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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektromagnetventilansteuervorrichtung.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Ein elektromagnetisches Ventil wird als ein Kraftstoffeinspritzventil (Kraftstoffeinspritzer) verwendet, das beispielsweise mittels Einspritzung in einen Zylinder einer Brennkraftmaschine, die in einem Fahrzeug montiert ist, Kraftstoff zuführt. Das elektromagnetische Ventil öffnet sich, wenn einer Spule elektrische Energie zugeführt wird. Ein Kraftstoffeinspritzsteuersystem, das eine Kraftstoffeinspritzung mittels Ansteuern eines derartigen Kraftstoffeinspritzventils steuert, steuert einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und eine Kraftstoffeinspritzmenge durch Steuern einer Energiezufuhr (Energiezufuhrstartzeitpunkt und Energiezufuhrzeitdauer) zu der Spule.
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Gemäß dem Kraftstoffeinspritzsteuersystem wird ein Kondensator mittels Verstärken einer Energieversorgungsspannung geladen. Der Kondensator wird gesteuert, um die gespeicherte Elektrizität zu dem Startzeitpunkt der Energiezufuhrzeitdauer der Spule (Ansteuerzeitdauer zum Ansteuern des Kraftstoffeinspritzventils, damit dieses sich öffnet) zu der Spule zu steuern, um der Spule einen Peak-Strom bzw. Spitzenstrom zuzuführen, um ein Ventilelement in dem Kraftstoffeinspritzventil schnell zu bewegen (anzuheben). Bis die Energiezufuhrzeitdauer nach Beendigung des Entladens der gespeicherten Elektrizität zu der Spule endet, wird ein Transistor, der zwischen einer Hochpotenzialseite der Spule und einer Energieversorgungsspannungsquelle angeordnet ist, ein- und ausgeschaltet, um der Spule einen konstanten Strom von der Energieversorgungsspannungsquelle zuzuführen. Bei dieser Schaltsteuerung wird ein Strom (Spulenstrom), der in die Spule fließt, erfasst. Wenn erfasst wird, dass der Spulenstrom auf gleich oder kleiner als ein unterer Schwellenwert abgefallen ist, wird der Transistor von dem Aus-Zustand in den Ein-Zustand geschaltet. Wenn erfasst wird, dass der Spulenstrom auf gleich oder größer als ein oberer Schwellenwert angestiegen ist, der größer als der untere Schwellenwert ist, wird der Transistor von dem Ein-Zustand in den Aus-Zustand geschaltet. Somit wird ein Mittelwert des Spulenstroms auf einen Wert zwischen dem oberen Schwellenwert und dem unteren Schwellenwert gesteuert (siehe beispielsweise
JP 2009-22139 A ).
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Gemäß dem oben beschriebenen Kraftstoffeinspritzsteuersystem steigt der Spulenstrom sogar dann weiter an, wenn eine Steuerschaltung zum Durchführen der Schaltsteuerung einen Anstieg des Spulenstromes auf den oberen Schwellenwert erfasst und ein Ansteuersignal für den Transistor von einem aktiven Pegel zum Einschalten in einen inaktiven Pegel zum Ausschalten wechselt, bis sich der Transistor tatsächlich ausschaltet. Auf ähnliche Weise fällt der Spulenstrom sogar dann weiter ab, wenn die Steuerschaltung ein Abfallen des Spulenstromes auf den unteren Schwellenwert erfasst und das Ansteuersignal für den Transistor von dem inaktiven Pegel in den aktiven Pegel wechselt, bis sich der Transistor tatsächlich einschaltet.
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Demzufolge ändert sich der Spulenstrom in einem Fall, in dem der Spule ein konstanter Strom zugeführt wird, in derselben Richtung (Erhöhungsrichtung) weiter und bewirkt einen übermäßigen Anstieg, der den oberen Schwellenwert überschreitet (Oberschwellenübermaßgröße), und zwar sogar dann, nachdem der Spulenstrom den oberen Schwellenwert erreicht hat. Auf ähnliche Weise ändert sich der Spulenstrom weiter in derselben Richtung (Verringerungsrichtung) und bewirkt ein weiteres Unterschreiten des unteren Schwellenwertes (Unterschwellenübermaßgröße), und zwar sogar dann, nachdem der Spulenstrom den unteren Schwellenwert erreicht hat.
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Die Oberschwellenübermaßgröße und die Unterschwellenübermaßgröße sind variabel. Ein Transistor weist beispielsweise eine positive Temperaturkennlinie zwischen einer Ausschaltzeitdauer des Transistors (Zeitdauer, die zum Übergang von dem Einschaltzustand in den Ausschaltzustand benötigt wird) und einer Einschaltzeitdauer des Transistors (Zeitdauer, die zum Übergang von dem Einschaltzustand in den Ausschaltzustand benötigt wird) auf. Die Einschaltzeitdauer und die Ausschaltzeitdauer des Transistors erhöhen sich, und es erhöhen sich die Oberschwellenübermaßgröße und die Unterschwellenübermaßgröße, da sich die Temperatur um den Transistor erhöht.
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Außerdem variieren beispielsweise die Oberschwellenübermaßgröße und die Unterschwellenübermaßgröße in Abhängigkeit von der Energieversorgungsspannung. Dieses kommt daher, dass sogar dann, wenn die Ausschaltzeitdauer des Transistors konstant ist, sich die Geschwindigkeit der Erhöhung des Spulenstromes während der Einschaltzeitdauer mit einer Erhöhung der Energieversorgungsspannung erhöht und sich die Oberschwellenübermaßgröße erhöht. Auf ähnliche Weise erhöht sich sogar dann, wenn die Einschaltzeitdauer des Transistors konstant ist, ein lokales Maximum des Spulenstromes mit einer Erhöhung der Energieversorgungsspannung aufgrund einer Schwankung, und es erhöht sich die Geschwindigkeit der Verringerung des Spulenstromes während der Ausschaltzeitdauer. Die Unterschwellenübermaßgröße erhöht sich somit ebenfalls.
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Wenn die Oberschwellenübermaßgröße und/oder die Unterschwellenübermaßgröße variieren, variiert die Breite der Schwankung (Differenz zwischen lokalem Maximum und lokalem Minimum). Diese Variation der Schwankungsbreite des Spulenstroms bewirkt eine Variation des Spulenstroms zum Endzeitpunkt der Energiezufuhrzeitdauer.
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Wenn der Spulenstrom zu dem Endzeitpunkt der Energiezufuhrzeitdauer variiert, variiert eine Ventilschließverzögerungszeitdauer von dem Endzeitpunkt der Energiezufuhrzeitdauer (Verzögerungszeitdauer, bis das Ventilelement zu der Ventilschließposition zurückkehrt), und es verringert sich die Steuergenauigkeit des Kraftstoffeinspritzventils. In einem Fall, in dem das anzusteuernde elektromagnetische Ventil ein Kraftstoffeinspritzventil ist, bewirkt die geringere Steuergenauigkeit eine Variation der Kraftstoffeinspritzmenge.
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Die
US 7 821 306 B2 offenbart eine Ansteuervorrichtung für eine Schaltvorrichtung, beispielsweise für einen Elektromotor eines Hybridfahrzeugs, deren Schwellenspannung in Abhängigkeit von der Temperatur des Schaltelementes geändert wird. Wenn die Temperatur des Schaltelementes höher als eine Raumtemperatur ist, wird der Schwellenwert verringert, und wenn die Temperatur des Schaltelementes kleiner als die Raumtemperatur ist, wird der Schwellenwert erhöht.
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Die
EP 2 015 431 B1 offenbart eine Elektromagnetventilansteuervorrichtung, gemäß der untere und obere Schwellenwerte für ein Schaltelement in einer Verstärkungsschaltung zum Verstärken der Spannung zum Laden eines Kondensators zum Erzeugen eines Spitzenstroms beim Einschalten des Ventils in Abhängigkeit von der Energieversorgungsspannung eingestellt werden. Je kleiner die Energieversorgungsspannung ist, umso größer sind der obere Schwellenwert und der untere Schwellenwert.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuergenauigkeit eines elektromagnetischen Ventils in einer Elektromagnetventilansteuervorrichtung zu verbessern.
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Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Elektromagnetventilansteuervorrichtung ein Schaltelement, eine Stromzufuhrzeitdauereinstelleinrichtung und eine Schwellenwertänderungseinrichtung auf. Das Schaltelement ist in Serie zwischen einer Hochpotenzialseite einer Spule eines elektromagnetischen Ventils und einer Energieversorgungsleitung einer Energieversorgungsspannungsquelle geschaltet, die ein- und auszuschalten ist, um der Spule einen konstanten Strom zuzuführen. Die Stromzufuhrzeitdauereinstelleinrichtung stellt eine Stromzufuhrzeitdauer für die Spule ein. Eine Konstantstromsteuereinrichtung führt eine Schaltsteuerung durch, um das Schaltelement wiederholt ein- und auszuschalten, sodass der Spule ein konstanter Strom zugeführt wird. Die Konstantstromsteuereinrichtung schaltet das Schaltelement mit Bezug auf einen Schwellenwert von einem ersten Zustand, der ein Zustand aus einem Ein-Zustand und einem Aus-Zustand ist, in einen zweiten Zustand, der der andere aus dem Ein-Zustand und dem Aus-Zustand ist. Die Konstantstromsteuereinrichtung schaltet das Schaltelement von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand bei der Erfassung, dass ein Spulenstrom, der in der Spule fließt, den Schwellenwert erreicht hat, wenn das Schaltelement während der Schaltsteuerung in den Ein-Zustand gesteuert wird. Die Schwellenwertänderungseinrichtung erfasst eine Betriebsbedingung, die mit einem Schwellenübermaßwert korreliert, der angibt, dass der Spulenstrom sich weiterhin in derselben Richtung nach Erreichen des Schwellenwertes ändert, und ändert den Schwellenwert entsprechend der Betriebsbedingung.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Schaltungsdiagramm eines Kraftstoffeinspritzsteuersystems, das eine Ausführungsform einer Elektromagnetventilansteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bildet;
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2 ist ein Zeitdiagramm, das einen Betrieb einer Treiber-IC zeigt;
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3 ist ein erstes Zeitdiagramm, das Änderungen eines oberen Schwellenwertes und eines unteren Schwellenwertes zeigt;
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4 ist ein zweites Zeitdiagramm, das Änderungen des oberen Schwellenwertes und des unteren Schwellenwertes zeigt;
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5 ist ein Flussdiagramm, das eine Schwellenwerteinstellverarbeitung zeigt;
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6 ist eine Grafik, die Beziehungen eines oberen Schwellenwertes und eines unteren Schwellenwertes zu einer Batteriespannung zeigt; und
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7 ist eine Grafik, die Beziehungen des oberen Schwellenwertes und des unteren Schwellenwertes zu einer Innentemperatur einer ECU zeigt.
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AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
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Im Folgenden wird ein Kraftstoffeinspritzsteuersystem, das eine Ausführungsform einer Elektromagnetventilansteuervorrichtung bildet, mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Das Kraftstoffeinspritzsteuersystem dient zum Ansteuern von vier elektromagnetischen Solenoid-Einspritzern (elektromagnetischen Ventilen), die jeweiligen Zylindern #1 bis #4 eines Mehrzylinderbenzinmotors (in diesem Beispiel vier Zylinder), der in einem Fahrzeug montiert ist, Kraftstoff mittels Einspritzung zuführen. Das Kraftstoffeinspritzsteuersystem steuert einen Startzeitpunkt und eine Zeitdauer der Energiezufuhr zu einer Spule jedes elektromagnetischen Ventils, wodurch der Zeitpunkt und die Menge der Kraftstoffeinspritzung für jeden Zylinder gesteuert wird. Ein Transistor wie beispielsweise ein MOSFET ist beispielsweise als ein Schaltelement zum Steuern des Zeitpunktes und der Kraftstoffeinspritzmenge vorgesehen. Der Transistor kann jedoch alternativ eine andere Art von Transistor, beispielsweise ein Bipolartransistor oder ein IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate) sein.
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Wie es in 1 gezeigt ist, weist eine elektronische Steuereinheit (ECU) 31, die in einem Kraftstoffeinspritzsteuersystem angeordnet ist, einen Anschluss CM, einen Anschluss INJ, einen Transistor T10 und einen Widerstand R10 auf. Der Anschluss CM ist mit einem Ende (Hochpotenzialseite) einer Spule 41a eines elektromagnetischen Ventils 41, das anzusteuern ist, verbunden. Der Anschluss INJ ist mit dem anderen Ende (Niederpotenzialseite) der Spule 41a verbunden. Der Transistor T10 an seinem Ausgangsanschluss ist mit dem Anschluss INJ verbunden. Der Widerstand R10 ist zwischen den anderen Ausgangsanschluss des Transistors T10 und die Masseleitung geschaltet, um einen Strom, der in die Spule 41a fließt, zu erfassen.
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Das elektromagnetische Ventil 41 ist ein normalerweise geschlossenes elektromagnetisches Ventil. In dem elektromagnetischen Ventil 41 bewegt sich ein Ventilelement (das heißt, eine nicht gezeigte Düsennadel) an eine Ventilöffnungsposition (hebt sich an), um Kraftstoff einzuspritzen, wenn der Spule 41a ein Strom zugeführt wird. Wenn die Stromzufuhr zu der Spule 41a unterbrochen wird, kehrt das Ventilelement zu seiner ursprünglich geschlossenen Ventilposition zurück, um die Kraftstoffeinspritzung zu stoppen.
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In 1 ist nur ein elektromagnetisches Ventil 41, das dem n-ten Zylinder #n (n ist eine beliebige Zahl aus 1 bis 4) entspricht, von den vier elektromagnetischen Ventilen 41 gezeigt. In der folgenden Beschreibung wird nur Bezug auf das eine elektromagnetische Ventil 41 genommen. Der Anschluss CM ist praktisch ein gemeinsamer Anschluss für die elektromagnetischen Ventile 41 der Zylinder. Die Spule 41a jedes elektromagnetischen Ventils 41 ist mit dem Anschluss CM verbunden. Der Anschluss INJ und der Transistor T10 sind jeweils für jedes elektromagnetische Ventil 41 vorgesehen (das heißt, für jeden Zylinder). Der Transistor T10 ein das Schaltelement zum Auswählen des elektromagnetischen Ventils 41 (das heißt dem Zylinder, dem Kraftstoff zuzuführen ist), das anzusteuern ist, und wird als ein Zylinderauswahlschalter bezeichnet.
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Die ECU 31 enthält einen Transistor T11, eine Diode D11, eine Diode D12 und eine Verstärkungsschaltung 33. Der Transistor T11 ist ein Konstantstromschaltelement, das an seinem einen Ausgangsanschluss mit einer Energieversorgungsleitung Lp verbunden ist, der eine Batteriespannung (Spannung einer fahrzeuginternen Batterie) VB als Energieversorgungsspannung zugeführt wird. Die Diode D11 ist vorgesehen, um einen Rückwärtsfluss bzw. Umkehrfluss des Stromes zu verhindern, und ist mit ihrer Anode mit dem anderen Ausgangsanschluss des Transistors T11 und mit ihrer Kathode mit dem Anschluss CM verbunden. Die Diode D12 ist mit ihrer Anode mit der Masseleitung und mit ihrer Kathode mit dem Anschluss CM für einen Freilauf des Stromes verbunden.
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Die Diode D12 ermöglicht einen Freilauf des Stromes zu der Spule 41a, wenn der Transistor T11 von dem Einschaltzustand in den Ausschaltzustand geschaltet wird, wenn sich der Transistor T10 in dem Einschaltzustand befindet. Die Verstärkungsschaltung 33 ist ein Spannungsverstärkungs-DC/DC-Wandler und enthält einen Kondensator C0, eine Spule 10, einen Transistor T0 zum Verstärken einer Spannung, eine Diode D0 zum Verhindern eines Rückwärtsflusses eines Stromes, einen Widerstand R0 zum Erfassen eines Stromes und eine Ladesteuerschaltung 35 zum Ansteuern des Transistors T0.
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Der Kondensator C0 speichert elektrische Ladungen zum Zuführen eines Spitzenstromes zu der Spule 41a zum schnellen Bewegen (Anheben) des Ventilelementes des elektromagnetischen Ventils 41 in der Ventilöffnungsrichtung. Die Spule L0 ist mit ihrem einen Ende mit der Energieversorgungsleitung Lp und mit ihrem anderen Ende mit dem Ausgangsanschluss des Transistors T0 verbunden. Der Widerstand R0 ist zwischen den anderen Ausgangsanschluss des Transistors T0 und die Masseleitung geschaltet. Der Kondensator C0 ist mit seinem einen Ende (positive Polarität) über die Diode D0 mit einer Verbindungsstelle zwischen der Spule L0 und dem Transistor T0 verbunden. Der Kondensator C0 ist mit seinem anderen Ende (negative Polarität) mit einer Verbindungsstelle zwischen dem Transistor T0 und dem Widerstand R0 verbunden.
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In der Verstärkungsschaltung 33 entwickelt sich an der Verbindungsstelle zwischen der Spule L0 und dem Transistor T0 eine Rücklaufspannung (gegenelektromotorische Kraft), die höher als die Batteriespannung VB ist. Mit dieser Rücklaufspannung wird der Kondensator C0 über die Diode D0 geladen. Somit wird der Kondensator C0 mit einer Spannung, die höher als die Batteriespannung VB ist, geladen.
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Die Ladesteuerschaltung 35 wird betrieben, wenn ein Ladungserlaubnissignal, das den aktiven Pegel (beispielsweise hoher Pegel) aufweist, an sie angelegt wird, und schaltet den Transistor T0 ein und aus, sodass die Spannung VC auf der Seite positiver Polarität des Kondensators C0 (Kondensatorspannung) zu einer vorbestimmten Sollspannung (> VB) wird.
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Die Ladesteuerschaltung 35 überwacht die Kondensatorspannung VC. Die Ladesteuerschaltung 35 schaltet den Transistor T0 ein und aus, sodass der Kondensator C0 durch Überwachen eines Ladestroms des Kondensators C0 mittels einer Spannung, die an dem Widerstand R0 anliegt, mit hoher Effizienz mit einer Wiederholungszeitdauer geladen wird. Wenn die Kondensatorspannung VC die Sollspannung erreicht, stoppt die Ladesteuerschaltung 35 das Laden des Kondensators C0, während der Transistor T0 in dem ausgeschalteten Zustand gehalten wird.
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Die ECU 31 enthält außerdem einen Transistor T12, eine Diode D13, eine Treiber-IC 37 und einen Mikrocomputer 39. Der Transistor T12 ist ein Schaltelement für ein Entladen, der die Seite positiver Polarität des Kondensators C0 mit dem Anschluss CM verbindet. Die Diode D13 dient zum Wiederherstellen der Energie. Die Diode D13 ist mit ihrer Anode mit dem Anschluss INJ und mit ihrer Kathode mit der Seite positiver Polarität des Kondensators C0 verbunden. Die Treiber-IC 37 führt den Strom der Spule 41a durch Steuern der Transistoren T10 und T11 zu.
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Der Mikrocomputer 39 enthält eine CPU 51, einen ROM 52, einen RAM 53 und einen A/D-Wandler (ADC) 54 und Ähnliches. Die CPU 51 führt Steuerprogramme aus. Der ROM 52 speichert die Steuerprogramme, feste Daten und Ähnliches. Der RAM 53 speichert Arithmetikrechenergebnisse und Ähnliches.
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Auf der Grundlage von Betriebsinformationen des Verbrennungsmotors wie beispielsweise einer Motordrehzahl, einer Beschleunigerposition bzw. Gaspedalposition und einer Motorkühltemperatur, die von verschiedenen Sensoren (nicht gezeigt) erfasst werden, erzeugt der Mikrocomputer 39 ein Einspritzanweisungssignal und gibt dieses Zylinder um Zylinder an die Treiber-IC 37 aus.
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Das Einspritzanweisungssignal gibt an, dass der Spule 41a des elektromagnetischen Ventils 41 ein Strom (das heißt, das elektromagnetische Ventil 41 wird mittels Energiezufuhr angesteuert, um sich zu öffnen) nur während einer Zeitdauer, während der der Signalpegel auf aktiv liegt (beispielsweise hoch), zugeführt wird. Der Mikrocomputer 39 stellt daher Zylinder um Zylinder die Energiezufuhrzeitdauer (Stromzufuhrzeitdauer) für die Spule 41a des elektromagnetischen Ventils 41 jedes Zylinders und das Einspritzanweisungssignal jedes Zylinders nur für die eingestellte Zeitdauer auf den hohen Pegel ein.
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Die Treiber-IC 37 enthält eine Zylinderauswahlsteuerschaltung 55, eine Entladesteuerschaltung 56, eine Konstantstromsteuerschaltung 57 und einen Seriell/Parallel-Wandler 59. Die Zylinderauswahlsteuerschaltung 55 steuert den Transistor T10 an. Die Entladesteuerschaltung 56 steuert den Transistor T12 an. Die Konstantstromsteuerschaltung 57 steuert den Transistor T11 an. Der Seriell/Parallel-Wandler 59 wandelt die Schwellenwertdaten, die von dem Mikrocomputer 39 über eine serielle Kommunikationsleitung 58 übertragen werden, in parallele Daten zur Verwendung durch die Konstantstromsteuerschaltung 57 um.
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Wenn ein Einspritzanweisungssignal S#n, das von dem Mikrocomputer 35 für den n-ten Zylinder #n ausgegeben wird, hoch wird bzw. den hohen Pegel annimmt, hält die Zylinderauswahlsteuerschaltung 55 während der Hochpegelzeitdauer des Einspritzanweisungssignals S#n den eingeschalteten Zustand des Transistors T10, der zu dem elektromagnetischen Ventil 41 des n-ten Zylinders #n gehört.
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Wenn das Einspritzanweisungssignal S#n einen hohen Pegel annimmt, schaltet die Entladesteuerschaltung 56 den Transistor T12 nur für eine konstante Zeitdauer tp ein, wodurch bewirkt wird, dass der Kondensator C0 sich zu der Spule 41a des elektromagnetischen Ventils 41 des n-ten Zylinders #n entlädt. In diesem Fall fließt der Strom von dem Kondensator C0 durch den Transistor T12, die Spule 41a, den Transistor T10 und den Widerstand R10 zu der Masseleitung. Dieser Strom, der somit von dem Kondensator C0 zu der Spule 41a fließt, ist der oben beschriebene Spitzenstrom.
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Gemäß einem weiteren Beispiel kann die Entladesteuerschaltung 56 den Spulenstrom (Strom, der in die Spule 41a fließt) auf der Grundlage der Spannung, die an den Widerstand R10 anliegt, erfassen und den Transistor T12 für eine Zeitdauer, nachdem das Einspritzanweisungssignal S#n sich auf den hohen Pegel geändert hat, bis der Spulenstrom ein Sollmaximum des Spitzenstromes erreicht, einschalten.
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Die Konstantstromsteuerschaltung 57 führt die Konstantstromsteuerung zum Zuführen des konstanten Stromes zu der Spule 41a des elektromagnetischen Ventils 41 mit der Batteriespannung VB als der Spannung von der Energieversorgungsquelle während einer Zeitdauer durch, während der das Einspritzanweisungssignal S#n hoch ist bzw. den hohen Pegel aufweist. Bei der Konstantstromsteuerung wird der Transistor T11 wiederholt ein- und ausgeschaltet, um der Spule 41a den konstanten Strom zuzuführen. Der Transistor T11 wird von dem Ein-Zustand in den Aus-Zustand geschaltet, wenn erfasst wird, dass der Spulenstrom auf einen oberen Schwellenwert IthH angestiegen ist. Der Transistor T11 wird von dem Aus-Zustand in den Ein-Zustand geschaltet, wenn erfasst wird, dass der Spulenstrom auf einen unteren Schwellenwert IthL abgefallen ist.
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Bei dieser Konstantstromsteuerung fließt der Strom von der Batteriespannungsquelle VB (Energieversorgungsleitung Lp) zu der Spule 41a, wenn der Transistor T11 eingeschaltet ist, und der Strom fließt (läuft frei) über die Diode D12 von der Masseleitung zu der Spule 41a, wenn der Transistor T11 ausgeschaltet ist.
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Der obere Schwellenwert IthH ist größer als der untere Schwellenwert IthL. Der obere Schwellenwert IthH ist ein Ausschaltschwellenwert zum Schalten des Transistors T11 von dem eingeschalteten Zustand in den ausgeschalteten Zustand. Der untere Schwellenwert IthL ist ein Einschaltschwellenwert zum Schalten des Transistors T11 von dem ausgeschalteten Zustand in den eingeschalteten Zustand. Der obere Schwellenwert IthH und der untere Schwellenwert IthL sind beide variabel.
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Die Konstantstromsteuerschaltung 57 enthält eine Verstärkerschaltung 61, einen D/A-Wandler (DAC) 62, einen Komparator 63 und eine UND-Schaltung 64 sowie eine Treiber-Schaltung 65. Die Verstärkerschaltung 61 gibt eine Spannung aus, die proportional zu einer Differenz zwischen den Potenzialen der beiden Enden des Widerstands R10 ist. Die Verstärkerschaltung 61 gibt somit eine Ausgangsspannung Vi aus, die proportional zu dem Spulenstrom ist, der in die Spule 41a fließt.
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Der Komparator 63 vergleicht die Ausgangsspannung Vi der Verstärkerschaltung 61 mit einer Ausgangsspannung Vo des D/A-Wandlers 62. Der Komparator 63 erzeugt ein Ausgangssignal, das einen hohen Pegel aufweist, wenn Vo > Vi gilt, und das einen niedrigen Pegel aufweist, wenn Vo < Vi gilt. Wenn Vo = Vi gilt, ändert sich das Ausgangssignal des Komparators 63 in einen zu dem vorhergehenden Pegel entgegengesetzten bzw. invertierten Pegel. Alternativ kann der Ausgangspegel auf demselben Pegel wie zuvor gehalten werden, wenn Vo = Vi gilt.
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Die UND-Schaltung 64 gibt ein logisches UND-Signal des Einspritzanweisungssignals S#n des Mikrocomputers 39 und des Ausgangssignals des Komparators 63 aus. Wenn ein Ausgangssignal San der UND-Schaltung 64 einen hohen Pegel aufweist, setzt die Treiberschaltung 65 ein Ansteuersignal Sd, das an ein Gate des Transistors T11 angelegt wird, auf einen aktiven Pegel, um den Transistor T11 einzuschalten. Wenn das Ausgangssignal San der UND-Schaltung 64 einen niedrigen Pegel aufweist, setzt die Treiberschaltung 65 das Ansteuersignal Sd auf den inaktiven Pegel, um den Transistor T11 auszuschalten. Wenn der Transistor T11 ein P-Kanal-MOSFET ist, liegt der aktive Pegel des Ansteuersignals Sd beispielsweise bei 0 V, und der inaktive Pegel desselben liegt beispielsweise bei der Batteriespannung VB.
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Die Schwellenwertdaten, die von dem Mikrocomputer 39 über die serielle Kommunikationsleitung 58 an die Treiber-IC 37 übertragen werden, werden über den Seriell/Parallel-Wandler 59 in den D/A-Wandler 62 eingegeben. Die Schwellenwertdaten sind Oberschwellendaten, die eine obere Schwellenwertspannung VthH entsprechend dem Oberschwellenwert IthH des Spulenstroms angeben, oder Unterschwellendaten, die eine Unterschwellenwertspannung VthL entsprechend dem Unterschwellenwert IthL des Spulenstroms angeben.
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Wenn die Ausgangsspannung Vi der Verstärkerschaltung 61 das G-fache (G ist eine positive Zahl) des Spulenstromwertes beträgt, werden der Oberschwellenwert IthH und die Oberschwellenwertspannung VthH als VthH = IthH × G definiert, und der Unterschwellenwert IthL und die Unterschwellenwertspannung VthL werden als VthL = IthL × G definiert.
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Der D/A-Wandler 62 speichert die letzten Oberschwellenwertdaten und die letzten Unterschwellenwertdaten, die von dem Mikrocomputer 39 übertragen werden. Wenn das Ausgangssignal San der UND-Schaltung 64 einen hohen Pegel aufweist, gibt der D/A-Wandler 62 die Oberschwellenwertspannung VthH, die mittels der Oberschwellenwertdaten angegeben wird, an den Komparator 63 aus. Wenn das Ausgangssignal San der UND-Schaltung 64 einen niedrigen Pegel aufweist, gibt der D/A-Wandler 62 die Unterschwellenwertspannung VthL, die mittels der Unterschwellenwertdaten angegeben wird, an den Komparator 63 aus.
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In der Konstantstromschaltung 57 ist der Spulenstrom anfänglich näherungsweise gleich null, das heißt kleiner als der Oberschwellenwert IthH und der Unterschwellenwert IthL, wenn das Einspritzanweisungssignal S#n hoch wird bzw. einen hohen Pegel annimmt. Das Ausgangssignal des Komparators 63 nimmt einen hohen Pegel an, und das Ausgangssignal San der UND-Schaltung 64 nimmt ebenfalls einen hohen Pegel an. Das Ansteuersignal Sd, das von der Treiberschaltung 65 an den Transistor T11 angelegt wird, wird aktiv bzw. nimmt einen aktiven Pegel an, um den Transistor T11 einzuschalten. Die Ausgangsspannung Vo des D/A-Wandlers 62 wird gleich der Oberschwellenwertspannung VthH.
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Wenn der Spulenstrom danach auf den Oberschwellenwert IthH angestiegen ist, ändert sich das Ausgangssignal des Komparators 63 von dem hohen Pegel in den niedrigen Pegel, und das Ausgangssignal San der UND-Schaltung 64 nimmt ebenfalls den niedrigen Pegel an. Das Ansteuersignal Sd wird inaktiv bzw. nimmt den inaktiven Pegel an und schaltet den Transistor T11 aus. Die Ausgangsspannung Vo des D/A-Wandlers 62 wird dann gleich der Unterschwellenwertspannung VthL.
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Wenn der Spulenstrom danach auf den Unterschwellenwert IthL abgefallen ist, ändert sich das Ausgangssignal des Komparators 63 von dem niedrigen Pegel in den hohen Pegel, und das Ausgangssignal San der UND-Schaltung 64 nimmt ebenfalls den hohen Pegel an. Das Ansteuersignal Sd nimmt einen aktiven Pegel an und schaltet den Transistor T11 ein. Die Ausgangsspannung Vo des D/A-Wandlers 62 wird dann gleich der Oberschwellenwertspannung VthH.
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Wenn der Komparator 63 erfasst, dass der Spulenstrom auf den Oberschwellenwert IthH angestiegen ist, während der Transistor T11 eingeschaltet ist, schaltet die Konstantstromsteuerschaltung 57 den Transistor T11 aus. Wenn der Komparator 63 erfasst, dass der Spulenstrom auf den Unterschwellenwert IthL abgefallen ist, während der Transistor T11 ausgeschaltet ist, schaltet die Konstantstromsteuerschaltung 57 den Transistor T11 ein. Die Konstantstromsteuerschaltung 57 führt somit die Konstantstromsteuerung durch Wiederholen dieses Betriebs durch. Die Oberschwellenwertdaten und die Unterschwellenwertdaten, die von dem Mikrocomputer 39 an die Treiber-IC 37 übertragen werden, entsprechen dem Oberschwellenwert IthH und dem Unterschwellenwert IthL, die in die Konstantstromsteuerschaltung 57 eingegeben werden.
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Wenn das Einspritzanweisungssignal S#n einen niedrigen Pegel annimmt, nimmt das Ausgangssignal San der UND-Schaltung 64 in der Konstantstromsteuerschaltung 57 einen niedrigen Pegel an, und das Ansteuersignal Sd wird inaktiv bzw. nimmt einen inaktiven Pegel an. Der Transistor T11 bleibt daher ausgeschaltet.
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Wenn andererseits die Einspritzanweisungssignale für die einzelnen Zylinder, die von dem Mikrocomputer 39 ausgegeben werden, sämtlich einen niedrigen Pegel aufweisen (das heißt, es erfolgt keine Kraftstoffeinspritzung), setzt die Treiber-IC 37 das Ladungserlaubnissignal für die Ladesteuerschaltung 35 auf hoch bzw. einen hohen Pegel, sodass die Kondensatorspannung VC zu der Sollspannung VC wird.
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Die ECU 31 enthält zwei Widerstände 71 und 72, die die Batteriespannung VB in eine für den Mikrocomputer 39 geeignete Spannung unterteilen. Diese Spannung (geteilte Spannung), die ein Teil der Batteriespannung VB ist und an einer Verbindungsstelle zwischen den Widerständen 71 und 72 anliegt, wird in den Mikrocomputer 39 eingegeben. Der Mikrocomputer 39 A/D-wandelt die durch die Widerstände 71 und 72 geteilte Spannung mittels des A/D-Wandlers 54 und erfasst die Batteriespannung VB auf der Grundlage des A/D-Wandlungswertes.
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Die ECU 31 enthält außerdem einen Thermistor 73 und einen Pull-up-Widerstand bzw. Heraufziehwiderstand 74. Der Thermistor 73 ist an seinem einen Ende mit der Masseleitung verbunden. Der Widerstand 74 ist mit einem Ende mit dem anderen Ende des Thermistors 73 verbunden, und an sein anderes Ende wird eine konstante Energieversorgungsspannung angelegt (beispielsweise 5 V).
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Der Thermistor 73 ist ein Widerstand, der seinen Widerstandswert entsprechend der Temperatur ändert. Der Thermistor 73 ist in der Nähe des Transistors T11 (beispielsweise an einer Position benachbart zu dem Transistor T11) innerhalb der ECU 31 montiert. Somit ändert sich der Widerstandswert des Thermistors 73 mit der Innentemperatur der ECU 31 (ECU-Innentemperatur), die der Umgebungstemperatur des Transistors T11 und Ähnlichem entspricht.
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Diese Spannung (Temperaturüberwachungsspannung), die an der Verbindungsstelle zwischen dem Thermistor 73 und dem Widerstand 74 anliegt, ändert sich mit der ECU-Innentemperatur und wird in den Mikrocomputer 39 eingegeben. Der Mikrocomputer 39 A/D-wandelt die Temperaturüberwachungsspannung mittels des A/D-Wandlers 54 und erfasst die ECU-Innentemperatur auf der Grundlage des A/D-Wandlungswertes. Der Mikrocomputer 39 wandelt den A/D-Wandlungswert der Temperaturüberwachungsspannung beispielsweise unter Verwendung von arithmetischen Gleichungen oder Kennliniendaten, die in dem ROM 52 im Voraus gespeichert werden in die ECU-Innentemperatur um.
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Im Folgenden wird der Betrieb des Kraftstoffeinspritzsteuersystems, insbesondere der ECU 31, mit Bezug auf das Zeitdiagramm der 2 beschrieben, in dem der Stromfluss in die Spule 41a mit Ic bezeichnet ist. Wie es in 2 gezeigt ist, schaltet die Zylinderauswahlsteuerschaltung 55 den Transistor T10 ein, und gleichzeitig schaltet die Entladesteuerschaltung 56 den Transistor T12 ein, wenn sich das Einspritzanweisungssignal S#n von dem niedrigen Pegel in den hohen Pegel ändert.
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Dann entlädt der Kondensator C0 seine Elektrizität in die Spule 41a, um die Stromzufuhr zu der Spule 41 zu starten, um das elektromagnetische Ventil 41 zur Kraftstoffeinspritzung zu öffnen. Mit dem Spitzenstrom (Stromspitze), der ein Entladestrom von dem Kondensator C0 zu der Spule 41a ist, wird die Ventilöffnungsreaktion des elektromagnetischen Ventils 41 beschleunigt. Gleichzeitig mit dem Entladen des Kondensators C0 verhindert die Diode D11 ein Freilaufen des Stromes von dem Anschluss CM, der das hohe Potenzial annimmt, zu der Seite der Energieversorgungsleitung Lp.
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Wenn eine feste Zeitdauer tp verstrichen ist, nachdem das Einspritzanweisungssignal S#n einen hohen Pegel angenommen hat, schaltet die Entladesteuerschaltung 56 den Transistor T12 aus. Es ist alternativ möglich, dass der Transistor T12 ausgeschaltet wird, wenn der Spulenstrom den Soll-Maximalwert des Spitzenstroms erreicht.
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Wenn der Transistor T12 ausgeschaltet wird, fällt der Spulenstrom ab. Wenn der Spulenstrom auf den unteren Schwellenwert IthL abgefallen ist, führt die Konstantstromsteuerschaltung 57 die oben beschriebene Konstantstromsteuerung durch. Das heißt, der Transistor T11 wird ein- und ausgeschaltet, sodass der Mittelwert des Spulenstromes auf einem konstanten Strom zwischen dem oberen Schwellenwert IthH und dem unteren Schwellenwert IthL gehalten wird. Der konstante Sollstrom, der der Spule 41a bei dieser Konstantstromsteuerung zugeführt wird, ist kleiner als der maximale Wert des Spitzenstroms.
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Wie es in 2 gezeigt ist, wird der Transistor T11 aufgrund der Konstantstromsteuerung von der Konstantstromsteuerschaltung 57 in dem Einschaltzustand gehalten, nachdem das Einspritzanweisungssignal S#n einen hohen Pegel angenommen hat, bis der Spulenstrom auf den oberen Schwellenwert IthH angestiegen ist. Da jedoch die Kondensatorspannung VC höher als die Batteriespannung VB ist, fließt ein Strom von dem Kondensator C0 zu der Spule 41a, während der Transistor C12 eingeschaltet ist, und zwar sogar dann, wenn der Transistor T11 eingeschaltet wird. Somit wird die Konstantstromsteuerung im Wesentlichen gestartet, nachdem der Transistor T12 ausgeschaltet wurde. Aus diesem Grund kann beispielsweise die Konstantstromsteuerschaltung 57 ihren Betrieb der Konstantstromsteuerung starten, wenn der Transistor T12 ausgeschaltet wird, nachdem das Einspritzanweisungssignal S#n den hohen Pegel angenommen hat.
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Wenn sich danach das Einspritzanweisungssignal S#n von dem hohen Pegel in den niedrigen Pegel ändert, schaltet die Zylinderauswahlsteuerschaltung 55 den Transistor T10 aus, und die Konstantstromsteuerschaltung 57 schaltet den Transistor T11 durch Stoppen der Konstantstromsteuerung aus. Die Stromzufuhr zu der Spule 41 wird gestoppt, um das elektromagnetische Ventil 41 zu schließen und die Kraftstoffeinspritzung zu beenden.
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Wenn die Transistoren T10 und T11 als Reaktion auf die Änderung des Einspritzanweisungssignals S#n in den niedrigen Pegel ausgeschaltet werden, erzeugt die Spule 41a eine Freilaufenergie. Diese Freilaufenergie wird mittels eines Stroms durch die Diode D13 in dem Kondensator C0 wiederhergestellt bzw. gespeichert.
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Wenn es möglich ist, das elektromagnetische Ventil 41 durch Zuführen des Spitzenstromes von dem Kondensator C0 zu der Spule 41 zu öffnen, kann der konstante Sollstrom, der der Spule 41a während der Konstantstromsteuerung zugeführt wird, ein Haltestrom sein, der eine minimale elektromagnetische Kraft erzeugt, die benötigt wird, um die Öffnung des elektromagnetischen Ventils 41 aufrechtzuerhalten.
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Die Konstantstromsteuerschaltung 57 kann den konstanten Sollstrom, der der Spule 41a während der Konstantstromsteuerung zugeführt wird, zwischen zwei Stufen, das heißt einem großem Strom und einem kleinen Strom, wechseln. Insbesondere wird beispielsweise die feste Zeitdauer tp, nachdem das Einspritzanweisungssignal S#n einen hohen Pegel angenommen hat, als eine Anhebungszeitdauer zum sicheren Öffnen des elektromagnetischen Ventils 41 eingestellt. Bei der Konstantstromsteuerung während einer Zeitdauer von dem Einschalten des Transistors T12 bis zu der Beendigung der Anhebungszeitdauer wird der Spule 41a ein Aufnahmestrom, der größer als der Haltestrom ist, zugeführt. Dieser Aufnahmestrom dient zum Ansteuern des elektromagnetischen Ventils 41, um dieses fehlerfrei zu öffnen. Bei der Konstantstromsteuerung während einer Zeitdauer von der Beendigung der Anhebungszeitdauer bis zu der Änderung des Einspritzanweisungssignals S#n in den niedrigen Pegel wird die Konstantstromsteuerschaltung 57 betrieben, um der Spule 41a den Haltestrom zuzuführen.
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Um die Beschreibung zu vereinfachen, wird bei der vorliegenden Ausführungsform angenommen, dass der Konstantstrom bei der Konstantstromsteuerung nur der Haltestrom ist. Wie es oben beschrieben wurde, kann der konstante Strom jedoch alternativ zwischen dem Aufnahmestrom und dem Haltestrom gewechselt werden.
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Wie es aus der 2 ersichtlich ist, überträgt der Mikrocomputer 39 den oberen Schwellenwert und den unteren Schwellenwert an die Treiber-IC 37 mittels serieller Kommunikation über die serielle Kommunikationsleitung 58, bevor das Einspritzanweisungssignal S#n den hohen Pegel annimmt.
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Der Mikrocomputer 39 erfasst die Batteriespannung VB und die ECU-Innentemperatur. Durch Ändern des oberen Schwellenwertes und des unteren Schwellenwertes, die an die Treiber-IC 37 übertragen werden, auf der Grundlage der Erfassungsergebnisse variiert der Mikrocomputer 39 den oberen Schwellenwert IthH und den unteren Schwellenwert IthL, die in die Konstantstromsteuerschaltung 57 eingegeben werden.
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In der linken Hälfte der 2 sind der obere Schwellenwert IthH und der untere Schwellenwert IthL mit IH1 und IL1 bezeichnet. In der rechten Hälfte der 2 sind der obere Schwellenwert IthH und der untere Schwellenwert IthL jeweils mit IH2 und I12 bezeichnet.
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In der 2 ist der Spulenstrom beispielhaft unter der Annahme gezeigt, dass in der linken Hälfte und der rechten Hälfte die Batteriespannung VB und die ECU-Innentemperatur gleich sind und die Antwortverzögerung des Transistors T11 in Bezug auf das Ansteuersignal Sd gleich 0 ist. 2 zeigt somit, dass der konstante Strom, der in die Spule 41a fließt (insbesondere Mittelwert des Spulenstroms), aufgrund von Änderungen des oberen Schwellenwertes IthH und des unteren Schwellenwerten IthL zwischen der linken Hälfte und der rechten Hälfte variiert.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden der obere Schwellenwert IthH und der untere Schwellenwert IthL (das heißt, der obere Schwellenwert IthH und der untere Schwellenwert IthL entsprechend der Batteriespannung VB und der ECU-Innentemperatur) nicht zum Variieren des konstanten Stroms, der der Spule 41a zugeführt wird, sondern zum Aufrechterhalten eines unveränderten Spulenstroms variiert.
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Der obere Schwellenwert IthH und der untere Schwellenwert IthL werden aus den im Folgenden beschriebenen Gründen, die mit Bezug auf 3 und 4 beschrieben werden, variiert. Wie es in 3 gezeigt ist, weist der Transistor T11 eine Ausschaltzeitdauer Toff und eine Einschaltzeitdauer Ton auf. Die Ausschaltzeitdauer Toff verläuft von der Änderung des Ansteuersignals Sd von dem aktiven Pegel in den inaktiven Pegel bis zu dem Ausschalten des Transistors T11. Die Einschaltzeitdauer Ton verläuft von der Änderung des Ansteuersignals Sd von dem inaktiven Pegel in den aktiven Pegel bis zu dem Einschalten des Transistors T11.
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Sogar wenn die Konstantstromsteuerschaltung 57 erfasst, dass der Spulenstrom auf den oberen Schwellenwert IthH angestiegen ist, und das Ansteuersignal Sd von dem aktiven Pegel in den inaktiven Pegel ändert, erhöht sich daher der Spulenstrom weiter, bis der Transistor T11 ausgeschaltet ist. Auf ähnliche Weise verringert sich der Spulenstrom, bis der Transistor T11 eingeschaltet ist, sogar dann, wenn die Konstantstromsteuerschaltung 57 erfasst, dass der Spulenstrom auf den unteren Schwellenwert IthL abgefallen ist, und das Ansteuersignal Sd von dem inaktiven Pegel in den aktiven Pegel ändert.
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Daher ändert sich der Spulenstrom beim Zuführen des konstanten Stroms zu der Spule 41a mittels der Konstantstromsteuerung in derselben Richtung sogar nach dem Anstieg auf den oberen Schwellenwert IthH und übersteigt oder überschreitet den oberen Schwellenwert IthH um einen Betrag (Oberschwellenüberstiegsstromwert) IovH. Auf ähnliche Weise ändert sich der Spulenstrom sogar dann, nachdem er auf den unteren Schwellenwert IthL abgefallen ist, in derselben Richtung und untersteigt den unteren Schwellenwert IthL um einen Betrag (Unterschwellenunterstiegswert) IovL. Dieser Überstiegswert und Unterstiegswert sind Übermaßwerte.
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Die Ausschaltzeitdauer Toff und die Einschaltzeitdauer Ton des Transistors T11 weisen eine positive Temperaturkennlinie auf. Demzufolge werden, wenn die Umgebungstemperatur des Transistors T11 höher wird, die Ausschaltzeitdauer Toff und die Einschaltzeitdauer Ton länger, und somit erhöhen sich der Oberschwellenüberstiegswert IovH und der Unterschwellenunterstiegswert IovL.
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Sogar wenn die Ausschaltzeitdauer Toff als konstant angenommen wird, erhöht sich außerdem die Erhöhungsgeschwindigkeit des Spulenstroms während der Einschaltzeitdauer des Transistors T11 und somit der Oberschwellenüberstiegswert IovH, wenn sich die Batteriespannung VB erhöht. Sogar wenn die Einschaltzeitdauer Ton als konstant angenommen wird, erhöht sich, wenn sich die Batteriespannung VB erhöht, außerdem der lokale maximale Wert des Spulenstroms, der schwankt. Somit erhöht sich mit einer Erhöhung der Batteriespannung die Verringerungsgeschwindigkeit des Spulenstroms während der Ausschaltzeitdauer des Transistors T11, und es erhöht sich ebenfalls der Unterschwellenunterstiegswert IovL.
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Der Oberschwellenüberstiegswert IovH und der Unterschwellenunterstiegswert IovL ändern sich somit mit der Batteriespannung VB. Wenn der obere Schwellenwert IthH und der untere Schwellenwert IthL fixiert sind, aber mindestens einer aus dem Oberschwellenüberstiegswert IovH und dem Unterschwellenunterstiegswert IovL sich ändert, ändert sich ebenfalls die Höhe der Schwankung des Spulenstroms (Differenz zwischen lokalem Maximum und lokalem Minimum). Mit der Änderung der Höhe der Schwankung des Spulenstroms ändert sich der Spulenstrom, wie es bei I1, I2 und Ir zu dem Zeitpunkt des Endes der Stromzufuhrzeitdauer in 4 gezeigt ist (das heißt zu dem Zeitpunkt der Änderung des Einspritzanweisungssignals S#n von einem hohen Pegel in einen niedrigen Pegel).
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Wenn der Spulenstrom am Ende der Stromzufuhrzeitdauer variiert, variiert die Ventilschließverzögerung, die von dem Ende der Stromzufuhrzeitdauer bis zu dem tatsächlichen Schließen des elektromagnetischen Ventils 41 verläuft, und es verringert sich die Steuergenauigkeit des elektromagnetischen Ventils 41. Entsprechend diesem speziellen Nachteil wird eine Variation der Kraftstoffeinspritzmenge bewirkt.
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Es wird beispielsweise angenommen, dass in einem Bezugszustand (normaler Zustand) die Batteriespannung VB gleich 14 V ist und die Umgebungstemperatur des Transistors T11 (Umgebungstemperatur) gleich 25°C ist. Wenn die Batteriespannung VB und die Umgebungstemperatur höher als in dem Bezugszustand sind, wird der Zustand als ein erster Zustand definiert. Wenn die Batteriespannung VB und die Umgebungstemperatur niedriger als in dem Bezugszustand sind, wird der Zustand als ein zweiter Zustand definiert. Es wird außerdem angenommen, dass, wie es in 4 gezeigt ist, der Spulenstrom in dem Bezugszustand variiert, wie es mittels einer durchgezogenen Linie angegeben ist, der Spulenstrom in dem ersten Zustand variiert, wie es durch eine Punkt-Strich-Linie angegeben ist, und der Spulenstrom in dem zweiten Zustand variiert, wie es durch eine gestrichelte Linie angegeben ist. In dem Bezugszustand, dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand ändert sich das Ansteuersignal S#n von dem hohen Pegel in den niedrigen Pegel zu dem Zeitpunkt, zu dem der Spulenstrom das lokale Maximum annimmt.
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In dem Beispiel, das in 4 gezeigt ist, wird der Spulenstrom in dem ersten Zustand zu dem Endzeitpunkt der Stromzufuhrzeitdauer gleich I1, der höher als Ir im Bezugszustands ist, und wird in dem zweiten Zustand zu I2, der niedriger als Ir im Bezugszustand ist. Demzufolge verzögert sich der Ventilschließzeitpunkt des elektromagnetischen Ventils 41 weiter, das heißt, das elektromagnetische Ventil 41 schließt sich in dem ersten Zustand später als in dem Bezugszustand. Der Ventilschließzeitpunkt des elektromagnetischen Ventils 41 eilt in dem zweiten Zustand weiter voraus, das heißt, das elektromagnetische Ventil 41 schließt früher als in dem Bezugszustand.
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In 4 sind die lokalen Minima des Spulenstroms, der entsprechend der Konstantstromsteuerung schwankt, für den Bezugszustand, den ersten Zustand und den zweiten Zustand als gleich gezeigt. Die lokalen Minima in dem zweiten Zustand und dem ersten Zustand sind jedoch jeweils größer und kleiner als in dem Bezugszustand.
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Dementsprechend führt der Mikrocomputer 39 in der ECU 31 eine Schwellenwerteinstellverarbeitung, die in 5 gezeigt ist, in festen Zeitintervallen durch, sodass der obere Schwellenwert IthH und der untere Schwellenwert IthL entsprechend der Batteriespannung VB und der ECU-Innentemperatur, die der Umgebungstemperatur des Transistors T11 entspricht, variieren.
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Wie es in 5 gezeigt ist, startet der Mikrocomputer 39 in Schritt S110 die Schwellenwerteinstellverarbeitung durch Erfassen der Batteriespannung VB auf der Grundlage der geteilten Spannung, die zwischen den Widerständen 71 und 72 anliegt. Der Mikrocomputer 39 erfasst anschließend in Schritt S120 die ECU-Innentemperatur auf der Grundlage der Temperaturüberwachungsspannung, die mittels des Thermistors 73 erfasst wird.
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Der Mikrocomputer 39 bestimmt dann in Schritt S130 den oberen Schwellenwert IthH und den unteren Schwellenwert IthL, die in die Konstantstromsteuerschaltung 57 eingegeben werden, entsprechend der erfassten Batteriespannung VB und der erfassten ECU-Innentemperatur.
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Genauer gesagt speichert der ROM 52 ein Schwellenwerteinstellkennlinienfeld, das die Beziehung des oberen Schwellenwertes IthH und des unteren Schwellenwertes IthL zu der Batteriespannung VB und die ECU-Innentemperatur definiert.
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Das Schwellenwerteinstellkennlinienfeld definiert die Beziehung der Schwellenwerte IthH und IthL zu der Batteriespannung VB derart, dass, wie es beispielsweise in 6 gezeigt ist, der obere Schwellenwert IthH und der untere Schwellenwert IthL kleiner sind und eine Differenz (IthH – IthL) zwischen den beiden Schwellenwerten IthH und IthL ebenfalls kleiner ist, wenn die Batteriespannung VB größer ist. Somit verringern sich die Schwellenwerte IthH, IthL und die Differenz zwischen diesen, wenn sich die Batteriespannung VB erhöht. Das Schwellenwerteinstellkennlinienfeld definiert außerdem die Beziehung der Schwellenwerte IthH und IthL zu der ECU-Innentemperatur derart, dass, wie es beispielhaft in 7 gezeigt ist, der obere Schwellenwert IthH und der untere Schwellenwert IthL kleiner sind und eine Differenz zwischen den beiden Schwellenwerten IthH und IthL ebenfalls kleiner ist, wenn die ECU-Innentemperatur höher ist. Somit verringern sich die Schwellenwerte IthH, IthL und die Differenz zwischen diesen, wenn sich die ECU-Innentemperatur erhöht.
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Der Mikrocomputer 39 berechnet in Schritt S130 die Schwellenwerte IthH und IthL entsprechend der Batteriespannung VB und der ECU-Innentemperatur, die in Schritt S110 und S120 erfasst wurden, unter Verwendung des Schwellenwerteinstellkennlinienfeldes. Die berechneten Schwellenwerte IthH und IthL werden als die Schwellenwerte IthH und IthL bestimmt, die in die Konstantstromsteuerschaltung 57 eingegeben werden. Der Mikrocomputer 39 beendet dann die Schwellenwerteinstellverarbeitung.
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Der Mikrocomputer 39 überträgt die Oberschwellenwertdaten, die die obere Schwellenwertspannung VthH angeben, die dem oberen Schwellenwert IthH, der in S130 bestimmt wird, entspricht, und die Unterschwellenwertdaten, die die untere Schwellenwertspannung VthL angeben, die dem unteren Schwellenwert IthL entspricht, an die Treiber-IC 37. In der vorliegenden Ausführungsform werden durch Variieren der Schwellenwerte IthH und IthL, wie es in 6 und 7 gezeigt ist, das lokale Maximum und das lokale Minimum des schwankenden Spulenstroms unabhängig von Variationen der Batteriespannung VB und der Umgebungstemperatur des Transistors T11 auf feste Werte gehalten.
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Gemäß einem weiteren Beispiel des Schrittes S130 kann der Mikrocomputer 39 die Schwellenwerte IthH und IthL, die in die Konstantstromsteuerschaltung 57 eingegeben werden, beispielsweise durch Multiplizieren eines jeweiligen Standardwertes IthHs des oberen Schwellenwertes IthH und eines Standardwertes IthLs des unteren Schwellenwertes IthL mit einem Korrekturkoeffizient entsprechend der Batteriespannung und einem Korrekturkoeffizient entsprechend der ECU-Innentemperatur berechnen.
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Bei diesem Beispiel kann ein Kennlinienfeld zum Bestimmen eines Korrekturkoeffizienten KvH, der eine der Batteriespannung VB entsprechender Korrekturkoeffizient ist und zur Multiplikation mit dem Standardwert IthH dient, festgelegt werden, wie es durch die Punkt-Strich-Linie in 6 gezeigt ist. Ein Kennlinienfeld zum Bestimmen eines Korrekturkoeffizienten KvL, der eine der Batteriespannung VB entsprechender Korrekturkoeffizient ist und zur Multiplikation mit dem Standardwert IthLs verwendet wird, kann wie durch die Zweipunkt-Strich-Linie in 6 gezeigt festgelegt werden. Ein Kennlinienfeld zum Bestimmen eines Korrekturkoeffizienten KtH, der ein der ECU-Innentemperatur entsprechender Korrekturkoeffizient ist und für die Multiplikation mit dem Standardwert IthHs verwendet wird, kann wie durch die Punkt-Strich-Linie in 7 gezeigt festgelegt werden. Ein Kennlinienfeld zum Bestimmen eines Korrekturkoeffizienten KtL, der ein der ECU-Innentemperatur entsprechender Korrekturkoeffizient ist und für die Multiplikation mit dem Standardwert IthLs verwendet wird, kann wie durch die Zweipunkt-Strich-Linie in 7 gezeigt festgelegt werden. Wenn gemäß diesem Beispiel die Schwellenwerte IthH und IthL in dem Bezugszustand als die Standardwerte IthHs und IthLs angenommen werden, kann jedes Kennlinienfeld zum Bestimmen der Korrekturkoeffizienten KvH, KvL, KtH und KtL derart festgelegt werden, dass jeder der Korrekturkoeffizienten KvH, KvL, KtH und KtL in dem Bezugszustand gleich 1 ist.
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Sämtliche elektromagnetischen Ventile 41 für andere Zylinder als der n-te Zylinder #n werden mittels derselben Konfiguration und Verarbeitung, die oben beschrieben wurden, angesteuert. Wie es oben beschrieben wurde, werden in der ECU 31 die Schwellenwerte IthH und IthL, die bei der Konstantstromsteuerung verwendet werden, entsprechend Betriebsbedingungen (physikalischen Parametern wie beispielsweise Batteriespannung VB und ECU-Innentemperatur), die mit dem Oberschwellenüberstiegswert IovH und dem Unterschwellenunterstiegswert IovL korrelieren, variiert.
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Demzufolge ist es möglich, zu verhindern, dass das lokale Maximum und das lokale Minimum des schwankenden Spulenstroms entsprechend Variationen der Betriebsbedingung der Konstantstromsteuerung vorbestimmte Werte überschreiten. Es ist möglich, zu verhindern, dass der Spulenstrom mehr als in einer vorbestimmten Schwankungshöhe schwankt, und somit ist es möglich, zu verhindern, dass der Spulenstrom an dem Ende der Stromzufuhrzeitdauer mehr als ein vorbestimmter Nennwert variiert. Somit kann die Variation der Ventilschließverzögerungszeitdauer des elektromagnetischen Ventils 41, die von dem Beendigungszeitpunkt der Stromzufuhrzeitdauer bis zu dem Schließen des elektromagnetischen Ventils 41 verläuft, minimiert werden. Es kann die Steuergenauigkeit des elektromagnetischen Ventils 41 und somit die Steuergenauigkeit der Kraftstoffeinspritzung verbessert werden.
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Es kann auch nur einer der Schwellenwerte IthH und IthL entsprechend der Betriebsbedingung variiert werden. Es ist jedoch effektiver, beide Schwellenwerte IthH und IthL zu variieren, um zu verhindern, dass der Spulenstrom mehr als die vorbestimmte Schwankungshöhe schwankt und der Mittelwert des Spulenstroms von einem vorbestimmten Nennbereich abweicht. Dieses kommt daher, dass das lokale Maximum und das lokale Minimum des Spulenstroms jeweils auf vorbestimmte Werte gesteuert werden können.
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Der Oberschwellenüberstiegswert IovH ändert sich wahrscheinlicher mit dem Betriebszustand als der Unterschwellenunterstiegswert IovL. Aus diesem Grund ist es bevorzugt, den oberen Schwellenwert zu variieren, wenn nur einer der Schwellenwerte IthH und IthL mit der physikalischen Größe geändert werden soll.
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In einem Fall, in dem nur der obere Schwellenwert IthH der beiden Schwellenwerte IthH und IthL variiert wird, kann der obere Schwellenwert IthH derart bestimmt werden, dass er sich entsprechend der Änderungskennlinie, die in 6 und 7 gezeigt ist, ändert. Mit dieser Festlegung kann das lokale Maximum des Spulenstroms auf einem konstanten Pegel gehalten werden. Da verhindert wird, dass sich das lokale Maximum des Spulenstroms erhöht, wenn sich die Batteriespannung VB oder die Umgebungstemperatur des Transistors T11 erhöht, wird verhindert, dass der Mittelwert des Spulenstroms einen vorbestimmten oberen Grenzwert überschreitet.
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Es ist alternativ möglich, dass nur der untere Schwellenwert IthL der beiden Schwellenwerte IthH und IthL variiert wird. In diesem Fall kann der untere Schwellenwert IthL derart bestimmt werden, dass er sich entsprechend einer zu der in den 6 und 7 gezeigten Kennlinie entgegengesetzten Änderungskennlinie ändert. Das heißt, der untere Schwellenwert IthL wird derart festgelegt, dass er sich erhöht, wenn sich die Batteriespannung VB erhöht und die ECU-Innentemperatur ansteigt. Mit dieser Einstellung kann das lokale Minimum des Spulenstroms auf einem konstanten Pegel gehalten werden. Dieses kommt daher, dass der Unterschwellenunterstiegswert IovL (das heißt, die Größe, um das lokale Minimum des Spulenstroms den unteren Schwellenwert IthL untersteigt) sich erhöht, wenn sich die Batteriespannung VB oder die ECU-Innentemperatur erhöhen.
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In dem Fall, in dem beide Schwellenwerte IthH und IthL variiert werden, wird der untere Schwellenwert IthL in Bezug auf die Batteriespannung VB und die ECU-Innentemperatur in derselben Richtung der Verringerung wie der obere Schwellenwert IthH variiert, wie es in 6 und 7 gezeigt ist, da der obere Schwellenwert IthH größer als der untere Schwellenwert IthL ist. Die Rate der Verringerung des unteren Schwellenwertes IthL ist jedoch geringer als diejenige des oberen Schwellenwertes IthH, sodass das lokale Minimum des Spulenstroms nicht zu niedrig wird. Das heißt, durch Festlegen, dass beide Schwellenwerte IthH, IthL und die Differenz zwischen diesen Schwellenwerten IthH und IthL verringert werden, wenn sich die Batteriespannung VB und die ECU-Innentemperatur erhöhen, wird verhindert, dass sich die Schwankungshöhe des Spulenstroms auf mehr als der Nennwert erhöht und der Mittelwert des Spulenstroms von dem Nennbereich abweicht.
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(Modifikation 1)
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In der obigen Ausführungsform werden die Schwellenwerte IthH und IthL linear entsprechend den physikalischen Größen variiert, wie es in 6 und 7 gezeigt ist.
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Zu diesem Zweck werden in dem Fall der Batteriespannung VB als der physikalischen Größe der Betriebsbedingung die jeweiligen Schwellenwerte IthH und IthL und die Differenz zwischen diesen beiden Schwellenwerten IthH und IthL kleiner, wenn die Batteriespannung VB gleich dem zweiten Wert (beispielsweise 32 V) ist, als wenn die Batteriespannung VB gleich dem ersten Wert ist (beispielsweise 14 V) der kleiner als der zweite Wert ist.
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Zum Realisieren der oben beschriebenen Variation können die folgenden Verfahren <1> und <2> alternativ verwendet werden.
- <1> In einem Bereich, in dem die Batteriespannung VB kleiner als ein spezieller Wert zwischen einem ersten Wert und einem zweiten Wert ist, werden die Schwellenwerte IthH und IthL beide auf konstant festgelegt. In einem Bereich, in dem die Batteriespannung VB gleich oder größer als der spezielle Wert ist, werden die Schwellenwerte IthH und IthL und die Differenz zwischen den Schwellenwerten IthH und IthL verringert, wenn sich die Batteriespannung VB erhöht, wie es in 6 gezeigt ist.
- <2> Jeder der Schwellenwerte IthH und IthL und die Differenz zwischen den Schwellenwerten IthH und IthL werden zwischen unterschiedlichen Werten, das heißt in zwei Stufen zwischen dem Bereich, in dem die Batteriespannung VB kleiner als der spezielle Wert ist, und dem Bereich, in dem die Batteriespannung VB gleich oder größer als der spezielle Wert ist, gewechselt.
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Die oben beschriebenen Verfahren <1> und <2> werden in dem Fall, in dem die ECU-Innentemperatur die Betriebsbedingung ist, auf ähnliche Weise verwendet.
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(Modifikation 2)
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Bei der Konstantstromsteuerung, die von der Konstantstromsteuerschaltung 57 durchgeführt wird, kann die Bedingung zum Schalten des Transistors T11 zwischen dem Ein-Zustand und dem Aus-Zustand, beispielsweise die Bedingung zum Schalten des Transistors T11 von dem Aus-Zustand in den Ein-Zustand, ein Verstreichen einer vorbestimmten Zeitdauer nach dem Ausschalten des Transistors T11 sein. In diesem Fall wird der untere Schwellenwert IthL nicht bereitgestellt, und es wird der obere Schwellenwert IthH variiert. Im Gegensatz dazu kann die Bedingung zum Wechseln des Transistors T11 von dem Ein-Zustand in den Aus-Zustand ein Verstreichen einer vorbestimmten Zeitdauer nach dem Einschalten des Transistors T11 sein. In diesem Fall wird der obere Schwellenwert IthH nicht bereitgestellt, und es wird der untere Schwellenwert IthL variiert.
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(Modifikation 3)
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Die physikalische Größe als ein Parameter zum Variieren der Schwellenwerte IthH und IthL kann die Batteriespannung VB oder die Umgebungstemperatur des Transistors T11 (ECU-Innentemperatur) oder ein anderer als die oben beschriebenen beiden physikalischen Größen sein.
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(Modifikation 4)
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In einem Fall, in dem die ECU 31 in einem Motorraum 75 (1) angeordnet ist, in dem ein Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs montiert ist, kann der Mikrocomputer 39 eine Temperatur des Motorraums 75 als die ECU-Innentemperatur (und somit als Umgebungstemperatur des Transistors T11) erfassen. Dieses kommt daher, dass die Temperatur des Motorraums 75 und die ECU-Innentemperatur korrelieren.
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Wenn beispielsweise ein Temperatursensor vorgesehen ist, um die Temperatur des Motorraums zu erfassen, kann der Mikrocomputer 39 die Temperatur des Motorraums 75 auf der Grundlage eines Ausgangs des Temperatursensors erfassen. Wenn ein spezieller physikalischer Parameter, dessen Temperatur mit der Temperatur des Motorraums 75 korreliert, bereitgestellt wird, kann der Mikrocomputer 39 die Temperatur eines derartigen speziellen Parameters als die Temperatur des Motorraums 75 (und somit die Umgebungstemperatur des Transistors T11) erfassen.
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Ein derartiger spezieller Parameter kann beispielsweise Kraftstoff, der dem Motor zugeführt wird, Motoröl des Motors, Kühlwasser des Motors und Ähnliches sein. Da die Temperaturen dieser Parameter normalerweise von den Sensoren 76, 77 und 78 (1) aus anderen Gründen erfasst werden, kann die ECU-Innentemperatur durch Eingeben der Signale der Sensoren 76 bis 78 in den Mikrocomputer 39 ohne Bereitstellung zusätzlicher Sensoren erfasst werden.
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Die vorliegende Erfindung wurde oben mit Bezug auf eine Ausführungsform beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann verschiedentlich variiert werden.
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Beispielsweise können ein Teil oder sämtliche Betriebe der Treiber-IC 37 von dem Mikrocomputer 39 durchgeführt werden. Der Motor, an dem das elektromagnetische Ventil 41 als ein gesteuertes Objekt angeordnet ist, kann ein Dieselmotor sein. Das elektromagnetische Ventil 41, das als das gesteuerte Objekt angeordnet ist, ist nicht auf den Einspritzer (Kraftstoffeinspritzventil) beschränkt, sondern kann ein elektromagnetisches Ventil einer Kraftstoffpumpe sein.
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Es ist möglich, die oben beschriebene Ausführungsform und Modifikationen zu kombinieren ebenso wie eine jeweilige Verarbeitung teilweise zu kombinieren oder wegzulassen. Es ist beispielsweise möglich, dass der Kondensator C0 nicht zu der Spule 41a entladen wird.
