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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung, welche nach dem Prinzip elektromagnetischer Solenoidspulen arbeitende Einspritzdüsen ansteuert.
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2. Beschreibung verwandten Standes der Technik
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Es ist bekannt, als Einspritzdüsen zum Einspritzen von Kraftstoff in jeweilige Zylinder einer in einem Fahrzeug verbauten Brennkraftmaschine nach dem Prinzip elektromagnetischer Solenoidspulen arbeitende Einspritzdüsen zu verwenden, von denen jede dazu ausgelegt ist, ihr Ventil zu öffnen, wenn ihre Spule erregt wird. Derartige Einspritzdüsen werden durch eine Kraftstoffeinspritz-Steuer-vorrichtung angesteuert, um Kraftstoffeinspritzzeitpunkte und Kraftstoffeinspritzmengen durch Steuern von Zeitpunkten der Spulenerregung und Spulenerregungszeitspannen zu steuern.
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Als eine solche Einspritzsteuervorrichtung ist diejenige bekannt mit einem Aufbau, in welchem ein Kondensator durch eine Spannungserhöhungsschaltung geladen wird, bis seine Spannung einen Sollwert erreicht, der Kondensator zu Beginn einer Erregungszeitspanne an eine Spule einer Einspritzdüse entladen wird, um die Einspritzdüse zu veranlassen, schnell zu öffnen, die Entladung aus dem Kondensator beendet wird, wenn erfasst wird, dass der Entladestrom einen vorbestimmten Spitzenwert erreicht, bis zum Ende der Erregungszeitspanne ein Konstantstrom kleiner als der Spitzenwert an die Spule geleitet wird, um die Einspritzung bzw. die Einspritzdüse offen zu halten, und die Spule am Ende der Erregungszeitspanne aberregt wird, um die Einspritzdüse zu schließen. Hierzu wird beispielsweise auf die
japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2008-190388 verwiesen.
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Im Übrigen sind manche Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtungen für einen Motor mit Benzindirekteinspritzung oder einen nach dem Common-Rail-Prinzip mit einer gemeinsamen Kraftstoffleitung arbeitenden Dieselmotor dazu ausgelegt, eine mehrstufige Einspritzung durchzuführen, bei welcher Kraftstoff während eines Verbrennungszyklus für jeweilige Zylinder mehrere Male eingespritzt wird.
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Wenn die mehrstufige Einspritzung durchgeführt wird, ist, da das Zeitintervall zwischen Kraftstoffeinspritzungen kurz ist, das Zeitintervall zwischen den Entladungen aus dem Kondensator kurz, wie in 10A gezeigt ist. Demgemäß kann in diesem Fall ein Fall auftreten, in welchem eine Kraftstoff-Nacheinspritzung in einem Zustand durchgeführt wird, in dem eine Entladung an die Spule einer Einspritzdüse mit der Ladespannung VC des Kondensators (kann nachstehend als ”Kondensatorspannung VC” bezeichnet sein) niedriger als der Sollwert aufgrund einer unzureichenden Ladung des Kondensators durchgeführt wird. Dies kann auch dann auftreten, wenn die Drehzahl eines Fahrzeugmotors sehr hoch ist.
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In 10A bedeutet der Begriff ”Einspritzbefehlsignal” ein Signal, das anweist, Kraftstoff einzuspritzen und die Einspritzdüsenspule zu erregen. Die Erregungszeitspanne entspricht einer Zeitspanne, während welcher das Einspritzbefehlsignal hochpegelig ist. 10A zeigt ein Beispiel zeitlicher Änderungen eines durch die Einspritzdüsenspule I (kann nachstehend als ”Einspritzdüsenstrom” I bezeichnet sein) fließenden Stroms und der Kondensatorspannung VC, wenn eine Kraftstoffeinspritzung zweifach in einem kurzen Intervall bzw. Abstand durchgeführt wird. In dem in 10A gezeigten Bespiel wird der Einspritzdüsenstrom I auf einen ersten konstanten Strom gesteuert, nachdem er den Spitzenwert Ip erreicht, bis eine vorbestimmte Zeit nach dem Beginn der Erregung verstreicht, und danach bis zum Ende der Erregungszeitspanne auf einen zweiten konstanten Strom kleiner als der erste konstante Strom gesteuert.
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In der nachfolgenden Beschreibung wird ein Zustand, in dem die Entladung aus dem Kondensator an die Einspritzdüsenspule mit der Kondensatorspannung VC auf dem Sollwert durchgeführt wird, als ”normaler Zustand” bezeichnet. Wenn die Entladung aus dem Kondensator an die Einspritzdüsenspule mit der Kondensatorspannung VC niedriger als der Sollwert durchgeführt wird, verläuft die ansteigende Flanke des Einspritzdüsenstroms I (oder die Zunahme des Einspritzdüsenstroms I pro Zeiteinheit) im Vergleich zu der in dem normalen Zustand sanft ansteigend bzw. flach.
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Die durchgezogene Linie in 10B zeigt die zeitliche Änderung des Einspritzdüsenstroms I, wenn die erstmalige Kraftstoffeinspritzung in dem normalen Zustand durchgeführt wird (der Einspritzdüsenstrom I auf der linken Seite in 10A). Die Strichpunktlinie in 10B zeigt die zeitliche Änderung des Einspritzdüsenstroms I, wenn die zweite Kraftstoffeinspritzung in einem Zustand durchgeführt wird, in dem die Entladung aus dem Kondensator an die Einspritzdüsenspule mit der Kondensatorspannung VC niedriger als der Sollwert durchgeführt wird (der Einspritzdüsenstrom I auf der rechten Seite in 10A). Wie in 10B gezeigt ist, verläuft die ansteigende Flanke des Einspritzdüsenstroms I flach, und dauert es verglichen mit der erstmaligen Kraftstoffeinspritzung lange, bis der Einspritzdüsenstrom I bei der zweiten Kraftstoffeinspritzung den Spitzenwert Ip erreicht.
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Wenn die ansteigende Flanke des Einspritzdüsenstroms I flach verlaufend wird, wird der Öffnungszeitpunkt der Einspritzdüse, das heißt, die Zeit ab dann, wenn die Erregung der Spule begonnen wird, bis dann, wenn die Einspritzdüse öffnet, stärker verzögert. Infolge dessen wird, da die Zeitspanne, während welcher die Einspritzdüse geöffnet ist, kürzer wird, eine Kraftstoffmenge, die eingespritzt wurde, kleiner als die Kraftstoffmenge, die in dem normalen Zustand einzuspritzen ist. In neueren Fahrzeugen, welche eine Kraftstoffeinspritzsteuerung benötigen, die in der Lage ist, die Kraftstoffeinspritzmenge mit einem hohen Genauigkeitsgrad auf einen sehr kleinen Wert zu steuern, ist eine solche Verzögerung des Öffnungszeitpunkts der Einspritzdüse nicht vernachlässigbar.
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Das vorstehende Patentdokument beschreibt, als eine Gegenmaßnahme gegen die Verringerung der Kraftstoffeinspritzmenge aufgrund einer unzureichenden Ladung des Kondensators, eine Technik, bei welcher die Ladespannung des Kondensators vor der Entladung erfasst wird, die Verzögerung des Ventilöffnungszeitpunkts der Einspritzdüse auf der Grundlage der erfassten Ladespannung berechnet wird, und der Anfangszeitpunkt der Entladung an die Einspritzdüsenspule um die berechnete Verzögerung nach vorne verlegt wird, um die Erregungszeitspanne zu verlängern.
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Da jedoch die vorstehende Technik die Verzögerung des Ventilöffnungszeitpunkts der Einspritzdüse auf der Grundlage der Ladespannung des Kondensators abschätzt, wird die Berechnungsgenauigkeit der Verzögerung aufgrund von Schwankungen der elektrischen Eigenschaften des Kondensators und der Einspritzdüsenspule (der Kapazität des Kondensators, und der Induktivität und des Widerstands der Einspritzdüsenspule) verringert, wodurch die Genauigkeit der Kompensation der Erregungszeitspanne und demgemäß die Genauigkeit der Kompensation der Kraftstoffeinspritzmenge verringert werden.
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Falls die Kapazität des Kondensators ausreichend groß ist, ist es möglich, zu verhindern, dass die Ladespannung niedriger als der Sollwert wird, auch wenn das Einspritzintervall wesentlich kurz ist. Jedoch nehmen in diesem Fall die Herstellungskosten und die Größe der Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung zu.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfindung stellt eine Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung bereit, beinhaltend:
einen Kondensator zum Speichern elektrischer Energie, die einer Spule eines Solenoids zumindest einer Einspritzdüse zuzuführen ist;
einen Ladeabschnitt zum Laden des Kondensators auf einen vorbestimmten Sollwert;
einen Einstellabschnitt zum Einstellen einer Erregungszeitspanne der Spule; und
einen Erregungssteuerabschnitt, der dazu ausgelegt ist, den Kondensator an die Spule zu entladen, um einen Erregungsstrom an die Spule zu einem Zeitpunkt eines Beginns der durch den Einstellabschnitt eingestellten Erregungszeitspanne zu liefern, um die Spule zu erregen und dadurch die Einspritzdüse zu öffnen, das Entladen des Kondensators bei Erfassen, dass der Erregungsstrom einen vorbestimmten Spitzenwert erreicht hat, zu beenden, und danach einen konstanten Strom kleiner als der Spitzenwert an die Spule zu leiten, um die Einspritzdüse bis zu einem Ende der Erregungszeitspanne offen zu halten, und das Leiten des konstanten Stroms an die Spule zu beenden, nachdem die Erregungszeitspanne verstreicht, um die Einspritzdüse zu schließen;
wobei die Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung weiter beinhaltet:
einen Speicherabschnitt zum Speichern eines Referenzwerts als einen Wert einer Anstiegsauswertezeit, die eine Zeit angibt, die seit dem Zeitpunkt des Beginns der Erregungszeitspanne bis zu einem Zeitpunkt verstrichen ist, zu welchem der Erregungsstrom einen bestimmten Wert kleiner als der Spitzenwert erreicht, wenn die Entladung aus dem Kondensator an die Spule durchgeführt wird, nachdem eine Spannung des Kondensators den Sollwert erreicht;
einen Messabschnitt zum Messen eines Werts der Anstiegsauswertezeit zu Beginn der Erregungszeitspanne, und bei Erfassen, dass die gemessene Anstiegsauswertezeit länger ist als der sortierte Referenzwert, Messen eines Überschusses der gemessenen Anstiegsauswertezeit über den gespeicherten Referenzwert als eine Verzögerungszeit; und
einen Kompensationsabschnitt, der dazu ausgelegt ist, dann, wenn der Messabschnitt die Verzögerungszeit gemessen hat, die durch den Einstellabschnitt eingestellte Erregungszeitspanne um eine Zeit zu verlängern, die von der gemessenen Verzögerungszeit abhängt.
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In Übereinstimmung mit der Erfindung ist es möglich, die Steuerungsgenauigkeit der Kraftstoffeinspritzmenge einer Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung zu verbessern, wenn ein Kondensator der Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung zum Speichern elektrischer Energie, die einer Spule eines Solenoids einer Einspritzdüse zuzuführen ist, unzureichend geladen ist.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung einschließlich der Zeichnungen und der Patentansprüche zu ersehen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es zeigen:
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1 ist ein Diagramm, das den Aufbau einer Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
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2 ist ein Zeitdiagramm, das den grundlegenden Betriebsablauf einer Treibesteuerschaltung zeigt, die in der Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel enthalten ist;
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3 ist ein Ablaufdiagramm, das den grundlegenden Betriebsablauf der Treibesteuerschaltung zeigt, die in der Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel enthalten ist;
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4 ist ein Ablaufdiagramm, das den detaillierten Betriebsablauf der Treibesteuerschaltung zeigt, die in der Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel enthalten ist;
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5A und 5B sind Diagramme, die den Betriebsablauf der Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels erklären.
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6 ist ein Ablaufdiagramm, das den detaillierten Betriebsablauf einer Treibesteuerschaltung zeigt, die in einer Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung enthalten ist;
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7 ist ein Diagramm, das den Betriebsablauf einer Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung erklärt;
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8 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betriebsablauf einer Treibesteuerschaltung zeigt, die in der Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung des dritten Ausführungsbeispiels enthalten ist;
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9 ist ein weiteres Ablaufdiagramm, das den Betriebsablauf der Treibesteuerschaltung zeigt, die in der Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung des dritten Ausführungsbeispiels enthalten ist; und
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10A und 10B sind Diagramme, die das Problem einer herkömmlichen Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung erklären.
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BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG
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Erstes Ausführungsbeispiel
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1 ist ein Diagramm, das den Aufbau einer Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung 100 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Die Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung 100 dient zum Ansteuern bzw. Treiben von vier Einheits-Einspritzdüsen bzw. Einheits-Injektoren, die nach dem Prinzip elektromagnetischer Solenoide bzw. Solenoidspulen arbeiten (nachstehend einfach als Einspritzdüsen 101 bezeichnet), um Kraftstoff jeweils einer Vielzahl von Zylindern einer in einem Fahrzeug verbauten Brennkraftmaschine (Zylinder Nr. 1 bis Nr. 4 eines Vierzylinder-Dieselmotors in diesem Ausführungsbeispiel) zuzuführen.
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In 1 ist zur Erleichterung der Erklärung und des Verständnisses nur eine der vier Einspritzdüsen 101 (nur die Einspritzdüse Nr. 1 in diesem Ausführungsbei-spiel) gezeigt. Die Einspritzdüse 101 beinhaltet eine elektromagnetische Solenoidspule mit einer Spule bzw. Wicklung 101a als einem Aktuator oder Stellglied ihres Ventils. Wenn die Spule 101a der Solenoidspule mit Spannung versorgt bzw. erregt wird, bewegt sich der Ventilkörper der Einspritzdüse 101 in die Ventilöffnungsposition, um eine Kraftstoffeinspritzung durchzuführen. Wenn die Spule 101a aberregt wird, kehrt der Spulenkörper in die Ventilschließposition zurück, um die Kraftstoffeinspritzung zu beenden.
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Wie in 1 gezeigt ist, beinhaltet die Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung 100 einen Anschluss CM, einen Anschluss INJ, einen Zylinderauswahlschalter T10 und einen Strommesswiderstand R10. Der Anschluss CM ist mit einem Ende (stromaufseitiges Ende) der Spule 101a der Einspritzdüse 101 verbunden. Der Zylinderauswahlschalter T10 besteht aus einem Transistor, und ist mit dem Anschluss INJ an einem Ausgangsanschluss desselben verbunden. Der Strommesswiderstand R10 ist zwischen dem anderen Ausgangsanschluss des Zylinderauswahlschalters T10 und der Masse verschaltet.
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In diesem Ausführungsbeispiel teilen sich die Einspritzdüsen 101 der jeweiligen Zylinder den Anschluss CM. Das heißt, die Spulen 101a der jeweiligen Einspritzdüsen 101 sind mit dem Anschluss CM verbunden. Der Anschluss INJ und der Zylinderauswahlschalter T10 sind für jede der Spulen 101a der jeweiligen Einspritzdüsen 101 bereitgestellt. Der Zylinderauswahlschalter T10 dient zum Auswählen einer der Einspritzdüsen als ein zu treibendes Objekt.
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Die Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung 100 beinhaltet weiter einen Konstantstromzufuhrschalter T11, eine Rückflussverhinderungsdiode D11, einen Kondensator C10, eine Ladeschaltung (Spannungserhöhungsschaltung) 110, und einen Entladeschalter T12. Der Konstantstromzufuhrschalter T11 besteht aus einem Transistor und ist an einem Ausgangsanschluss desselben mit einer Leistungsversorgungsleitung Lp verbunden, die mit der Spannung VB einer Fahrzeugbatterie als einer Leistungsversorgungsspannung beaufschlagt wird. Die Rückflussverhinderungsdiode D11 ist an ihrer Anode mit dem anderen Ausgangsanschluss des Konstantstromzufuhrschalters T11 verbunden, und an ihrer Kathode mit dem Anschluss CM verbunden.
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Der Kondensator C10 dient zum Leiten eines großen Stroms (Spitzenstroms) an die Spule 101a, um die Einspritzdüse 101 schnell zu öffnen. Die Ladeschaltung 110 stuft die Batteriespannung hoch bzw. erhöht diese, um eine Spannung zu erzeugen, die höher ist als die Batteriespannung VB, die zum Laden des Kondensators C10 verwendet wird. Der Entladeschalter T12 besteht aus einem Transistor, welcher den positiven bzw. Plus-Anschluss des Kondensators C10 mit dem Anschluss CM verbindet, wenn er eingeschaltet wird.
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Die Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung 100 beinhaltet weiter eine Diode D12, eine Treibesteuerschaltung 120, und einen Mikrocomputer 130. Die Diode D12 ist an ihrer Anode mit der Masseleitung verbunden, und an ihrer Kathode mit dem Anschluss CM verbunden. Die Treibesteuerschaltung 120 arbeitet derart, dass die Schalter T10 bis T12 und die Ladeschaltung 110 angesteuert werden. Der Mikrocomputer 130 kann eine zentrale Verarbeitungseinheit bzw. CPU, einen Festspeicher bzw. ROM und einen Direktzugriffsspeicher bzw. RAM enthalten.
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Die Diode D12 ist eine Freilaufdiode, welche einen Rückkehrpfad des Induktorstroms für die Spule 101a bereitstellt, wenn der Entladeschalter T12 aus dem eingeschalteten Zustand in den ausgeschalteten Zustand versetzt wird, oder wenn der Konstantstromzufuhrschalter T11 aus dem eingeschalteten Zustand in den ausgeschalteten Zustand versetzt wird, während der Zylinderauswahlschalter T10 eingeschaltet ist. Die Treibesteuerschaltung 120 beinhaltet einen wiederbeschreibbaren nichtflüchtigen Speicher 121 (zum Beispiel ein EEPROM oder ein Flash-ROM), und Zähler 123 und 125 zum Messen verstrichener Zeit.
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Der Mikrocomputer 130 erzeugt ein Einspritzbefehlsignal für jeden der Zylinder, das an die Treibesteuerschaltung 120 zu liefern ist, auf der Grundlage von Motorbetriebsinformation einschließlich der Motordrehzahl NE, der Drossel-klappenöffnung ACC, der Motor-Kühlwassertemperatur THW, usw., die ihm zugeführt werden. Die Spule 101a der Einspritzdüse 101 wird erregt, um die Einspritzdüse 101 während einer Zeitspanne zu öffnen, in welcher das Einspritzbefehlsignal hochpegelig ist. Der Mikrocomputer 130 legt die Erregungszeitspanne für jeden der Zylinder auf der Grundlage der Motorbetriebsinformation fest.
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Die Ladeschaltung 110 beinhaltet einen Induktor LO, einen Erhöhungs- bzw. Hochstufschalter TO, der aus einem Transistor besteht, zum Treiben des Induktors LO, einen Strommesswiderstand RO, und eine Rückflussverhinderungsdiode DO.
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Der Induktor LO ist an einem Ende desselben mit der Leistungsversorgungsleitung LP verbunden, und an dem anderen Ende desselben mit einem Ausgangsanschluss des Hochstufschalters TO verbunden. Der Widerstand RO ist zwischen dem anderen Ausgangsanschluss des Hochstufschalters TO und der Masseleitung verschaltet. Die Diode DO ist an ihrer Anode mit dem Verbindungsknoten zwischen dem Induktor LO und dem Hochstufschalter TO verbunden, und an ihrer Kathode mit dem positiven Anschluss des Kondensators C10 verbunden. Der negative bzw. Minus-Anschluss des Kondensators C10 ist mit dem Verbindungsknoten zwischen dem Hochstufschalter TO und dem Widerstand RO verbunden.
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In der Ladeschaltung 110 wird der Hochstufschalter TO durch die Treibesteuerschaltung 120 ein- und ausgeschaltet. Wenn der Hochstufschalter TO ein- und ausgeschaltet wird, wird eine Sperrspannung (gegenelektromotorische Kraft) höher als die Batteriespannung VB an dem Verbindungsknoten zwischen dem Induktor 10 und dem Hochstufschalter TO erzeugt, welche bewirkt, dass der Kondensator C10 über die Diode DO geladen wird. Infolge dessen wird der Kondensator C10 auf eine Spannung aufgeladen, die höher als die Batteriespannung VB ist.
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Die Treibesteuerschaltung 120 führt darüber hinaus die nachstehend beschriebene Ladesteuerung während einer Zeitspanne durch, in welcher der Entladeschalter T12 ausgeschaltet ist (einer Zeitspanne, in welcher eine Entladung aus dem Kondensator C10 an die Spule 101a nicht durchgeführt wird).
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Die Ladesteuerung überwacht die Kondensatorspannung VC (die Ladespannung des Kondensators C10), und schaltet den Hochstufschalter TO wiederholt ein und aus, bis die Kondensatorspannung VC einen vorbestimmten Sollwert erreicht. Zu dieser Zeit überwacht die Ladesteuerung den von dem Induktor LO oder dem Kondensator C10 zu dem Widerstand RO fließenden Strom auf der Grundlage der Spannung an dem Widerstand RO, um den Kondensator C10 durch Einschalten und Ausschalten des Hochstufschalters TO effizient zu laden. Zum Beispiel führt die Ladesteuerung wiederholt den Betriebsablauf durch, in welchem dann, wenn ermittelt wird, dass der durch den Widerstand RO fließende Strom (der durch den, Induktor LO fließende Strom) einen vorbestimmten ersten Wert erreicht hat, nachdem der Hochstufschalter TO eingeschaltet ist, der Hochstufschalter TO ausgeschaltet wird, und danach, falls ermittelt wird, dass der durch den Widerstand RO fließende Strom (der Ladestrom des Kondensators C10) unter einen zweiten Schwellenwert kleiner bzw. niedriger als der erste Schwellenwert gesunken ist, der Hochstufschalter TO eingeschaltet wird.
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Als Nächstes wird ein grundlegender Betriebsablauf der Treibesteuerschaltung 120, der anders ist als die vorstehende Ladesteuerung, unter Bezugnahme auf das in 2 gezeigte Zeitdiagramm und ein in 3 gezeigtes Ablaufdiagramm beschrieben. Obwohl die Einspritzbefehlsignale für die jeweiligen Zylinder der Treibesteuerschaltung 120 von dem Mikrocomputer 130 zugeführt werden, wird der grundlegende Betriebsablauf zur Erleichterung der Erklärung unter Bezugnahme auf nur das Befehlsignal für den ersten Zylinder Nr. 1 beschrieben.
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Vor dem Beginn der Kraftstoffeinspritzung wird der Kondensator C10 über die vorstehend beschriebene Kraftstoffsteuerung, die durch die Treibesteuerschaltung 120 durchgeführt wird, geladen, und demgemäß liegt die Kondensatorspannung VC auf dem Sollwert, falls das Einspritzintervall (das Entladeintervall des Kondensators C10) ausreichend lang ist.
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Wie in 2 gezeigt ist, schaltet dann, wenn das von dem Mikrocomputer 130 an die Treibesteuerschaltung 120 ausgegebene Kraftstoffeinspritzbefehlsignal S#1 von dem niedrigen Pegel, der anweist, die Spule 101a abzuerregen (die Einspritzung zu beenden), auf den hohen Pegel, der anweist, die Spule 101a zu erregen (die Einspritzung durchzuführen), geändert wird, die Treibesteuer-schaltung 120 den Zylinderauswahlschalter T10 entsprechend dem ersten Zylinder Nr. 1 zusammen mit dem Entladeschalter T12 ein (Schritt S100 in 3).
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Demzufolge wird der Kondensator C10 mit dem Anschluss CM verbunden, der einen Teil der Strompassage zu der Spule C101a bildet, und wird der Kondensator C10 zu der Spule 101a entladen, um die Erregung der Spule 101a zu beginnen. Zu dieser Zeit wird, wie durch ”Einspritzdüsenstrom I” unten in 2 gezeigt ist, die Spule 101a durch die Entladung des Kondensators C10 mit einem großen Strom versorgt, um die Einspritzdüse 101 schnell zu öffnen. Wenn der Kondensator C10 entladen wird, verhindert die Diode D11, dass ein Strom von dem Anschluss CM auf der hohen Spannung zu der Leistungsversorgungsleitung Lp fließt.
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Die Treibesteuerschaltung 120 misst darüber hinaus den durch die Spule 101a fließenden Einspritzdüsenstrom I auf der Grundlage der Spannung an dem Widerstand R10, und ermittelt, ob der Einspritzdüsenstrom I den Spitzenstrom Ip von beispielsweise 15A erreicht hat oder nicht (Schritt S300 in 3). Falls das Ermittlungsergebnis in Schritt S300 bestätigend ist, wird der Entladeschalter T12 abgeschaltet (Schritt S400 in 3).
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Wie vorstehend erklärt wurde, wird zur Zeit des Beginns der Erregungszeitspanne der Spule 101a der Entladeschalter T12 eingeschaltet, um den Kondensator C10 an die Spule 101a zu entladen, wodurch ein großer Strom durch die Spule 101a fließt, so dass die Einspritzdüsen 101 schnell geöffnet wird.
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Die Treibesteuerschaltung 120 beginnt darüber hinaus eine Konstantstromsteuerung (Schritt S200 in 3), um gleichzeitig mit dem Einschalten des Zylinderauswahlschalters T12 und des Entladeschalters T12 einen konstanten Strom an die Spule 101a zu leiten.
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Die Konstantstromsteuerung arbeitet derart, dass der Konstantstromzufuhrschalter T11 ein- und ausgeschaltet wird, damit der auf der Grundlage der Spannung an dem Widerstand R10 gemessene Einspritzdüsenstrom I auf einem Wert kleiner als der Spitzenstrom Ip konstant gemacht wird. Die Konstantstromsteuerung wird nachstehend näher beschrieben.
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Die Konstantstromsteuerung arbeitet derart, dass der Konstantstromzufuhrschalter T11 eingeschaltet wird, wenn der Einspritzdüsenstrom I unter einen unteren bzw. niedrigeren Grenz- bzw. Schwellenwert icL sinkt, und der Konstantstromzufuhrschalter T11 ausgeschaltet wird, wenn der Einspritzdüsenstrom I über einen oberen bzw. höheren Schwellenwert icH ansteigt. Der untere Schwellenwert icL, der obere Schwellenwert icH und der Spitzenwert Ip stehen in einer Beziehung von icL < icH < Ip zueinander.
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Demgemäß wird, nachdem der Entladeschalter T12 ausgeschaltet ist, und der Einspritzdüsenstrom Ip, der auf dem Spitzenwert Ip war, unter den unteren Schwellenwert icL sinkt, der Konstantstromzufuhrschalter T11 durch die Konstantstromsteuerung ein- oder ausgeschaltet, so dass der Einspritzdüsenstrom I zwischen dem höheren Schwellenwert icH und dem unteren Schwellenwert icL gehalten wird.
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Im Übrigen ist durch die Aktivität der Konstantstromsteuerung der Konstantstromzufuhrschalter T11 für eine Weile eingeschaltet, nachdem das Einspritzbefehl-signal auf den hohen Pegel geändert wird, wie in 2 gezeigt ist. Das heißt, der Konstantstromzufuhrschalter T11 wird eingeschaltet gehalten, nachdem das Einspritzbefehlsignal auf den hohen Pegel geändert ist, bis der Einspritzdüsenstrom I den höheren Schwellenwert icH erreicht. Da jedoch die Kondensatorspannung VC höher ist als die Spannung der Leistungsversorgungsleitung (die Batteriespannung VB), fließt ein Strom von dem Kondensator C10 zu der Spule 101a weiter, solange der Entladeschalter T12 eingeschaltet ist, auch wenn der Konstantstromzufuhrschalter T11 eingeschaltet ist.
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2 zeigt zur leichteren Erklärung den Fall, in dem der untere Schwellenwert icL und der obere Schwellenwert icH konstant sind, um den Einspritzdüsenstrom I auf einen bestimmten konstanten Wert zu steuern. In Wirklichkeit jedoch wird, wie in 10 gezeigt ist, der Einspritzdüsenstrom I derart gesteuert, dass er auf dem ersten konstanten. Strom gehalten wird, bis eine vorbestimmte Zeit nach dem Beginn der Erregung der Spule 101a verstreicht, und danach durch Umschaltenn des niedrigeren Schwellenwerts icL und des höheren Schwellenwerts icH jeweils auf die kleineren Werte auf dem zweiten Steuerstrom bzw. konstanten Strom gehalten wird, der kleiner ist als der erste konstante Strom, bis das Einspritzbefehlsignal auf den niedrigen Pegel geändert wird, um die Erregung zu beenden.
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Durch Durchführen einer derartigen Konstantstromsteuerung wird die Spule 101a über die Leistungsversorgungsleitung Lp mit dem konstanten Strom versorgt, um die Einspritzdüse 101 offen zu halten, nachdem der Entladeschalter T12 ausgeschaltet ist. Im Übrigen kann die Treibesteuerschaltung 120 die Konstantstromsteuerung beginnen, wenn der Entladeschalter T12 ausgeschaltet wird (Schritt S400 in 3).
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Danach schaltet, bei Erfassung, dass das von dem Mikrocomputer 130 ausgegebene Einspritzbefehlsignal S#1 von dem hohen Pegel auf den niedrigen Pegel geändert wurde (JA in Schritt S500 in 3), die Treibesteuerschaltung 120 den Zylinderauswahlschalter T10 aus und beendet die Konstantstromsteuerung, um den Konstantstromzufuhrschalter T11 ausgeschaltet zu halten (Schritt S600 in 3). Demzufolge wird die Spule 101a aberregt, und wird die Einspritzdüse 101 geschlossen, um die Kraftstoffeinspritzung zu beenden.
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Die Treibesteuerschaltung 120 stellt nach dem Ausschalten des Entladeschalters T12 als eine Vorbereitung auf die nächste Kraftstoffeinspritzung die Kondensatorspannung VC wieder auf den Sollwert her.
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Die Einspritzdüsen 101 der anderen jeweiligen Zylinder als des Zylinders Nr. 1 werden auf dieselbe Art und Weise wie vorstehend gesteuert. Als Nächstes wird ein detaillierter Betriebsablauf der Treibesteuerschaltung 120, die diesem Ausführungsbeispiel eigen ist, unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Auch hier ist die Beschreibung auf den Fall gerichtet, in dem das Kraftstoffeinspritz-befehlsignal S#1 für den ersten Zylinder Nr. 1 auf den hohen Pegel geändert wird.
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4 ist ein Ablaufdiagramm, das den detaillierten Betriebsablauf einschließlich des in 3 gezeigten grundlegenden Betriebsablaufs der Treibesteuerschaltung 120 zeigt. Der in 4 gezeigte Betriebsablauf beinhaltet zusätzlich zu den in 3 gezeigten Schritten Schritte S210 bis S240, S310 bis S340, S510 und S520. In dem in 4 gezeigten Betriebsablauf werden der Schleifenbetriebsablauf der Schritte S210 bis S300 und der Schleifenbetriebsablauf der Schritte S510 und S520 in regelmäßigen Zeitabständen, die ausreichend kürzer sind als die Zeit, die verstrichen ist ab dann, wenn die Erregung der Spule 101a begonnen wird, bis dann, wenn der Einspritzdüsenstrom I den Spitzenwert Ip erreicht (nachstehend als ”Spitzenwerterreichzeit Tp” bezeichnet), wiederholt ausgeführt.
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Zunächst setzt die Treibesteuerschaltung 120 die internen Zähler 123 und 125 auf Null zurück, wenn irgend eines der Einspritzbefehlsignale (hier das Kraftstoffeinspritzbefehlsignal S#1) auf den hohen Pegel geändert wurde. Darauffolgend veranlasst, wie in 4 gezeigt ist, wenn die Erregung der Spule 101a als eine Konsequenz dessen, dass das Einspritzbefehlsignal S#1 auf den hohen Pegel geändert wurde und bewirkt hat, dass der Zylinderauswahlschalter T10 und der Entladeschalter T12 einschalten, die Treibesteuerschaltung 120 den Zähler 123, zu inkrementieren, um die Spitzenwerterreichzeit Tp zu messen (Schritt S210).
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Danach wird ermittelt, ob das gegenwärtige Kraftstoffeinspritzintervall Ti (die Zeit, die verstrichen ist ab dann, wenn das Kraftstoffeinspritzbefehlsignal irgend eines der Zylinder zu der vorangehenden Zeit auf den hohen Pegel geändert wurde, bis dann, wenn sich das Kraftstoffeinspritzbefehlsignal irgend eines der Zylinder zur gegenwärtigen Zeit auf den hohen Pegel geändert hat) länger ist als ein vorbestimmter Schwellenwert Tth oder nicht (Schritt S220). Falls das Ermittlungsergebnis in Schritt S220 negativ bzw. verneinend ist, wird ermittelt, ob die Spitzenwerterreichzeit Tp, die gegenwärtig gemessen wird (der gegenwärtige Zählwert des Zählers 123) einen Referenzwert Tsp überschreitet oder nicht (Schritt S230).
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Im Übrigen misst die Treibesteuerschaltung 120 das Einspritzintervall Ti in einem gegenüber dem in 4 gezeigten Betriebsablauf unterschiedlichen Betriebsablauf. Der Schwellenwert Tth wird auf einen Wert derart gesetzt, dass dann, wenn das Einspritzintervall Ti länger ist als dieser Wert, die Kondensatorspannung VC durch die vorstehende Ladesteuerung auf den Sollwert wiederhergestellt werden kann. Andererseits wird der Referenzwert Tsp auf den Wert der Spitzenwerterreichzeit Tp in dem normalen Zustand festgelegt, das heißt, wenn die Entladung aus dem Kondensator C10 an die Spule 101a durchgeführt wird, wenn die Kondensatorspannung VC auf dem Sollwert liegt. Der Referenzwert Tsp wird in dem Speicher 121 gespeichert. Ein Anfangswert des Referenzwerts Tsp wird jedoch in der Herstellungsphase der Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung 100 in den Speicher 121 geschrieben. Der Anfangswert des Referenzwerts Tsp kann ein theoretisch berechneter Wert sein. Es wird jedoch bevorzugt, dass die Spitzenwerterreichzeit Tp in dem normalen Zustand tatsächlich gemessen wird, und dieser gemessene Wert in den Speicher 121 geschrieben wird. Im Einzelnen wird bevorzugt, dass die Spitzenwerterreichzeit Tp in dem normalen Zustand tatsächlich gemessen wird, wenn angenommen werden kann, dass die Kondensatorspannung VC definitiv auf dem Sollwert liegt. Der Anfangswert der Referenzspannung Tsp kann von dem Mikrocomputer 130 an den Speicher 121 übertragen werden.
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Zu der Beschreibung mit Bezugnahme auf 4 zurückkehrend, veranlasst dann, wenn das Ermittlungsergebnis in Schritt S230 bestätigend ist, die Treibesteuer-schaltung 120 den Zähler 125, zu inkrementieren, um die Verzögerungszeit Td zu messen, welche der Überschuss bzw. das Mehr der Spitzenwerterreichzeit Tp über den Referenzwert Tsp hinaus ist (Schritt S240).
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Darauffolgend wird ermittelt, ob der Einspritzstrom I den Spitzenwert Ip erreicht hat oder nicht (Schritt S300). Falls das Ermittlungsergebnis in Schritt S230 negativ ist, werden Schritt S210 und die folgenden Schritte erneut durchgeführt.
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Falls das Ermittlungsergebnis in Schritt S220 bestätigend ist, oder das Ermittlungsergebnis in Schritt S230 negativ ist, wird ermittelt, ob der Einspritzdüsenstrom I den Spitzenwert erreicht hat oder nicht (Schritt S300), ohne Schritt S240 durchzuführen.
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Wie vorangehend erklärt wurde, werden die Schritte S210 bis S300 in regelmäßigen Zeitintervallen durchgeführt. Falls das Ermittlungsergebnis in Schritt S300 bestätigend ist, schaltet die Treibesteuerschaltung 120 den Entladeschalter T12 wie vorstehend beschrieben aus (Schritt S400), und veranlasst darüber hinaus die Zähler 123 und 125, den Betrieb zu beenden (Schritt S310).
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Danach wird ermittelt, ob das gegenwärtige Einspritzintervall Ti länger ist als der Schwellenwert Tth oder nicht (Schritt S320). Falls das Ermittlungsergebnis in Schritt S320 bestätigend ist, wird ermittelt, ob eine Bedingung zum Durchführen der Kraftstoffeinspritzung in dem normalen Zustand erfüllt ist oder nicht (Schritt S330). Diese Bedingung beinhaltet zum Beispiel, dass die Motordrehzahl höher ist als die Motorleerlaufdrehzahl, die Batteriespannung VB höher ist als ein vorbestimmter Wert (zum Beispiel 10 V), der für das Kraftstoffeinspritzsystem notwendig ist, um normal zu arbeiten, und der Kraftstoffdruck höher ist als ein vorbestimmter Wert (zum Beispiel 60 MPa), der für das Kraftstoffeinspritzsystem notwendig ist, um normal zu arbeiten.
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Falls das Ermittlungsergebnis in Schritt S330 bestätigend ist, wird der Wert des Referenzwerts Tsp, der in dem Speicher 121 gespeichert ist, auf den gegenwärtigen Zählwert des Zählers 123 geändert. Das heißt, der Wert des in dem Speicher 121 gespeicherten Referenzwerts Tsp wird auf die Spitzenwerterreichzeit Tp aktualisiert, die gegenwärtig gemessen wurde (Schritt S340).
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Falls das Ermittlungsergebnis in Schritt S320 negativ ist, oder falls das Ermittlungsergebnis in Schritt S330 negativ ist, wird der Entladeschalter T12 ausgeschaltet (Schritt S400), ohne den Schritt S340 durchzuführen.
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Danach ermittelt bei Erfassen, dass sich das von dem Mikrocomputer 130 ausgegebene Einspritzbefehlsignal S#1 von dem hohen Pegel auf den niedrigen Pegel geändert hat (JA in Schritt S500), die Treibesteuerschaltung 120, ob der Zählwert des die Verzögerungszeit Td angebenden Zählers 125 niedriger als oder gleich 0 ist oder nicht (Schritt S510). Falls das Ermittlungsergebnis in Schritt S510 bestätigend ist, schaltet die Treibesteuerschaltung 120 den Zylinderauswahlschalter T10 aus, und beendet die Konstantstromsteuerung, um die Erregung der Spule 101a zu beenden (Schritt S600 in 3).
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Falls das Ermittlungsergebnis in Schritt S510 negativ ist, wird Schritt S510 erneut ausgeführt, nachdem der Zähler 125 um 1 dekrementiert ist. Die Schritte S510 und S520 werden ebenfalls in regelmäßigen Zeitintervallen durchgeführt.
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Demgemäß wird in dem Fall, in dem Schritt S240 durchgeführt wird, um die Verzögerungszeit Td zu messen, die Erregung der Spule 101a beendet, wenn die Verzögerungszeit Td verstrichen ist, nachdem das Einspritzbefehlsignal S#1 auf den niedrigen Pegel geändert wurde.
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Das heißt, die Treibesteuerschaltung 120 misst die Spitzenwerterreichzeit Tp durch Inkrementieren des Zählers 123 (Schritt S210). Falls das Einspritzintervall Ti nicht ausreichend länger ist als der Schwellenwert Th, besteht eine Möglichkeit, dass die Zeit zum Laden des Kondensators C10 für die Kondensatorspannung VC nicht lange genug ist, um den Sollwert zu erreichen, bevor die Entladung an die Spule 101a durchgeführt wird. In diesem Fall kann die ansteigende Flanke des Einspritzdüsenstroms I flach verlaufend werden, welches dazu führt, dass die Spitzenwerterreichzeit Tp länger ist als der Referenzwert Tsp.
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In diesem ersten Ausführungsbeispiel wird angenommen, dass dann, wenn die Spitzenwerterreichzeit Tp länger ist als der Referenzwert Tsp, der Ventil-öffnungszeitpunkt der Einspritzdüse 101 um die Verzögerungszeit Td (= Tp – Tsp), welche das Mehr der Spitzenwerterreichzeit Tp über den Referenzwert Tsp hinaus ist, gegenüber dem in dem normalen Zustand verzögert wird. In anderen Worten wird in diesem Ausführungsbeispiel angenommen, dass die Verzögerungszeit Td gleich der Verzögerung des Ventilöffnungszeitpunkts der Einspritzdüse 101 in Bezug auf den normalen Zustand ist.
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Demgemäß misst dann, wenn ermittelt wird, dass das gegenwärtige Einspritzintervall Ti nicht länger ist als der Schwellenwert Tth (NEIN in Schritt S220), die Treibesteuerschaltung 120 die Verzögerungszeit Td (= TP – Tsp) durch Inkrementieren des Zählers 125, bis der Einspritzdüsenstrom den Spitzenwert Ip erreicht (Schritt S240), bei Erfassen, dass die Spitzenwerterreichzeit Tp, die gegenwärtig gemessen wird, den Referenzwert Tsp überschreitet (JA in Schritt S230).
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Demgemäß wird, wie durch die Strichpunktlinie in 5A gezeigt ist, die ansteigende Flanke des Einspritzdüsenstroms I stärker flach verlaufend als die in dem normalen Zustand, die durch die durchgezogene Linie gezeigt ist, und falls die tatsächliche Spitzenwerterreichzeit Tp länger wird als der Referenzwert Tsp, wird die Verzögerungszeit Td (= Tp – Tsp) in den Schritten S230 und S240 gemessen.
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Falls der Zählwert des Zählers 125 nicht niedriger als oder gleich 0 ist (NEIN in Schritt S510), wenn das Einspritzbefehlsignal von dem hohen Pegel auf den niedrigen Pegel geändert wird, da dies bedeutet, dass die Verzögerungszeit Td gemessen wurde, nachdem die Spitzenwerterreichzeit Tp länger wurde als der Referenzwert Tsp, dekrementiert die Treibesteuerschaltung 120 den Zähler 125 auf 0 ausgehend von dieser Zeit, um dieselbe Zeit wie die gemessene Verzögerungszeit Td abzuwarten, und beendet die Erregung der Spule 101a, wenn der Zählwert des Zählers 125 0 wird (Schritte S510, S520 und S600).
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Demgemäß wird in den Fall, in dem die Verzögerungszeit Td gemessen wurde, nachdem die Spitzenwerterreichzeit Tp länger als der Referenzwert Tsp wurde, wie durch die Strichpunktlinien in den 5A und 5B gezeigt ist, der Zeitpunkt des Beendens der Erregung der Spule 101a ausgehend von dem Abfallzeitpunkt des Einspritzbefehlsignals um die gemessene Verzögerungszeit Td verzögert. Infolge dessen wird die Zeitspanne, während der die Spule 101a tatsächlich erregt wird (die tatsächliche Erregungszeitspanne) länger als die Erregungszeitspanne (die Zeitspanne, während welcher das Einspritzbefehlsignal auf dem hohen Pegel liegt), die durch den Mikrocomputer 130 festgelegt ist.
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Demgemäß ist es in Übereinstimmung mit der Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung 100, die die Treibesteuerschaltung 120 mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau beinhaltet, möglich, die tatsächliche Erregungszeitspanne zu verlängern, wenn die Entladung aus dem Kondensator C10 an die Spule 101a durchgeführt wird, bevor die Kondensatorspannung VC den Sollwert erreicht, damit die Ventilöffnungszeitspanne der Einspritzdüse 101 dieselbe wird die diejenige in dem normalen Zustand. Ferner spiegelt die zu messende Verzögerungszeit Td nicht nur die Kondensatorspannung VC wider, sondern auch die Kapazität des Kondensators C10, sowie die Induktivität und den Widerstand der Spule 101a. Dies ermöglicht es, die Steuerungsgenauigkeit der Kraftstoffeinspritzmenge durch Unterdrücken der Wirkungen von Schwankungen von elektrischen Eigenschaften des Kondensators C10 und der Spule 101a zu verbessern, wenn die Entladung aus dem Kondensator C10 zu der Spule 101a durchgeführt wird, bevor die Kondensatorspannung VC den Sollwert erreicht.
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Ferner speichert, wenn das Einspritzintervall Ti länger ist als der Schwellenwert Tth, da dies bedeutet, dass die gegenwärtige Kraftstoffeinspritzung in dem normalen Zustand (in dem Zustand, in dem die Kondensatorspannung VC den Sollwert erreicht hat) durchgeführt wird, falls die vorstehende Bedingung erfüllt ist (JA in Schritt S330), die Treibesteuerschaltung 120 die Spitzenwerterreichzeit, die gegenwärtig gemessen wurde, in dem Speicher 121 als den aktualisierten Referenzwert Tsp (Schritt S340). Dieser aktualisierte Referenzwert Tsp wird in dem in 4 gezeigten Schritt S230 für die nächste Kraftstoffeinspritzung verwendet.
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Demgemäß kann auch dann, wenn die elektrischen Eigenschaften des Kondensators C10 und der Spule 101a mit der Zeit oder der Temperatur schwanken, da der die Schwankungen widerspiegelnde Referenzwert Tsp in dem Speicher 121 gespeichert wird, die Verzögerungszeit Td (= Tp – Tsp) korrekt erhalten werden, und kann demgemäß die Steuerungsgenauigkeit der Kraftstoffeinspritzmenge weiter verbessert werden.
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Im Übrigen benötigt dieses Ausführungsbeispiel keinerlei funktionellen Abschnitt, der zum Messen der Spitzenwerterreichzeit Tp als eine Anstiegsauswertezeit dediziert ist. Dies ist deshalb so, weil die Treibesteuerschaltung 120 den funktionellen Abschnitt beinhaltet, der aus einem Vergleicher usw. besteht, zum Erfassen, ob der Einspritzdüsenstrom I den Spitzenwert erreicht hat (der funktionelle Abschnitt zum Durchführen der Ermittlung in Schritt S300), und dieser funktionelle Abschnitt auch zum Messen der Spitzenwerterreichzeit Tp verwendet werden kann.
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In einer ersten Variante des ersten Ausführungsbeispiels misst die Treibesteuerschaltung 120 die Verzögerungszeit Td, ohne den Zähler 125 zu verwenden. In der ersten Variante ist der in 4 gezeigte Betriebsablauf derart modifiziert, dass Schritt S240 nicht durchgeführt wird, und Schritt S230 nach Schritt S310 durchgeführt wird, damit dann, wenn Tp > Tsp ist, eine Subtraktion zum Subtrahieren von Tp von Tsp durchgeführt wird, und das Ergebnis der Subtraktion als die gemessene Verzögerungszeit Td erhalten wird. Der Betriebsablauf, der wie er ist in 4 gezeigt ist, ist jedoch dahingehend vorteilhafter, dass die Subtraktion nicht notwendig ist.
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In einer zweiten Variante des ersten Ausführungsbeispiels ist der in 4 gezeigte Betriebsablauf so modifiziert, dass Schritt S330 entfernt ist. Durch die Bereitstellung des Schritts S330 kann jedoch der Referenzwert Tsp verlässlicher aktualisiert werden.
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In einer dritten Variante des ersten Ausführungsbeispiels ist der in 4 gezeigte Betriebsablauf derart modifiziert, dass die Kondensatorspannung VC erfasst und unmittelbar vor dem Durchführen des Schritts S100 zum Einschalten des Zylinderauswahlschalters T10 und des Entladeschalters T12 gespeichert wird, und jeder der Schritte S220 und S320 zum Ermitteln geändert ist, ob die gespeicherte Kondensatorspannung VC mit dem Sollwert gleichzieht, anstelle zu ermitteln, ob Ti > Tth ist.
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In einer vierten Variante des ersten Ausführungsbeispiels ist der in 4 gezeigte Betriebsablauf derart modifiziert, dass dann, wenn die Verzögerungszeit Td in den Schritten S230 bis S300 gemessen wurde, die gemessene Verzögerungszeit Td an den Mikrocomputer 130 ausgegeben wird, anstelle den Zeitpunkt des Beendens der Erregung der Spule 101a zu verzögern, und der Mikrocomputer 130 das Einspritzbefehlsignal für die nächste Kraftstoffeinspritzung um die Verzögerungszeit Td früher auf den hohen Pegel einstellt, um den Zeitpunkt des Erregens der Spule 101a um die Verzögerungszeit Td bei der nächsten Einspritzung nach vorne zu verlegen bzw. vorzuverstellen. Das Verzögern des Zeitpunkts des Beendens der gegenwärtigen Erregung der Spule 101a um die Verzögerungszeit Td ist jedoch dahingehend vorteilhafter, dass die gemessene Verzögerungszeit Td in der gegenwärtigen Kraftstoffeinspritzmenge widergespiegelt werden kann, und demgemäß die Steuerungsgenauigkeit der Kraftstoffeinspritzmenge in jeweiligen Einspritzungen stärker verbessert werden kann.
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In einer fünften Variante des ersten Ausführungsbeispiels besteht die Treibesteuerschaltung 120 aus einem Mikrocomputer, und ist der in 4 gezeigte Betriebsablauf durch von dem Mikrocomputer ausgeführte Programme implementiert.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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In dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel wird angenommen, dass die gemessene Verzögerungszeit Td gleich der Zeit der Verzögerung des Ventilöffnungszeitpunkts der Einspritzdüse 101 in Bezug auf den normalen Zustand ist. In anderen Worten wird angenommen, dass der Spitzenwert Ip gleich einem Ventilöffnungsbeginnstrom Io der Einspritzdüse 101 ist. Hierbei ist der Ventilöffnungsbeginnstrom Io ein Strom derart, dass dann, wenn der Einspritzdüsenstrom I diesen Strom übersteigt, die Einspritzdüse damit beginnt, sich zu öffnen.
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In einem Fall, in dem die Einspritzdüse 101 eine Eigenschaft derart hat, dass der Ventilöffnungsbeginnstrom Io kleiner ist als der Spitzenwert Ip, und es notwendig ist, die Steuerungsgenauigkeit nochmals stärker zu verbessern, wird der Betriebsablauf der Treibesteuerschaltung 120 auf den in 6 gezeigten geändert.
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Der in 6 gezeigte Betriebsablauf unterscheidet sich von dem in 4 gezeigten dadurch, dass ein Schritt S410 hinzugefügt ist, in dem die gegenwärtig gemessene Verzögerungszeit Td mit einem vorbestimmten Koeffizienten k multipliziert wird. Demgemäß wird in dem zweiten Ausführungsbeispiel dann, wenn die Spitzenwerterreichzeit Tp länger wird als der Referenzwert Tsp und die Verzögerungszeit Td gemessen wird, der Zeitpunkt des Beendens der Erregung der Spule 101a ausgehend von dem Abfallzeitpunkt des Einspritzbefehlsignals um den Wert von Td × k verzögert, und wird demgemäß die tatsächliche Erregungszeitspanne um den Wert von Td × k länger als die durch den Mikrocomputer 130 festgelegte Erregungszeitspanne.
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Der Koeffizient k wird auf einen Wert festgelegt, der es ermöglicht, die Verzögerungszeit Td in die Verzögerungszeit des Ventilöffnungszeitpunkts der Einspritzdüse 101 in Bezug auf den normalen Zustand zu konvertieren. Zum Beispiel wird dann, wenn angenommen wird, dass der Einspritzdüsenstrom I proportional zu der verstrichenen Zeit zunimmt, der Koeffizient auf den Wert von Io/Ip festgelegt.
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Das zweite Ausführungsbeispiel ist vorteilhaft zum Verbessern der Steuerungsgenauigkeit der Kraftstoffeinspritzmenge in dem Fall, in dem der Spitzenstrom Ip nicht gleich dem Ventilöffnungsbeginnstrom Io ist.
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Drittes Ausführungsbeispiel
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Die Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung 100 des dritten Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von dem des ersten Ausführungsbeispiels in den folgenden Punkten (1) und (2).
- (1) Wie in 7 gezeigt ist, ist der Ventilöffnungsbeginnstrom Io der Einspritzdüse 101 kleiner als der Spitzenwert Ip.
- (2) Die Treibesteuerschaltung 120 misst nicht die Spitzenwerterreichzeit Tp, sondern misst anstelle deren die Zeit, die verstrichen ist, seit die Erregung der Spule 101a begonnen wurde (wenn das Einspritzbefehlsignal ansteigt), bis der Einspritzdüsenstrom I den Ventilöffnungsbeginnstrom I den Ventilöffnungs-beginnstrom Io erreicht (nachstehend als Ventilöffnungserreichzeit To bezeichnet). Falls die Ventilöffnungserreichzeit To einen Referenzwert Tso übersteigt, wird die Mehrzeit (To – Tso) der Ventilöffnungserreichzeit To gegenüber dem Referenzwert Tso als die Verzögerungszeit Td gemessen.
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Der Referenzwert Tso ist der Wert der Ventilöffnungserreichzeit To dann, wenn die Entladung aus dem Kondensator C10 an die Spule 101a in den normalen Zustand durchgeführt wird. Der Anfangswert des Referenzwerts To wird in den. Speicher 121 geschrieben, wie es bei dem Referenzwert Tsp in dem ersten Ausführungsbeispiel der Fall ist. Die Treibesteuerschaltung 120 aktualisiert den in dem Speicher 121 gespeicherten Referenzwert Tso, wie es in dem ersten Ausführungsbeispiel der Fall ist.
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Falls die Ventilöffnungserreichzeit To länger wird als der Referenzwert Tso und die Verzögerungszeit Td (= To – Tso) wie durch die Strichpunktlinie in 7 gezeigt gemessen wird, legt die Treibesteuerschaltung 120 den Zeitpunkt des Beendens der Erregung der Spule 101a um die gemessene Verzögerungszeit Td hinter den Abfallzeitpunkt des Einspritzbefehlsignals.
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Wie vorstehend erklärt wurde, führt die Treibesteuerschaltung 120 des dritten Ausführungsbeispiels mit Ausnahme des vorstehenden Punkts (2) denselben Betriebsablauf wie denjenigen in dem ersten Ausführungsbeispiel durch. Als Nächstes wird der durch die Treibesteuerschaltung 120 des dritten Ausführungsbeispiels durchgeführte Betriebsablauf im Einzelnen erklärt.
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Die Treibesteuerschaltung 120 des dritten Ausführungsbeispiels führt anstelle des in 4 gezeigten Betriebsablaufs die in den 8 und 9 gezeigten Betriebsabläufe durch. In den 8 und 9 sind die Schritte, welche dieselben wie die in 4 gezeigten sind, mit denselben Schrittnummern bezeichnet, so dass sich die Erklärung auf die Unterschiede dazwischen konzentriert.
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Der in 8 gezeigte Betriebsablauf ist der in 3 gezeigte grundlegende Betriebsablauf, dem die in 4 gezeigten Schritte S510 und S520 hinzugefügt sind. In anderen Worten ist der in 8 gezeigte Betriebsablauf der in 4 gezeigte Betriebsablauf, aus dem die Schritte S210 bis S240 und S310 bis S340 entfernt sind. Die Treibesteuerschaltung 120 beginnt den in 8 gezeigten Betriebsablauf, wenn irgend eines der Einspritzbefehlsignale auf den hohen Pegel geändert wird.
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Die Treibesteuerschaltung 120 setz darüber hinaus die internen Zähler 123 und 125 auf 0 zurück, wenn irgend eines der Einspritzbefehlsignale auf den hohen Pegel geändert wird, und beginnt den in 9 gezeigten Betriebsablauf zusammen mit dem in 8 gezeigten Betriebsablauf. Der Schleifenbetriebsablauf der in 9 gezeigten Schritte S215 bis S305 und der Schleifenbetriebsablauf der in 8 gezeigten Schritte S510 und S520 werden in regelmäßigen Zeitintervallen durchgeführt, die ausreichend kürzer sind als die Ventilöffnungserreichzeit To.
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Wie in 9 gezeigt ist, veranlasst die Treibesteuerschaltung 120 den Zähler 123, um 1 zu inkrementieren, um die Ventilöffnungserreichzeit To zu messen (Schritt S215).
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Wie in dem Fall des ersten Ausführungsbeispiels wird ermittelt, ob das gegenwärtige Einspritzintervall Ti länger ist als der Schwellenwert Tth oder nicht (Schritt S220). Falls das Ermittlungsergebnis in Schritt S220 negativ ist, wird ermittelt ob die gegenwärtig gemessene Ventilöffnungserreichzeit To (der gegenwärtige Zählwert des Zählers 123) den Referenzwert Tso übersteigt oder nicht (Schritt S235).
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Falls das Ermittlungsergebnis in Schritt S235 bestätigend ist, wird der Zähler 125 veranlasst, um 1 zu inkrementieren, um die Verzögerungszeit Td (= To – Tso) zu messen.
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Darauffolgend wird ermittelt, ob der Einspritzdüsenstrom I den Ventilöffnungsbeginnstrom Io erreicht hat oder nicht (Schritt S305). Falls das Ermittlungsergebnis in Schritt S305 negativ ist, werden Schritt S215 und die nachfolgenden Schritte erneut durchgeführt.
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Andererseits wird dann, wenn das Ermittlungsergebnis in Schritt S220 bestätigend ist, oder falls das Ermittlungsergebnis in Schritt S235 negativ ist, ermittelt, ob der Einspritzdüsenstrom I den Ventilöffnungsbeginnstrom Io erreicht hat oder nicht (Schritt S305), ohne den Schritt S240 durchzuführen. Der Schleifenbetriebsablauf der Schritte S215 bis S305 wird in regelmäßigen Zeitintervallen durchgeführt.
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Danach beendet dann, wenn das Ermittlungsergebnis in Schritt S305 bestätigend wird, die Treibesteuerschaltung 120 das Inkrementieren der Zähler 123 und 125, um das Messen der Ventilöffnungsbeginnzeit To und der Verzögerungszeit Td zu beenden (Schritt S315).
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Darauffolgend wird ermittelt, ob Ti > Tth ist oder nicht (Schritt S320). Falls das Ermittlungsergebnis in Schritt S320 bestätigend ist, wird ermittelt, ob die vorstehende vorbestimmte Bedingung erfüllt ist oder nicht (Schritt S330). Falls das Ermittlungsergebnis in Schritt S330 bestätigend ist, wird der in dem Speicher 121 gespeicherte Referenzwert Tso auf den gegenwärtigen Zählwert des Zählers 123 um- bzw. neu geschrieben. Das heißt, die Ventilöffnungserreichzeit To, die gegenwärtig gemessen wurde, wird in dem Speicher 121 als der aktualisierte Referenzwert Tso gespeichert (Schritt S345). Dies ist das Ende des in 9 gezeigten Betriebsablaufs.
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Falls das Ermittlungsergebnis in Schritt S320 negativ ist, oder das Ermittlungsergebnis in Schritt S330 negativ ist, wird der in 9 gezeigte Betriebsablauf beendet, ohne den Schritt S345 durchzuführen.
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Im Übrigen ist dann, wenn in dem in 9 gezeigten Schritt S305 ermittelt wird, dass der Einspritzdüsenstrom I den Ventilöffnungsbeginnstrom Io erreicht hat, bevor in dem in 8 gezeigten Schritt S300 ermittelt wird, dass der Einspritzdüsenstrom I den Spitzenwert Ip erreicht hat, der in 9 gezeigte Betriebsablauf vollständig abgeschlossen. Demgemäß wurde die Messung der Verzögerungszeit Td (= To – Tso) in dem Moment abgeschlossen, in dem das von dem Mikrocomputer 130 ausgegebene Einspritzbefehlsignal von dem hohen Pegel auf den niedrigen Pegel geändert wird, und die Ermittlung in dem in 8 gezeigten Schritt S510 das erste Mal durchgeführt wird. Daher wird dann, wenn die Verzögerungszeit Td durch den in 9 gezeigten Betriebsablauf gemessen wird, der Zeitpunkt des Beendens der Erregung der Spule 101a um die gemessene Verzögerungszeit Td in den in 8 gezeigten Schritten S510 und S520 hinter den Abfallzeitpunkt des Einspritzbefehlsignals gelegt.
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Gemäß der Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung 100, die die Treibesteuerschaltung 120 mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau des dritten Ausführungsbeispiels beinhaltet, ist es, da die gemessene Verzögerungszeit Td gleich der Zeit der Verzögerung des Ventilöffnungszeitpunkts der Einspritzdüse 101 in Bezug auf den normalen Zustand ist, möglich, die Steuerungsgenauigkeit der Kraftstoffeinspritzmenge zu verbessern, ohne das Verfahren des Multiplizierens der Verzögerungszeit Td mit dem Koeffizienten k zu verwenden.
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Die Varianten des ersten Ausführungsbeispiels können auch auf das zweite und das dritte Ausführungsbeispiel angewandt werden. Es ist eine Selbstverständlichkeit, dass verschiedene Modifikationen an den vorstehenden Ausführungsbeispielen wie nachstehend beschrieben durchgeführt werden können.
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Der bestimmte Wert zum Ermitteln der Anstiegsauswertezeit kann auf irgend einen Wert kleiner als der Spitzenstrom Ip festgelegt werden. Zum Beispiel kann er auf einen Wert zwischen dem Spitzenwert Ip und dem Ventilöffnungsbeginnstrom Io, oder auf einen Wert kleiner als der Ventilöffnungsbeginnstrom Io festgelegt werden. Um die Steuerungsgenauigkeit der Kraftstoffeinspritzmenge in dem Fall weiter zu verbessern, in dem der bestimmte Wert auf einen gegenüber dem Ventilöffnungsbeginnstrom Io unterschiedlichen Wert festgelegt ist, kann die gemessene Verzögerungszeit Td mit einem vorbestimmten Koeffizienten multipliziert werden, um sie in die Zeit der Verzögerung des Ventilöffnungszeitpunkts der Einspritzdüse in Bezug auf den normalen Zustand zu konvertieren, wodurch die tatsächliche Erregungszeitspanne verlängert wird.
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Der Fahrzeugmotor als ein Steuerungsobjekt der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung ist nicht auf einen Dieselmotor beschränkt. Die Erfindung ist auf einen Motor mit Benzin-Direkteinspritzung anwendbar. Die Anzahl der Zylinder und Einspritzdüsen kann eine andere sein als vier.
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Die vorstehend erklärten bevorzugten Ausführungsbeispiele sind beispielhaft für die Erfindung der vorliegenden Anmeldung, welche ausschließlich durch die nachstehend angefügten Ansprüche umschrieben wird. Es versteht sich von selbst, dass Modifikationen der bevorzugten Ausführungsbeispiele im Rahmen fachmännischen Handelns erfolgen können.
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Eine Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung beinhaltet einen Kondensator zum Speichern elektrischer Energie, die einer Spule eines Solenoids einer Einspritzdüse zuzuführen ist, einen Ladeabschnitt zum Entladen des Kondensators auf einen vorbestimmten Sollwert, einen Einstellabschnitt zum Einstellen einer Erregungszeitspanne der Spule, und einen Erregungssteuerabschnitt zum Steuern der Entladung des Kondensators an die Spule. Die Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung ist mit einer Einrichtung versehen zum Verlängern der durch den Einstellabschnitt eingestellten Erregungszeitspanne bei Erfassen, dass die Spannung des Kondensators den Sollwert vor dem Zeitpunkt des Beginns der Erregungszeitspanne nicht erreicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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