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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kraftstoffeinspritzapparat.
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Einige Injektoren (Kraftstoffeinspritzventile), die Kraftstoff in jeden Zylinder eines Motors einspritzen, der in einem Fahrzeug eingebaut ist, öffnen, wenn dafür ein Strom bereitgestellt ist. Ein Steuerungsapparat, der diese Art der Injektoren antreibt, beinhaltet einen DC-DC-Wandler (Verstärkerschaltung) und eine Steuerungsschaltung. Der DC-DC-Wandler verstärkt eine Batteriespannung, die eine Leistungsversorgungsspannung ist, um einen Kondensator aufzuladen. Die Steuerungsschaltung betreibt den DC-DC-Wandler, so dass eine Aufladespannung des Kondensators eine Zielspannung erreicht. Wenn die Aufladespannung unter eine Verstärkungsstartspannung fällt, betreibt die Steuerungsschaltung den DC-DC-Wandler (schaltet insbesondere Elemente für ein Verstärken ein und aus), und stoppt diese einen Betrieb des DC-DC-Wandlers bei der Ermittlung, dass die Aufladespannung eine Verstärkungsstoppspannung erreicht (bezieht sich beispielsweise auf
JP 2010 - 229877 A ).
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In dieser Art von Apparaten führt eine Antriebsschaltung für ein Antreiben von Injektoren eine Leistungsversorgung aus, um die Injektoren unter Verwendung der Aufladespannung anzutreiben. Insbesondere veranlasst die Antriebsschaltung den Kondensator sich an einer Spule des Injektors zu einem Antriebsstartzeitpunkt des Injektors zu entladen, und liefert diese einen konstanten Strom von der Batteriespannung zu der Spule des Injektors nach einem Ende der Entladung des Kondensators bis zu einem Ende einer Antriebsdauer (bezieht sich beispielsweise auf
JP 2010 - 229877 A ).
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Des Weiteren ist es im Stand der Technik bekannt, für Steuerungen für Brennkraftmaschinen sogenannten Boosterkondensatoren zur Bereitstellung einer erhöhten Anzugsspannung für elektromagnetische Ventile zu verwenden und diese Energiespeicher mittels DC/DC-Wandlern aufzuladen (bezieht sich beispielsweise auf
DE 600 34 709 T2 ,
DE 10 2012 207 947 A1 ,
JP 2005 - 054 665 A und
JP H08 - 210 170 A ).
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Es wird vorgeschlagen ein elektromagnetisches Kraftstoffausgabemengesteuerungsventil einer Kraftstoffversorgungspumpe (Hochdruckpumpe) anzutreiben, die Kraftstoff, der von einem Kraftstofftank bereitgestellt ist, durch eine Antriebsleistung eines Motors unter Druck setzt, und die den unter Druck gesetzten Kraftstoff in der ähnlichen Weise an Injektoren liefert, wie beim Antreiben der Injektoren. Es ist des Weiteren vorgeschlagen einen Kondensator gemeinsam für ein Bereitstellen von Strom und ein Antreiben des elektromagnetischen Ventils und der Injektoren zu verwenden. Diese Art eines elektromagnetischen Ventils ist nachstehend als ein Dosierventil bezeichnet. Da ein Druck des Kraftstoffs (das heißt ein Kraftstoffdruck), der an den Injektor geliefert ist, entsprechend einer Kraftstoffausgabemenge, die eine Menge an Kraftstoff ist, der von der Hochdruckpumpe abgegeben ist, variiert, wird sich auf dieses elektromagnetische Ventil beispielsweise auch als ein Kraftstoffsteuerungsventil bezogen.
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Wenn das Dosierventil angetrieben ist, wird von den folgenden ersten und zweiten Fällen angenommen sich unregelmäßig zu ergeben. In dem ersten Fall fällt eine Aufladespannung nicht unter eine Verstärkungsstartspannung, selbst wenn ein Kondensator an eine Spule des Dosierventils entladen ist, und folglich kann ein DC-DC-Wandler nicht arbeiten. In dem zweiten Fall fällt die Aufladespannung unter die Verstärkungsstartspannung, wenn der Kondensator an die Spule des Dosierventils entladen ist, und folglich läuft die DC-DC-Spannung.
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Ein relatives Verhältnis zwischen einem Zeitpunkt des Antreibens des Dosierventils und einem Zeitpunkt des Antreibens des Injektors (Zeitabweichung) ist nicht festgelegt. Aus diesem Grund variiert die Aufladespannung zu dem Zeitpunkt des Antriebsstartzeitpunkts des Dosierventils mit mindestens einer Zeitabweichung, von der der Kondensator für ein Antreiben des Injektors entladen ist, bis das Antreiben des Dosierventils gestartet ist. Infolgedessen ergeben sich beide, und zwar der erste Fall und der zweite Fall, selbst wenn eine elektrische Entladungsenergie von dem Kondensator zu der Spule des Dosierventils festgelegt ist.
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In dem zweiten Fall fällt die Leistungsversorgungsspannung, um niedriger als die des ersten Falls zu sein, da der DC-DC-Wandler nach dem Ende der Entladung von dem Kondensator an die Spule des Dosierventils, zu dem Zeitpunkt des Startens einer Konstantstromsteuerung für ein Liefern eines konstanten Stroms durch die Leistungsversorgungsspannung (Batteriespannung) an die Spule, in Betrieb ist.
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Infolgedessen unterscheidet sich eine Wellenform des Stroms (nachstehend als ein Spulenstrom bezeichnet), der unmittelbar nach dem Start der Konstantstromsteuerung zu der Spule fließt, zwischen dem ersten Fall und dem zweiten Fall. Das heißt, dass in dem zweiten Fall eine längere Zeit im Vergleich zu dem ersten Fall benötigt wird, um den Spulenstrom, der nach dem Ende der Entladung von dem Kondensator an die Spule rasch abnimmt, auf einen Zielwert in der Konstantstromsteuerung zu stabilisieren, da die Leistungsversorgungsspannung entsprechend des Betriebs des DC-DC-Wandlers fällt.
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Infolgedessen variiert eine Dauer, von dem Zeitpunkt, zu dem ein Antreiben des Dosierventils gestartet ist (Zeitpunkt des Startens einer Stromversorgung an eine Spule), bis dass ein Ventilglied des Dosierventils durch die Stromversorgung zu der Spule eine Antriebsposition erreicht (das heißt eine Betriebsreaktionszeit eines Dosierventils bis sich ein Ventilglied völlig anhebt), und folglich ist eine Genauigkeit beim Steuern der Hochdruckpumpe (spezieller die Genauigkeit beim Steuern der Kraftstoffausgabemenge) gesenkt.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Genauigkeit im Steuern einer Hochdruckpumpe in einem Kraftstoffeinspritzsteuerungsapparat zu verbessern, der einen Kondensator für beides, ein Antreiben eines Dosierventils der Hochdruckpumpe und ein Antreiben eines Kraftstoffinjektors, gemeinsam verwendet.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Kraftstoffeinspritzsteuerungsapparat für ein Fahrzeug bereitgestellt, der einen Injektor für ein Einspritzen von Kraftstoff in einen Motor beinhaltet, und eine Hochdruckpumpe für ein unter Druck setzen von Kraftstoff, der von einem Kraftstofftank durch eine Antriebskraft des Motors geliefert wird, und ein Liefern des unter Druck gesetzten Kraftstoffs an den Injektor. Der Kraftstoffeinspritzsteuerungsapparat weist auf: einen DC-DC-Wandler für ein Verstärken einer Leistungsversorgungsspannung und ein Aufladen eines Kondensators mit einer verstärkten Spannung, Aufladesteuerungsmittel für ein Betreiben des DC-DC-Wandlers, so dass eine Aufladespannung des Kondensators eine Zielspannung erreicht, einen Entladeschalter für ein Verbinden des Kondensators mit einer Hoch-Potentialseite einer Spule eines Dosierventils, das ein elektromagnetisches Ventil für ein Steuern einer Kraftstoffabgabemenge der Hochdruckpumpe ist; einen Konstantstromschalter, der in Serie geschaltet ist zwischen der Hochseite der Spule und einer Leistungsversorgungsleitung, zu der die Leistungsversorgungsspannung geliefert wird; Pumpenstromsteuerungsmittel für ein Einschalten des Entladeschalters, um den Kondensator an die Spule zu einem Startzeitpunkt der Dosierventilantriebsdauer, die eine Dauer eines Antreibens des Dosierventils ist, zu entladen, und um eine Konstantstromsteuerung nach einer Fertigstellung der Entladung des Kondensators, bis zu einem Ende der Dosierventilantriebsdauer auszuführen, wobei die Konstantstromsteuerung den Konstantstromschalter ein- und ausschaltet, und Injektorantriebsmittel für ein Antreiben des Injektors, indem dafür ein Strom geliefert wird, unter Verwendung von Energie, die in dem Kondensator gespeichert ist. Die Kraftstoffeinspritzsteuerungsmittel weisen des Weiteren Aufladeverhinderungsmittel für ein Verhindern eines Betriebs des DC-DC-Wandlers während einer vorgegebenen Dauer in der Dosierventilantriebsdauer auf, wobei die vorgegebene Dauer einen Zeitpunkt für ein Einschalten des Konstantstromschalters durch die Konstantstromsteuerung für ein erstes Mal nach Beenden der Entladung der Stromsteuerungsmittel beinhaltet.
- 1 ist ein Schaltplan, der einen Kraftstoffeinspritzsteuerungsapparat (ECU) gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 2 ist ein Zeitplan, der einen Betrieb eines Stromsteuerungsteils zeigt, der einen Antriebsstrom für ein Dosierventil steuert;
- 3 ist ein Zeitplan, der ein zu lösendes Problem zeigt;
- 4 ist ein Zeitplan, der ein Merkmal der ersten Ausführungsform zeigt;
- 5 ist ein Flussdiagram, das eine Aufladeverhinderungsverarbeitung zeigt;
- 6 ist ein Zeitplan, der einen Betrieb der ersten Ausführungsform zeigt;
- 7 ist ein Flussdiagram, das eine Aufladeverhinderungsdauersteuerungsverarbeitung zeigt, die in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
- 8 ist ein Schaubild, das die Aufladeverhinderungsdauersteuerungsverarbeitung zeigt;
- 9 ist ein Zeitplan, der einen Betrieb der zweiten Ausführungsform zeigt;
- 10 ist ein Flussdiagram, das eine Aufladevermögensteuerungsverarbeitung zeigt, die in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
- 11 ist ein Schaubild, das die Aufladevermögensteuerungsverarbeitung zeigt; und
- 12 ist ein Zeitplan, der einen Betrieb der dritten Ausführungsform zeigt.
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Ein Kraftstoffeinspritzsteuerungsapparat der vorliegenden Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf mehrere Ausführungsformen, die in den Zeichnungen gezeigt sind, beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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Ein Kraftstoffeinspritzsteuerungsapparat (nachstehend als ECU bezeichnet) 11 steuert gemäß einer ersten Ausführungsform, die in 1 zu sehen ist, vier Kraftstoffinjektoren 11 bis 14 und eine Hochdruckpumpe 5. Die Injektoren 11 bis 14 sind für ein Einspritzen von Kraftstoff in jeweils die Zylinder #1 bis #4 eines Mehrzylindermotors (in diesem Beispiel vier Zylinder), der in einem Fahrzeug (Automobil) eingebaut ist, bereitgestellt. Die Hochdruckpumpe 5 setzt Kraftstoff, der von einem Kraftstofftank (nicht gezeigt) bereit gestellt wird, unter Verwendung einer Antriebskraft des Motors unter Druck, und liefert den unter Druck gesetzten Kraftstoff an die Injektoren 11 bis 14. Transistoren (Schaltelemente), die als Schalter in dem ECU 11 verwendet werden, sind beispielsweise MOSFETs, können aber auch anderen Typen von Transistoren sein, wie beispielsweise bipolare Transistoren oder IGBTs (Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode; insulated-gate bipolar transistors).
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Die Injektoren 11 bis 14 haben jeweils Spulen L1 bis L4. In jedem Injektor In („n“ ist irgendeiner von 1 bis 4) bewegt sich eine Ventilglied (nicht gezeigt) zu einer Ventil-Öffnen-Position (das heißt es öffnet ein Ventil), um ein Kraftstoffeinspritzen auszuführen, wenn ein Strom zu der Spule Ln geliefert wird. Wenn die Stromversorgung gestoppt wird, kehrt das Ventilglied auf eine Ventil-Schließen-Position zurück (das heißt es schließt ein Ventil), um das Kraftstoffeinspritzen zu stoppen.
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Der ECU 11 steuert eine Antriebsdauer von jedem Injektor 11 bis 14 (das heißt eine Stromversorgungsstartzeitpunkt und Stromversorgungsdauer für jede Spule L1 bis L4), um damit einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und eine Kraftstoffeinspritzmenge für jeden Zylinder #1 bis #4 zu steuern.
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Die Hochdruckpumpe 5 hat ein Dosierventil 7 für ein Steuern einer Kraftstoffabgabemenge. Das Dosierventil 7 ist ein normalerweise offenes elektromagnetisches Ventil, das schließt, wenn ein Strom an die Spule L7 geliefert wird. Durch eine reziproke Bewegung eines Kolbens (Tauchkolben) in einer Pumpenkammer saugt die Hochdruckpumpe 5 Kraftstoff an und gibt ihn ab oder aus. Der Kolben wird angetrieben, um sich in der Pumpenkammer durch eine Nocke hin- und herzubewegen, die durch eine Kurbelwelle oder eine Nockenwelle des Motors rotierend angetrieben wird.
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In der Hochdruckpumpe 5 ist beispielsweise das Dosierventil 7 an einer Ansaugeinlassseite platziert, durch die der Kraftstoff aus dem Kraftstofftank in die Pumpenkammer angesaugt werden kann. In einem Saughub der Hochdruckpumpe 5 (Kolbenabwärtsbewegung) ist das Ventil 7 offen, und folglich wird der Kraftstoff in die Pumpenkammer gesaugt. In einem Abgabe- oder Ausgabehub der Hochruckpumpe 5 (Kolbenaufwärtsbewegung) ist das Ventil 7 mit Stromversorgung geschlossen, und folglich wird der Kraftstoff in der Pumpenkammer abgegeben. Das heißt, dass die Hochdruckpumpe 5 den Kraftstoff abgibt, da sich das Dosierventil 7 in einem Ventil-Schließen-Zustand befindet, während sich der Kolben von einem unteren Totpunkt in Richtung eines oberen Totpunkts bewegt. Der Kraftstoff, der von der Hochdruckpumpe 5 abgegeben wird, wird in einem Kraftstoffreservoir für ein Liefern des Kraftstoffs an die Injektoren 11 bis 14 gespeichert. Das Kraftstoffreservoir ist ein Kraftstofflieferungsrohr in einem Benzinmotor und eine gemeinsame Kraftstoffleitung (common rail) in einem Dieselmotor.
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Der ECU 11 steuert den Druck des Kraftstoffs (nachstehend als Kraftstoffdruck bezeichnet), der an die Injektoren 11 bis 14 geliefert wird, durch ein Steuern der Antriebsdauer (Kurbelwinkelintervall des Ventil-Schließen-Zustands ab dem Leistungsversorgungsstartzeitpunkt zu der Spule L7 bis zu der oberen Totpunktposition des Kolbens) des Dosierventil 7 in dem Abgabehub der Hochdruckpumpe 5, und steuert damit die Kraftstoffabgabemenge der Hochdruckpumpe 5. Der ECU 11 erhöht die Kraftstoffabgabemenge der Hochdruckpumpe 5 durch ein Vorrücken des Startzeitpunkts des Antriebs des Dosierventils 7, damit die Ventilschließdauer des Dosierventils 7 in dem Abgabehub der Hochdruckpumpe 5 verlängert wird, wenn der Kraftstoffdruck erhöht werden muss. Der ECU 11 verringert die Kraftstoffabgabemenge der Hochdruckpumpe 5 durch ein Verzögern des Startzeitpunkts des Antriebs des Dosierventils 7, damit die Ventilschließdauer des Dosierventils 7 in dem Abgabehub der Hochdruckpumpe 5 verkürzt wird, wenn der Kraftstoffdruck verringert werden muss.
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Eine Hoch-Potentialseite (Hochseite) und eine Niedrig-Potentialseite (Niedrigseite) von jeder der Spulen L1 bis L4 der Injektoren 11 bis 14, und der Spule L7 des Dosierventils 7 sind an den ECU 11 durch Fahrzeugverkabelungen (das heißt einen Kabelbaum) angeschlossen. Die Hochseite der Spule L7 ist an eine Stromausgabeleitung 13 innerhalb des ECU 11 angeschlossen. Ebenso sind die Hochseiten der Spulen L1 und L4 an eine gemeinsame Stromausgabeleitung I4 innerhalb des ECU 11 angeschlossen. Die Hochseiten der Spulen L2 und L3 sind mit einer gemeinsamen Stromausgabeleitung I5 innerhalb des ECU 11 angeschlossen.
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Der Injektor 11, der die Spule L1 hat, und der Injektor 14, der die Spule L4 hat, sind an den Zylindern #1 und #4 der Zylinder #1 bis #4 befestigt. Zwischen den Zylindern #1 und #4 wird der Kraftstoff nicht der Reihe nach eingespritzt (das heißt die Kraftstoffeinspritzzeiten überlappen einander nicht). Ebenso sind der Injektor 12, der die Spule L2 hat, und der Injektor 13, der die Spule L3 hat, an den Zylindern #2 und #3 befestigt, zwischen denen der Kraftstoff nicht der Reihe nach eingespritzt wird. Aus diesem Grund sind die Injektoren 11 bis 14 in zwei Gruppen aufgeteilt.
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Der ECU 11 beinhaltet Niedrig-Potentialseitenschalter (Niedrigseitenschalter) 21 bis 24 und 27 jeweils zwischen den Niedrigseiten der Spulen L1 bis L4 und L7 und einer Masse- bzw. Grundleitung, die eine Referenzpotentialleitung (beispielsweise 0V) ist, um ein Stromversorgungsziel zu wählen. Wenn der Niedrigseitenschalter 27 eingeschaltet ist, wird die Stromversorgung zu der Spule L7 entsprechend des Niedrigseitenschalters 27 ermöglicht. Ebenso wird die Stromversorgung zu einer der Spulen L1 bis L4 entsprechend den Niedrigseitenschaltern 21 bis 24 ermöglicht, wenn einer der Niedrigseitenschalter 21 bis 24 eingeschaltet ist. Die Niedrigseitenschalter 21 bis 24 sind für ein Wählen der Zylinder, in die der Kraftstoff eingespritzt werden soll, und werden folglich als Zylinderwahlschalter bezeichnet.
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Ein Widerstand 33 ist zwischen einem Anschluss (Quelle) des Niedrigseitenschalters 27, der der Lage eines Anschlusses (Senke) an der Seite der Spule L7 entgegen gesetzt ist, und der Grundleitung für ein Ermitteln eines Stroms bereitgestellt, der in die Spule L7 fließt. Ein Widerstand 34 ist zwischen Anschlüssen (Quellen), die der Lage von Anschlüssen (Senken) an den Seiten der Spulen L1, L4 der Niedrigseitenschalter 21, 24, entgegen gesetzt sind, und der Masseleitung für ein Ermitteln eines Stroms bereitgestellt, der in die Spulen L1, L4 fließt. Ein Widerstand 35 ist zwischen Anschlüssen (Quellen), die der Lage zu Anschlüssen (Senken) an den Seiten der Spulen L2, L3 der Niedrigseitenschalter 22, 23, entgegen gesetzt sind, und der Masseleitung für ein Ermitteln eines Stroms bereitgestellt, der in die Spulen L2, L3 fließt.
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Der ECU 11 beinhaltet drei Konstantstromschalter 43, 44, 45, eine Rückflussblockierdiode D1, eine Stromzirkulierdiode D2, eine Rückflussblockierdiode D3, eine Stromzirkulierdiode D4, eine Rückflussblockierdiode D5, und eine Stromzirkulierdiode D6. Ausgabeanschlüsse (Quellen) der Dioden 43, 44, 45 sind an eine Leistungsversorgungsleitung 41 angeschlossen, und zwar in Bezug auf eine Leistungsversorgungsspannung VB (Batteriespannung eines positiven Anschlusses einer Fahrzeugbatterie). Eine Anode und eine Kathode der Diode D1 sind jeweils an den anderen Ausgabeanschluss (Senke) des Konstantstromschalters 43 und die Stromausgabeleitung 13 angeschlossen. Eine Anode und eine Kathode der Diode D2 sind jeweils an die Grundleitung und die Stromausgabeleitung 13 angeschlossen. Eine Anode und eine Kathode der Diode D3 sind jeweils an den anderen Ausgabeanschluss (Senke) des Konstantstromschalters 44 und die Stromausgabeleitung 14 angeschlossen. Eine Anode und eine Kathode der Diode D4 sind jeweils an die Masseleitung und die Stromausgabeleitung 14 angeschlossen. Eine Anode und eine Kathode der Diode D5 sind jeweils an den anderen Ausgabeanschluss (Senke) des Konstantstromschalters 45 und die Stromausgabeleitung 15 angeschlossen. Eine Anode und eine Kathode der Diode D5 sind jeweils an die Masseleitung und die Stromausgabeleitung 15 angeschlossen. Der Konstantstromschalter 43 ist ein Schaltelement, das einen Konstantstrom von einer Leistungsversorgungsquelle der Leistungsversorgungsspannung VB an die Spule L7 liefert. Ebenso ist der Konstantstromschalter 44 ein Schaltelement, das einen Konstantstrom von der Leistungsversorgungsquelle der Leistungsversorgungsspannung VB an eine der Spulen L1 bis L4 liefert. Der Konstantstromschalter 45 ist ein Schaltelement, das einen Konstantstrom von der Leistungsversorgungsquelle der Leistungsversorgungsspannung VB an eine der Spulen L2 und L3 liefert.
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Der ECU 11 beinhaltet des Weiteren einen Kondensator 51 und einen DC-DC-Wandler 52. Der Kondensator 51 speichert elektrische Energie, die an die Spulen L1 bis L4 und L7 abgegeben werden soll. Der DC-DC-Wandler 52 ist eine Aufladeschaltung für ein Aufladen des Kondensators 51 durch ein Verstärken der Leistungsversorgungsspannung VB.
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Der DC-DC-Wandler 52 beinhaltet eine Spannungsverstärkerspule 53, einen Spannungsverstärkerschalter 54, einen Stromermittlungswiderstand 55, und eine Rückflussblockierdiode 56. Ein Ende der Spannungsverstärkerspule 53 ist an die Leistungsversorgungsleitung 41 angeschlossen. Der Spannungsverstärkerschalter 54 ist in einem Pfad zwischen dem anderen Ende der Spannungsverstärkerspule 53 und der Masseleitung in Reihe geschaltet. Der Widerstand 55 ist zwischen dem Spannungsverstärkerschalter 54 und der Masseleitung bereitgestellt. Eine Anode der Diode 56 ist mit einem Strompfad verbunden, der das andere Ende der Spannungsverstärkerspule 53 und den Ausgabeanschluss (Senke) der Seite der Spannungsverstärkerspule 53 verbindet.
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Der Kondensator 51 ist in dem Pfad zwischen der Kathode der Diode 56 und der Masseleitung in Reihe bereitgestellt. Ein Widerstand 57 ist an einer Niedrigpotentialseite des Kondensators 51 bereitgestellt, um einen Strom zu ermitteln, der in den Kondensator 51 fließt. Der Kondensator 51 ist beispielsweise ein Aluminiumelektrolytkondensator, es kann aber andere Typen von Kondensatoren geben.
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In dem DC-DC-Wandler 52 wird an einem Knotenpunkt zwischen den Spulen 53 und dem Spannungsverstärkerschalter 54 eine Rücklaufspannung (elektromotorische Kraft-Gegenspannung) entwickelt, die höher als die Leistungsversorgungsspannung VB ist, wenn der Spannungsverstärkerschalter 54 ein- und ausgeschaltet wird. Mit dieser Rücklaufspannung wird der Kondensator 51 durch die Diode 56 aufgeladen. Infolgedessen wird der Kondensator 51 mit einer Aufladespannung VC aufgeladen, die höher als die Leistungsversorgungsspannung VB ist.
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Der ECU 11 beinhaltet des Weiteren Entladeschalter 63, 64, 65, eine Antriebssteuerungsschaltung 67, zwei Spannungsteilerwiderstände 68, 69, einen Mikrocomputer 71, und zwei Spannungsteilerwiderstände 73, 74. Der Entladeschalter 63 verbindet eine Positiv-Polaritätsseite des Kondensators 51 mit der Stromausgabeleitung 13 (das heißt der Hochseite der Spule L7). Der Entladeschalter 64 verbindet die Positiv-Polaritätsseite des Kondensators 51 mit der Stromausgabeleitung 14 (das heißt den Hochseiten der Spulen L1 bis L4). Der Entladeschalter 65 verbindet die Positiv-Polaritätsseite des Kondensators 51 mit der Stromausgabeleitung 15 (das heißt den Hochseiten der Spulen L2 und L3). Die Antriebssteuerungsschaltung 65 steuert jeden der Schalter 21 bis 24, 27, 43 bis 45, 54 und 63 bis 65. Die Widerstände 68 und 69 teilen eine Spannung VC der Positiv-Polaritätsseite des Kondensators 51 (das heißt der Aufladespannung des Kondensators 51) durch ein vorgegebenes Verhältnis, und legen eine geteilte Spannung an die Antriebssteuerungsschaltung 67 an. Die Widerstände 73 und 74 teilen die Leistungsversorgungsspannung VB durch ein vorgegebenes Verhältnis, und legen eine geteilte Spannung an den Mikrocomputer 71 an. Die Spannungsteilerwiderstände 73 und 74 sind wesentlich in den nachstehend beschriebenen zweiten und dritten Ausführungsformen, können aber in der ersten Ausführungsform entfernt sein.
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Die Antriebssteuerungsschaltung 67 beinhaltet einen Kondensatoraufladesteuerungsteil 67c, einen Pumpenstromsteuerungsteil 67b, und einen Injektorstromsteuerungsteil 67c, die integriert sind. Der Kondensatoraufladesteuerungsteil 67c steuert den DC-DC-Wandler 52 (insbesondere den Spannungsverstärkerschalter 54). Der Pumpenstromsteuerungsteil 67b steuert den Strom, der an die Spule L7 geliefert wird, (das heißt einen Antriebsstrom für das Dosierventil 7) durch ein Steuern des Niedrigseitenschalters 27, des Konstantstromschalters 43 und des Entladeschalters 63. Der Injektorstromsteuerungsteil 67c steuert den Strom, der an die Spulen L1 bis L4 geliefert wird, (das heißt einen Antriebsstrom für die Injektoren 11 bis 14) durch ein Steuern der Niedrigseitenschalter 21 bis 24, der Konstantstromschalter 44, 45, und der Entladeschalter 64, 65.
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In dem ECU 11 bilden die Niedrigseitenschalter 21 bis 24, Widerstände 34, 35, die Konstantstromschalter 44, 45, Dioden D3 bis D6 und Dioden D3 bis D6 eine Injektorantriebsschaltung 66, die die Injektoren 11 bis 14 antreibt. Der Injektorstromsteuerungsteil 67b in der Antriebssteuerungsschaltung 67 steuert die Injektorantriebsschaltung 66.
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Der Mikrocomputer 71 beinhaltet eine CPU 75, ein ROM 76, ein RAM 77, einen A/D-Wandler (nicht gezeigt), und dergleichen. Die CPU 75 führt Steuerprogramme aus. Das ROM 76 speichert die Steuerprogramme, festgelegte Daten, und dergleichen. Das RAM 77 speichert arithmetische Arbeitsergebnisse der CPU 75, und dergleichen. Obwohl es nicht gezeigt ist, empfängt der Mikrocomputer 71 ein Kurbelwinketsignal mit einer Impulsflanke bei jeder Winkelrotation einer Kurbelwelle des Motors, ein Signal, das eine Betätigung eines Fahrzeugführers an einem Gaspedal kennzeichnet, ein Signal, das eine Kühlmitteltemperatur des Motors kennzeichnet, und andere Signale.
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Der Mikrocomputer 71 gibt ein Dosierventilantriebssignal und Injektorantriebssignale an die Antriebssteuerungsschaltung 67 entsprechend Motorbetriebsbedingungen aus, die durch verschiedenen Signale ermittelt werden, die daran angelegt werden. Das Dosierventilantriebssignal ist für ein Antreiben des Dosierventils 7. Die Injektorantriebssignale sind für ein Antreiben der Injektoren 11 bis 14.
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Das Dosierventilantriebessignal hat ein aktives Niveau (beispielsweise ein Hochniveau), das die Stromversorgung zu der Spule L7 des Dosierventils 7 (das heißt es treibt das Dosierventil 7 mit Stromversorgung an) einzig während des aktiven Niveaus kennzeichnet. Aus diesem Grund setzt der Mikrocomputer 71 die Dauer des Antreibens des Dosierventils 7 (Dosierventilantriebsdauer) basierend auf Informationen des Motorbetriebs fest, und setzt das Dosierventilantriebssignal einzig während solch einer gesetzten Dauer auf das Hochniveau. Jedes der Injektorantriebssignale ist in ähnlicher Weise festgelegt.
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In der Antriebssteuerungsschaltung 67 arbeitet der Kondensatoraufladesteuerungsteil 67c, wenn ein Aufladeberechtigungssignal, das von dem Mikrocomputer 71 an die Antriebssteuerungsschaltung 67 ausgegeben wird, auf einem Niveau (beispielsweise ein Hochniveau) ist, das eine Berechtigung anzeigt. Der Kondensatoraufladesteuerungsteil 67c ermittelt die Aufladespannung VC des Kondensators 51 basierend auf einer Spannung, die an einem Knotenpunkt zwischen den Spannungsteilerwiderständen 68 und 69 entsteht. Der Kondensatoraufladesteuerungsteil 67c betreibt dann den DC-DC-Wandler 52 (das heißt er schaltet den Spannungsverstärkerschalter 54 ein und aus), so dass die erfasste Aufladespannung VC eine Zielspannung VT (beispielsweise 60V) erreicht, die höher als die Leistungsversorgungsspannung VB ist.
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Insbesondere wenn die Aufladespannung VC gleich oder niedriger als ein unterer Grenzwert VL (=VT-a) wird, der um einen vorgegebenen Wert a (beispielsweise 5% von VT) niedriger als die Zielspannung VT ist, führt der Kondensatoraufladesteuerungsteil 67c eine Ein/Aus-Steuerung des Verstärkerschalters 54 aus, um den Kondensator 51 aufzuladen, bis die Aufladespannung VC gleich oder größer als die Zielspannung VT wird. Der Kondensatoraufladesteuerungsteil 67c führt die Ein/Aus-Steuerung des Verstärkerschalters 54 aus (als Aufladesteuerung bezeichnet), indem der folgende beispielhafte Betrieb wiederholt wird. Das heißt, der Kondensatoraufladesteuerungsteil 67c schaltet den Verstärkerschalter 54 aus, wenn der Strom, der als Spannung ermittelt wurde, die durch den Widerstand 55 entsteht (Strom, der durch den Spannungsverstärkerschalter 54 zu der Spannungsverstärkerspule 53 fließt), nach dem Einschalten des Verstärkerschalters 54 auf einen vorgegebenen Ausschaltschwellenwert ansteigt. Der Kondensatoraufladesteuerungsteil 67c schaltet den Verstärkerschalter 54 wieder ein, wenn der Strom, der als die durch den Widerstand 57 entstehende Spannung erfasst wurde (das heißt Aufladestrom, der zu dem Kondensator 51 fließt), auf einen vorgegebenen Einschaltschwellenwert abnimmt. Es ist als alternatives Beispiel auch möglich, dass beispielsweise der Kondensatoraufladesteuerungsteil 67c den Verstärkerschalter 54 für eine vorgegebene Aus-Dauer ausschaltet, wenn der Strom, der in Erwiderung auf das Einschalten des Verstärkerschalters 54 zu der Spannungsverstärkerspule 53 fließt, auf einen Ausschaltschwellenwert ansteigt, und den Verstärkerschalter 54 danach wieder einschaltet.
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Der Kondensatoraufladesteuerungsteil 67c stoppt den Betrieb des DC-DC-Wandlers 52 (das heißt er hält den Spannungsverstärkerschalter 54 in dem Aus-Zustand) ungeachtet der Aufladespannung VC, wenn sich das Aufladeberechtigungssignal des Mikrocomputers 71 auf dem Niedrigniveau befindet, das eine Verhinderung der Kondensatoraufladung kennzeichnet. Aus diesem Grund wird der Betrieb des Kondensatoraufladesteuerungsteils 67c unterbunden, so lange sich das Aufladeberechtigungssignal auf dem Niedrigniveau befindet. Infolgedessen wird der Betrieb des DC-DC-Wandlers 52 unterbunden, und die Aufladung des Kondensators 51 wird unterbunden.
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Der Betrieb des Pumpenstromsteuerungsteils 67b der Antriebssteuerungsschaltung 67 wird als Nächstes mit Bezug auf 2 beschreiben. In der folgenden Beschreibung und den Figuren, einschließlich 2, wird der Strom, der zu der Spule L7 des Dosierventils 7 fließt (Antriebsstrom für das Dosierventil 7), als ein Pumpenstrom bezeichnet.
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Wie in 2 zu sehen ist, schaltet der Pumpenstromsteuerungsteil 6bc den Niedrigseitenschalter 27, der der Spule L7 entspricht, während der Dauer ein, bei der das Dosierventilantriebssignal auf dem Hochniveau ist, wenn das Dosierventilantriebssignal des Mikrocomputers 71 auf das Hochniveau geschaltet ist. Das Pumpenstromsteuerungsteil 67b schaltet auch den Entladeschalter 63 ein, wenn das Dosierventilantriebssignal auf das Hochniveau geschaltet ist. Die Positiv-Polaritätsseite des Kondensators 51 ist mit der Hochseite der Spule L7 verbunden. Infolgedessen entlädt der Kondensator 51 seine elektrische Ladung an die Spule L7, damit die Versorgung der Spule L7 mit Strom gestartet wird.
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Der Pumpenstromsteuerungsteil 6b ermittelt den Pumpenstrom (Strom, der zur Spule L7 fließt) als die Spannung, die nach dem Einschalten des Entladeschalters 63 durch den Widerstand 33 entsteht. Der Pumpenstromsteuerungsteil 67c schaltet den Entladeschalter 63 aus, wenn der Pumpenstrom bei Erreichen eines Zielmaximalwerts ip des Entladestroms ermittelt ist. Wenn der Entladeschalter 63 ausgeschaltet ist, stoppt der Kondensator 51 sein Entladen an die Spule L7.
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Folglich wird die elektrische Energie (elektrische Ladung), die in dem Kondensator 51 gespeichert ist, zu dem Startzeitpunkt der Antriebsdauer des Dosierventils 7 (Dosierventilantriebsdauer) an die Spule L7 entladen. Der Entladestrom, der von dem Kondensator 51 an die Spule L7 geliefert wird, ist, bis er den Zielmaximalwert ip erreicht, ein Spitzenstrom, der das Ventilglied des Dosierventils 7 rasch zu der Antriebsposition (Ventil-Schließen-Position) bewegt. Es ist alternativ auch möglich den Entladeschalter 63 einzig für eine konstante Dauer einzuschalten.
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Nach dem Ausschalten des Entladeschalters 63 führt der Pumpenstromsteuerungsteil 67b die Konstantstromsteuerung aus, die den Konstantstromschalter 43 ein und aus schaltet, so dass der Pumpenstrom, der als die Spannung, die durch den Widerstand 33 entsteht, bei einem konstanten Strom ic bleibt, der kleiner als ein Zielmaximalwert ip ist.
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Insbesondere schaltet der Pumpenstromsteuerungsteil 67b den Konstantstromschalter 43 bei Ermittlung ein, dass der Pumpenstrom gleich einem oder niedriger als ein Niedrigseitenschwellenwert icL ist, und schaltet den Konstantstromschalter 43 bei Ermittlung aus, dass der Pumpenstrom gleich einem oder höher als ein Hochseitenschwellenwert icH ist. Der Niedrigseitenschwellenwert icL, der Hochseitenschwellenwert icH, und der Zielmaximalwert ip sind festgelegt, um ein Verhältnis zu erfüllen, ip>icH>icL, wie beispielsweise in 2 zu sehen ist.
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Mit der oben beschriebenen Konstantstromsteuerung wird, wenn der Pumpenstrom von dem Wert ip fällt, um gleich oder niedriger als der Wert icL zu sein, der Konstantstromschalter 43 wiederholt ein- und ausgeschaltet so dass der Durchschnittswert des Pumpenstroms geregelt ist und bei dem Konstantstrom ic zwischen icH und icL gehalten wird. Wenn der Konstantstromschalter 43 in dem Ein-Zustand ist, fließt Strom von der Seite der Leistungsversorgungsleitung 41 durch den Konstantstromschalter 43 und der Diode D1 zu der Spule L7. Wenn der Konstantstromschalter 43 in dem Aus-Zustand ist, zirkuliert der Strom von der Seite der Masseleitung durch die Diode D2 zu der Spule L7.
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Wenn das Dosierventilantriebssignal des Mikrocomputers 71 von dem Hochniveau zu dem Niedrigniveau geschaltet wird, schaltet der Pumpenstromsteuerungsteil 67cb den Niedrigseitenschalter 27, der der Spule L7 entspricht, aus, beendet dieser die An/Aus-Steuerung (Konstantstromsteuerung) des Konstantstromschalters 43, und hält dieser den Konstantstromschalter 43 in dem Aus-Zustand. Folglich wird die Stromversorgung an die Spule L7 gestoppt. Das Dosierventil 7 öffnet dann, und beendet die Ausgabe von Kraftstoff aus der Hochdruckpumpe 5.
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Der Injektorstromsteuerungsteil 67c der Antriebssteuerungsschaltung 67 steuert außerdem die Antriebsströme für die Injektoren 11 bis 14 in der gleichen Weise wie der Pumpenstromsteuerungsteil 67b. Dieser Betrieb wird nachstehend im Vergleich mit einem Fall beschreiben, bei dem das Dosierventilantriebssignal auf das Hochniveau geschaltet ist.
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Wenn das Antriebssignal für ein Antreiben des Injektors 11 unter den von dem Mikrocomputer 71 ausgegebenen Antriebssignalen beispielsweise auf das Hochniveau geschaltet ist, schaltet der Injektorstromsteuerungsteil 67c nicht den Niedrigseitenschalter 27 ein, sondern den Niedrigseitenschalter 21, der der Spule L1 entspricht, und schaltet dieser nicht den Entladeschalter 63 ein, sondern den Entladeschalter 64. Der Injektorstromsteuerungsteil 67c schaltet nicht den Konstantstromschalter 43 sondern den Konstantstromschalter 44 ein und aus, um damit den Konstantstrom an die Spule L1 zu liefern. Wenn das Antriebssignal für ein Antreiben des Injektors 12 unter den von dem Mikrocomputer 71 ausgegebenen Antriebssignalen beispielsweise auf das Hochniveau geschaltet ist, schaltet der Injektorstromsteuerungsteil 67c nicht den Niedrigseitenschalter 27 ein, sondern den Niedrigseitenschalter 22, der der Spule L2 entspricht, und schaltet dieser nicht den Entladeschalter 63 ein, sondern den Entladeschalter 65. Der Injektorstromsteuerungsteil 67c schaltet nicht den Konstantstromschalter 43 sondern den Konstantstromschalter 45 ein und aus, um damit den Konstantstrom an die Spule L2 zu liefern.
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Der ECU 11 nutzt den gleichen Kondensator 51 für ein Liefern von Strom und ein Antreiben des Dosierventils 7 und der Injektoren 11 bis 14. Das Verhältnis (Zeitabweichung) zwischen dem Zeitpunkt für ein Antreiben des Dosierventils 7 und dem Zeitpunkt für ein Antreiben der Injektoren 11 bis 14 ist variabel und nicht festgelegt. Aus diesem Grund variiert die Aufladespannung VC zu dem Zeitpunkt des Startens des Antreibens des Dosierventils 7 mit mindestens der Zeitabweichung, von der Entladung des Kondensators 51 für ein Antreiben der Injektoren 11 bis 14, bis zu dem Starten des Antreibens des Dosierventils 7. Folglich wird zu dem Zeitpunkt des Antreibens des Dosierventils 7 von dem ersten Fall und dem zweiten Fall, die oben beschrieben wurden, angenommen sich unregelmäßig zu ergeben. In dem ersten Fall fällt die Aufladespannung nicht, um gleich einem oder niedriger als ein Untergrenzenwert VL zu sein, und der DC-DC-Wandler 52 arbeitet nicht, selbst wenn sich der Kondensator 51 an die Spule L7 entlädt. In dem zweiten Fall fällt die Aufladespannung VC, um gleich dem oder niedriger als der Untergrenzenwert VL zu sein, und der DC-DC-Wandler 52 arbeitet, wenn sich der Kondensator 51 an die Spule L7 entlädt.
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In dem zweiten Fall ist zu dem Zeitpunkt, bei dem die Konstantstromsteuerung für ein Liefern des Konstantstroms von der Leistungsquelle VB an die Spule L7 gestartet ist, nachdem der Kondensator 51 seine Entladung an die Spule L7 beendet, der DC-DC-Wandler 52 in Betrieb und folglich fällt die Leistungsversorgungsspannung VB im Vergleich zum ersten Fall.
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Wie in 3 zu sehen ist (besonders der Pumpenstrom), unterscheiden sich infolgedessen die Wellenformen des Stroms (Pumpenstrom), der unmittelbar nach dem Start der Konstantstromsteuerung zu der Spule L7 fließt, voneinander. In 3 repräsentieren eine fette Linie und eine dünne Linie innerhalb einer Ellipse, die mit einer gepunkteten Linie gekennzeichnet ist, jeweils Pumpenstromwellenformen in dem ersten Fall und dem zweiten Fall. Der Zeitpunkt t1 in 3 und 4 ist ein Startzeitpunkt der Konstantstromsteuerung, nach der Fertigstellung der Entladung des Kondensators 51 an die Spule L7. Insbesondere ist er ein Zeitpunkt, bei dem der Konstantstromschalter 43 das erste Mal eingeschaltet ist, nachdem der Entladeschalter 63 ausgeschaltet ist.
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Das heißt, dass die Leistungsversorgungsspannung VB aufgrund des Betriebs des DC-DC-Wandlers 52 in dem zweiten Fall im Vergleich zu dem ersten Fall fällt. Folglich wird mehr Zeit für ein Stabilisieren des Pumpenstroms, der mit der Fertigstellung des Entladens aus dem Kondensator 51 rasch fällt, auf einen Zielwert (Strom zwischen dem Niedrigseitenschwellenwert icL und dem Hochseitenschwellenwert IcH in 2) in der Konstantstromsteuerung benötigt. Insbesondere wird das Zeitintervall, das ab dann benötigt wird, wenn der Pumpenstrom auf den Niedrigseitenschwellenwert icL fällt und den Konstantstromschalter 43 das erste Mal nach dem Ende der Entladung einschaltet, bis der Pumpenstrom auf den Hochseitenschwellenwert icH ansteigt, in dem zweiten Fall länger als in dem ersten Fall.
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Infolgedessen variiert die Zeitdauer (Betriebsreaktionszeit des Dosierventils 7), ab dem das Dosierventil 7 gestartet ist, um angetrieben zu werden, bis das Ventilglied des Dosierventils 7 zu der Antriebsposition (Ventil-Schließen-Position) bewegt wird, jedes Mal, wenn das Dosierventil 7 angetrieben wird (insbesondere abhängig davon, ob der DC-DC-Wandler 52 zu der Zeit des Antriebs in Betrieb ist). Folglich ist die Genauigkeit der Steuerung der Hochdruckpumpe 5 verringert (insbesondere die Genauigkeit der Steuerung der Kraftstoffausgabe oder Ausgabemenge) der Hochdruckpumpe 5.
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Der ECU 11 gemäß der ersten Ausführungsform setzt daher eine vorgegebene Dauer als Aufladeverhinderungsdauer Tf für ein Unterbinden des Betriebs des DC-DC-Wandlers während einer Zeitlänge Tf innerhalb der Dosierventilantriebsdauer fest, wie in 4 zu sehen ist, während der der Strom (Pumpenstrom) an die Spule L7 des Dosierventils 7 geliefert wird. Die Aufladeverhinderungsdauer Tf beinhaltet einen Zeitpunkt (Konstantstromsteuerungsstartzeitpunkt) t1, bei dem der Pumpenstromsteuerungsteil 67c nach dem Beendigen der Entladung des Kondensators 51 an die Spule L7 zuerst den Konstantstromschalter 43 einschaltet. Wie in 4 zu sehen ist, ist insbesondere die Aufladeverhinderungsdauer Tf festgelegt, um ab dem Startzeitpunkt der Dosierventilantriebsdauer für die Zeitlänge Tf anzudauern. Die vorgegebene Dauer Tf, die der Aufladeverhinderungsdauer entspricht, ist festgelegt, um länger zu dauern als eine Dauer, die von dem Startzeitpunkt der Dosierventilantriebsdauer zu dem Startzeitpunkt t1 der Konstantstromsteuerung ist, und länger als die Betriebsreaktionsdauer, die von dem Startzeitpunkt der Dosierventilantriebsdauer zu dem Ventilschließen des Dosierventils 7 ist. Generell ist der Zeitpunkt des Ventilschließens des Dosierventils 7 später als der Startzeitpunkt der Konstantstromsteuerung.
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In dem ECU 11 startet der Mikrocomputer 71 das Ausführen der Aufladeverhinderungsverarbeitung, wie es in 5 zu sehen ist, für ein Festlegen der Aufladeverhinderungsdauer bei jedem Umschalten des Dosierventilantriebssignals von dem Niedrigniveau auf das Hochniveau (das heißt, bei jedem Startzeitpunkt der Dosierventilantriebsdauer). Die Verarbeitung, die durch den Mikrocomputer 71 ausgeführt wird, wird durch Ausführen der Programme, die in dem ROM 76 gespeichert sind, durch die CPU 75 realisiert.
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Wie in 5 zu sehen ist, setzt der Mikrocomputer 71 nach dem Starten der Aufladeverhinderungsverarbeitung das Aufladeberechtigungssignal für die Antriebssteuerungsschaltung 67 durch ein Umschalten von dem Hochniveau auf das Niedrigniveau in Schritt S110 fest. Folglich ist, wie oben beschrieben, der Kondensatoraufladesteuerungsteil 67c am Betrieb gehindert, und daher ist auch der DC-DC-Wandler 52 am Betrieb gehindert. Der Mikrocomputer 71 wartet, bis die vorgegebene Dauer Tf in Schritt S120 verstreicht. Wenn die vorgegebene Dauer Tf verstreicht, setzt der Mikrocomputer 71 das Aufladeberechtigungssignal durch Umschalten von dem Niedrigniveau in Schritt S130 auf das Hochniveau fest. Folglich ist der Kondensatoraufladesteuerungsteil 67c berechtigt zu arbeiten, und es erfolgt die Freigabe des DC-DC-Wandlers 52 in Bezug auf die Betriebsverhinderung. Der Mikrocomputer 71 beendet dann die Aufladeverhinderungsverarbeitung.
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In dem oben beschriebenen ECU 11 wird das Aufladeberechtigungssignal auf das Niedrigniveau festgesetzt, bis die vorgegebene Dauer Tf ab dem Startzeitpunkt der Dosierventilantriebsdauer für ein Bereitstellen des Pumpenstroms verstreicht, wie in 6 zu sehen ist, wodurch die Aufladeverhinderungsdauer für den DC-DC-Wandler 52 festgesetzt wird. In 6 kennzeichnet ein Aufladestrom einen Aufladestrom von dem DC-DC-Wandler 52 an den Kondensator 51. Eine Schwankung des Aufladestroms kennzeichnet den Betrieb des DC-DC-Wandlers 52. In 6 kennzeichnet ein Strom eines Injektor 11 beispielhaft den Antriebsstrom, der an den Injektor 11 geliefert wird (Strom, der zu der Spule L1 fließt), und ein Strom eines Injektors 12 kennzeichnet beispielhaft den Antriebsstrom, der an den Injektor I2 geliefert wird (Strom, der an die Spule L2 fließt).
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Aus diesem Grund wird in dem ECU 11 der DC-DC-Wandler 52 während der Dauer, die den Startzeitpunkt der Konstantstromsteuerung in der Dosierventilantriebsdauer beinhaltet, am Betrieb gehindert. Folglich wird die Leistungsversorgungsspannung VB in Abhängigkeit von dem Betrieb oder Nichtbetrieb des DC-DC-Wandlers 52 bei jedem Mal des Antreibens des Dosierventils 7 in dieser Dauer am Abnehmen oder Nichtabnehmen gehindert. Infolgedessen wird verhindert, dass sich die Wellenform des Pumpenstroms, der unmittelbar nach dem Starten der Konstantstromsteuerung geliefert wird, jedes Mal unterscheidet, wenn das Dosierventil 7 angetrieben wird. Es wird folglich verhindert, dass die Betriebsreaktionszeit des Dosierventils 7 zu jeder Antriebszeit variiert. Die Genauigkeit im Steuern der Kraftstoffausgabemenge der Hochdruckpumpe 5 kann verbessert werden. Da die Aufladeverhinderungsdauer Tf eingestellt ist, um länger als die Betriebsreaktionszeit des Dosierventils 7 zu sein, dauert die Aufladeverhinderungsdauer Tf an, bis das Ventilschließen des Dosierventils 7 endet, und der Betrieb des DC-DC-Wandlers 52 ist unterbunden. Infolgedessen kann verhindert werden, dass die Betriebsreaktionszeit des Dosierventils 7 zu jedem Antriebszeitpunkt variiert.
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Die Aufladeverhinderungsdauer Tf kann festgelegt werden, um ab einem vorgegebenen Zeitpunkt (beispielsweise der Aus-Zeitpunkt des Entladeschalters 63 oder der vorgegebene Zeitpunkt nach dem Aus-Zeitpunkt) nach dem Startzeitpunkt der Dosierventilantriebsdauer zu starten. Der ECU 11 setzt die Aufladeverhinderungsdauer Tf jedoch fest, um von dem Startzeitpunkt der Dosierventilantriebsdauer zu starten. Aus diesem Grund wird der Startzeitpunkt der Aufladeverhinderungsdauer Tf eindeutig bestimmt, und infolgedessen können beide, Hardware und Software für ein Festlegen der Aufladeverhinderungsdauer vereinfacht werden.
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Zweite Ausführungsform
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Ein ECU gemäß einer zweiten Ausführungsform wird unter Verwendung der gleichen Bezugsziffer 11 wie dafür in der ersten Ausführungsform beschrieben. Die ähnlichen strukturellen Elemente und die Verarbeitung werden mit den gleichen Bezugsziffern wie in der ersten Ausführungsform versehen. Dies gilt auch für andere Ausführungsformen, die später beschrieben werden.
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Der ECU 11 gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem ECU 11 gemäß der ersten Ausführungsform dadurch, dass der Mikrocomputer 71 eine Aufladeverhinderungsdauersteuerungsverarbeitung ausführt, wie in 7 zu sehen ist. Diese Aufladeverhinderungsdauersteuerungsverarbeitung ist für ein veränderliches Steuern der Aufladeverhinderungsdauer Tf (vorbestimmte Zeitlänge Tf der Aufladeverhinderungsdauer). Der Mikrocomputer 71 führt die Aufladeverhinderungsdauersteuerungsverarbeitung, die in 7 zu sehen ist, zu jedem Zeitpunkt aus, der eine vorgegeben Dauer vor dem Zeitpunkt des Umschaltens des Dosierventilantriebssignals vom Niedrigniveau zu dem Hochniveau ist (Startzeitpunkt der Dosierventilantriebsdauer), oder der unmittelbar vor dem Starten des Ausführen der Aufladeverhinderungsverarbeitung ist, wie beispielsweise in 5 zu sehen ist.
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Wie in 7 zu sehen ist, ermittelt der Mikrocomputer 71 bei Schritt S210 die Leistungsversorgungsspannung VB basierend auf der Spannung, die nach dem Starten der Aufladeverhinderungsdauersteuerungsverarbeitung an dem Knotenpunkt zwischen den Spannungsteilerwiderständen 73 und 74 entstanden ist. Der Mikrocomputer 71 bestimmt bei Schritt S220die Länge Tf der Aufladeverhinderungsdauer basierend auf der Leistungsversorgungsspannung VB, die bei Schritt S210 ermittelt wurde, und beendet dann die Aufladeverhinderungsdauersteuerungsverarbeitung.
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Die Verarbeitung von S220 wird wie folgt ausgeführt. In dem Mikrocomputer 71 speichert das ROM 76 Verzeichnisdaten, die ein Verhältnis zwischen der Leistungsversorgungsspannung VB und der Aufladeverhinderungsdauer Tf definieren, wie in 8 zu sehen ist. Die Verzeichnisdaten sind so festgelegt, dass die Aufladeverhinderungsdauer Tf ansteigt, wenn die Leistungsversorgungsspannung VB abnimmt. Der Mikrocomputer 71 ruft die Dauer Tf, die der Leistungsversorgungsspannung VB entspricht, die bei Schritt S210 ermittelt wurde, von den Verzeichnisdaten ab. Diese abgerufene Dauer Tf ist als die vorgegebene Dauer für ein Warten bei Schritt S210 in 5 festgelegt.
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Folglich variiert der Mikrocomputer 71 die Aufladeverhinderungsdauer Tf entsprechend der ermittelten Leistungsversorgungsspannung VB. Wie in 9 zu sehen ist, ist insbesondere die Aufladeverhinderungsdauer Tf auf eine lange Dauer Tf3 festgesetzt, wenn die Leistungsversorgungsspannung VB klein ist (niedrig). Der Mikrocomputer 71 setzt die Aufladeverhinderungsdauer Tf auf eine kurze Dauer Tf1 fest, wenn die Leistungsversorgungsspannung VB groß ist (hoch).
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Gemäß dem ECU 11 der zweiten Ausführungsform kann die Aufladeverhinderungsdauer Tf auf einen geeigneten Wert entsprechend der Leistungsversorgungsspannung VB, die vor dem Start der Dosierventilantriebsdauer oder zu dem Zeitpunkt der Ermittlung ermittelt wurde, verändert werden.
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Das heißt, der Betriebsreaktionszeitpunkt des Dosierventils 7 ist an sich mit der Leistungsversorgungsspannung VB veränderlich, und wird länger, wenn die Leistungsversorgungsspannung VB abnimmt. Durch folgendes Ansteigen der Aufladeverhinderungsdauer Tf bei einer Abnahme in der Leistungsversorgungsspannung VB wird die Aufladeverhinderungsdauer Tf aufrecht erhalten, um den Betrieb des DC-DC-Wandlers 52 zu verhindern, bis das Ventilschließen des Dosierventils 7 fertig gestellt ist, selbst wenn die Leistungsversorgungsspannung VB variiert. Infolgedessen kann die Genauigkeit im Steuern der Kraftstoffausgabemenge der Hochdruckpumpe 5 weiter verbessert werden. Da die Aufladeverhinderungsdauer Tf nicht auf eine lange Dauer eingestellt ist, wird verhindert, dass der Kondensator 51 nicht für eine unnötig lange Dauer aufgeladen wird.
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Als eine Modifikation kann beispielsweise der Mikrocomputer 71 die Aufladeverhinderungsdauer Tf durch Wählen von einem von mehreren vorgegebenen Werten bestimmen. In diesem Fall kann der Mikrocomputer 71 bestimmen, zu welchem der mehreren Spannungsbereiche der Leistungsversorgungsspannung die ermittelte Leistungsversorgungsspannung VB gehört, und bestimmt dieser dann die Aufladeverhinderungsdauer Tf gemäß dem ermittelten Spannungsbereich.
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Dritte Ausführungsform
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Ein ECU gemäß der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von dem ECU 11 gemäß der zweiten Ausführungsform dadurch, dass der Mikrocomputer 71 eine Aufladevermögensteuerungsverarbeitung ausführt, wie in 10 zu sehen ist. Diese Aufladevermögensteuerungsverarbeitung ist für ein veränderbares Steuern eines Kondensatoraufladevermögens des DC-DC-Wandlers 52 für das Aufladen des Kondensators 51 nach einem Ende der Aufladeverhinderungsdauer Tf. Das Aufladevermögen ist eine Größe der Aufladeenergie, die an den Kondensator 51 pro Zeiteinheit geliefert wird. Das Aufladevermögen ist durch ein Variieren des Aufladestroms veränderlich, den der DC-DC-Wandler 52 bereitstellt, um den Kondensator 51 aufzuladen. Der Mikrocomputer 71 führt die Aufladevermögenssteuerungsverarbeitung, die in 10 zu sehen ist, unmittelbar nach jedem Ausführen der Aufladeverhinderungsdauersteuerungsverarbeitung, wie in 7 zu sehen ist, aus.
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Wie in 10 zu sehen ist, bestimmt der Mikrocomputer 71 nach dem Starten der Aufladevermögenssteuerungsverarbeitung bei Schritt S310 den Aufladestrom an den Kondensator 51 entsprechend der Aufladeverhinderungsdauer Tf, die bei Schritt S220 in 7 bestimmt wurde.
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Insbesondere speichert der Mikrocomputer 71 in seinem ROM 76 Verzeichnisdaten, die ein Verhältnis zwischen der Aufladeverhinderungsdauer Tf und dem Aufladestrom definieren, wie in 11 zu sehen ist. Diese Verzeichnisdaten sind so festgelegt, dass der Aufladestrom (das heißt das Aufladevermögen) ansteigt, wenn die Aufladeverhinderungsdauer Tf ansteigt. Der Mirkocomputer 71 ruft den Aufladestrom, der der Aufladeverhinderungsdauer Tf entspricht, die bei Schritt S220 bestimmt wurde, von den Verzeichnisdatenab. Dieser abgerufene Aufladestrom ist ein festgestellter Aufladestrom. Für eine Realisierung des abgerufenen Aufladestroms berechnet der Mirkocomputer 71 den Ausschaltschwellenwert in der oben beschriebenen Aufladesteuerung, und gibt dieser den berechneten Ausschaltschwellenwert an den Kondensatoraufladesteuerungsteil 67c der Antriebssteuerungsschaltung 67 aus, damit die Aufladevermögensteuerungsverarbeitung beendet wird. Da der Aufladestrom und der Ausschaltschwellenwert korreliert sind, berechnet der Mikrocomputer 71 den Ausschaltschwellenwert, der an den Kondensatoraufladesteuerungsteil 67c auszugeben ist, basierend auf beispielsweise den Verzeichnisdatenoder einer mathematischen Gleichung, die eine solche Korrelation repräsentiert. Der Mikrocomputer 71 überträgt Daten, die den Ausschaltschwellenwert kennzeichnen (entsprechend einem Befehlswert des Aufladestrom), durch eine Kommunikationsleitung (nicht gezeigt) an den Kondensatoraufladesteuerungsteil 67c.
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Der Kondensatoraufladesteuerungsteil 67c verwendet den Ausschaltschwellenwert, der von den Mikrocomputer 71 ausgegeben wird, im Fall der Aufladesteuerung (Ein/AusSteuerung des Verstärkerschalters 54). Sobald der Ausschaltschwellenwert in der Aufladesteuerung ansteigt, steigt der Aufladestrom, der an den Kondensator 51 geliefert wird, wenn der Spannungsverstärkerschalter 54 von der Ein-Zustand- in die Aus-Zustand-Erhöhung umgeschaltet wird. Infolgedessen steigt entsprechend auch das Aufladevermögen des DC-DC-Wandlers 52 für ein Aufladen des Kondensators 51.
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Gemäß dem ECU 11 der dritten Ausführungsform wird das Aufladevermögen des DC-DC-Wandlers 52 für den Kondensator 51 entsprechend der Aufladeverhinderungsdauer Tf verändert. Wie in 12 zu sehen ist, wird insbesondere das Aufladevermögen entsprechend durch das Ansteigen des Aufladestroms an den Kondensator 51 gesteigert, wenn die Aufladeverhinderungsdauer Tf von einer kurzen Dauer Tfa auf eine lange Dauer Tfb gesteigert wird.
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Aus diesem Grund wird das Aufladevermögen gesteigert, selbst wenn beispielsweise die Aufladeverhinderungsdauer in dem Fall einer hohen Rotationsgeschwindigkeit des Motors gesteigert wird, und die Dauer der Aufladung des Kondensators 51 verkürzt wird. Infolgedessen wird verhindert, dass die Aufladespannung VC unzureichend wird. Da das Aufladevermögen nicht aufrechterhalten wird, um ununterbrochen groß zu sein, ist es möglich, Verlust durch einen Anstieg in dem Aufladevermögen zu unterdrücken (beispielsweise Verlust in dem Verstärkerschalter 54). Durch ein Verändern des Aufladestroms kann das Aufladevermögen einfach verändert werden.
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Als eine Modifikation kann beispielsweise der Mikrocomputer 71 den Aufladestrom (Aufladevermögen) durch ein Wählen eines von mehreren vorgegebenen Aufladestromwerten bestimmen. In diesem Fall kann der Mikrocomputer 71 bestimmen, zu welch einem von mehreren Aufladeverhinderungsdauerbereichen die bestimmte Aufladeverhinderungsdauer gehört, und bestimmt dieser dann den Aufladestrom entsprechend dem bestimmten Aufladeverhinderungsdauerbereich.
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Da die Länge der Aufladeverhinderungsdauer entsprechend der Leistungsversorgungsspannung VB bestimmt wird, kann der Mikrocomputer 71 den Aufladestrom (Aufladevermögen) entsprechend der Leistungsversorgungsspannung bestimmen. Diese Konfiguration variiert schließlich auch das Aufladevermögen entsprechend der Aufladeverhinderungsdauer Tf.
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Des Weiteren kann beispielsweise das Aufladevermögen entsprechend dem Einschaltschwellenwert in der Aufladesteuerung verändert werden. Wenn der Einschaltschwellenwert ansteigt, steigt die Ein/Aus-Anzahl des Spannungsverstärkerschalters 54 in einer Einheit an Zeit, und das Aufladevermögen steigt. Des Weiteren kann der Spannungsverstärkerschalter 54 als die Aufladesteuerung einzig für eine vorgegebene Aus-Dauer ausgeschaltet werden, und wieder eingeschaltet werden, wenn der Strom, der zu der Spannungsverstärkerspule 53 fließt, auf den Ausschaltschwellenwert ansteigt. In diesem Fall wird die Anzahl am Ein- und Ausschalten des Spannungsverstärkerschalters 54 pro Einheit an Zeit durch die Abnahme der Aus-Dauer gesteigert, und wird das Aufladevermögen gesteigert.
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Die vorliegende Erfindung ist oben mit Bezug auf dessen Ausführungsformen und dessen Modifikationen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann in verschiedenen Ausführungsformen verwirklicht werden. Die oben beschriebenen vorgegebenen numerischen Werte sind nur beispielhaft, und können andere Werte sein.
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In den oben beschriebenen Ausführungsformen wird beispielsweise der DC-DC-Wandler 52 durch ein Verhindern des Betriebs des Kondensatoraufladesteuerungsteils 67c vom Betrieb abgehalten. Der DC-DC-Wandler 52 kann beispielsweise durch Unterbrechen des Antriebssignals vom Betrieb abgehalten werden, das von dem Kondensatoraufladesteuerungsteil 76c an den Spannungsverstärkerschalter 54 abgegeben wird. Das Dosierventil 7 kann an der Auslassseite in der Hochdruckpumpe 5 für eine Ausgabe von Kraftstoff gelegen sein. Des Weiteren kann das Dosierventil 7 ein normalerweise geschlossener Typ sein, der öffnet, wenn ein Strom an die Spule L7 geliefert wird.
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Die Funktion, die in den Ausführungsformen durch ein strukturelles Element ausgeführt wird, kann von mehreren strukturellen Elementen geteilt werden. Ebenso kann die Funktion, die von mehreren strukturellen Elementen ausgeführt wird, von einem strukturellen Element ausgeführt werden. Zuletzt kann ein Teil der Struktur der oben beschriebenen Ausführungsformen durch eine herkömmliche Struktur ersetzt werden, die die eine ähnliche Funktion hat.
