DE102013217806B4

DE102013217806B4 - Kraftstoffeinspritzsteuereinheit

Info

Publication number: DE102013217806B4
Application number: DE102013217806.9A
Authority: DE
Inventors: Takayoshi Honda; Toshio Nishimura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-09-13
Filing date: 2013-09-05
Publication date: 2019-01-17
Anticipated expiration: 2033-09-06
Also published as: JP2014055572A; JP5761144B2; DE102013217806A1; US9835108B2; US20140069391A1

Abstract

Kraftstoffeinspritzsteuereinheit, die Anschlüsse (5a, 5b) aufweist, die mit einer Spule (3c) eines Einspritzventils (3) verbindbar sind, aufweisend:
- einen Ventilöffnungssteuerabschnitt (7b, 152-155, 252-255), der eine Ventilöffnungsspannung an die Anschlüsse legt, um das Einspritzventil (3) zu öffnen, und das Anlegen der Ventilöffnungsspannung beendet, bevor das Einspritzventil vollständig geöffnet ist; und
- einen Entmagnetisierungsabschnitt (7c, 156, 256, 356), der eine Entmagnetisierungsschaltung zur Entmagnetisierung von Magnetismus, der in der Spule zurückbleibt, nachdem die Ventilöffnungsspannung angelegt wurde, bildet, wobei
- die Entmagnetisierungsschaltung eine Energiequelle (6a) aufweist, die sofort eine Rückwärtsspannung entgegengesetzt zur Ventilöffnungsspannung an die Anschlüsse legt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzsteuereinheit zur Steuerung eines Einspritzventils.
Die DE 10 2007 031 552 A1 (Familienmitglied zur JP 2010-532448 A ), die JP 2010-73705 A , die JP 10-18888 A und die JP 10-47140 A offenbaren jeweils eine Kraftstoffeinspritzsteuereinheit zur Steuerung eines Einspritzventils. Insbesondere offenbart die JP 10-47140 A eine Kraftstoffeinspritzsteuereinheit mit einer hohen Ansprechempfindlichkeit. Eine herkömmliche Kraftstoffeinspritzsteuereinheit legt eine vergleichsweise hohe Spannung zum Öffnen des Einspritzventils an. Während das Einspritzventil vollständig geöffnet ist, speist die Kraftstoffeinspritzsteuereinheit einen vergleichsweise kleinen elektrischen Strom ein, um das Einspritzventils vollständig geöffnet zu halten. Ferner legt die herkömmliche Kraftstoffeinspritzsteuereinheit eine Spannung in Rückwärtsrichtung an, um eine Entmagnetisierung der Erregerschaltung auszuführen, wenn das Einspritzventil vollständig geschlossen wird.
Eine Kraftstoffeinspritzmenge eines Einspritzventils wird abgestimmt, indem eine Ventilöffnungsdauer des Einspritzventils gesteuert wird. Um eine geringe Einspritzmenge zu erhalten, muss die Ventilöffnungsdauer des Einspritzventils verkürzt werden. Bei der geringen Einspritzmenge ist jedoch ein Fehler der Einspritzmenge signifikant. Folglich ist eine genaue Einspritzmengensteuerung schwierig. Der Fehler der Kraftstoffeinspritzmenge wird beispielsweise durch verschiedene Faktoren, wie beispielsweise einen Fehler der mechanischen Form eines Einspritzventils, einen Fehler des elektrischen Stromes und einen Fehler der Spannung, verursacht.
Um eine geringe Einspritzmenge zu erhalten, sind weitere Verbesserungen in einer Kraftstoffeinspritzsteuereinheit erforderlich.
Aus der DE 10 2006 025 360 B3 sind ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung zum beschleunigten Schalten von induktiven Kraftstoff-Einspritzventilen bekannt. Die DE 199 21 938 A1 offenbart des Weiteren ein Verfahren zur Erhöhung der Abwurfgeschwindigkeit des Ankers an einer elektromagnetisch betätigbaren Stelleinrichtung. Die DE 10 2009 032 521 A1 beschreibt ferner ein Verfahren zum Bestimmen eines Schließzeitpunkts eines einen Spulenantrieb aufweisenden Ventils, insbesondere eines Direkteinspritzventils für einen Motor eines Kraftfahrzeugs.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftstoffeinspritzsteuereinheit bereitzustellen, die eine geringe Einspritzmenge richtig erhalten kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Kraftstoffeinspritzsteuereinheit nach dem Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstände der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß kann eine geringe Einspritzmenge richtig eingespritzt werden.
Die obige und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher ersichtlich. In den Zeichnungen zeigt:

1 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung eines Verbrennungsmotorsystems gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 einen Schaltplan einer Ansteuerschaltung der ersten Ausführungsform;
3 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung einer Steuerverarbeitung der ersten Ausführungsform;
4 ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung eines Betriebs der ersten Ausführungsform;
5 einen Schaltplan einer Ansteuerschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
6 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung einer Steuerverarbeitung gemäß der zweiten Ausführungsform;
7 ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung eines Betriebs der zweiten Ausführungsform;
8 einen Schaltplan einer Ansteuerschaltung gemäß einer dritten Ausführungsform;
9 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung einer Steuerverarbeitung der dritten Ausführungsform; und
10 ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung eines Betriebs der dritten Ausführungsform.

Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In diesem Ausführungsformen sind gleiche Teile und Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen versehen und nicht wiederholend beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
1 zeigt ein Verbrennungsmotorsystem 1 gemäß einer ersten Ausführungsform. Das Verbrennungsmotorsystem 1 weist einen Verbrennungsmotor (EG) 2 für ein Fahrzeug auf. Das Verbrennungsmotorsystem 1 weist ein Kraftstoffversorgungssystem zur Versorgung des Verbrennungsmotors 2 mit Kraftstoff auf. Das Kraftstoffversorgungssystem weist ein Einspritzventil (INJ) 3, mehrere Sensoren (SNS) 4 und eine Kraftstoffeinspritzsteuereinheit (ECU) 5 auf.
Das Einspritzventil 3 ist ein Öffner-Magnetventil. Das Einspritzventil 3 empfängt unter Druck stehenden Kraftstoff von einer Kraftstoffpumpe (nicht gezeigt). Wenn das Einspritzventil 3 geöffnet wird, wird der unter Druck stehende Kraftstoff in den Verbrennungsmotor 2 gespritzt. Das Einspritzventil 3 ist in einem Ansaugkanal des Verbrennungsmotors 2 angeordnet. In diesem Fall spritzt das Einspritzventil 3 Kraftstoff in Richtung von Ansaugluft, um ein Luft-Kraftstoff-Gemisch zu bilden. Alternativ ist das Einspritzventil 3 an einem Zylinderkopf des Verbrennungsmotors 2 angeordnet. In diesem Fall spritzt das Einspritzventil 3 Kraftstoff in Richtung einer Verbrennungskammer.
Das Einspritzventil 3 weist einen Stator 3a mit einem festen Kern, eine Nadel 3b mit einem beweglichen Ventil und einem beweglichen Kern und eine Spule 3c zur Magnetisierung des Stators 3a auf. Die Spule 3c ist eine Magnetspule. Wenn die Spule 3c mit Strom versorgt wird, wird die Nadel 3b magnetisch in Richtung des Stators 3a gezogen. Die Nadel 3b wird durch eine Feder (nicht gezeigt) in einer Ventilschließrichtung vorgespannt.
Wenn die Spule 3c nicht mit Strom versorgt wird, wird die Nadel 3b in einer Ventilschließrichtung vorgespannt. Folglich spritzt das Einspritzventil 3 dann, wenn die Spule 3c nicht erregt wird, keinen Kraftstoff ein. Wenn die Spule 3c mit Strom versorgt wird, wird die Nadel 3b magnetisch in Richtung des Stators 3a gezogen. Das Einspritzventil 3 wird geöffnet, um den Kraftstoff einzuspritzen. Es tritt eine bestimmte Zeitverzögerung zwischen dem Zeitpunkt, an dem die Spule 3c mit Strom versorgt wird, und dem Zeitpunkt, an dem das Einspritzventil 3 geöffnet wird, auf. Wenn die Spule 3c stromlos geschaltet wird, wird das Einspritzventil 3 geschlossen, um die Kraftstoffeinspritzung zu stoppen. Es tritt eine bestimmte Zeitverzögerung zwischen dem Zeitpunkt, an dem die Spule 3c stromlos geschaltet wird, und dem Zeitpunkt, an dem das Einspritzventil 3 geschlossen wird, auf.
Die Sensoren 4 weisen einen Beschleunigungssensor, einen Verbrennungsmotordrehzahlsensor und einen Ansaugluftsensor zur Erfassung einer Ansaugluftmenge auf.
Die Kraftstoffeinspritzsteuereinheit 5 ist eine elektronische Steuereinheit (ECU). Die ECU 5 weist Anschlüsse 5a und 5b auf, die mit der Spule 3c des Einspritzventils 3 verbunden werden können. Die ECU 5 weist eine Ansteuerschaltung (DRV) 6 zur Stromversorgung der Spule 3c auf. Die Ansteuerschaltung 6 weist eine Hochspannungsversorgung 6a zur Ansteuerung des Einspritzventils 3 mit hoher Geschwindigkeit und eine Niederspannungsversorgung 6b zur Ansteuerung des Einspritzventils 3 mit niedriger Geschwindigkeit auf.
Die Hochspannungsversorgung 6a ist mit einer Verstärkerschaltung verbunden, die eine Batteriespannung verstärkt. Die Spannung „VF1“ der Hochspannungsversorgung 6a beträgt 40V. Die Niederspannungsversorgung 6b ist mit einer Batterie des Fahrzeugs verbunden. Die Spannung „VF2“ der Niederspannungsversorgung 6b ist geringer als die Spannung „VF1“ der Hochspannungsversorgung 6a. Die Spannung „VF2“ der Niederspannungsversorgung 6b beträgt 12V.
Die ECU 5 weist eine Verarbeitungseinheit (CPU) 7 und einen Speicher (MMR) 8, in dem Programme gespeichert werden, auf. Die ECU 5 ist ein Mikrocomputer mit einem Speichermedium. Das Speichermedium speichert verschiedene Programm, die vom Computer ausgeführt werden. Das Speichermedium ist ein Halbleiterspeicher oder eine magnetische Disk.
Die CPU 7 führt die im Speicher 8 gespeicherten Programme aus, um eine Steuerung des Einspritzventils 3 auszuführen. Die CPU 7 weist mehrere Steuerabschnitte auf.
Die CPU 7 weist einen Abschnitt (SJ) 7a für eine geringe Einspritzmenge auf, um eine geringe Kraftstoffeinspritzmenge zu erhalten. Die geringe Einspritzmenge wird erhalten, indem ein Anlegen der Ventilöffnungsspannung gestoppt wird, bevor das Einspritzventil 3 die vollständig geöffnete Position aus der vollständig geschlossenen Position erreicht.
Der Abschnitt 7a für eine geringe Einspritzmenge weist einen ersten Ventilöffnungssteuerabschnitt (VOC) 7b auf. Der erste Ventilöffnungssteuerabschnitt 7b legt die Ventilöffnungsspannung an die Spule 3c zum Öffnen des Einspritzventils 3. Ferner stoppt der erste Ventilöffnungssteuerabschnitt 7b ein Anlegen einer Ventilöffnungsspannung, nachdem eine vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist. Der erste Ventilöffnungssteuerabschnitt 7b kann die Versorgung der Spule 3c mit elektrischer Energie stoppen, bevor das Einspritzventil 3 an einer vollständig geöffneten Position positioniert ist. Der erste Ventilöffnungssteuerabschnitt 7b steuert die Ansteuerschaltung 6 derart, dass die Hochspannungsversorgung 6a die Spule 3c periodisch (intermittierend) mit Energie versorgt. Die Ventilöffnungsspannung wird an die Spule 3c gelegt, und ein Magnetisierungsstrom fließt. Der erste Ventilöffnungssteuerabschnitt 7b bewegt die Nadel 3b in einer Ventilöffnungsrichtung und in einer Ventilschließrichtung.
Der Abschnitt 7a für eine geringe Einspritzmenge weist einen Entmagnetisierungsabschnitt (DP) 7c auf. Der Entmagnetisierungsabschnitt 7c führt eine Entmagnetisierungssteuerung aus. Der Entmagnetisierungsabschnitt 7c führt die Entmagnetisierungssteuerung aus, um die in der Spule 3c zurückbleibende Restmagnetisierungsenergie schnell zu mindern.
Bei der Entmagnetisierungssteuerung wird eine Entmagnetisierungsschaltung zur schnellen Dämpfung der Restmagnetisierungsenergie gebildet. Die Entmagnetisierungsschaltung kann eine Energiequelle aufweisen, die eine Rückwärtsspannung entgegengesetzt zu einer Ventilöffnungsspannung an die Anschlüsse 5a, 5b legt. Die Entmagnetisierungsschaltung kann durch einen geschlossenen Stromkreis, der die Spule 3c aufweist, gebildet werden. Die Entmagnetisierungsschaltung ist ein geschlossener Stromkreis, durch den Strom, der durch die gegenelektromotorische Kraft erzeugt wird, die von der Spule 3c an die Anschlüsse 5a, 5b gelegt wird, fließt. Der Entmagnetisierungsabschnitt 7c steuert die Ansteuerschaltung 6, um den geschlossener Stromkreis mit der Spule 3c zu bilden. Im geschlossenen Stromkreis kann ein Schaltungselement zur Förderung der Dämpfung der Restmagnetisierungsenergie, wie beispielsweise eine Schaltvorrichtung, ein Widerstand und dergleichen, enthalten sein.
Bei der Entmagnetisierungssteuerung kann eine Rückwärtsspannung bezüglich der Ventilöffnungsspannung an die Spule 3c gelegt werden. Die Rückwärtsspannung fördert die Dämpfung bzw. Minderung der Restmagnetisierungsenergie. In diesem Fall steuert der Entmagnetisierungsabschnitt 7c die Ansteuerschaltung 6, um die Rückwärtsspannung an die Spule 3c zu legen.
Der Entmagnetisierungsabschnitt 7c setzt die Entmagnetisierungssteuerung von dem Zeitpunkt, an dem die Entmagnetisierungssteuerung gestartet wird, bis zu dem Zeitpunkt fort, an dem das Einspritzventil 3 vollständig geschlossen ist. Die Entmagnetisierungssteuerung wird beendet, nachdem das Einspritzventil 3 vollständig geschlossen wurde. Die Entmagnetisierungssteuerung kann beendet werden, unmittelbar bevor das Einspritzventil 3 vollständig geschlossen ist.
Der Abschnitt 7a für eine geringe Einspritzmenge weist einen ersten Ventilschließsteuerabschnitt (VCC) 7d auf. Der erste Ventilschließsteuerabschnitt 7d bildet einen geschlossenen Stromkreis, nachdem der Entmagnetisierungsabschnitt 7c die Entmagnetisierungsschaltung gebildet hat. Der geschlossene Stromkreis versetzt die Anschlüsse 5a, 5b in einen offenen Zustand (OPEN). Alternativ versetzt der geschlossene Stromkreis die Anschlüsse 5a, 5b in einen Kurzschlusszustand auf das Massepotential (GND).
Die CPU 7 weist einen Normaleinspritzabschnitt (NJ) 7e zum Einspritzen von Kraftstoff einer normalen Einspritzmenge auf. Die normale Einspritzmenge wird erhalten, indem ein Anlegen der Ventilöffnungsspannung gestoppt wird, nachdem das Einspritzventil 3 die vollständig geöffnete Position aus der vollständig geschlossenen Position erreicht hat.
Der Normaleinspritzabschnitt 7e weist einen zweiten Ventilöffnungssteuerabschnitt (VC) 7f auf. Der zweite Ventilöffnungssteuerabschnitt 7f legt die Ventilöffnungsspannung an die Spule 3c zum Öffnen des Einspritzventils 3. Ferner stoppt der zweite Ventilöffnungssteuerabschnitt 7f ein Anlegen einer Ventilöffnungsspannung, nachdem eine vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist. Der zweite Ventilöffnungssteuerabschnitt 7f stoppt die Energieversorgung der Spule 3c, nachdem das Einspritzventil 3 an einer vollständig geöffneten Position positioniert wurde. Der zweite Ventilöffnungssteuerabschnitt 7f steuert die Ansteuerschaltung 6 derart, dass die Hochspannungsversorgung 6a oder die Niederspannungsversorgung 6b die Spule 3c periodisch (intermittierend) mit Strom versorgt. Die Ventilöffnungsspannung wird an die Spule 3c gelegt, und ein Magnetisierungsstrom fließt. Der zweite Ventilöffnungssteuerabschnitt 7f kann die Nadel 3b in einer Ventilöffnungsrichtung oder in einer Ventilschließrichtung bewegen.
Ferner weist der zweite Ventilöffnungssteuerabschnitt 7f einen Ventilhalteabschnitt (VM) 7g auf. Der Ventilhalteabschnitt 7g hält den elektrischen Strom, der in die Anschlüsse 5a, 5b gespeist wird, bei einem Soll-Strom, wodurch das Einspritzventil 3 vollständig geöffnet gehalten wird. Der Ventilhalteabschnitt 7g steuert die Ansteuerschaltung 6 derart, dass die Niederspannungsversorgung 6a die Spule 3c mit Energie versorgt. Der Ventilhalteabschnitt 7g steuert die Ansteuerschaltung 6 derart, dass der durch die Spule 3c fließende elektrische Strom einen Soll-Strom annimmt. Folglich wird der Energieverbrauch in der Ventilöffnungsdauer beschränkt. Ferner bewegt sich das Einspritzventil 3, da der Energieverbrauch beschränkt wird, sofort aus der vollständig geöffneten Position in die vollständig geschlossene Position.
Der Normaleinspritzabschnitt 7e weist einen zweiten Ventilschließsteuerabschnitt (VC) 7h auf. Der zweite Ventilschließsteuerabschnitt 7h bildet die Stoppschaltung zwischen den Anschlüssen 5a, 5b zum Halten des Einspritzventils 3 an der vollständig geschlossenen Position. Der Normaleinspritzabschnitt 7e weist die Steuerfunktion äquivalent dem Entmagnetisierungsabschnitt 7c nicht auf. Folglich wird die Entmagnetisierungssteuerung bei einer normalen Kraftstoffeinspritzung nicht ausgeführt. Nach der Steuerung des elektrischen Stroms durch den Ventilhalteabschnitt 7g bildet der Entmagnetisierungsabschnitt 7c nicht die Entmagnetisierungsschaltung. Der zweite Ventilschließsteuerabschnitt 7h schließt das Einspritzventil 3, ohne die Entmagnetisierungsschaltung durch den Entmagnetisierungsabschnitt 7c zu erzeugen.
Die Ansteuerschaltung 6 weist, wie in 2 gezeigt, eine H-Brücken-Schaltung mit der Spule 3c auf. Die H-Brücken-Schaltung weist einen MOSa, einen MOSb, einen MOSc und einen MOSd auf. Die H-Brücken-Schaltung schaltet selektiv den MOSa, den MOSd oder den MOSb, den MOSc EIN, wodurch ein Richtungswechsel der an die Spule 3c gelegten Spannung bewirkt werden kann.
Ein MOS1 ist zwischen die Hochspannungsversorgung 6a und die H-Brücken-Schaltung geschaltet. Ein MOS2 ist zwischen die H-Brücken-Schaltung und das Massepotential geschaltet. Ein MOS3 ist zwischen die Niederspannungsversorgung 6b und die H-Brücken-Schaltung geschaltet. Folglich kann die elektrische Energie von der Hochspannungsversorgung 6a oder der Niederspannungsversorgung 6b an die Spule 3c der H-Brücken-Schaltung gegeben werden.
Die obigen MOSa, MOSb, MOSc, MOS1, MOS2 und MOS3 sind Schaltvorrichtungen. Diese Schaltvorrichtungen sind Leistungs-MOSFETs (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren). Die Schaltvorrichtung kann jedoch ein Bipolartransistor oder ein IGBT (Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode) sein.
Die Ansteuerschaltung 6 kann selektiv die Ventilöffnungsspannung (VF1, VF2), die Stoppspannung (GND, OPEN) oder die Rückwärtsspannung (VR) an die Anschlüsse 5a, 5b legen. Die Rückwärtsspannung „VR“ ist eine Umkehrung der Spannung VF1, die von der Hochspannungsversorgung 6a an die Anschlüsse 5a, 5b gelegt wird (VR = -VF1). Die Ansteuerschaltung 6 kann selektiv die Ventilöffnungsspannung (VF1, VF2) oder die Stoppspannung (GND, VR) an die Anschlüsse 5a, 5b legen.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung einer Verarbeitung zur Steuerung der Ansteuerschaltung 6. Diese Verarbeitung wird gestartet, wenn ein Kraftstoffeinspritzbefehl erzeugt wird. In Schritt 151 bestimmt die ECU 5, ob eine Kraftstoffeinspritzmenge „Q“ unter einem Schwellenwert „Qm“ liegt. Auf der Grundlage des Schwellenwerts „Qm“ bestimmt die ECU 5, ob die aktuelle Einspritzmenge die geringe Einspritzmenge oder die normale Einspritzmenge ist. Wenn die Antwort in Schritt 151 JA lautet, schreitet das Verfahren zu Schritt 152 voran. Die Prozesse in den Schritten 152 bis 159 entsprechen dem Abschnitt 7a für eine geringe Einspritzmenge. Wenn die Antwort in Schritt 151 NEIN lautet, schreitet das Verfahren zu Schritt 171 voran. Die Prozesse in den Schritten 171 bis 178 entsprechen dem Normaleinspritzabschnitt 7e.
In Schritt 152 schaltet die ECU 5 den MOS1 und den MOS2 EIN. In Schritt 153 schaltet die ECU 5 den MOSa und den MOSd EIN. Folglich wird die Ventilöffnungsspannung „VF1“ von der Hochspannungsversorgung 6a an die Spule 3c gelegt. Der elektrische Strom fließt durch die Spule 3c, und die Spule 3c wird magnetisiert. Die Nadel 3b wird in Richtung des Stators 3a gezogen. Das Einspritzventil 3 startet einen Ventilöffnungsvorgang. Die Nadel 3b wird graduell angehoben.
In Schritt 154 bestimmt die ECU 5, ob eine Energieversorgungsdauer „TS“ verstrichen ist. Die Energieversorgungsdauer „TS“ wird auf der Grundlage der Kraftstoffeinspritzmenge „Q“ erstellt. Während der Energieversorgungsperiode „TS“ wird die Spule 3c von der Hochspannungsversorgung 6a mit elektrischer Energie versorgt, um die geringe Kraftstoffeinspritzmenge „Q“ zu erhalten. Bis die Energieversorgungsdauer „TS“ verstrichen ist, setzt die ECU 5 die Energieversorgung der Spule 3c fort. Wenn die Energieversorgungsdauer „TS“ verstrichen ist, schreitet das Verfahren zu Schritt 155 voran. Dies führt dazu, dass die Nadel 3b graduell angehoben wird, bis die Energieversorgungsdauer „TS“ verstrichen ist. Das Einspritzventil 3 wird graduell geöffnet, und die Kraftstoffeinspritzmenge wird graduell erhöht.
In Schritt 155 schaltet die ECU 5 den MOSa und den MOSd AUS. Folglich wird das Anlegen der Ventilöffnungsspannung beendet. Die Magnetisierung der Spule 3c wird ebenso beendet. Die Nadel 3b stoppt die Bewegung in der Ventilöffnungsrichtung und beginnt anschließend sich vom Stator 3a zu entfernen. D.h., das Einspritzventil 3 startet einen Ventilschließvorgang, bevor es vollständig geöffnet ist. Der Hubbetrag der Nadel 3b nimmt graduell ab.
In Schritt 156 schaltet die ECU 5 den MOSb und den MOSc EIN. Es wird eine Schaltung gebildet, welche die Rückwärtsspannung (VR) zu einer Ventilöffnungsspannung von der Hochspannungsversorgung 6a an die Spule 3c legt. Dies führt dazu, dass die Entmagnetisierungssteuerung ausgeführt wird. In diesem Fall ist die an die Anschlüsse 5a, 5b gelegte Spannung die Rückwärtsspannung (VR). Dieser Rückwärtsspannungspegel ist ebenso die Spannung zum Schließen des Einspritzventils 3. Diese Rückwärtsspannung entspricht der Stoppspannung. Diese Ventilschließspannung ist ebenso die Spannung, die den in der Spule 3c zurückgebliebenen Magnetisierung entmagnetisiert. Der Entmagnetisierungsabschnitt 7c steuert die Ansteuerschaltung 6, um die Ventilschließspannung (VR) anstelle der Ventilöffnungsspannung (VF1) anzulegen. Der Entmagnetisierungsabschnitt 7c steuert die Ansteuerschaltung 6, um die Rückwärtsspannung (VR) anstelle der Ventilöffnungsspannung (VF1) an die Spule 3c zu legen.
Die Restmagnetisierungsenergie wird durch die Rückwärtsspannung entfernt. Die von der Spule 3c erzeugte Magnetkraft verringert sich schnell. Dies führt dazu, dass sich die Nadel 3b vom Stator 3a weg bewegt. Der Hubbetrag der Nadel 3b verringert sich schnell. Das Einspritzventil 3 wird schnell geschlossen.
In Schritt 157 bestimmt die ECU 5, ob eine Ventilschließdauer „TR“ verstrichen ist. Die Ventilschließdauer „TR“ ist eine Zeitspanne, die das Einspritzventil 3 benötigt, um geschlossen zu werden. Die Ventilschließperiode „TR“ entspricht einer Zeitverzögerung von dem Zeitpunkt, an dem die Spule 3c stromlos geschaltet wird, bis zu dem Zeitpunkt, an dem das Einspritzventil 3 geschlossen ist. Die Ventilschließdauer „TR“ kann einen vorbestimmten festen Wert oder einen variablen Wert in Übereinstimmung mit der Kraftstoffeinspritzmenge „Q“ aufweisen.
Wenn die Ventilschließdauer „TR“ verstrichen ist, schreitet das Verfahren zu Schritt 158 voran. Dies führt dazu, dass bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Ventilschließdauer „TR“ verstrichen ist, die Rückwärtsspannung an die Spule 3c gelegt wird. Der Hubbetrag der Nadel 3b verringert sich schnell. Das Einspritzventil 3 wird schnell geschlossen, und die Kraftstoffeinspritzmenge wird schnell verringert.
In Schritt 158 schaltet die ECU 5 den MOSb und den MOSc AUS. In Schritt 159 schaltet die ECU 5 den MOS1 und den MOS2 AUS. Folglich wird das Anlegen der Rückwärtsspannung beendet. Es wird eine Stoppschaltung zwischen den Anschlüssen 5a, 5b gebildet. In diesem Fall weist die an die Anschlüsse 5a, 5b gelegte Spannung einen Leerlaufspannungspegel (OPEN) auf. Dieser Spannungspegel ist ebenso die Spannung zum Schließen des Einspritzventils 3. Es fließt kein elektrischer Strom durch die Spule 3c hindurch.
Die Prozesse in den Schritten 157 bis 159 entsprechen dem ersten Ventilschließsteuerabschnitt 7d. Der erste Ventilschließsteuerabschnitt 7d bildet eine Stoppschaltung zum Halten des Einspritzventils 3 an der vollständig geschlossenen Position. Der erste Ventilschließsteuerabschnitt 7d legt die Ventilschließspannung (OPEN) an, nachdem das Einspritzventil 3 vollständig geschlossen wurde.
In Schritt 171 schaltet die ECU 5 den MOS1 und den MOS2 EIN. In Schritt 172 schaltet die ECU 5 den MOSa und den MOSd EIN. Folglich wird die Ventilöffnungsspannung „VF1“ von der Hochspannungsversorgung 6a an die Spule 3c gelegt. Der elektrische Strom fließt durch die Spule 3c, und die Spule 3c wird magnetisiert. Die Nadel 3b wird in Richtung des Stators 3a gezogen. Das Einspritzventil 3 startet einen Ventilöffnungsvorgang. Die Nadel 3b wird graduell angehoben.
In Schritt 173 bestimmt die ECU 5, ob eine Hochspannungsdauer „TH“ verstrichen ist. Die Hochspannungsdauer „TH“ ist eine Energieversorgungsdauer, in der eine hohe Spannung von der Hochspannungsversorgung 6a an die Spule 3c gelegt wird, um das Einspritzventil 3 mit hoher Geschwindigkeit zu öffnen. Die Hochspannungsdauer „TH“ ist eine Zeitspanne, die das Einspritzventil 3 benötigt, um sich von der vollständig geschlossenen Position zur vollständig geöffneten Position zu bewegen.
Wenn die Hochspannungsdauer „TH“ verstrichen ist, schreitet das Verfahren zu Schritt 174 voran. Dies führt dazu, dass die Nadel 3b graduell angehoben wird, bis die Hochspannungsdauer „TH“ verstrichen ist. Das Einspritzventil 3 wird graduell geöffnet, und die Kraftstoffeinspritzmenge wird graduell erhöht.
In Schritt 174 schaltet die ECU 5 den MOS1 AUS. Folglich wird das Anlegen der Ventilöffnungsspannung von der Hochspannungsversorgung 6a beendet. Die Magnetisierung der Spule 3c wird ebenso beendet. Der MOS2 wird EIN geschaltet gehalten.
In Schritt 175 startet die ECU 5 eine Schaltsteuerung des MOS3. Die ECU 5 steuert den MOS3 derart, dass der elektrische Strom „IL“, der durch die Spule 3c fließt, einen Soll-Strom annimmt. Folglich wird die Ventilöffnungsspannung „VF2“ von der Niederspannungsversorgung 6b an die Spule 3c gelegt. Der Soll-Strom wird derart erstellt, dass das Einspritzventil 3 an der vollständig geöffneten Position gehalten wird. Der Soll-Strom ist geringer als der maximale Strom, den die Niederspannungsversorgung 6b in die Spule 3c speisen kann. Der Soll-Strom wird derart erstellt, dass das Einspritzventil 3 an der vollständig geöffneten Position gehalten wird. Dies führt dazu, dass die Spule 3c einen Magnetisierungszustand des minimalen Pegels aufweist.
In Schritt 176 bestimmt die ECU 5, ob eine Ventilhaltedauer „TC“ verstrichen ist. Die Ventilhaltedauer „TC“ ist eine Zeitspanne, in der das Einspritzventil 3 offen gehalten wird. Die Ventilhaltedauer „TC“ kann in Übereinstimmung mit der Kraftstoffeinspritzmenge „Q“ erstellt werden. Wenn die Ventilhaltedauer „TC“ verstrichen ist, schreitet das Verfahren zu Schritt 177 voran. Dies führt dazu, dass die Ventilöffnungsspannung an die Spule 3c gelegt wird, bis die Ventilhaltedauer „TC“ verstrichen ist.
In Schritt 177 schaltet die ECU 5 den MOS2 und den MOS3 AUS. Folglich wird das Anlegen der Ventilöffnungsspannung beendet. Die Magnetisierung der Spule 3c wird ebenso beendet. Die Nadel 3b bewegt sich vom Stator 3a weg. Das Einspritzventil 3 startet einen Ventilschließvorgang. Der Hubbetrag der Nadel 3b verringert sich graduell.
In Schritt 178 schaltet die ECU 5 den MOSa und den MOSd AUS. Beide Endanschlüsse der Spule 3c werden geöffnet (OPEN).
Bei der normalen Kraftstoffeinspritzung (Schritte 171 bis 178) wird keine Entmagnetisierungssteuerung ausgeführt. Die Restmagnetisierungsenergie ist gering. Die Restmagnetisierungsenergie geht in einer frühen Stufe verloren. Dies führt dazu, dass sich die Nadel 3b vom Stator 3a weg bewegt. Der Hubbetrag der Nadel 3b verringert sich schnell. Das Einspritzventil 3 wird schnell geschlossen.
4 zeigt ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung eines Betriebs der vorliegenden Ausführungsform. „VL“ kennzeichnet die Spannung an einem Pluspol der Spule 3c, „IL“ kennzeichnet den elektrischen Strom, der durch die Spule 3c fließt, und „LF“ kennzeichnet den Hubbetrag der Nadel 3b.
In der 4 zeigen durchgezogene Linien die Betriebsabläufe bei der geringen Einspritzmenge. Zum Zeitpunkt „t11“ wird die Spannung an die Spule 3c gelegt. In der Energieversorgungsdauer „TS“ vom Zeitpunkt „t11“ zum Zeitpunkt „t13“ ist die Spannung „VL“ gleich „VF1“. Der elektrische Strom „IL“ wird graduell erhöht. Zum Zeitpunkt „t12“ beginnt der Hubbetrag „LF“ der Nadel 3b sich zu erhöhen.
Im Falle geringer Einspritzmenge verstreicht die Energieversorgungsdauer „TS“, bevor das Einspritzventil 3 an der vollständig geöffneten Position positioniert ist. In der 4 verstreicht die Energieversorgungsdauer „TS“ zum Zeitpunkt „t13“. Zum Zeitpunkt „t13“ wird die Richtung des elektrischen Stromes durch die H-Brücken-Schaltung umgekehrt. Die Spannung „VL“ wird ebenso zur Spannung „VR“ umgekehrt. Folglich wird die Spannung zur Entmagnetisierung an die Spule 3c gelegt. Der elektrische Strom „IL“ verringert sich schnell und nimmt vor dem Zeitpunkt „t14“ einen Wert unter null an. Die Restmagnetisierungsenergie der Spule 3c verringert sich schnell. Folglich verringert sich der Hubbetrag „LF“ schnell.
Der Hubbetrag „LF“ kehrt zum Zeitpunkt „t14“ zu 0% zurück. D.h., zum Zeitpunkt „t14“ ist das Einspritzventil 3 vollständig geschlossen. Zum Zeitpunkt „t14“ sind alle der MOS1-MOS3 und MOSa-MOSd AUS geschaltet. Nachdem das Einspritzventil 3 vollständig geschlossen wurde, wird die an die Spule 3c gelegte Spannung zu einer „Vollschließungsspannung“ geändert. Die Vollschließungsspannung entspricht einer Situation, in der beide Enden der Spule 3c offen sind (OPEN).
In der 4 zeigen gestrichelte Linien Betriebsabläufe bei der normalen Einspritzmenge. Bei der normalen Kraftstoffeinspritzung wird die Spannung von der Hochspannungsversorgung 6a an das Einspritzventil 3 gelegt. Der Hubbetrag „LF“ erreicht zum Zeitpunkt „t15“ 100%. Die Hochspannungsdauer „TH“ ist eine Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt „t11“ und dem Zeitpunkt „t15“. Zum Zeitpunkt „t15“ wird der MOS1 AUS geschaltet. Die Schaltsteuerung des MOS3 wird zum Zeitpunkt „t15“ gestartet. Dies führt dazu, dass die Spannung von der Niederspannungsversorgung 6b periodisch (intermittierend) an die Spule 3c gelegt wird. Der elektrische Strom „IL“ wird gesteuert, um den Soll-Strom anzunehmen. Der Hubbetrag „LF“ wird in einem vollständig geöffneten Zustand gehalten. Wenn die Ventilhaltedauer „TC“ zum Zeitpunkt „t16“ verstrichen ist, wird der MOS2 AUS geschaltet. Die Schaltsteuerung des MOS3 wird beendet. Der elektrische Strom „IL“ wird graduell verringert, und der Hubbetrag „LF“ wird ebenso verringert.
In der 4 zeigen Strichpunktlinien Betriebsabläufe für den Fall, dass die Entmagnetisierungssteuerung bei der Kraftstoffeinspritzung geringer Menge nicht ausgeführt wird. In diesem Fall werden der MOS1 und der MOS2 zum Zeitpunkt „t13“ AUS geschaltet. D.h., bevor das Einspritzventil 3 vollständig geöffnet ist, wird die Spannungsversorgung der Spule 3c beendet. Die Restmagnetisierungsenergie der Spule 3c wird graduell verringert. Der Hubbetrag „LF“ wird ebenso graduell verringert. Das Einspritzventil 3 wird zum Zeitpunkt „t15“ vollständig geschlossen. Während einer Zeitspanne vom Zeitpunkt „t13“ zum Zeitpunkt „t15“ wird die Kraftstoffeinspritzung fortgesetzt. Diese Dauer ändert sich infolge eines mechanischen Abmessungsfehlers des Einspritzventils 3 und der Umgebungstemperatur. Aus diesem Grund weist die geringe Einspritzmenge dann, wenn die Entmagnetisierungssteuerung nicht ausgeführt wird, einige Fehler auf.
Das Anlegen der Ventilöffnungsspannung wird, wie vorstehend beschrieben, beendet, bevor das Einspritzventil 3 vollständig geöffnet ist. Folglich kann die Kraftstoffeinspritzung geringer Menge erzielt werden.
Ferner wird dann, wenn das Anlegen der Ventilöffnungsspannung beendet wird, eine Schaltung zur Dämpfung der Magnetkraft der Spule 3c gebildet. Aus diesem Grund nimmt die Magnetkraft der Spule 3c schnell ab. Das Einspritzventil 3 bewegt sich schnell in einer Ventilschließrichtung, um vollständig geschlossen zu werden. Dies führt dazu, dass der Fehler der Kraftstoffeinspritzmenge beschränkt wird. Die geringe Kraftstoffeinspritzmenge kann mit hoher Genauigkeit gesteuert werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird, bevor das Einspritzventil 3 vollständig geschlossen wird und nachdem das Anlegen einer Ventilöffnungsspannung beendet wurde, die Rückwärtsspannung an die Spule 3c gelegt. Aus diesem Grund wird der durch die Spule 3c fließende elektrische Strom schnell verringert und nimmt die Magnetkraft der Spule 3c schnell ab. Dies führt dazu, dass der Fehler der Kraftstoffeinspritzmenge beschränkt wird.
Ferner wird, gemäß dieser Ausführungsform, nachdem das Einspritzventil 3 vollständig geschlossen wurde, die Rückwärtsspannung gestoppt und die an die Spule 3c gelegte Spannung auf null Volt gesetzt. Die Entmagnetisierung der Spule 3c wird gefördert.
(Zweite Ausführungsform)
In der obigen Ausführungsform wird die Rückwärtsspannung zur Entmagnetisierung an die Spule 3c gelegt. Es kann jedoch einzig der geschlossene Stromkreis zur Entmagnetisierung gebildet werden, ohne die Rückwärtsspannung anzulegen. Es kann beispielsweise ein geschlossener Stromkreis „CC1“ mit einem Widerstand „R“ zur Dämpfung des elektrischen Stromes, der aus der Restmagnetisierungsenergie der Spule 3c resultiert, gebildet werden.
In der 5 weist die Ansteuerschaltung 6 der zweiten Ausführungsform keine H-Brücken-Schaltung auf. Die Ansteuerschaltung 6 weist eine Schaltvorrichtung „SW“ und einen Widerstand „R“ zwischen den Anschlüssen 5a, 5b auf. Die Schaltvorrichtung „SW“ ist eine Halbleiterschaltvorrichtung, wie beispielsweise ein MOSFET. Alternativ kann die Schaltvorrichtung „SW“ eine Diode sein. Die Diode „Df“ schließt den geschlossenen Stromkreis „CC1“, der die Spule 3c und den Widerstand „R“ aufweist, durch die von der Spule 3c induzierte gegenelektromotorische Kraft. Die Diode „Df“ stoppt das Anlegen der elektrischen Energie durch den Widerstand „R“, wenn die Hochspannungsversorgung 6a oder die Niederspannungsversorgung 6b die Spule 3c mit elektrischer Energie versorgt.
6 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung einer Verarbeitung zur Steuerung der Ansteuerschaltung 6. Prozesse gleich denjenigen in den obigen Ausführungsformen sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In Schritt 252 schaltet die ECU 5 den MOS1 und den MOS2 EIN. Folglich wird die Ventilöffnungsspannung „VF1“ von der Hochspannungsversorgung 6a an die Spule 3c gelegt.
In Schritt 254 bestimmt die ECU 5, ob die Energieversorgungsdauer „TS“ verstrichen ist. Wenn die Energieversorgungsdauer „TS“ verstrichen ist, schaltet die ECU 5 den MOS1 und den MOS2 in Schritt 255 AUS. Folglich wird das Anlegen der Ventilöffnungsspannung beendet.
In Schritt 256 schaltet die ECU 5 die Schaltvorrichtung „SW“ EIN. Dies führt dazu, dass der geschlossene Stromkreis „CC1“ mit der Spule 3c und dem Widerstand R gebildet wird. Dies führt dazu, dass die Entmagnetisierungssteuerung ausgeführt wird.
In diesem Fall weist die an die Anschlüsse 5a, 5b gelegte Spannung einen Kurzschlussspannungspegel (GND) auf. Dieser Spannungspegel ist ebenso die Spannung zum Schließen des Einspritzventils 3. Dieser Spannungspegel ist die Ventilschließspannung. Diese Ventilschließspannung ist ebenso die Spannung, die den in der Spule 3c zurückbleibenden Magnetismus entmagnetisiert. Der Entmagnetisierungsabschnitt 7c steuert die Ansteuerschaltung 6, um die Ventilschließspannung (GND) anstelle der Ventilöffnungsspannung (VF1) anzulegen.
Der geschlossene Stromkreis „CC1“ weist eine niedrige Impedanz bezüglich der von der Spule 3c induzierten gegenelektromotorischen Kraft auf. Ein Strom fließt durch den geschlossenen Stromkreis „CC1“.
In Schritt 257 bestimmt die ECU 5, ob die Ventilschließdauer „TR“ verstrichen ist. Wenn die Ventilschließdauer „TR“ verstrichen ist, schreitet das Verfahren zu Schritt 258 voran. Dies führt dazu, dass der geschlossene Stromkreis „CC1“ geschlossen wird, bis die Ventilschließdauer „TR“ verstrichen ist. Da der geschlossene Stromkreis „CC1“ den Widerstand „R“ aufweist, wird die Restmagnetisierungsenergie der Spule 3c schnell gedämpft.
In Schritt 258 schaltet die ECU 5 die Schaltvorrichtung „SW“ AUS. Es fließt kein elektrischer Strom durch die Spule 3c hindurch. Die Prozesse in den Schritten 257 bis 258 entsprechen dem ersten Ventilschließsteuerabschnitt 7d.
Die Prozesse in den Schritten 252, 254 bis 258 entsprechen dem Abschnitt 7a für eine geringe Einspritzmenge. Die Prozesse in den Schritten 171, 173 bis 177 entsprechen dem Normaleinspritzabschnitt 7e.
7 zeigt ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung eines Betriebs der vorliegenden Ausführungsform. In der 7 zeigen durchgezogene Linien Betriebsabläufe für die geringe Einspritzmenge. Zum Zeitpunkt „t21“ wird die Spannung an die Spule 3c gelegt. In der Energieversorgungsdauer „TS“ von „t21“ bis „t23“ wird die Spannung „VL“ angelegt. Die Spannung „VL“ beträgt +40V. Der elektrische Strom „IL“ wird graduell erhöht. Zum Zeitpunkt „t22“ beginnt der Hubbetrag „LF“ der Nadel 3b sich zu erhöhen.
Im Falle einer geringen Einspritzmenge verstreicht die Energieversorgungsdauer „TS“, bevor das Einspritzventil 3 an der vollständig geöffneten Position positioniert ist. In der 7 verstreicht die Energieversorgungsdauer „TS“ zum Zeitpunkt „t23“. Zum Zeitpunkt „t23“ wird die Schaltvorrichtung „SW“ AUS geschaltet. Dies führt dazu, dass der geschlossene Stromkreis „CC1“ mit der Spule 3c geschlossen wird. Der elektrische Strom „IL“ verringert sich schnell. Die Restmagnetisierungsenergie der Spule 3c wird schnell verringert. Folglich nimmt der Hubbetrag „LF“ schnell ab.
Der Hubbetrag „LF“ kehrt zum Zeitpunkt „t24“ zu 0% zurück. D.h., zum Zeitpunkt „t24“ ist das Einspritzventil 3 vollständig geschlossen. Zum Zeitpunkt „t24“ werden alle des MOS1 bis MOS3 AUS geschaltet und wird die Schaltvorrichtung „SW“ AUS geschaltet. Nachdem das Einspritzventil 3 vollständig geschlossen wurde, wird die an die Spule 3c gelegte Spannung zu einem normalen Pegel geändert.
Gemäß dieser Ausführungsform wird die Entmagnetisierungssteuerung einzig durch den geschlossenen Stromkreis „CC1“ ausgeführt.
(Dritte Ausführungsform)
Gemäß der dritten Ausführungsform wird ein geschlossener Stromkreis „CC2“ gebildet, der die Anschlüsse 5a, 5b kurzschließt.
In der 8 weist die Ansteuerschaltung 6 der dritten Ausführungsform keine H-Brücken-Schaltung auf. Die Ansteuerschaltung 6 weist eine Diode „Df“ zwischen dem Pluspol der Spule 3c und dem Massepotential auf. Eine Anode der Diode „Df“ ist mit dem Massepotential verbunden, und eine Kathode ist mit dem Pluspol der Spule 3c verbunden. Die Diode „Df“ schließt den geschlossenen Stromkreis „CC2“ mit der Spule 3c durch die von der Spule 3c induzierte gegenelektromotorische Kraft. Die Diode „Df“ stoppt die Bereitstellung der elektrischen Energie über den geschlossenen Stromkreis „CC2“, wenn die Hochspannungsversorgung 6a oder die Niederspannungsversorgung 6b die Spule 3c mit elektrischer Energie versorgt.
9 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung einer Verarbeitung zur Steuerung der Ansteuerschaltung 6. Prozesse gleich denjenigen in den obigen Ausführungsformen sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In Schritt 361 bestimmt die ECU 5, ob eine Verzögerungsdauer „TD“ verstrichen ist. Wenn die Verzögerungsdauer „TD“ verstrichen ist, schreitet das Verfahren zu Schritt 356 voran. Dies führt dazu, dass beide Enden der Spule 3c in den offenen Zustand versetzt werden, bis die Verzögerungsdauer „TD“ verstrichen ist.
Wenn ein Anlegen der Ventilöffnungsspannung an die Spule 3c in Schritt 255 gestoppt wird, wird die gegenelektromotorische Kraft durch Selbstinduktion in der Spule 3c erzeugt. Die Verzögerungsdauer „TD“ wird derart erstellt, dass sie einen Peak (Spitzenwert) der Rücklaufspannung (Flyback-Spannung) aufweist, die durch die gegenelektromotorische Kraft zwischen beiden Anschlüssen der Spule 3c erscheint. Die Verzögerungsdauer „TD“ wird derart erstellt, dass sie endet, wenn sich die Rücklaufspannung um einen vorbestimmten Betrag verringert. Indem die beiden Endanschlüsse der Spule 3c über die Verzögerungsdauer „TD“ geöffnet werden, kann die Dämpfung der Restmagnetisierungsenergie der Spule 3c gefördert werden.
In Schritt 356 schaltet die ECU 5 den MOS2 EIN. Dies führt dazu, dass der geschlossene Stromkreis „CC2“ mit der Spule 3c und der Diode „Df“ gebildet wird. Dies führt dazu, dass die Entmagnetisierungssteuerung ausgeführt wird.
In diesem Fall weist die an die Anschlüsse 5a, 5b gelegte Spannung einen Kurzschlussspannungspegel (GND) auf. Dieser Spannungspegel ist ebenso die Spannung zum Schließen des Einspritzventils 3. Dieser Spannungspegel ist die Ventilschließspannung. Diese Ventilschließspannung ist ebenso die Spannung, die den in der Spule 3c zurückbleibenden Magnetismus entmagnetisiert. Der Entmagnetisierungsabschnitt 7c steuert die Ansteuerschaltung 6, um die Ventilschließspannung (GND) anstelle der Ventilöffnungsspannung (VF1) anzulegen.
Der geschlossene Stromkreis „CC2“ weist eine niedrige Impedanz bezüglich der von der Spule 3c induzierten gegenelektromotorischen Kraft auf. Ein Strom fließt durch den geschlossenen Stromkreis „CC2“.
In Schritt 357 bestimmt die ECU 5, ob eine Ventilschließdauer „TR“ verstrichen ist. Wenn die Ventilschließdauer „TR“ verstrichen ist, schreitet das Verfahren zu Schritt 358 voran. Dies führt dazu, dass der geschlossene Stromkreis „CC2“ geschlossen wird, bis die Ventilschließdauer „TR“ verstrichen ist.
In Schritt 358 schaltet die ECU 5 den MOS2 AUS. Es fließt kein elektrischer Strom durch die Spule 3c hindurch. Die Prozesse in den Schritten 357-358 entsprechen dem ersten Ventilschließsteuerabschnitt 7d.
Die Prozesse in den Schritten 252, 254, 255, 361, 365 bis 358 entsprechen dem Abschnitt 7a für eine geringe Einspritzmenge. Die Prozesse in den Schritten 171, 173 bis 177 entsprechen dem Normaleinspritzabschnitt 7e.
10 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Betriebs der vorliegenden Ausführungsform. In der 10 zeigen durchgezogene Linien Betriebsabläufe für die geringe Einspritzmenge. Zum Zeitpunkt „t31“ wird die Spannung an die Spule 3c gelegt. In der Energieversorgungsdauer „TS“ von „t31“ bis „t33“ ist die Spannung „VL“ gleich „VF1“. Der elektrische Strom „IL“ wird graduell erhöht. Zum Zeitpunkt „t32“ beginnt der Hubbetrag „LF“ der Nadel 3b sich zu erhöhen.
Im Falle einer geringen Einspritzmenge verstreicht die Energieversorgungsdauer „TS“, bevor das Einspritzventil 3 an der vollständig geöffneten Position positioniert ist. Die Energieversorgungsdauer „TS“ endet zum Zeitpunkt „t33“. In diesem Fall werden, zum Zeitpunkt „t33“, der MOS1 und der MOS2 AUS geschaltet. Folglich werden beide Anschlussenden der Spule 3c geöffnet. Wenn die Verzögerungsdauer „TD“ verstrichen ist, wird der MOS2 EIN geschaltet. Dies führt dazu, dass der geschlossene Stromkreis „CC2“ mit der Spule 3c geschlossen wird. Der elektrische Strom „IL“ verringert sich schnell. Die Restmagnetisierungsenergie der Spule 3c wird schnell verringert. Folglich nimmt der Hubbetrag „LF“ schnell ab.
Der Hubbetrag „LF“ kehrt zum Zeitpunkt „t34“ zu 0% zurück. D.h., zum Zeitpunkt „t34“ ist das Einspritzventil 3 vollständig geschlossen. Zum Zeitpunkt „t34“ werden der MOS1 bis MOS3 AUS geschaltet. Nachdem das Einspritzventil 3 vollständig geschlossen wurde, wird die an die Spule 3c gelegte Spannung zu einem normalen Pegel geändert.
Gemäß dieser Ausführungsform wird die Entmagnetisierungssteuerung einzig durch den geschlossenen Stromkreis „CC2“ ausgeführt.
(Weitere Ausführungsform)
Vorstehend sind die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt.
Die Steuereinheiten können beispielsweise durch Software, Hardware oder eine Kombination hiervon konfiguriert sein. Die ECU kann beispielsweise durch eine analoge Schaltung konfiguriert sein.
Wenn das Einspritzventil 3 vollständig geschlossen ist, können die Anschlüsse 5a, 5b die „Vollschließungsspannung“ empfangen. Die Vollschließungsspannung entspricht einer Situation, in der beide Enden der Spule 3c offen sind (OPEN). Alternativ können beide Enden der Spule 3c in den Kurzschlusszustand (GND) versetzt werden. Der erste Ventilschließsteuerabschnitt 7d steuert die Ansteuerschaltung 6, um die Vollschließungsspannung (GND) anzulegen, nachdem das Einspritzventil 3 vollständig geschlossen wurde.
Die von der Hochspannungsversorgung 6a angelegte Ventilöffnungsspannung beträgt +40V. Die von der Niederspannungsversorgung 6b angelegte Ventilöffnungsspannung kann +12V betragen.
In der dritten Ausführungsform kann der Schritt 361 entfernt sein. In diesem Fall ändert der Entmagnetisierungsabschnitt 7c die Ventilöffnungsspannung (VF1) ohne die Verzögerungsdauer „TD“ zur Ventilschließspannung (GND).
In der ersten und der zweiten Ausführungsform kann die Verzögerungsperiode „TD“ zwischen der Energieversorgungsperiode „TS“ und der Ventilschließperiode „TR“ festgelegt sein.
Ferner können die Spannungswerte der Hochspannungsversorgung 6a und der Niederspannungsversorgung 6b geändert werden.
Vorstehend ist eine Kraftstoffeinspritzsteuereinheit beschrieben.
Eine Kraftstoffeinspritzsteuereinheit 5 weist Anschlüsse 5a, 5b auf, die mit der Spule 3c des Einspritzventils 3 verbindbar sind. Ein erster Ventilöffnungssteuerabschnitt 7b legt die Ventilöffnungsspannung an die Anschlüsse zum Öffnen des Einspritzventils 3. Der erste Ventilöffnungssteuerabschnitt 7b stoppt die Versorgung der Spule 3c mit elektrischer Energie, bevor sich das Einspritzventil 3 an einer vollständig geöffneten Position befindet. Bevor das Einspritzventil 3 vollständig geschlossen wird, kann eine geringe Einspritzmenge erhalten werden. Ein Entmagnetisierungsabschnitt 7c bildet eine Entmagnetisierungsschaltung zur Entmagnetisierung des in der Spule 3c zurückbleibenden Magnetismus. Ein Normaleinspritzabschnitt 7e steuert das Einspritzventil 3 auf die vollständig geöffnete Position.

Claims

Kraftstoffeinspritzsteuereinheit, die Anschlüsse (5a, 5b) aufweist, die mit einer Spule (3c) eines Einspritzventils (3) verbindbar sind, aufweisend: - einen Ventilöffnungssteuerabschnitt (7b, 152-155, 252-255), der eine Ventilöffnungsspannung an die Anschlüsse legt, um das Einspritzventil (3) zu öffnen, und das Anlegen der Ventilöffnungsspannung beendet, bevor das Einspritzventil vollständig geöffnet ist; und - einen Entmagnetisierungsabschnitt (7c, 156, 256, 356), der eine Entmagnetisierungsschaltung zur Entmagnetisierung von Magnetismus, der in der Spule zurückbleibt, nachdem die Ventilöffnungsspannung angelegt wurde, bildet, wobei - die Entmagnetisierungsschaltung eine Energiequelle (6a) aufweist, die sofort eine Rückwärtsspannung entgegengesetzt zur Ventilöffnungsspannung an die Anschlüsse legt.
Kraftstoffeinspritzsteuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner aufweist: - eine Ansteuerschaltung (6), die selektiv die Ventilöffnungsspannung (VF1, VF2) oder eine Ventilschließspannung (GND, OPEN) an die Anschlüsse legt, wobei - der Ventilöffnungssteuerabschnitt die Ansteuerschaltung derart steuert, dass das Anlegen der Ventilöffnungsspannung beendet wird, bevor das Einspritzventil vollständig geöffnet ist, und - der Entmagnetisierungsabschnitt die Ansteuerschaltung derart steuert, dass die Ventilschließspannung anstelle der Ventilöffnungsspannung angelegt wird.
Kraftstoffeinspritzsteuereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilschließspannung eine Spannung ist, die einen in der Spule zurückbleibenden Magnetismus entmagnetisiert.
Kraftstoffeinspritzsteuereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner aufweist: - einen Ventilschließsteuerabschnitt (7d, 157-159, 257-258, 357-358), der eine Stoppschaltung bildet, um das Einspritzventil (3) an der vollständig geschlossenen Position zu halten, nachdem die Entmagnetisierungsschaltung gebildet wurde und das Einspritzventil vollständig geschlossen wurde.
Kraftstoffeinspritzsteuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner aufweist: - eine Ansteuerschaltung (6), die selektiv die Ventilöffnungsspannung (VF1, VF2), die Stoppspannung (GND, OPEN) oder die Rückwärtsspannung (VR) an die Anschlüsse (5a, 5b) legt, wobei - der Ventilöffnungssteuerabschnitt die Ansteuerschaltung derart steuert, dass das Anlegen der Ventilöffnungsspannung beendet wird, bevor das Einspritzventil vollständig geöffnet ist, - der Entmagnetisierungsabschnitt die Ansteuerschaltung steuert, um die Rückwärtsspannung anzulegen, und - ein Ventilschließsteuerabschnitt die Ansteuerschaltung steuert, um die Ventilschließspannung anzulegen, nachdem das Einspritzventil vollständig geschlossen wurde.
Kraftstoffeinspritzsteuereinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückwärtsspannung eine Spannung ist, die einen in der Spule zurückbleibenden Magnetismus entmagnetisiert.
Kraftstoffeinspritzsteuereinheit nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner aufweist: - einen weiteren Ventilöffnungssteuerabschnitt (7f, 171-178), der eine Ventilöffnungsspannung an die Anschlüsse legt, um das Einspritzventil (3) zu öffnen, und das Anlegen der Ventilöffnungsspannung beendet, nachdem das Einspritzventil vollständig geöffnet wurde; - einen Ventilhalteabschnitt (7g, 175), der einen elektrischen Strom derart zu einem Sollwert steuert, dass das Einspritzventil vollständig geöffnet gehalten wird; und - einen weiteren Ventilschließsteuerabschnitt (7h, 177), der eine Stoppschaltung bildet, um das Einspritzventil zu schließen, ohne die Entmagnetisierungsschaltung zu bilden.