form eines Analogsignals übertragen.
Das Analogsignal wird, zur Eingabe in den Mikrocomputer 31,
von einem A/D-Wandler 33 in ein digitales Signal umgewandelt.
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Zu
einem Zeitpunkt, an dem der Wechselschalter 27 das Signal
basierend auf dem Schaltbefehlssignal auswählt, wird ein
Antwortsignal von dem IC-Chip 25 der Sensoreinheit 20 an
die ECU 30 übermittelt. Daher kann, da der Mikrocomputer 31 einen Schaltzeitpunkt
des Erfassungssignal und des Vergleichsspannungssignals erkennen
kann, der Mikrocomputer 31 korrekt das Erfassungssignal
aus dem Druckerfassungssignal, dem Temperaturerfassungssignal und
dem Vergleichsspannungssignal erkennen.
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Es
sei angemerkt, dass die Kommunikationsleitung 15b, die
beide Kommunikationsschaltkreise 32 und 25b elektrisch
verbindet, das Schaltbefehlsignal und das Antwortsignal überträgt.
Es ist möglich eine Zwei-Wege-Kommunikation durch die Kommunikationsleitung 15b auszuführen.
Daneben kann die Signalleitung 15c das Erfassungssignal
in eine Richtung von der Sensoreinheit 20 zur ECU 30 übertragen.
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Während
einer Zeitdauer, während der der Injektor 10 Kraftstoff
einspritzt, wird das Druckerfassungssignal ausgewählt und
an die ECU 30 übertragen. Wie nachfolgend unter
Bezugnahme auf die 4A bis 4C beschrieben
wird, wird während einer Kraftstoffeinspritzzeitdauer ein
Kraftstoffvariations-Schwingungsverlauf erhalten, so dass eine Variation
in einer Kraftstoffeinspritzrate abgeschätzt werden kann.
Während einer Kraftstoffeinspritzzeitdauer ist daher verboten,
dass das Druckerfassungssignal zum Temperaturerfassungssignal oder
dem Vergleichspannungssignal geschalten wird. Während einer
Zeitdauer, in der der Injektor 10 keinen Kraftstoff einspritzt,
wird das Vergleichsspannungssignal oder das Temperaturerfassungssignal
an die ECU 30 übertragen.
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Wie
vorstehend beschrieben, kann der Mikrocomputer 31 der ECU 30 den
Kraftstoffdruck, die Kraftstofftemperatur und die Referenzspannung
bezüglich eines jeden Kraftstoffinjektors 10,
der an jedem Zylinder #1 bis #4 angebracht ist, erhalten.
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Wie
vorstehend beschrieben, variiert das Druckerfassungssignal in Abhängigkeit
von der Sensortemperatur (Kraftstofftemperatur) und dem Kraftstoffdruck.
Das bedeutet, selbst wenn der Ist-Druck konstant ist, variiert das
Druckerfassungssignal abhängig von der Sensortemperatur.
Davon ausgehend korrigiert der Mikrocomputer 31 den er haltenen
Kraftstoffdruck basierend auf der erhaltenen Sensortemperatur (Kraftstofftemperatur)
um eine Temperaturkompensation auszuführen. Ferner berechnet
der Mikrocomputer 31 einen Kraftstoffeinspritzmodus, der
einen Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt, eine Kraftstoffeinspritzdauer,
eine Kraftstoffeinspritzmenge und dergleichen darstellt.
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Bezug
nehmend auf die 4A bis 4C wird
nachfolgend ein Berechnungsverfahren für den Einspritzmodus
beschrieben.
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4A zeigt
Einspritzbefehlssignale, die die ECU 30 an den Aktuator 13 ausgibt.
Basierend auf diesem Einspritzbefehlssignal öffnet der
Aktuator 13 die Einspritzöffnung 11b.
Das bedeutet, eine Kraftstoffeinspritzung wird zu einem An-Impuls-Zeitpunkt t1
des Einspritzbefehlssignals gestartet, und die Kraftstoffeinspritzung
wird zu einem Aus-Impuls-Zeitpunkt t2 des Einspritzbefehlssignals
beendet. Während einer Zeitdauer „Tq” vom
Zeitpunkt t1 zum Zeitpunkt t2 ist die Einspritzöffnung 11b geöffnet.
Durch Steuern der Zeitdauer „Tq” wird die Kraftstoffeinspritzmenge „Q” gesteuert.
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4B zeigt
eine Variation in der Kraftstoffeinspritzrate und 4C zeigt
eine Schwingungsverlaufsvariation des Erfassungsdrucks. Da die Variation des
Erfassungsdrucks und die Variation der Injektionsrate eine nachfolgend
beschriebene Beziehung haben, kann ein Schwingungsverlauf der Injektionsrate
basierend auf einen Schwingungsverlauf des Erfassungsdrucks geschätzt
werden.
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Das
bedeutet, wie in 4A dargestellt, nachdem das
Einspritzbefehlssignal zum Zeitpunkt t1 anzieht, wird die Kraftstoffeinspritzung
gestartet und die Injektionsrate beginnt zum Zeitpunkt R1 zuzunehmen.
Wenn die Injektionsrate zum Zeitpunkt R1. beginnt zuzunehmen, fängt
der Erfassungsdruck zum Zeitpunkt P1 an, abzunehmen. Dann, wenn
die Einspritz- bzw. Injektionsrate die maximale Injektionsrate zum
Zeitpunkt R2 erreicht, wird der Abfall des Erfassungsdrucks zum
Zeitpunkt P2 gestoppt. Wenn die Injektionsrate zum Zeitpunkt R2
beginnt abzunehmen, beginnt der Erfassungsdruck zum Zeitpunkt P2
zuzunehmen. Dann, wenn die Injektionsrate zum Zeit punkt R3 null
wird und die aktuelle Kraftstoffeinspritzung beendet wird, wird
der Anstieg des Erfassungsdrucks zum Zeitpunkt P3 gestoppt.
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Wie
vorstehend beschrieben kann, durch Erfassen der Zeitpunkte P1 und
P3 der Einspritzstartzeitpunkt R1 und der Einspritzendzeitpunkt
R3 berechnet werden. Eine Anstiegsrate Rα der Injektionsrate,
eine Abnahmerate Rγ der Injektionsrate und die maximale
Injektionsrate Rβ können durch Erfassen einer
Abnahmerate Pα des Erfassungsdrucks, einer Anstiegsrate
Pγ des Erfassungsdrucks und eines maximalen Druckabfallbetrags
Pβ des Erfassungsdrucks berechnet werden.
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Ferner
ist ein Wert eines Integrals „S” der Einspritz-
bzw. Injektionsrate vom Ist-Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt zum
Ist-Kraftstoffeinspritz-Endzeitpunkt (der schraffierte Bereich in 5B) äquivalent zur Einspritzmenge „Q”.
Ein integraler Wert des Erfassungsdrucks vom Zeitpunkt P1 zum Zeitpunkt P3
korreliert mit dem Integralwert „S” der Einspritzrate.
Daher kann der Integralwert „S” der Einspritzrate, der
der Einspritzmenge „Q” entspricht, durch Berechnen
des Integralwerts des Erfassungsdrucks berechnet werden.
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Es
sei angemerkt, dass die angelegte Spannung des Kraftstoffdruck-Erfassungsschaltkreises 22 und
des Kraftstofftemperatur-Erfassungsschaltkreises 23 von
der Ausgangsspannung (5 V) abweichen kann. In diesem Fall kann die
Beziehung zwischen dem Druckerfassungssignal und dem Ist-Druck abweichen,
so dass der Kraftstoffdruck, den die ECU 30 berechnet,
vom Ist-Kraftstoffdruck abweicht. In ähnlicher Weise kann
die Beziehung zwischen dem Temperaturerfassungssignal und der Ist-Kraftstofftemperatur
abweichen, so dass die von der ECU 30 berechnete Kraftstofftemperatur
von der Ist-Kraftstofftemperatur abweicht.
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Gemäß der
vorliegenden Ausführungsform wird eine derartige Abweichung
durch Ausführen der folgenden Steuerung vermieden. Das
bedeutet, die Betriebsspannung des Mikrocomputers 31 ist
als eine Bezugs- bzw. Referenzspannung definiert, und eine Abweichung
zwischen der Vergleichsspannung und der Referenzspannung wird berechnet.
Die erste Spannungswandlungsschaltung 26a variiert einen Spannungswand lungswert,
um die angelegte Spannung derart anzupassen, dass die berechnete
Abweichung verringert wird. Dabei kann verhindert werden, dass die
angelegte Ist-Spannung vom der angelegten Ausgangsspannung (Referenzspannung)
abweicht.
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Bezug
nehmend auf 5 wird die vorstehend genannte
Steuerung im Detail beschrieben. In Schritt S10 bestimmt der Computer,
ob eine bestimmte Zeitdauer verstrichen ist, nachdem in Schritt S22
ein Lernvorgang ausgeführt wurde, der später beschrieben
wird. Wenn die Antwort in Schritt S10 NEIN ist, endet das Verfahren.
Wenn die Antwort in Schritt S10 JA ist, fährt das Verfahren
mit Schritt S11 fort. Die nachfolgenden Schritte werden in einem gleichmäßigen
Zeitintervall wiederholt, um einen Berechnungsaufwand des Mikrocomputers 31 zu
verringern.
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In
Schritt S11 bestimmt der Computer, ob ein durch die Signalleitung 15c übertragenes
Signal das Druckerfassungssignal ist. Das bedeutet, der Computer
bestimmt, ob eine Kraftstoffeinspritzzeitdauer gegeben ist. Wenn
die Antwort in Schritt S11 JA ist, endet das Verfahren. Wenn die
Antwort NEIN ist, fährt das Verfahren mit Schritt S12 fort,
bei dem das Schaltbefehlsignal, das anweist, das Vergleichssignal
auszugeben, durch die Kommunikationsleitung 15b an den
IC-Chip 25 übertragen wird.
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Dann
fährt das Verfahren mit Schritt S20 fort, bei dem die Signalverarbeitungsschaltung 25a das Schaltbefehlsignal
an den Wechselschalter 27 überträgt.
In Schritt S21 wird der Wechselschalter 27 umgeschalten,
um die zweite Spannungswandlungsschaltung 26a und die Signalleitung 15c zu
verbinden. Das Vergleichsspannungssignal wird durch die Signalleitung 15c an
die ECU 30 übermittelt.
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Dann
berechnet der Mikrocomputer 31 der ECU 30 eine
angelegte Ist-Spannung basierend auf der übertragenen Vergleichsspannung.
Bei dem Fall, bei dem die Batteriespannung (12 V) beispielsweise durch
die erste Spannungswandlungsschaltung 26a auf die angelegte
Spannung (5 V) verringert wird, und die angelegte Spannung (5 V)
von der zweiten Spannungswandlungsschaltung 26b halbiert
(2,5 V) wird, kann die ECU die angelegte Ist-Spannung durch Verdoppeln
der übertragenen Vergleichsspannung berechnen.
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Dann
wird eine Abweichung zwischen der berechneten angelegten Spannung
und der Bezugs- bzw. Referenzspannung berechnet, und die angelegte
Spannung wird angepasst, um die Abweichung auf null zu setzen. Bei
einem Fall, bei dem die berechnete angelegte Spannung beispielsweise
5,2 V beträgt und die Referenzspannung 5 V ist, wird eine
Spannungsanpassung bzw. Ausgleichsspannung von „–0,2
V” in Schritt S13 berechnet. In Schritt S14 überträgt
der Mikrocomputer 31 die berechnete Spannungsanpassung
und die Kraftstofftemperatur anzeigende Signale an den IC-Chip 25 durch
die Kommunikationsleitung 15b.
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Es
sei angemerkt, dass der Mikrocomputer 31 in Schritt S13
einem Erlangungsmittel zum Erlangen einer Vergleichsspannung, einem
Abweichungsberechnungsmittel zum Berechnen einer Abweichung, und
einem Spannungsanpassungs-Berechnungsmittel zum Berechnen einer
Spannungsanpassung entspricht.
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Dann
werden die Spannungsanpassung und die Kraftstofftemperatur miteinander
assoziiert und im Speicher 25c des IC-Chips 25 gespeichert.
Beispielsweise wird eine Beziehung zwischen der Spannungsanpassung
bzw. Ausgleichsspannung und der Kraftstofftemperatur in einem Kennfeld
gespeichert. Der Speicher 25c ist ein nicht-flüchtiger
Speicher (z. B. ein EEPROM, etc.). Die in dem Speicher 25c gespeicherte
Spannungsanpassung wird von Zeit zu Zeit als Lernwert in Schritt
S22 aktualisiert.
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In
Schritt S23 liest die erste Spannungswandlungsschaltung 26a die
augenblickliche Spannungsanpassung und passt die angelegte Spannung daran
an. Es sei angemerkt, dass die Signalverarbeitungsschaltung 25a einem
Anpassungsmittel für die angelegte Spannung, zum Anpassen
der angelegten Spannung, entspricht.
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Gemäß der
vorstehend beschriebenen Ausführungsform können
die folgenden Vorteile erzielt werden.
- (1)
Selbst wenn die an jede Erfassungsschaltung 22, 23 angelegte
Spannung von der Ausgangsspannung (Referenzspannung) abweicht, passt die
erste Spannungswand lungsschaltung 26a die angelegte Spannung
an, um die Abweichung auf null zu setzen. Daher kann eine Abweichung
zwischen den Erfassungssignalen und Ist-Werten verringert werden.
Es wird vermieden, dass der berechnete Kraftstoffdruck und die berechnete Kraftstofftemperatur
von dem Ist-Kraftstoffdruck und der Ist-Kraftstofftemperatur abweichen,
wodurch eine Berechnungsgenauigkeit für Kraftstoffdruck
und Kraftstofftemperatur erhöht werden kann.
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Im Übrigen
benötigt jede Erfassungsschaltung 22, 23 eine
niedrigere Spannung als die Batteriespannung (12 V), während
der Kommunikationsschaltkreis 25b der Sensoreinheit 20 die
Batteriespannung (12 V) benötigt. Da die ECU 30 und
die Sensoreinheit 20 jeweils die Spannungswandlungsschaltung 34, 26a aufweisen,
ist es wahrscheinlich, dass eine Abweichung zwischen der von der ECU-Spannungswandlungsschaltung 34 erzeugten Referenzspannung
und der von der ersten Spannungswandlungsschaltung 26b erzeugten
angelegten Spannung auftritt.
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Gemäß der
vorliegenden Ausführungsform kann eine derartige Abweichung
effektiv auf null gesetzt werden.
- (2) Da die
Abweichung zwischen der Referenzspannung und der angelegten Spannung
verringert oder auf null gesetzt werden kann, kann ein Variationsbereich
der Spannung des Erfassungssignals erweitert werden. Daher kann,
bei der A/D-Wandlung des Erfassungssignals durch den A/D-Wandler 33 der
ECU 30 die Auflösung des durch den A/D-Wandler
erhaltenen digitalen Signals erhöht werden. Daher kann,
wenn der Mikrocomputer 31 den Kraftstoffdruck oder die
Kraftstofftemperatur basierend auf den Erfassungssignalen berechnet,
die Berechnungsgenauigkeit erhöht werden.
- (3) Bei jeder Sensoreinheit 20 kann die an jede Sensoreinheit 20 angelegte
Spannung gleich der Referenzspannung gemacht werden, da die angelegte
Spannung, verglichen zu der allgemeinen Referenzspannung, angepasst
wird. Daher wird, selbst wenn die Referenzspannung von der Ausgangsspannung
abweicht, die Größe der Abweichung zwischen der
Referenzspannung und der angelegten Spannung für jede Sensoreinheit 20 gleich.
Ein Streuen bzw. Auseinandergehen des Erfassungsfehlers des Kraft stoffdrucks
und der Kraftstofftemperatur bezüglich jeder Sensoreinheit 20 kann
verhindert werden.
- (4) Der Kraftstoffdruck-Erfassungsschaltkreis 22 hat
Temperatureigenschaften. Das Kraftstoffdruck-Erfassungssignal variiert
abhängig von der herrschenden Kraftstofftemperatur auch
wenn der Ist-Kraftstoffdruck konstant ist. Auf der anderen Seite
werden bei der vorliegenden Ausführungsform die Spannungsanpassung
bzw. Ausgleichsspannung und die Kraftstofftemperatur im Speicher 25c gespeichert,
und die erste Spannungswandlungsschaltung 26a passt die
angelegte Spannung basierend auf der der vorliegenden Kraftstofftemperatur
entsprechenden Spannungsanpassung an. Die angelegte Spannung wird
in Reaktion auf die Temperaturcharakteristik angepasst. Daher kann
die Abweichung zwischen der Referenzspannung und der angelegten
Spannung genau verringert werden, und die Berechnungsgenauigkeit
des Kraftstoffdrucks wird weiter verbessert.
- (5) Da die Kraftstofftemperatur durch den am Kraftstoffinjektor 10 vorgesehenen
Kraftstofftemperatur-Erfassungsschaltkreis 23 erfasst wird, kann
die Temperatur in der Nähe des Kraftstoffdruck-Erfassungsschaltkreises 22 erfasst
werden. Daher wird die Spannungsanpassung gemäß der
Temperaturcharakteristik mit hoher Genauigkeit bestimmt, wodurch
die Abweichung der Referenzspannung und der angelegten Spannung
mit hoher Genauigkeit verringert werden kann.
- (6) Der Mikrocomputer 31 der ECU 30 kann kein Signal
lesen, dessen Spannung die Betriebsspannung (z. B. 5 V) übersteigt.
Falls die angelegte Spannung als Vergleichsspannung verwendet wird
und die angelegte Spannung größer ist als der
Ausgangswert (z. B. 5 V), kann der Computer die Vergleichsspannung
nicht lesen. Die Abweichung zwischen der Vergleichsspannung und
der Referenzspannung kann nicht genau berechnet werden.
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Andererseits
wird, bei der vorliegenden Ausführungsform, die angelegte
Spannung durch die zweite Spannungswandlungsschaltung 26b verringert,
um die Vergleichsspannung zu erhalten. Selbst wenn die angelegte
Spannung höher ist als die Referenzspannung (5 V), ist
es weniger wahrscheinlich, dass die Vergleichsspannung eine obere
Grenzspannung (Betriebsspannung) übersteigt, die der Mikrocomputer
lesen bzw. verarbeiten kann. Daher kann die Abweichung zwischen
der Vergleichsspannung und der Referenzspannung genau berechnet
werden, so dass die Berechnungsgenauigkeit des Kraftstoffdrucks
und der Kraftstofftemperatur verbessert werden kann.
- (7) Das Schaltbefehlsignal und das Spannungsanpassungssignal
werden von der ECU 30 über die Kommunikationsleitung 15b an
die Sensoreinheit 20 übertragen, und das Erfassungssignal
wird von der Sensoreinheit 20 durch die Signalleitung 15c zur
ECU 30 übertragen. Ferner wird das Erfassungssignal
in Form eines Analogsignals durch die Signalleitung 15c übertragen.
Daher kann die Übertragungsgeschwindigkeit des Erfassungssignals,
verglichen zur Übertragung des Erfassungssignals durch
die Kommunikationsleitung 15b als Bitfolge, erhöht
werden.
- (8) Da der Wechselschalter 27 zwischen dem Druckerfassungssignal,
dem Temperaturerfassungssignal und dem Vergleichsspannungssignal
entsprechend dem Schaltbefehlssignal schaltet, können diese
Signale durch eine Signalleitung 15c übertragen
werden. Daher kann die Zahl der Signalleitungen 15c, verglichen
zu einem Fall, wo für jedes Signal separate Signalleitungen
vorgesehen sind, verringert werden.
- (9) Eine Variation der Kraftstoffeinspritzrate wird basierend
auf einer Variation im Kraftstoffdruck geschätzt. Daher
ist es notwendig, die Variation des Kraftstoffdrucks während
einer Kraftstoffeinspritzzeitdauer zu erhalten. Gemäß der
vorliegenden Ausführungsform kann, da das Vergleichsspannungssignal
zu einem Zeitpunkt übertragen wird, zu dem kein Kraftstoff
eingespritzt wird, die Variation des Kraftstoffdrucks während
der Kraftstoffeinspritzzeitdauer erhalten werden.
-
[Zweite Ausführungsform]
-
Bei
der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform passt
eine erste Spannungswandlungsschaltung 26a die angelegte
Spannung basierend auf der Abweichung zwischen der Vergleichsspannung
und der Referenzspannung an die Referenzspannung an, so dass die
Abweichung zwischen dem erfassten Kraftstoffdruck oder der erfassten Kraftstofftemperatur
und dem Ist-Kraftstoffdruck oder der Ist-Kraftstofftemperatur verringert
wird. Gemäß der zweiten Ausführungsform
wird das Erfassungssignal basierend auf der Abweichung zwischen
der Vergleichsspannung und der Referenzspannung vor der Berechnung
korrigiert.
-
Bezug
nehmend auf die 6 und 7 wird nachfolgend
die zweite Ausführungsform im Detail beschrieben.
-
Die
ECU 30 hat einen Speicher, in dem ein Korrekturwert des
Erfassungssignals gespeichert ist. Wie in 6 gezeigt,
hat der IC-Chip 25 keinen Speicher und die erste Spannungswandlungsschaltung 26a ändert
die Spannungsanpassung bzw. Ausgleichsspannung nicht.
-
Bezug
nehmend auf 7 wird ein Berechnungsverfahren
für den Kraftstoffdruck und die Kraftstofftemperatur beschrieben.
Die Abläufe der Schritte S10, S11, S12, S20 und S21 sind
die Gleichen wie in der ersten Ausführungsform. Die ECU 30 berechnet einen
Korrekturwert des Erfassungssignals basierend auf der von der Sensoreinheit
in Schritt S15 übertragenen Vergleichsspannung.
-
Genauer
gesagt berechnet der Mikrocomputer 31 der ECU 30 eine
angelegte Ist-Spannung basierend auf der übertragenen Vergleichsspannung. Dieses
Berechnungsverfahren ist das Gleiche wie bei der ersten Ausführungsform.
Dann berechnet der Mikrocomputer 31 eine Abweichung zwischen
der angelegten Spannung und der Referenzspannung, und berechnet
einen Korrekturwert, mit dem die Spannungswerte für das
Druckerfassungssignal und das Temperaturerfassungssignal korrigiert
werden, um die Abweichung zu kompensieren. Beispielsweise wird,
in einem Fall, bei dem die angelegte Spannung um 0,1 V größer
ist als die Referenzspannung (Abweichung = 0,1 V), 0,1 V von den
Spannungswerten der Erfassungssignale abgezogen.
-
Es
sei angemerkt, dass der Mikrocomputer 31 einem Erlangungsmittel
zum Erlangen einer Vergleichsspannung, einem Abweichungsberechnungsmittel
zum Berech nen einer Abweichung, und einem Korrekturwert-Berechnungsmittel
zum Berechnen eines Korrekturwerts entspricht.
-
Dann
werden der berechnete Korrekturwert und die Kraftstofftemperatur
in einem Speicher der ECU 30 gespeichert. Der Speicher
der ECU 30 ist ein nicht-flüchtiger Speicher (z.
B. ein EEPROM). Der im Speicher gespeicherte Korrekturwert wird
von Zeit zu Zeit als Lernwert in Schritt S16 aktualisiert.
-
In
Schritt S17 berechnet der Mikrocomputer 31 den Kraftstoffdruck
oder die Kraftstofftemperatur basierend auf dem korrigierten Erfassungssignal.
-
Gemäß der
zweiten Ausführungsform können, neben den vorgenannten
Vorteilen (6) bis (9) der ersten Ausführungsform, die folgenden
Vorteile erzielt werden.
- (1') Selbst wenn die
an jeden Schaltkreis 22, 23 angelegte Spannung
von der Ausgangsspannung (Referenzspannung) abweicht, wird das Erfassungssignal
gemäß der Abweichung korrigiert. Daher wird verhindert,
dass der berechnete Kraftstoffdruck und die berechnete Kraftstofftemperatur
vom Ist-Kraftstoffdruck und der Ist-Kraftstofftemperatur abweichen,
wodurch die Berechnungsgenauigkeit für den Kraftstoffdruck
und die Kraftstofftemperatur verbessert werden kann.
- (3') Da das Erfassungssignal basierend auf dem Vergleich mit
der allgemeinen Referenzspannung in jeder Sensoreinheit 20 korrigiert
wird, wird die Größe der Abweichung zwischen der
Referenzspannung und der angelegten Spannung in jeder Sensoreinheit 20 gleich,
selbst wenn die Referenzspannung von der Ausgangsspannung abweicht.
Ein Streuen bzw. Auseinandergehen des Erfassungsfehlers des Kraftstoffdrucks
und der Kraftstofftemperatur bezüglich jeder Sensoreinheit 20 kann
verhindert werden.
- (4') Da der Korrekturwert mit der im Speicher zu speichernden
Kraftstofftemperatur assoziiert wird und das Erfassungssignal mit
dem Korrekturwert korrigiert wird, der der vorliegenden Kraftstofftemperatur
entspricht, wird das Erfassungssignal unter Berücksichtigung
einer Temperaturcharakteristik des Kraftstoffdruck-Erfassungsschalt kreises 22 korrigiert,
wodurch die Berechnungsgenauigkeit für den Kraftstoffdruck
weiter verbessert wird.
- (5') Da die Kraftstofftemperatur durch den am Kraftstoffinjektor 10 vorgesehenen
Kraftstofftemperatur-Erfassungsschaltkreis 23 erfasst wird, kann
das Erfassungssignal unter Verwendung der in der Nähe des
Kraftstoffdruck-Erfassungsschaltkreises 22 erfassten Temperatur
korrigiert werden, wodurch die Temperaturcharakteristik des Kraftstoffdruck-Erfassungsschaltkreises 22 beim Korrekturwert
genau berücksichtigt wird.
-
[Andere Ausführungsformen]
-
Die
vorliegenden Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen
Ausführungsformen begrenzt sondern kann beispielsweise
wie nachfolgend dargestellt ausgeführt werden. Zudem können
die charakteristischen Konfigurationen jeder Ausführungsform
kombiniert werden.
- • Eine Durchschnittsspannung
der angelegten Spannung und der Betriebsspannung kann als Referenzspannung
verwendet werden. Demgemäß kann, selbst wenn die
Betriebsspannung von der Ausgangsspannung abweicht, verhindert werden,
dass die Referenzspannung deutlich von der angelegten Spannung abweicht.
- • Zudem kann auch ein Durchschnittswert der Vergleichsspannung
einer jeden Sensoreinheit 20 als Referenzspannung verwendet
werden. Alternativ kann ein Durchschnittswert der Vergleichsspannung
und der Betriebsspannung als Referenzspannung verwendet werden.
- • Wenn die Vergleichsspannungssignale während der
bestimmten Zeitdauer durch die Signalleitung 15c zur ECU 30 übertragen
werden, wird eine Mehrzahl von Vergleichsspannungswerten gebildet
und gemittelt. Dieser Durchschnitts- bzw. Mittelwert wird als die
Referenzspannung verwendet.
- • Ein Durchschnittswert der vorher übertragenen Vergleichsspannung
und der augenblicklich übertragenen Vergleichsspannung
kann als Referenzspannung verwendet werden.
- • Die zweite Spannungswandlungsschaltung 26b kann
entfernt werden und die angelegte Spannung kann als Vergleichsspannung
verwendet werden.
- • Die in den 5 und 7 gezeigten
Vorgänge werden in bestimmten, regelmäßigen
Intervallen ausgeführt. Alternativ können diese
Vorgänge immer dann ausgeführt werden, wenn eine
Kraftstoffeinspritzung ausgeführt wird, oder immer dann, wenn
eine bestimmte Zahl an Kraftstoffeinspritzungen ausgeführt
wird. Es wird bevorzugt, dass die Druckerfassungssignale während
der Kraftstoffeinspritzung ausgegeben werden und ein Umschalten
vom Druckerfassungssignal auf das Temperaturerfassungssignal während
der Kraftstoffeinspritzung verboten ist.
- • Wenn das Vergleichsspannungssignal und/oder das Erfassungssignal
außerhalb eines normalen Bereichs liegt, wird festgestellt,
dass die entsprechende Sensoreinheit 20 fehlerhaft bzw.
defekt ist.
- • Bei der in 3A dargestellten
Ausführungsform ist ein Ende der Kommunikationsleitung 15b einer
jeden Sensoreinheit 20 mit einem jeweiligen Kommunikationsanschluss 30b der
ECU verbunden. Bei der in 3B dargestellten
Ausführungsform sind zwei Kommunikationsleitungen 15b mit
einem Kommunikationsanschluss 30b verbunden, wodurch die
Zahl der Kommunikationsanschlüsse 30b der ECU 30 verringert
werden kann.
- • Das gleiche Schaltbefehlsignal wird auf jede von zwei
Sensoreinheiten 20 durch die Kommunikationsleitung 15b übertragen.
In diesem Fall wird bevorzugt, dass das Aktualisierungslernen der Spannungsanpassung
bzw. Ausgleichsspannung oder des Korrekturwerts zeitgleich erfolgt.
-
Alternativ
können jeweils unterschiedliche Schaltbefehlsignale zu
den Sensoreinheiten 20 übertragen werden, selbst
wenn die Sensoreinheiten 20 mit der selben Kommunikationsleitung 15b verbunden
sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2009-74536
A [0002]
- - US 2009/0056677 A1 [0002]