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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verstärkungsenergieversorgungsvorrichtung.
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Eine Steuervorrichtung, die einen Einspritzer antreibt, der Kraftstoff in den Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs einspritzt, ist beispielsweise mit einem Spannungswandler ausgerüstet. Der Spannungswandler verstärkt die Batteriespannung des Fahrzeugs, um einen Kondensator zu laden, und bewirkt dadurch, dass die Ladespannung des Kondensators gleich einer Sollspannung wird, die größer als die Batteriespannung ist. Diese Art von Steuervorrichtung entlädt den Kondensator des Spannungswandlers an die Spule des Einspritzers, wenn ein Antrieb des Einspritzers gestartet wird, und treibt dadurch das Öffnen des Einspritzers voran (siehe z.B.
JP 2009-22139 A ).
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Der Spannungswandler enthält eine Spule, die ein Ende aufweist, das mit einer Energieversorgungsleitung verbunden ist, über die die Batteriespannung als Versorgungsspannung zugeführt wird, ein Schaltelement, das das andere Ende der Spule und das Massepotenzial als Bezugssignal miteinander verbindet und voneinander trennt, und eine Diode, deren Anode mit einem Strompfad verbunden ist, der das andere Ende der Spule und den Ausgangsanschluss des Schaltelements auf der Seite der Spule miteinander verbindet. In diesem Spannungswandler ist ein Kondensator in Serie in den Pfad zwischen der Kathode der Diode und dem Massepotenzial geschaltet. Das Schaltelement wird wiederholt ein- und ausgeschaltet, und der Kondensator wird durch die gegenelektromotorische Kraft, die in der Spule erzeugt wird, wenn das Schaltelement ausgeschaltet wird, geladen (siehe
JP 2009-22139 A ).
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Für Verbrennungsmotoren, die in Fahrzeugen montiert sind, gibt es eine Technologie, um für eine hocheffiziente Verbrennung zur Emissionsverringerung das Folgende durchzuführen: Eine Kraftstoffeinspritzung mittels eines Einspritzers wird mehr als einmal in einer Kraftstoffeinspritzperiode eines Zylinders durchgeführt (beispielsweise Verdichtungstakt bis Verbrennungstakt). Diese Technologie wird beispielsweise mehrstufige Einspritzung genannt. In einer Steuervorrichtung, die diese mehrstufige Einspritzung durchgeführt, ist es notwendig, der Spule eines Einspritzers mehr als einmal innerhalb einer kurzen Zeit Energie zuzuführen (Entladen). Aus diesem Grund wird die elektrostatische Kapazität (im Folgenden auch einfach als Kapazität bezeichnet) eines Kondensators eines Spannungswandlers auf einen großen Wert festgelegt, so dass das Folgende durchgeführt werden kann: Eine Kraftstoffeinspritzung wird mit einer vorbestimmten Anzahl innerhalb einer vorbestimmten Zeit fehlerfrei beispielsweise sogar ohne ein Laden durchgeführt.
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In dem Spannungswandler findet das Folgende zu dem Zeitpunkt des Einschaltens der Energie, wenn die Zufuhr der Batteriespannung zu der Energieversorgungsleitung gestartet wird, statt: Ein Einschaltstromstoß fließt über die Route „Energieversorgungsleitung → Spule → Diode → Kondensator → Massepotenzial“. Der Einschaltstromstoß wird mit einer Erhöhung der Kapazität des Kondensators verringert. Dieses kommt daher, dass sich die Impedanz des Kondensators mit einer Erhöhung der Kapazität verringert.
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Aus diesem Grund wird in einem Spannungswandler, in dem die Kapazität des Kondensators auf einen großen Wert ähnlich wie bei einem Spannungswandler festgelegt wird, der in einer Steuervorrichtung verwendet wird, die die oben beschriebene mehrstufige Einspritzer durchführt, das Folgende notwendig: Es ist notwendig, die Nennwerte (beispielsweise erlaubter Strom) von Teilen, die den Einschaltstromstoßpfad beinhalten, auf einen großen Wert festzulegen. Beispiele der Teile, die den Einschaltstromstoßpfad beinhalten, sind die oben genannte Diode, Anschlüsse für die Batteriespannung und ein Masseanschluss. Wenn ein Widerstand zur Stromerfassung zwischen dem Kondensator und dem Massepotenzial angeordnet ist, ist der Widerstand ebenfalls enthalten.
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Daher führt ein großer Einschaltstromstoß zu einer Erhöhung der Größe oder des Preises einer Steuervorrichtung, die mit dem Spannungswandler ausgerüstet ist. Außerdem fällt die Batteriespannung zu dem Zeitpunkt des Einschaltens der Energie stark ab.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verstärkungsenergieversorgungsvorrichtung zu schaffen. Die Verstärkungsenergieversorgungsvorrichtung unterdrückt einen Einschaltstromstoß in einer Verstärkungsenergieversorgungsvorrichtung zu dem Zeitpunkt des Einschaltens der Energie.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Verstärkungsenergieversorgungsvorrichtung eine Spule, die ein Ende aufweist, das mit einer Energieversorgungsleitung zum Zuführen einer Energiequellenspannung verbunden ist, einen Verstärkungsschalter, der in Serie in einem Pfad zwischen dem anderen Ende der Spule und einem Bezugspotenzialpunkt, an dem ein Potenzial niedriger als die Energiequellenspannung ist, angeordnet ist, eine Diode, die eine Anode aufweist, die mit einem Strompfad zwischen dem anderen Ende der Spule und einem Anschluss des Verstärkungsschalters auf der Seite der Spule verbunden ist, einen Kondensator, der in Serie in einem Pfad zwischen einer Kathode der Diode und dem Bezugspotenzialpunkt angeordnet ist, eine Verstärkungssteuervorrichtung, die eine Verstärkungssteuerung zum wiederholten Einschalten und Ausschalten des Verstärkungsschalters ausführt und den Kondensator mit einer gegenelektromotorischen Kraft lädt, die in der Spule erzeugt wird, einen Strombegrenzungswiderstand, der in Serie zu dem Kondensator geschaltet ist, einen Widerstandsunterbrechungsschalter, der parallel zu dem Strombegrenzungswiderstand geschaltet ist und beide Enden des Strombegrenzungswiderstands kurzschließt, wenn der Widerstandsunterbrechungsschalter eingeschaltet wird, und eine Schaltvorrichtung, die den Widerstandsunterbrechungsschalter zum Zeitpunkt des Einschaltens von Energie ausschaltet, wenn die Zufuhr der Energiequellenspannung über die Energieversorgungsleitung gestartet wird. Die Schaltvorrichtung schaltet den Widerstandsunterbrechungsschalter ein, nachdem die Schaltvorrichtung zu dem Zeitpunkt des Einschaltens der Energie ausgeschaltet wurde.
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In dieser Verstärkungsenergieversorgungsvorrichtung fließt ein Einschaltstromstoß, der zu dem Zeitpunkt des Einschaltens der Energie durch den Kondensator fließt, durch den Strombegrenzungswiderstand. Daher kann ein Einschaltstromstoß zu dem Zeitpunkt des Einschaltens der Energie mittels des Strombegrenzungswiderstands begrenzt werden. Aus diesem Grund können Probleme, die durch einen großen Einschaltstromstoß bewirkt werden, gelöst werden.
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Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen deutlich. Es zeigen:
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1 ein schematisches Diagramm, das eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt;
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2 eine Zeichnung zur Erläuterung des Betriebs einer Antriebssteuerschaltung;
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3 ein Flussdiagramm, das eine Initialisierungsverarbeitung darstellt;
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4 eine Zeichnung zur Erläuterung der Tätigkeit der ersten Ausführungsform;
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5 ein Flussdiagramm, das eine Schaltverarbeitung gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt; und
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6 ein Flussdiagramm, das eine Schaltverarbeitung gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt.
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Es folgt eine Beschreibung einer Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung gemäß den Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen.
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Die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung gemäß den Ausführungsformen treibt vier Solenoid-Einspritzer an, die jeweils Kraftstoff in die individuellen Zylinder #1 bis #4 eines Mehrfachzylinderverbrennungsmotors (in diesem Beispiel vier Zylinder) einspritzen, der in einem Fahrzeug (Kraftfahrzeug) montiert ist. Der Erregungsstartzeitpunkt und die Erregungszeit für die Spule jedes Einspritzers werden gesteuert, um den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung in die individuellen Zylinder #1 bis #4 und die Einspritzmengen zu steuern. In den Ausführungsformen sind Transistoren (Schaltelemente), die als Schalter verwendet werden, beispielsweise MOSFETs, können aber beliebige andere Arten von Transistoren wie beispielsweise Bipolartransistoren oder IGBTs (Bipolartransistoren mit isoliertem Gate) sein.
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Erste Ausführungsform
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Wie es in 1 dargestellt ist, enthält eine elektronische Steuereinheit (im Folgenden als ECU bezeichnet) 31 als Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung: einen Anschluss CM, mit dem ein Ende (Stromaufseite) der Spule 41a des anzutreibenden Einspritzers 41 verbunden ist; einen Anschluss INJ, mit dem das andere Ende (Stromabseite) der Spule 41a verbunden ist; einen Transistor T10, dessen einer Ausgangsanschluss mit dem Anschluss INJ verbunden ist; und einen Stromerfassungswiderstand R10, der zwischen den anderen Ausgangsanschluss des Transistors T10 und eine Masseleitung geschaltet ist. Die Masseleitung ist eine Leitung auf einem Bezugspotenzial (= 0V).
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In dem Einspritzer 41 wird eine Kraftstoffeinspritzung durchgeführt oder gestoppt, wie es unten beschrieben wird. Wenn die Spule 41a als elektrische Ventilöffnungslast erregt wird, wird der Ventilkörper (sogenannte Düsennadel), der nicht gezeigt ist, an die Ventilöffnungsposition bewegt (mit anderen Worten, angehoben), und es wird eine Kraftstoffeinspritzung durchgeführt; und wenn die Erregung der Spule 41a unterbrochen wird, kehrt der Ventilkörper zu der Ursprungsventilschließposition zurück und die Kraftstoffeinspritzung wird gestoppt.
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1 zeigt nur einen Einspritzer 41 entsprechend dem n-ten Zylinder #n (n ist eine Zahl von 1 bis 4) der vier Einspritzer 41, und die folgende Beschreibung erfolgt für den Antrieb des einen Einspritzers 41. In Wirklichkeit ist der Anschluss CM den Einspritzern 41 der einzelnen Zylinder gemeinsam, und die Spule 41a eines jeweiligen Einspritzers 41 ist mit dem Anschluss CM verbunden. Der Anschluss INJ und der Transistor T10 sind für jeden Einspritzer 41 vorhanden (mit anderen Worten, für jeden Zylinder). Der Transistor T10 ist ein Schaltelement zum Auswählen des anzutreibenden Einspritzers 41 (mit anderen Worten, ein Zylinder, in den Kraftstoff einzuspritzen ist) und ist als Zylinderauswahlschalter ausgelegt.
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Die ECU 31 enthält einen Transistor T11 als ein Konstantstromschaltelement, dessen einer Ausgangsanschluss mit einer Energieversorgungsleitung Lp verbunden ist, über die eine Batteriespannung (die Spannung des positiven Anschlusses einer Fahrzeugbatterie) VB als Versorgungsspannung zugeführt wird, eine Rückflussverhinderungsdiode D11, deren Anode mit dem anderen Ausgangsanschluss des Transistors T11 verbunden ist und deren Kathode mit dem Anschluss CM verbunden ist, eine Stromrückkopplungsdiode D12, deren Anode mit einer Masseleitung verbunden ist und deren Kathode mit dem Anschluss CM verbunden ist, und einen Spannungswandler 33.
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Wenn der Nutzer des Fahrzeugs einen vorbestimmten Einschaltzündbetrieb durchführt, wird der Energieversorgungsleitung Lp die Batteriespannung VB über einen Energieversorgungsanschluss 43 der ECU 31 zugeführt. Beispiele für den Einschaltzündbetrieb enthalten ein Drehen eines Schlüssels, der in den Zündschlüsselzylinder eingeführt wird, an die Zündeinschaltposition, Drücken eines Knopfs und Ähnliches. In 1 bezeichnet das Bezugszeichen „45“ den Masseanschluss der ECU 31. Der Masseanschluss 45 ist mit einer Masseleitung in der ECU 31 verbunden und ist mit dem negativen Anschluss einer Fahrzeugbatterie außerhalb der ECU 31 verbunden.
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Der Spannungswandler 33 ist ein Verstärkungs-DC/DC-Wandler und enthält einen Kondensator C0, in dem elektrische Energie angesammelt wird, die an die Spule 41 entladen wird, eine Ladeschaltung 35, die die Batteriespannung VB zum Laden des Kondensators C0 verstärkt, und eine Verstärkungssteuerschaltung 36, die die Ladeschaltung 35 betreibt, so dass die Ladespannung für den Kondensator C0 gleich einer Sollspannung wird.
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Die Ladeschaltung 35 enthält eine Spule L0, die ein Ende aufweist, das mit der Energieversorgungsleitung Lp verbunden ist, einen Transistor T0 als einen Verstärkungsschalter, der in Serie in dem Pfad zwischen dem anderen Ende der Spule L0 und einer Masseleitung angeordnet ist, eine Rückflussverhinderungsdiode D0, deren Anode mit dem Strompfad verbunden ist, der das andere Ende der Spule L0 und den Anschluss (in diesem Beispiel Drain) des Transistors T0 auf der Seite der Spule L0 verbindet, und einen Stromerfassungswiderstand R0. Der Stromerfassungswiderstand R0 ist zwischen den Anschluss (in diesem Beispiel Source) des Transistors T0 auf der gegenüberliegenden Seite der Seite der Spule L0 und eine Masseleitung geschaltet.
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Der Kondensator C0 ist in Serie in dem Pfad zwischen einem Ausgangspfad 34, mit dem die Kathode der Diode D0 verbunden ist, und einer Masseleitung angeordnet. Ein Strombegrenzungswiderstand R1 ist in Serie zu dem Kondensator C0 geschaltet.
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In dieser Ausführungsform ist ein Ende (positiver Pol) des Kondensators C0 mit dem Ausgangspfad 34 verbunden, und ein Ende des Strombegrenzungswiderstands R1 ist mit dem anderen Ende des Kondensators C0 verbunden. Das andere Ende des Strombegrenzungswiderstands R1 ist mit dem Ende des Stromerfassungswiderstands R0 auf der gegenüberliegenden Seite der Seite der Masseleitung (Seite des Endes des Transistors T0) verbunden. Der Kondensator C0 ist beispielsweise ein Aluminiumelektrolytkondensator, kann aber auch eine andere Art von Kondensator sein. Der Widerstandswert des Strombegrenzungswiderstands R1 wird auf einen größeren Wert als der Widerstandswert des Stromerfassungswiderstands R0, beispielsweise das Mehrfache bis mehrere Zehnfache, festgelegt.
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Ein Transistor T1 als ein Widerstandsunterbrechungsschalter ist parallel zu dem Strombegrenzungswiderstand R1 geschaltet. Wenn der Transistor T1 eingeschaltet wird, werden beide Enden des Strombegrenzungswiderstands R1 kurzgeschlossen. Wenn der Transistor T1 ausgeschaltet wird, fließt ein Strom durch den Kondensator C0 über den Strombegrenzungswiderstand R1, und wenn der Transistor T1 eingeschaltet wird, fließt ein Strom durch diesen über den Transistor T1.
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In dem Spannungswandler 33 findet das Folgende statt, wenn der Transistor T1 ein- und ausgeschaltet wird: Eine Rücklaufspannung (gegenelektromotorische Spannung), die größer als die Batteriespannung VB ist, wird an dem Verbindungspunkt zwischen der Spule L0 und dem Transistor T0 erzeugt, und der Kondensator C0 wird durch diese Rücklaufspannung über die Diode D0 geladen. Aus diesem Grund wird der Kondensator C0 mit einer Spannung geladen, die größer als die Batteriespannung VB ist.
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Die Verstärkungssteuerschaltung 36 wird aktiviert, wenn ein Verstärkungserlaubnissignal, das der Schaltung 36 zugeführt wird, einen aktiven Pegel aufweist. Die Verstärkungssteuerschaltung 36 führt eine Verstärkungssteuerung durch, um den Transistor T0 wiederholt ein- und auszuschalten, so dass das Folgende durchgeführt wird: Die Spannung VC des Kondensators C0 auf der Seite des positiven Pols (im Folgenden als Kondensatorspannung bezeichnet) wird gleich einer voreingestellten Sollspannung (> VB).
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Es folgt eine genauere Beschreibung. Die Verstärkungssteuerschaltung 36 überwacht die Kondensatorspannung VC und überwacht außerdem Folgendes anhand der Spannung, die an dem Stromerfassungswiderstand R0 anliegt: einen Strom, der durch die Spule L0 fließt, wenn der Transistor T0 eingeschaltet ist, und einen Ladestrom, der durch den Kondensator C0 fließt, wenn der Transistor T0 ausgeschaltet ist. Währenddessen schaltet sie den Transistor C0 ein und aus, so dass der Kondensator C0 effizient geladen wird. Wenn die Kondensatorspannung VC gleich der Sollspannung wird, hält die Verstärkungssteuerschaltung 36 den Transistor T0 ausgeschaltet, um das Laden des Kondensators C0 zu stoppen. Aus diesem Grund wird der Kondensator C0 geladen, so dass die Kondensatorspannung VC, die die Ladespannung ist, gleich der Sollspannung wird.
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Die ECU 31 enthält außerdem einen Transistor T12 als ein Entladeschaltelement, das den positiven Pol des Kondensators C0 mit dem Anschluss CM verbindet, eine Energiewiederherstellungsdiode D13, deren Anode mit dem Anschluss INJ verbunden ist und deren Kathode mit dem positiven Pol des Kondensators C0 verbunden ist, eine Antriebssteuerschaltung 37, die die Transistoren T10, T11 und T12 steuert und dadurch einen Strom, der durch die Spule 41a fließt, steuert, einen Mikrocomputer 38 und eine Energieversorgungsschaltung 39.
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Der Energieversorgungsschaltung 39 wird die Batteriespannung VB von der Energieversorgungsleitung Lp zugeführt, und sie erzeugt eine bestimmte Versorgungsspannung Vcc (beispielsweise 5 V) aus der zugeführten Batteriespannung VB und gibt diese aus. Der Mikrocomputer 38 wird mit der Versorgungsspannung Vcc von der Energieversorgungsschaltung 39 betrieben. Nicht nur der Mikrocomputer 38, sondern auch die Verstärkungssteuerschaltung 36 und die Antriebssteuerschaltung 37 werden unter Verwendung der Batteriespannung VB von der Energieversorgungsleitung Lp als Energiequelle betrieben.
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Die Energieversorgungsschaltung 39 weist eine Energieeinschaltrücksetzfunktion auf, mit der sie fortgesetzt den Mikrocomputer 38 für eine bestimmte Zeitdauer zurücksetzt, nachdem die Ausgabe der Versorgungsspannung Vcc gestartet wurde.
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Der Mikrocomputer 38 enthält eine CPU 51, die Programme ausführt, einen ROM 52, in dem Programme, feste Daten und Ähnliches gespeichert sind, einen RAM 53, in dem die Ergebnisse der Berechnung der CPU 51 und Ähnliches gespeichert werden, einen A/D-Wandler (ADC) 54 und Ähnliches.
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In den Mikrocomputer 38 wird ein Verbrennungsmotorumdrehungssignal NE, bei dem eine Pegeländerungsflanke entsprechend der Drehung der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors erzeugt wird, ein Gaspedalöffnungssignal ACC, das die Öffnung des Gaspedals, das von dem Fahrzeugfahrer betätigt wird, angibt, ein Wassertemperatursignal THW, das die Temperatur des Kühlwassers des Verbrennungsmotors angibt, ein Startersignal STA, das auf einen aktiven Pegel (beispielsweise HOCH) gebracht wird, wenn der Starter, der den Verbrennungsmotor zum Starten ankurbelt, in Betrieb ist, und Ähnliches eingegeben. Das Verbrennungsmotorumdrehungssignal NE wird von einem Kurbelwinkelsensor (nicht gezeigt) ausgegeben. In dem Verbrennungsmotorumdrehungssignal NE wird eine Pegeländerungsflanke (beispielsweise ansteigende Flanke) jedes Mal erzeugt, wenn sich die Kurbelwelle um einen vorbestimmten Winkel (beispielsweise 30 Grad) gedreht hat.
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Der Mikrocomputer 38 erzeugt ein Einspritzbefehlssignal für einen jeweiligen Zylinder auf der Grundlage des Betriebszustands des Verbrennungsmotors, der anhand der eingegebenen verschiedenen Signale erfasst wird, und gibt dieses an die Antriebssteuerschaltung 37 aus. Das Einspritzbefehlssignal bedeutet, die Spule 41a des Einspritzers 41 nur dann, wenn das Signal einen aktiven Pegel (in dieser Ausführungsform HOCH) aufweist, zu erregen (mit anderen Worten, den Einspritzer 41 zu öffnen). Wenn die mehrstufige Einspritzung durchgeführt wird, wechselt der Mikrocomputer 38 das Einspritzbefehlssignal zwischen HOCH und NIEDRIG mehr als einmal innerhalb einer Kraftstoffeinspritzperiode jedes Zylinders (beispielsweise von dem Verdichtungstakt bis zum Verbrennungstakt).
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Der Mikrocomputer 38 führt die folgende Verarbeitung durch, wenn die Einspritzbefehlssignale für die einzelnen Zylinder sämtlich einen niedrigen Pegel aufweisen (das heißt, wenn keine Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird): Er bringt ein Verstärkungserlaubnissignal für die Verstärkungssteuerschaltung 36 auf einen aktiven Pegel, so dass die Kondensatorspannung VC gleich der Sollspannung wird.
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Der aktive Pegel des Verstärkungserlaubnissignals ist beispielsweise der hohe Pegel. Der Mikrocomputer 38 bringt das Verstärkungserlaubnissignal bei einer Energieeinschaltrücksetzzeit auf den niedrigen Pegel. Das heißt, zu dem Rücksetzzeitpunkt des Mikrocomputers 38 ist der Ausgangspegel des Verstärkungserlaubnissignals als ein nichtaktiver Pegel niedrig.
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Es folgt eine Beschreibung des Betriebs der Antriebssteuerschaltung 37 mit Bezug auf 2.
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Wie es in 2 gezeigt ist, führt die Antriebssteuerschaltung 37 die folgende Verarbeitung durch, wenn das Einspritzbefehlssignal S#n für den n-ten Zylinder #n, das von dem Mikrocomputer 38 ausgegeben wird, den hohen Pegel annimmt. Sie hält den Transistor T10 entsprechend dem Einspritzer 41 des n-ten Zylinders #n eingeschaltet, während das Einspritzbefehlssignal S#n einen hohen Pegel aufweist. Wenn das Einspritzbefehlssignal S#n einen hohen Pegel annimmt, schaltet die Antriebssteuerschaltung 37 außerdem den Transistor T12 ein.
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Als Ergebnis wird der positive Pol des Kondensators C0 mit dem Anschluss CM verbunden und der Kondensator C0 wird zu der Spule 41a entladen. Dieses Entladen startet eine Erregung der Spule 41a.
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Nachdem der Transistor T12 eingeschaltet wurde, erfasst die Antriebssteuerschaltung 37 den Strom, der durch die Spule 41a fließt, anhand der Spannung, die an dem Stromerfassungswiderstand R10 anliegt. (Der Strom, der durch die Spule 41a fließt, ist außerdem der Antriebsstrom des Einspritzers 41 und wird hier auch als Spulenstrom bezeichnet.) Wenn die Antriebssteuerschaltung 37 erfasst, dass der Spulenstrom den Sollmaximalwert IthP des Entladestroms erreicht hat, schaltet sie den Transistor T12 aus.
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Wie es oben beschrieben wurde, wird, wenn die Erregung der Spule 41a gestartet wird, die elektrische Energie, die in dem Kondensator C0 angesammelt wurde, zu der Spule 41a entladen, und dieses beschleunigt die Öffnungsreaktion des Einspritzers 41.
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Nachdem die Antriebssteuerschaltung 37 den Transistor T12 ausgeschaltet hat, führt sie eine Konstantstromsteuerung durch und schaltet den Transistor T11 ein und aus, so dass das Folgende durchgeführt wird: Der Spulenstrom, der anhand der Spannung erfasst wird, die an dem Stromerfassungswiderstand R10 anliegt, wird zu einem konstanten Strom, der kleiner als der oben genannte Sollmaximalwert IthP ist.
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Es folgt eine genauere Beschreibung. Während das Einspritzbefehlssignal S#n einen hohen Pegel aufweist, führt die Antriebssteuerschaltung 37 die folgende Steuerung als Konstantstromsteuerung durch: Wenn sie erfasst, dass der Spulenstrom gleich oder kleiner als ein unterer Schwellenwert IthL geworden ist, schaltet sie den Transistor T11 ein; und wenn sie erfasst, dass der Spulenstrom gleich oder größer als ein oberer Schwellenwert IthH geworden ist, schaltet sie den Transistor T11 aus. Die Beziehung zwischen dem unteren Schwellenwert IthL, dem oberen Schwellenwert IthH und dem Sollmaximalwert IthP ist „IthL < IthH < IthP“.
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Aus diesem Grund findet das Folgende statt, wenn der Spulenstrom von dem Sollmaximalwert IthP abfällt und gleich oder kleiner als der untere Schwellenwert IthL wird: Der Transistor T11 wird wiederholt ein- und ausgeschaltet, und der Mittelwert des Spulenstroms wird auf einen Strom zwischen dem oberen Schwellenwert IthH und dem unteren Schwellenwert IthL gesteuert.
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Die folgende Verarbeitung wird mittels dieser Konstantstromsteuerung durchgeführt: Nachdem der Transistor T12 ausgeschaltet wurde, fließt ein konstanter Strom von der Energieversorgungsleitung Lp durch den Transistor T11 zu der Spule 41a, und der Einspritzer 41 wird durch diesen konstanten Strom offen gehalten. Wenn der eingeschaltete Transistor T11 ausgeschaltet wird, kehrt ein Strom durch die Diode D12 zu der Spule 41a zurück. Wie es in der zweiten Kurve in 2 gezeigt ist, wird der Transistor T11 nur für einen Moment, nachdem das Einspritzbefehlssignal S#n zu einem hohen Pegel übergegangen ist, eingeschaltet gehalten. Dieses rührt von der Konstantstromsteuerung her.
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Wenn das Einspritzbefehlssignal S#n von dem Mikrocomputer 38 anschließend von HOCH nach NIEDRIG übergeht, schaltet die Antriebssteuerschaltung 37 den Transistor T10 aus. Außerdem beendet er die Konstantstromsteuerung und hält außerdem den Transistor T11 ausgeschaltet. Als Ergebnis wird die Erregung der Spule 41a gestoppt, um den Einspritzer 41 zu schließen, und die Kraftstoffeinspritzung des Einspritzers 41 wird beendet. Die anderen Einspritzer 41 als derjenige des n-ten Zylinders #n werden ebenfalls mittels der oben beschriebenen Prozedur angetrieben.
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Es folgt eine Beschreibung der speziellen Details der ECU 31.
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Wie es oben beschrieben wurde, ist der Strombegrenzungswiderstand R1 in Serie zu dem Kondensator C0 des Spannungswandlers 33 geschaltet und der Transistor T1 ist parallel zu dem Strombegrenzungswiderstand R1 geschaltet.
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Der Transistor T1 wird ausgeschaltet, wenn das Antriebssignal von dem Mikrocomputer 38 einen niedrigen Pegel aufweist, und wird eingeschaltet, wenn das Antriebssignal einen hohen Pegel aufweist.
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Der Mikrocomputer 38 hält das Antriebssignal für den Transistor T1 von dem Energieeinschaltrücksetzzeitpunkt an auf dem niedrigen Pegel. Das heißt, der Ausgangspegel des Antriebssignals ist zu dem Rücksetzzeitpunkt des Mikrocomputers 38 niedrig, das heißt, weist einen nichtaktiven Pegel auf.
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Der Mikrocomputer 38 schaltet den ausgeschalteten Transistor T1 mittels einer Initialisierungsverarbeitung ein, die er durchführt, unmittelbar nachdem das Energieeinschaltrücksetzen freigegeben bzw. beendet wurde, und startet den Betrieb.
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Wie es in 3 gezeigt ist, bringt der Mikrocomputer 38, wenn er die Initialisierungsverarbeitung startet, das Antriebssignal für den Transistor T1 auf einen hohen Pegel und schaltet dadurch den ausgeschalteten Transistor T1 ein (S110). Danach bringt der Mikrocomputer 38 das Verstärkungserlaubnissignal auf einen hohen Pegel und ermöglicht dadurch eine Verstärkungssteuerung mittels der Verstärkungssteuerschaltung 36 (S120). Als Ergebnis beginnt die Verstärkungssteuerschaltung 36 mit der Verstärkungssteuerung. Nachdem der Mikrocomputer 38 eine andere Verarbeitung durchgeführt hat (S130), beendet er die Initialisierungsverarbeitung und startet die Steuerverarbeitung zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung in den Verbrennungsmotor. Die andere Verarbeitung des S130 kann beispielsweise vor dem Schritt S110 durchgeführt werden.
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In der ECU 31 gemäß dieser Ausführungsform besteht die Verstärkungsenergieversorgungsvorrichtung aus dem Spannungswandler 33 und dem Mikrocomputer 38.
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Wie es in 4 gezeigt ist, hat der Mikrocomputer 38 den Transistor T1 zu dem Zeitpunkt des Einschaltens der Energie, wenn die Zufuhr der Batteriespannung VB zu der Energieversorgungsleitung Lp gestartet wurde (auch der Zeitpunkt, zu dem die ECU 31 gestartet wurde), ausgeschaltet gehalten. Wenn das Energieeinschaltrücksetzen freigegeben bzw. beendet wird, wenn eine bestimmte Zeit nach dem Zeitpunkt des Einschaltens der Energie verstrichen ist, schaltet er den ausgeschalteten Transistor T1 ein (S110). Nachdem der Mikrocomputer 38 den Transistor T1 eingeschaltet hat, bewirkt er, dass die Verstärkungssteuerschaltung 36 die Verstärkungssteuerung startet (S120).
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In dieser ECU 31 ist, wie es in 4 gezeigt ist, der Transistor T1 zu dem Zeitpunkt des Einschaltens der Energie ausgeschaltet; daher fließt der Einschaltstromstoß, der durch den Kondensator C0 fließt, über den Strombegrenzungswiderstand R1. Das heißt, der Einschaltstromstoß fließt über die Route „Energieversorgungsleitung Lp → Spule L0 → Diode D0 → Kondensator C0 → Strombegrenzungswiderstand R1 → Stromerfassungswiderstand R0 → Massepotenzial“. Daher kann der Einschaltstromstoß zu dem Zeitpunkt des Einschaltens der Energie mittels des Strombegrenzungswiderstands R1 unterdrückt werden. In der zweiten Kurve der 4 gibt die gestrichelte Linie den Einschaltstromstoß an, der beobachtet wird, wenn der Strombegrenzungswiderstand R1 oder der Transistor T1 nicht vorhanden ist (das heißt, wenn der negative Pol des Kondensators C0 direkt mit einem Ende des Stromerfassungswiderstands R0 verbunden ist). R1 in „VB/R1“ bei der zweiten Kurve der 4 bezeichnet den Widerstandswert des Strombegrenzungswiderstands R1; und „VB/R1“ bezeichnet den mittels des Strombegrenzungswiderstands R1 begrenzten Spitzenwert des Einschaltstromstoßes (andere Impedanzen als R1 werden jedoch nicht berücksichtigt).
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Aus diesem Grund kann das obige Problem, das durch einen großen Einschaltstromstoß verursacht wird, gelöst werden. Es folgt eine genauere Beschreibung. In dieser Ausführungsform sind die Diode D0, der Energieversorgungsanschluss 43, der Masseanschluss 45 und der Stromerfassungswiderstand R0 Elemente in dem Pfad des Einschaltstromstoßes. Es ist nicht notwendig, die Nennwerte (beispielsweise erlaubter Strom) dieser Elemente auf einen großen Wert festzulegen. Aus diesem Grund kann eine Erhöhung der Größe oder des Preises der ECU 31 vermieden werden. Außerdem kann ein Abfall der Batteriespannung VB zu dem Zeitpunkt des Einschaltens der Energie unterdrückt werden.
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Der Mikrocomputer 38 schaltet den Transistor T1 ein (S110) und bewirkt dann, dass die Verstärkungssteuerschaltung 36 die Verstärkungssteuerung startet (S120). Daher wird der ausgeschaltete Transistor T1 eingeschaltet, bevor die Verstärkungssteuerschaltung 36 die Verstärkungssteuerung startet.
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Aus diesem Grund ist der Strombegrenzungswiderstand R1 bei der tatsächlichen Verstärkungssteuerung in dem Ladepfad des Kondensators C0 nicht vorhanden, und der Kondensator C0 kann effizient geladen werden. Demzufolge kann die Kondensatorspannung VC schnell die Sollspannung wie bei einer Konfiguration erreichen, bei der der Strombegrenzungswiderstand R1 oder der Transistor T1 nicht vorhanden ist.
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Der Mikrocomputer 38 wird von der Energieversorgungsschaltung 39 als Rücksetzvorrichtung für eine bestimmte Zeitdauer nach dem Zeitpunkt des Einschaltens der Energie kontinuierlich zurückgesetzt; und er startet seinen Betrieb, wenn das Rücksetzen durch die Energieversorgungsschaltung 39 (Energieeinschaltrücksetzen) freigegeben bzw. beendet wird. Das Antriebssignal, das von dem Mikrocomputer 38 ausgegeben wird, um den Transistor T1 ein- und auszuschalten, wird auf einem niedrigen Pegel als einem nichtaktiven Pegel gehalten, während der Mikrocomputer 38 zurückgesetzt wird. Wenn das Energieeinschaltrücksetzen freigegeben bzw. beendet wird und der Mikrocomputer 38 seinen Betrieb startet, wechselt er das Antriebssignal für den Transistor T1 auf einen hohen Pegel als einen aktiven Pegel und bewirkt anschließend, dass die Verstärkungssteuerschaltung 36 die Verstärkungssteuerung startet.
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Aus diesem Grund kann die folgende Verarbeitung durchgeführt werden, ohne irgendeine separate Zeitnehmervorrichtung hinzuzufügen: „Einschalten des ausgeschalteten Transistors T1, wenn eine bestimmte Zeitdauer nach dem Einschalten der Energie verstrichen ist; und nach diesem Einschalten bewirken, dass die Verstärkungssteuerschaltung 36 die Verstärkungssteuerung startet“.
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Es ist wünschenswert, den Widerstandswert des Strombegrenzungswiderstands R1 auf einen derartigen Wert festzulegen, dass das Laden des Kondensators C0 mittels der Batteriespannung VB beendet ist, bevor der Mikrocomputer 38 den ausgeschalteten Transistor T1 einschaltet. Der Grund dafür ist der folgende: Der Kondensator C0 wird mit der Batteriespannung VB vollständig geladen, bevor der Transistor T1 eingeschaltet wird; und auch wenn der Transistor T1 danach eingeschaltet wird, fließt kein Einschaltstromstoß, wie es in 4 gezeigt ist. Das heißt, ein Einschaltstromstoß kann fehlerfrei vermieden werden. Dieses gilt ebenfalls für die im Folgenden beschriebenen weiteren Ausführungsformen.
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Zweite Ausführungsform
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Es folgt eine Beschreibung der ECU gemäß der zweiten Ausführungsform. Als Bezugszeichen für die ECU wird wie in der ersten Ausführungsform „31“ verwendet. Außerdem werden für dieselben Komponenten und Verarbeitungsschritte wie in der ersten Ausführungsform dieselben Bezugszeichen wie in der ersten Ausführungsform verwendet. Dieses gilt auch für die weiteren später beschriebenen Ausführungsformen.
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Die ECU 31 gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der ECU 31 gemäß der ersten Ausführungsform hinsichtlich der folgenden Punkte (1) und (2).
- (1) Bei der Initialisierungsverarbeitung der 3 führt der Mikrocomputer 38 die Verarbeitung des Schritts S110 oder S120 nicht durch.
- (2) Der Mikrocomputer 38 führt die Schaltverarbeitung der 5 durch, nachdem er die Initialisierungsverarbeitung beendet hat. Die Schaltverarbeitung wird beispielsweise in bestimmten Zeitintervallen durchgeführt.
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Wie es in 5 gezeigt ist, bestimmt der Mikrocomputer 38 zunächst in S210, wenn er die Schaltverarbeitung gestartet hat, ob das oben genannte Startersignal STA auf einen aktiven Pegel (beispielsweise HOCH) gebracht wurde. Wenn der Mikrocomputer 38 bestimmt, dass das Startersignal STA auf einen aktiven Pegel gebracht wurde, bestimmt er, dass der Verbrennungsmotor durch den Starter gekurbelt wurde, und schreitet zu S220.
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In S220 bringt der Mikrocomputer 38 das Antriebssignal für den Transistor T1 auf einen hohen Pegel und schaltet dadurch den ausgeschalteten Transistor T1 ein. Im nächsten Schritt S230 bringt der Mikrocomputer 38 das Verstärkungserlaubnissignal auf einen hohen Pegel und bewirkt dadurch, dass die Verstärkungssteuerschaltung 36 die Verstärkungssteuerung startet. Danach beendet er die Schaltverarbeitung.
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Wenn der Mikrocomputer 38 in S210 bestimmt, dass das Startersignal STA nicht auf den aktiven Pegel gebracht wurde, schreitet er zu S240 und bestimmt, ob eine vorbestimmte Zeit nach dem Starten verstrichen ist. Wenn der Mikrocomputer 38 bestimmt, dass die vorbestimmte Zeit nicht verstrichen ist, beendet er die Schaltverarbeitung. Wenn er bestimmt, dass die vorbestimmte Zeit verstrichen ist, führt er die Verarbeitung der Schritte S220 und S230 durch und beendet danach die Schaltverarbeitung. Nachdem der Mikrocomputer 38 die Verarbeitung der Schritte S220 und S230 durchgeführt hat, führt er die Schaltverarbeitung nicht wieder durch, bis er das nächste Mal startet. In S240 kann beispielsweise bestimmt werden, ob eine vorbestimmte Zeit nach der Beendigung der Initialisierungsverarbeitung verstrichen ist.
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Das heißt, der Mikrocomputer 38 bestimmt, ob das Startersignal STA nach dem Starten auf einen aktiven Pegel gebracht wurde, und erfasst dadurch, dass der Verbrennungsmotor von dem Starter gekurbelt wurde. Wenn der Mikrocomputer 38 erfasst, dass der Verbrennungsmotor gekurbelt wurde (S210: JA), schaltet er den ausgeschalteten Transistor T1 ein (S220) und bewirkt danach, dass die Verstärkungssteuerschaltung 36 die Verstärkungssteuerung startet (S230).
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Diese ECU 31 gemäß der zweiten Ausführungsform ist in Fällen vorteilhaft, in denen die Rücksetzzeit des Mikrocomputers 38 in der Energieeinschaltrücksetzfunktion kurz ist. (Diese Rücksetzzeit ist äquivalent zu der obigen bestimmten Zeit und wird im Folgenden auch als Energieeinschaltrücksetzzeit bezeichnet.)
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Wenn die Energieeinschaltrücksetzzeit auf eine sehr kurze Zeit festgelegt wird, kann in der ECU 31 gemäß der ersten Ausführungsform das Folgende passieren, bevor der Kondensator C0 mittels der Batteriespannung VB vollständig geladen wird: Der Transistor T1 kann in S110 der Initialisierungsverarbeitung eingeschaltet werden. In diesem Fall erhöht sich ein Einschaltstromstoß erneut in Verbindung mit dem Einschalten des Transistors T1. In der ECU 31 gemäß der zweiten Ausführungsform kann das Folgende sogar dann durchgeführt werden, wenn die Energieeinschaltrücksetzzeit auf eine kurze Zeit festgelegt wird: Es ist möglich, den Transistor T1 einzuschalten, nachdem der Kondensator C0 mittels der Batteriespannung VB vollständig geladen wurde. Wenn der Verbrennungsmotor gestartet wird, kann das Folgende durch Einschalten des Transistors T1 (das heißt, Unterbrechen des Strombegrenzungswiderstands R1) durchgeführt werden: Ein Laden des Kondensators C0 durch die Verstärkungssteuerung und ein Entladen des Kondensators C0 an die Spule 41a des Einspritzers 41 können effizient durchgeführt werden.
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Dritte Ausführungsform
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Die ECU 31 gemäß der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von der ECU 31 gemäß der zweiten Ausführungsform darin, dass der Mikrocomputer 38 die Schaltverarbeitung der 6 anstelle der Schaltverarbeitung der 5 durchführt. Die Schaltverarbeitung der 6 unterscheidet sich von der Schaltverarbeitung der 5 darin, dass der Schritt S215 anstelle des Schritts S210 vorhanden ist.
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Wenn der Mikrocomputer 38 die Schaltverarbeitung der 6 startet, bestimmt er zunächst in S215, ob eine Pegeländerungsflanke (beispielsweise ansteigende Flanke) in dem oben genannten Verbrennungsmotorumdrehungssignal NE erzeugt wurde. Wenn der Mikrocomputer 38 bestimmt, dass eine Pegeländerungsflanke in dem Verbrennungsmotorumdrehungssignal NE erzeugt wurde, bestimmt er, dass der Verbrennungsmotor von dem Starter gekurbelt wurde, und schreitet zu S220. Wenn der Mikrocomputer 38 bestimmt, dass keine Pegeländerungsflanke in dem Verbrennungsmotorumdrehungssignal NE erzeugt wurde, schreitet er zu S240.
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Das heißt, der Mikrocomputer 38 erfasst durch Bestimmen, dass eine Pegeländerungsflanke in dem Verbrennungsmotorumdrehungssignal NE erzeugt wurde, dass der Verbrennungsmotor von dem Starter gekurbelt wurde.
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Aus diesem Grund kann der Mikrocomputer 38, auch wenn die ECU 31 derart aufgebaut ist, dass das Startersignal STA nicht in diese eingegeben wird, ein Kurbeln des Verbrennungsmotors erfassen. Das Verbrennungsmotorumdrehungssignal NE wird gewöhnlich in die Steuervorrichtung für den Einspritzer 41 eingegeben.
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Bis hier wurden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt und kann verschiedentlich modifiziert werden. Die obigen numerischen Werte sind nur Beispiele.
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Die Funktionen einer Komponente in den Ausführungsformen kann in mehrere Komponenten aufgeteilt werden, oder die Funktionen mehrerer Komponenten können in eine Komponente integriert werden. Mindestens ein Teil der Konfiguration einer der Ausführungsformen kann durch eine bekannte Konfiguration ersetzt werden, die ähnliche Funktionen aufweist. Ein Teil der Konfiguration einer der Ausführungsformen kann weggelassen werden, solange das Problem gelöst werden kann. Mindestens ein Teil der Konfiguration einer der Ausführungsformen kann zu der Konfiguration einer anderen Ausführungsform hinzugefügt oder durch diese ersetzt werden.
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Sämtliche Modi, die in der technischen Idee enthalten sind, die oben beschrieben wurde, sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Der Einspritzer 41 muss beispielsweise kein Solenoid aufweisen, sondern kann ein Einspritzer sein, der ein Piezoelement als eine elektrische Ventilöffnungslast aufweist, und das Ventil kann durch das Piezoelement, das geladen und ausgedehnt wird, geöffnet werden. Abgesehen von der oben beschriebenen Verstärkungsenergieversorgungsvorrichtung kann die vorliegende Erfindung auf verschiedene Arten ausgeführt werden, beispielsweise als ein System, das die Verstärkungsenergieversorgungsvorrichtung als eine Komponente enthält; ein Programm zum Bewirken, dass ein Computer als die Verstärkungsenergieversorgungsvorrichtung dient; ein Medium, in dem das Programm aufgezeichnet ist; ein Verstärkungsverfahren und Ähnliches.
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Man beachte, dass ein Flussdiagramm oder die Verarbeitung des Flussdiagramms in der vorliegenden Anmeldung Abschnitte (auch als Schritte bezeichnet) enthält, die jeweils beispielsweise durch S110 repräsentiert werden. Jeder Abschnitt kann in mehrere Unterabschnitte unterteilt sein, während auch mehrere Abschnitte in einen einzelnen Abschnitt kombiniert werden können. Außerdem kann jeder der derart konfigurierten Abschnitte auch als Vorrichtung, Modul oder Einrichtung bezeichnet werden.
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Während die vorliegende Erfindung mit Bezug auf ihre Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung deckt verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen ab. Während verschiedene Kombinationen und Konfigurationen beschrieben wurden, sind außerdem weitere Kombinationen und Konfigurationen einschließlich mehr, weniger oder eines einzelnen Elements ebenfalls innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung denkbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2009-22139 A [0002, 0003]
