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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Steuergerät bzw. eine Steuereinrichtung für ein elektromagnetisches Ventil, das einen Steuerungsschalter und einen Steuerungsabschnitt, der einen Speisestrom reguliert, der durch Steuern eines Antriebs des Steuerungsschalters an ein elektromagnetisches Ventil geliefert wird, beinhaltet.
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Hintergrund
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Die
JP-2000-27693A offenbart eine Akkumulatorkraftstoffeinspritzvorrichtung, die einen Injektor, der einen Hochdruckkraftstoff, der in einem Akkumulator akkumuliert wird, in einen Verbrennungsmotor einspritzt und bereitstellt, und die eine Hochdruckpumpe, die den Hochdruckkraftstoff des Akkumulators unter Druck setzt und zuführt, beinhaltet. Die Hochdruckpumpe beinhaltet ein Regulierventil, das eine Flussrate eines Kraftstoffs reguliert, der unter Verwendung einer Zuführpumpe aus einem Kraftstofftank bezogen wird, und eine Rotationspumpe, die den Kraftstoff unter Druck setzt, der von dem Regulierventil bereitgestellt wird, und die den Kraftstoff an eine gemeinsame Kraftstoffleitung (Common-Rail) liefert.
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Das Regulierventil beinhaltet ein Pumpenlinearsolenoid bzw. eine Pumpenlinearmagnetspule, eine Feder, einen Zylinder, und einen Ventilkörper. Ein Magnetfeld wird erzeugt, da ein Strom an die Pumpenlinearmagnetspule geliefert wird. Deshalb wird der Ventilkörper gemäß dem Magnetfeld in dem Zylinder bewegt.
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Wenn das Magnetfeld nicht erzeugt wird, befindet sich das Regulierventil in einem geöffneten Zustand. Wenn das Magnetfeld erzeugt wird, wird der Ventilkörper bewegt, um eine Wiederherstellungskraft der Feder aufzuheben, und dann wird sich der Ventilkörper in Kontakt mit dem Zylinder befinden. Deshalb befindet sich das Regulierventil in einem geschlossenen Zustand. Wenn danach das Magnetfeld verschwindet, wird der Ventilkörper durch die Wiederherstellungskraft der Feder bewegt, um in eine Ausgangsstellung zurückzukehren. Daher wird sich das Regulierventil in dem geöffneten Zustand befinden. Mit der obigen Beschreibung wird das Regulierventil gesteuert, um durch das Magnetfeld, das durch den Strom erzeugt wird, der an die Pumpenlinearmagnetspule geliefert wird, in dem geöffneten Zustand oder in dem geschlossenen Zustand zu sein.
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Da sich der Ventilkörper in Kontakt mit dem Zylinder befinden wird, wird sich das Regulierventil, das ein elektromagnetisches Ventil ist, in dem geschlossenen Zustand befinden. Ein Lärm wird erzeugt, wenn sich der Ventilkörper in Kontakt mit dem Zylinder befinden wird. Wenn eine Zeitabweichung des Stroms, der an die Pumpenlinearmagnetspule geliefert wird, erhöht wird, wird eine Betriebsgeschwindigkeit des Ventilkörpers erhöht, und diese wird größer werden.
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DE 100 38 654 A1 als gattungsbildendes Dokument aus dem Stand der Technik offenbart eine Antriebsvorrichtung für ein elektromagnetisches Ventil, das eine Leitungssteuerungsschaltung und eine Strombegrenzungswert-Einstellschaltung aufweist. Die Leitungssteuerungsschaltung schaltet einen FET ein und aus, so dass ein durch das elektromagnetische Ventil fließender Strom gleich einem vorbestimmten Strombegrenzungswert ist, der während einer ersten vorbestimmten Zeitdauer von einem Zeitpunkt an, zu dem ein Mikrocomputer ein Antriebssignal an die Leitungssteuerungsschaltung ausgibt, auf einen ersten Strombegrenzungswert eingestellt wird. Danach wird während einer zweiten Zeitdauer der vorbestimmte Strombegrenzungswert auf einen zweiten Strombegrenzungswert, der niedriger als der erste Strombegrenzungswert ist, umgeschaltet.
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WO 99 17 009 A1 offenbart ein Stellgerät, das ein Stellglied und einen Stellantrieb umfasst. Der Stellantrieb hat mindestens einen Elektromagneten mit einer Spule und eine bewegliche Ankerplatte. Ein erster Fangwert wird als Sollwert des Stroms durch die erste oder zweite Spule vorgegeben. Ein zweiter Fangwert wird als Sollwert vorgegeben, wenn eine erste Bedingung erfüllt ist. Ein Haltewert wird als Sollwert vorgegeben, wenn eine zweite Bedingung erfüllt ist.
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Zusammenfassung
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Die vorliegende Offenbarung wurde in Hinblick auf die obigen Sachverhalte getätigt, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ein Steuergerät für ein elektromagnetisches Ventil bereitzustellen, das einen Lärm reduziert, der durch einen Betrieb eines elektromagnetischen Ventils erzeugt wird.
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Dies wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs erreicht. Erfindungsgemäße Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Steuergerät für ein elektromagnetisches Ventil einen Steuerungsschalter, einen Steuerungsabschnitt, und einen Stromerfassungsabschnitt. Der Steuerungsschalter steuert eine Verbindung von einem elektromagnetischen Ventil und einer Energie bzw. einer Energiequelle. Der Steuerungsabschnitt regelt bzw. reguliert einen Speisestrom, der durch ein Steuern eines Antriebs des Steuerungsschalters an das elektromagnetische Ventil geliefert wird, und er steuert, um damit das elektromagnetische Ventil zu öffnen oder zu schließen. Der Stromerfassungsabschnitt erfasst den Speisestrom. Das elektromagnetische Ventil beinhaltet in einem Fall, bei dem der Speisestrom ein erster vorgegebener Strom wird, einen völlig geöffneten Zustand, und in einem Fall, bei dem der Speisestrom ein zweiter vorgegebener Strom wird, der größer als der erste vorgegebene Strom ist, einen völlig geschlossenen Zustand. Der Steuerungsabschnitt steuert den Antrieb des Steuerungsschalters basierend auf einem Erfassungsergebnis des Stromerfassungsabschnitts. Der Steuerungsabschnitt steuert den Antrieb des Steuerungsschalters in einer Geschlossen-Dauer, in der das elektromagnetische Ventil von dem völlig geöffneten Zustand auf den völlig geschlossenen Zustand gewechselt wird, unter Verwendung eines ersten Impulssignals mit einem Tastverhältnis, das variabel ist. Der Steuerungsabschnitt steuert den Antrieb des Steuerungsschalters in einer Geschlossener-Zustand-Halten-Dauer, in der das elektromagnetische Ventil in dem völlig geschlossenen Zustand gehalten wird, unter Verwendung eines zweiten Impulssignals, das den Speisestrom konstant hält, um so das elektromagnetische Ventil in dem völlig geschlossenen Zustand zu halten.
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Mit der obigen Beschreibung steuert der Steuerungsabschnitt den Antrieb des Steuerungsschalters während der Geschlossen-Dauer, in der das elektromagnetische Ventil von dem völlig geöffneten Zustand auf den völlig geschlossenen Zustand gewechselt wird, unter Verwendung des ersten Impulssignals mit dem Tastverhältnis, das konstant ist, und das geringer als 100% ist. Deshalb ist eine Betriebsgeschwindigkeit des Ventilkörpers des elektromagnetischen Ventils 90 verglichen mit der eines elektromagnetischen Ventils, das durch das erste Impulssignal mit dem Tastverhältnis, das gleich 100% ist, von dem völlig geöffneten Zustand auf den völlig geschlossenen Zustand gewechselt wird, reduziert. Folglich wird ein Lärm reduziert, der durch einen Betrieb des elektromagnetischen Ventils erzeugt wird. In diesem Fall wird der Lärm als ein Betriebslärm bezeichnet.
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Figurenliste
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Die oberen und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden durch die folgende Detailbeschreibung deutlicher, die mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erstellt wurde. In den Zeichnungen:
- ist 1 ein Blockschaltbild, das ein Konzept eines Steuergerätes für ein elektromagnetisches Ventil gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- ist 2 ein Ablaufdiagramm, das einen Betrieb des Steuergerätes für ein elektromagnetisches Ventil gemäß der Ausführungsform zeigt;
- ist 3 ein Ablaufdiagramm, das ein Verhältnis zwischen einem Speisestrom und einem zweiten Impulssignal zeigt;
- ist 4 ein Ablaufdiagramm, das eine erstes Modifikationsbeispiel des Betriebs des Steuergerätes für ein elektromagnetisches Ventil zeigt; und
- ist 5 ein Ablaufdiagramm, das ein zweites Modifikationsbeispiel des Betriebs des Steuergerätes für ein elektromagnetisches Ventil zeigt.
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Detailbeschreibung
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In den Ausführungsformen kann ein Teil, der mit einem Gegenstand übereinstimmt, der in einer vorangegangenen Ausführungsform beschrieben wurde, mit der gleichen Bezugsziffer versehen sein, und eine überflüssige Erläuterung kann für den Teil weggelassen werden. Wenn in einer Ausführungsform nur ein Teil einer Anordnung beschrieben ist, kann für die anderen Teile der Anordnung eine andere vorangegangene Ausführungsform angewendet werden. Die Teile können kombiniert werden, auch wenn es nicht ausdrücklich beschrieben ist, dass die Teile kombiniert werden können. Die Ausführungsformen können teilweise kombiniert werden, auch wenn es nicht ausdrücklich beschrieben ist, dass die Ausführungsformen kombiniert werden können, vorausgesetzt es gibt in der Kombination keine Schädigung.
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, die auf eine Hochdruckpumpe, die Kraftstoff an einen Motor liefert, angewendet wird.
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Erste Ausführungsform
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Mit Bezug auf 1 bis 3 wird ein Steuergerät bzw. eine Steuereinrichtung 100 für ein elektromagnetisches Ventil der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Wie in 1 zu sehen ist, beinhaltet das Steuergerät 100 für ein elektromagnetisches Ventil einen Steuerungsschalter 10, einen Steuerungsabschnitt 30, und einen Widerstand 50. Der Widerstand 50 wird für ein Erfassen eines Stroms verwendet. Der Steuerungsschalter 10 steuert eine Verbindung von einem elektromagnetischen Ventil 90 und einer Energie bzw. einer Energiequelle, und der Steuerungsabschnitt 30 steuert einen Antrieb des Steuerungsschalters 10. Der Steuerungsabschnitt 30 steuert die Verbindung von dem elektromagnetischen Ventil 90 und der Energie bzw. der Energiequelle, und reguliert einen Strom, der an das elektromagnetische Ventil 90 geliefert wird, durch ein Steuern des Antriebs des Steuerungsschalters 10. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der Strom, der an das elektromagnetische Ventil 90 geliefert wird, als ein Speisestrom bezeichnet. Wenn der Speisestrom ein erster vorgegebener Strom wird, ist das elektromagnetische Ventil 90 völlig geöffnet. In diesem Fall befindet sich das elektromagnetische Ventil 90 in einem völlig geöffneten Zustand. Wenn der Speisestrom ein zweiter vorgegebener Strom wird, der größer als der erste vorgegebene Strom ist, ist das elektromagnetische Ventil 90 völlig geschlossen. In diesem Fall befindet sich das elektromagnetische Ventil 90 in einem völlig geschlossenen Zustand. Der Steuerungsabschnitt 30 erfasst den Speisestrom basierend auf einem Strom, der durch den Widerstand 50 fließt, und steuert den Steuerungsschalter 10 basierend auf dem Speisestrom. Gemäß der vorliegenden Offenbarung entspricht ein Teil des Steuerungsabschnitts 30 und des Widerstands 50 einem Stromerfassungsabschnitt.
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Das Steuergerät 100 für ein elektromagnetisches Ventil beinhaltet des Weiteren ein Rückführungselement 70 und ein Auslösch- bzw. Löschelement 71. Der Steuerungsschalter 10 beinhaltet einen ersten Schalter 11 und einen zweiten Schalter 12. Wie in 1 zu sehen ist, sind der erste Schalter 11 und das Rückführungselement 70 in dieser Reihenfolge miteinander von der Energie bzw. der Energiequelle mit einer Masse in Reihe geschaltet. Ein erster Knoten M1, der zwischen dem ersten Schalter 11 und dem zweiten Schalter 12 platziert ist, ist mit einem ersten Ende des elektromagnetischen Ventils 90 verbunden. Der zweite Schalter 12 und der Widerstand 50 sind in dieser Reihenfolge miteinander von einem zweiten Ende des elektromagnetischen Ventils 90 mit einer Masse in Reihe geschaltet. Eine Steuerelektrode des ersten Schalters 11 und eine Steuerelektrode des zweiten Schalters 12 sind mit dem Steuerungsabschnitt 30 verbunden. Der Steuerungsabschnitt 30 gibt ein Steuersignal in die Steuerelektroden ein, um einen Antrieb des ersten Schalters 11 oder einen Antrieb des zweiten Schalters 12 zu steuern. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das Rückführungselement 70 eine Diode mit einer Anodenelektrode, die mit der Masse verbunden ist, und einer Kathodenelektrode, die mit dem ersten Knoten M1 verbunden ist. Das Löschelement 71 beinhaltet eine erste Diode 71a und eine zweite Diode 71b. Die zweite Diode 71b ist eine Schottky-Diode. Eine Anodenelektrode der ersten Diode 71a ist elektrisch mit einer Anodenelektrode der zweiten Diode 71b verbunden. Ein Kathodenelektrode der ersten Diode 71a ist mit der Steuerelektrode des zweiten Schalters 12 verbunden, und eine Kathodenelektrode der zweiten Diode 71b ist mit einem zweiten Knoten M2 verbunden, der zwischen dem zweiten Schalter 12 und dem zweiten Ende des elektromagnetischen Ventils 90 platziert ist.
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Das elektromagnetische Ventil 90 beinhaltet eine elektromagnetische Magnetspule. Der Speisestrom fließt durch die elektromagnetische Magnetspule, was eine Induktionsladung ist. Wenn der Steuerungsabschnitt 30 den ersten Schalter 11 und den zweiten Schalter 12 für ein Einschalten steuert, fließt der Speisestrom von der Energie bzw. der Energiequelle über den ersten Schalter 11 zu der elektromagnetischen Magnetspule, und fließt dieser über den zweiten Schalter 12 und den Widerstand 50 zur Masse. In diesem Fall befinden sich beide, der erste Schalter 11 und der zweite Schalter 12, in einem Antriebszustand. Eine Energie wird akkumuliert, die den Speisestrom dazu bringt, dass dieser von dem ersten Knoten M1 durch die elektromagnetische Magnetspule zu dem zweiten Knoten M2 fließt. Dann, wenn der Steuerungsabschnitt 30 den zweiten Schalter 12 eingeschaltet hält, und den ersten Schalter 11 steuert, dass dieser ausgeschaltet ist, fließt ein Strom durch die elektromagnetische Magnetspule unter Verwendung der Energie, selbst wenn der Speisestrom nicht an die elektromagnetische Magnetspule geliefert wird. In diesem Fall befindet sich der erste Schalter 11 in einem Nichtantriebszustand, und der zweite Schalter 12 befindet sich in dem Antriebszustand. Da der Steuerungsabschnitt 30 den ersten Schalter 11 steuert, damit dieser ausgeschaltet ist, fließt der Strom von dem Rückführungselement 70 an die elektromagnetische Magnetspule. Mit der obigen Beschreibung hat das Rückführungselement 70 eine Funktion, die den Strom dazu bringt, in einem Fall, bei dem der erste Schalter 11 ausgeschaltet ist, durch die Energie erzeugt zu werden, die in dem elektromagnetischen Fluss in Richtung der elektromagnetischen Magnetspule akkumuliert wird.
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Wenn der Steuerungsabschnitt 30 beide steuert, den ersten Schalter 11 und den zweiten Schalter 12, damit diese ausgeschaltet sind, nachdem die Energie in der elektromagnetischen Magnetspule akkumuliert wurde, wird die Energie durch das Löschelement 71 und den zweiten Schalter 12 verbraucht.
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Der erste Schalter 11 und der zweite Schalter 12 sind beide Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs, metal-oxide-semiconductor-field-effet transistors). Die Steuerelektroden sind Gate-Elektroden. Der Antrieb des ersten Schalters 11 oder der Antrieb des zweiten Schalters 12 wird durch ein Steuersignal gesteuert, wenn dieses in die Gate-Elektrode des ersten Schalters 11 oder die Gate-Elektrode des zweiten Schalters 12 eingegeben wird. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind beide, der erste Schalter 11 und der zweite Schalter 12, n-Typ MOSFETs. Beide, der erste Schalter 11 und der zweite Schalter 12, werden ausgeschaltet, wenn Signale, die ein Lo-Niveau eines Spannungsniveaus kennzeichnen, in die Gate-Elektroden eingegeben werden. Beide, der erste Schalter 11 und der zweite Schalter 12, werden eingeschaltet, wenn Signale, die ein Hi-Niveau des Spannungsniveaus kennzeichnen, in die Gate-Elektroden eingegeben werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das Lo-Niveau ein erstes Niveau, und das Hi-Niveau ist ein zweites Niveau. Wie in 2 zu sehen ist, ist das Lo-Niveau geringer als das Hi-Niveau.
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Der Steuerungsabschnitt 30 steuert das elektromagnetische Ventil 90 durch ein Steuern des Steuerungsschalters 10, um dieses zu öffnen oder zu schließen. Der Steuerungsabschnitt 30 steuert den Antrieb des ersten Schalters 11 und den Antrieb des zweiten Schalters 12 unter Verwendung des Steuersignals, dass das Hi-Niveau und das Lo-Niveau, die voneinander verschieden sind, beinhaltet. Wenn der Speisestrom nicht an das elektromagnetische Ventil 90 geliefert wird, befindet sich das elektromagnetische Ventil 90 in dem völlig geöffneten Zustand. Wenn der Speisestrom an das elektromagnetische Ventil 90 geliefert wird, wird das elektromagnetische Ventil 90 von dem völlig geöffneten Zustand auf den völlig geschlossenen Zustand gewechselt. Deshalb gibt der Steuerungsabschnitt 30 die Steuersignale, die das Lo-Niveau des Spannungsniveaus kennzeichnen, an beide, den ersten Schalter 11 und den zweiten Schalter 12, aus, wenn der Steuerungsabschnitt 30 das elektromagnetische Ventil 90 steuert, damit sich dieses in dem völlig geöffneten Zustand befindet. Während einer Geschlossen-Dauer, in der der Steuerungsabschnitt 30 das elektromagnetische Ventil 90 steuert, damit dieses von dem völlig geöffneten Zustand auf den völlig geschlossenen Zustand gewechselt wird, oder einer Geschlossener-Zustand-Halten-Dauer, in der der Steuerungsabschnitt 30 das elektromagnetische Ventil 90 steuert, damit dieses in dem völlig geschlossenen Zustand gehalten wird, gibt der Steuerungsabschnitt 30 die Steuersignale, die das Hi-Niveau des Spannungsniveaus kennzeichnen, an den ersten Schalter 11 und den zweiten Schalter 12 aus. Die Steuersignale beinhalten insbesondere ein erstes Steuersignal und ein zweites Steuersignal. Das erste Steuersignal mit einer Impulsbreite, die größer oder gleich 50% ist, und die geringer als 100% ist, wird an den ersten Schalter 11 ausgegeben, und das zweite Steuersignal mit einer Impulsbreite, die gleich 100% ist, wird an den zweiten Schalter 12 ausgegeben. Daher wird das elektromagnetische Ventil 90 von dem völlig geöffneten Zustand auf den völlig geschlossenen Zustand gewechselt, und es wird in dem völlig geschlossenen Zustand gehalten.
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Der Widerstand 50 ist mit dem zweiten Schalter 12 zwischen dem zweiten Ende des elektromagnetischen Ventils 90 und der Masse in Reihe geschaltet. Deshalb fließt der Speisestrom durch den Widerstand 50, wenn beide, der erste Schalter 11 und der zweite Schalter 12, eingeschaltet sind. Wie in 1 zu sehen ist, sind beide Enden des Widerstands 50 mit dem Steuerungsabschnitt 30 verbunden. Der Steuerungsabschnitt 30 erfasst eine Spannung, die auf den Widerstand 50 angewendet wird, und erfasst den Speisestrom, der durch den Widerstand 50 fließt, basierend auf einem Widerstandswert des Widerstands 50, der in dem Steuerungsabschnitt 30 gespeichert ist. Folglich erfasst der Steuerungsabschnitt 30 den Speisestrom.
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Das elektromagnetische Ventil 90 beinhaltet eine elektromagnetische Magnetspule, eine Feder, einen Zylinder, und einen Ventilkörper, die nicht gezeigt werden. Der Ventilkörper ist über die Feder in dem Zylinder bereitgestellt, und er wird in dem Zylinder durch ein Magnetfeld, das durch die elektromagnetische Magnetspule erzeugt wird, und eine Wiederherstellungskraft der Feder bewegt. Das elektromagnetische Ventil 90 befindet sich gemäß einer Bewegung des Ventilkörpers in dem völlig geöffneten Zustand oder in dem völlig geschlossenen Zustand. Das elektromagnetische Ventil 90 befindet sich in dem völlig geöffneten Zustand, wenn der Speisestrom gleich dem ersten vorgegebenen Strom ist. Das elektromagnetische Ventil 90 befindet sich in dem völlig geschlossenen Zustand, wenn der Speisestrom gleich dem zweiten vorgegebenen Strom ist. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der erste vorgegebene Strom Null. In diesem Fall wird das Magnetfeld nicht erzeugt, und der Ventilkörper wird nicht in dem Zylinder bewegt. Der Ventilkörper wird durch ein Aufheben der Wiederherstellungskraft der Feder bewegt, wenn der Speisestrom ab dem ersten vorgegebenen Strom erhöht wird. Dann, wenn der Speisestrom der zweite vorgegebene Strom wird, wird der Ventilkörper auf eine Stellung bewegt, bei der sich das elektromagnetische Ventil 90 in dem völlig geschlossenen Zustand befindet. Wenn der Speisestrom verringert wird, wird in diesem Fall der Ventilkörper durch die Wiederherstellungskraft der Feder bewegt, und das elektromagnetische Ventil 90 wird geöffnet.
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Während der Geschlossen-Dauer und der Geschlossener-Zustand-Halten-Dauer wird ein geschlossener Zustand des elektromagnetischen Ventils 90 gemäß der Impulsbreite des ersten Steuersignals bestimmt, das an den ersten Schalter 11 ausgegeben wird, da die Impulsbreite des zweiten Steuersignals, das an den zweiten Schalter 12 ausgegeben wird, gleich 100% ist. Das erste Steuersignal beinhaltet ein erstes Impulssignal, das in der Geschlossen-Dauer ausgegeben wird, und ein zweites Impulssignal, das in der Geschlossener-Zustand-Halten-Dauer ausgegeben wird. Das erste Impulssignal ist ein Impulssignal, das den Speisestrom erhöht, um das elektromagnetische Ventil 90 von dem völlig geöffneten Zustand auf den völlig geschlossenen Zustand zu wechseln, und es hat ein Tastverhältnis, das konstant ist. Das zweite Impulssignal ist ein Impulssignal, das den Speisestrom konstant hält, um so das elektromagnetische Ventil 90 in dem völlig geschlossenen Zustand zu halten, und es hat ein Tastverhältnis, das unbeständig ist.
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Wie in 2 zu sehen ist, wenn das erste Impulssignal in den ersten Schalter 11 zu einem Zeitpunkt t1, der ein Beginn der Geschlossen-Dauer ist, eingegeben wird, wird der Speisestrom mehrfach erhöht und verringert, um so allmählich auf den ersten vorgegebenen Strom erhöht zu werden. Wenn der Speisestrom zu einem Zeitpunkt t2 auf den zweiten vorgegebenen Strom erhöht wird, wird das zweite Impulssignal in den ersten Schalter 11 eingegeben. Dann wird der Speisestrom mehrfach erhöht und verringert, um so einen Zeitmittelwert des Speisestroms konstant zu halten. Zu einem Zeitpunkt t3 gibt der Steuerungsabschnitt 30 das Lo-Niveau des Spannungsniveaus an beide, das erste Steuersignal und das zweite Steuersignal, aus, um so den Speisestrom zu verringern.
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Der Steuerungsabschnitt 30 legt einen ersten Konstantstromschwellenwert und einen zweiten Konstantstromschwellenwert fest, die verwendet werden, um das elektromagnetische Ventil 90 in dem völlig geschlossenen Zustand zu halten. Der zweite Konstantstromschwellenwert ist größer als der erste Konstantstromschwellenwert. Wie in 3 zu sehen ist, gibt der Steuerungsabschnitt 30 das zweite Impulssignal aus, dass das Hi-Niveau des Spannungsniveaus kennzeichnet, wenn in der Geschlossener-Zustand-Halten-Dauer der Speisestrom geringer als der erste Konstantstromschwellenwert wird. Der Steuerungsabschnitt 30 gibt das zweite Impulssignal aus, dass das Lo-Niveau des Spannungsniveaus kennzeichnet, wenn in der Geschlossener-Zustand-Halten-Dauer der Speisestrom größer als der zweite Konstantstromschwellenwert wird. Mit der obigen Beschreibung ist der Zeitmittelwert des Speisestroms konstant. Des Weiteren setzt der Steuerungsabschnitt 30 mindestens eine, und zwar die Impulsbreite des zweiten Impulssignals oder eine Impulsdauer des zweiten Impulssignals, fest, basierend auf einer Zeitabweichung des Speisestroms. Die Zeitabweichung des Speisestroms ist eine Abweichung des Speisestroms über der Zeit. Außerdem sind beide, der erste Konstantstromschwellenwert und der zweite Konstantstromschwellenwert, geringer als der zweite vorgegebene Strom.
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Mit der obigen Beschreibung steuert der Steuerungsabschnitt 30 den Antrieb des ersten Schalters 11 während der Geschlossen-Dauer, in der das elektromagnetische Ventil 90 von dem völlig geöffneten Zustand auf den völlig geschlossenen Zustand gewechselt wird, unter Verwendung des ersten Impulssignals mit einem Tastverhältnis, das konstant ist, und das geringer als 100% ist. Deshalb wird eine Betriebsgeschwindigkeit des Ventilkörpers des elektromagnetischen Ventils 90 verglichen mit der eines elektromagnetischen Ventils, das durch das erste Impulssignal mit einem Tastverhältnis, das gleich 100% ist, von dem völlig geöffneten Zustand in den völlig geschlossenen Zustand gewechselt wird, reduziert. Folglich wird ein Lärm reduziert, der durch einen Betrieb des elektromagnetischen Ventils 90 erzeugt wird. In diesem Fall wird der Lärm als ein Betriebslärm bezeichnet.
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Wenn der Speisestrom in der Geschlossener-Zustand-Halten-Dauer geringer als der erste Konstantstromschwellenwert wird, gibt der Steuerungsabschnitt 30 das zweite Impulssignal aus, dass das Hi-Niveau des Spannungsniveaus kennzeichnet. Wenn der Speisestrom in der Geschlossener-Zustand-Halten-Dauer größer als der zweite Konstantstromschwellenwert wird, gibt der Steuerungsabschnitt 30 das zweite Impulssignal aus, dass das Lo-Niveau des Spannungsniveaus kennzeichnet. Folglich ist der Zeitmittelwert des Speisestroms konstant.
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Ein Widerstand des elektromagnetischen Ventils 90 unterscheidet sich abhängig von Produkten bzw. Ergebnissen. In diesem Fall wird der Widerstand als eine Last bezeichnet. Selbst wenn der Speisestrom konstant ist, der für ein mehrfaches Halten des elektromagnetischen Ventils 90 in dem völlig geschlossenen Zustand erforderlich ist, variiert eine Spannungsaufbringzeit, die den Speisestrom liefert bzw. in der der Speisestrom geliefert wird. In diesem Fall ist die Spannungsaufbringzeit eine Verbindungszeit zwischen dem elektromagnetischen Ventil 90 und der Energie bzw. der Energiequelle. Wenn der erste Schalter 11 durch eine PWM-Steuerung gesteuert wird, ist es erforderlich, dass die Impulsbreite gemäß der Ladung des elektromagnetischen Ventils festgelegt wird. In diesem Fall ist das elektromagnetische Ventil ein Steuerungsziel. Gemäß einer Anordnung, bei der der Speisestrom gesteuert wird, um sich in einem Bereich zwischen dem ersten Konstantstromschwellenwert und dem zweiten Konstantstromschwellenwert zu befinden, um so das elektromagnetische Ventil 90 in dem völlig geschlossenen Zustand zu halten, wird der Speisestrom, der das elektromagnetische Ventil 90 in dem völlig geschlossenen Zustand hält, ohne Bezug auf die Ladung des elektromagnetischen Ventils 90 an das elektromagnetische Ventil 90 geliefert. Folglich wird eine generelle vielseitige Verwendbarkeit einer Steuerung des elektromagnetischen Ventils 90 verbessert, und ein Herstellen des Steuerungsabschnitts 30 wird vereinfacht.
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Die generelle vielseitige Verwendbarkeit kann verbessert werden, da mehrere Impulsbreiten gespeichert sind, und die Impulsbreite gemäß dem elektromagnetischen Ventil 90 passend gewählt wird. Jedoch sind die Impulsbreiten, die gespeichert sind, begrenzt. Es ist möglich, dass ein ungeeignetes Impulssignal an den ersten Schalter 11 ausgegeben wird, und ein zusätzlicher Strom kann an das elektromagnetische Ventil 90 geliefert werden. Daher kann sich ein Strom erhöhen, der in dem elektromagnetischen Ventil 90 verbraucht wird. Da der Speisestrom gemäß der vorliegenden Ausführungsform gesteuert wird, um sich in einem Bereich zwischen dem ersten Konstantstromschwellenwert und dem zweiten Konstantstromschwellenwert zu befinden, um so das elektromagnetische Ventil 90 in dem völlig geschlossenen Zustand zu halten, wird es unterdrückt, dass der zusätzlich Strom ohne Bezug auf die Ladung des elektromagnetischen Ventils 90 an das elektromagnetische Ventil 90 geliefert wird, und es wird unterdrückt, dass der Strom erhöht wird, der in dem elektromagnetischen Ventil 90 verbraucht wird.
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Der Steuerungsabschnitt 30 setzt mindestens eine, und zwar die Impulsbreite des zweiten Impulssignals oder die Impulsdauer des zweiten Impulssignals, fest, basierend auf der Zeitabweichung des Speisestroms. Verglichen mit einer Anordnung, bei der beide, die Impulsbreite des zweiten Impulssignals und die Impulsdauer des zweiten Impulssignals, konstant sind, wird daher eine Schwankung des Speisestroms in der Geschlossener-Zustand-Halten-Dauer unterdrückt, und ein Erhöhen des Stroms wird unterdrückt, der in dem elektromagnetischen Ventil 90 verbraucht wird.
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Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die oben genannte Ausführungsform beschränkt, und kann auf verschiedene Ausführungsformen innerhalb des Sinnes und Geltungsbereichs der vorliegenden Offenbarung angewendet werden.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird ein Steuergerät 100 für ein elektromagnetisches Ventil für die Hochdruckpumpe verwendet, die den Kraftstoff an den Motor liefert. Jedoch kann das Steuergerät 100 für ein elektromagnetisches Ventil für irgendein elektromagnetisches Ventil oder irgendeinen Ventilkörper verwendet werden, das bzw. der gesteuert wird, um unter Verwendung des Speisestroms geöffnet oder geschlossen zu werden.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform fungiert der Steuerungsabschnitt 30 als der Stromerfassungsabschnitt. Jedoch kann der Steuerungsabschnitt 30 nicht als der Stromerfassungsabschnitt fungieren. In diesem Fall beinhaltet der Stromerfassungsabschnitt den Widerstand 50 und einen Erfassungsabschnitt, der einen Strom erfasst, der durch den Widerstand 50 fließt. Der Stromerfassungsabschnitt gibt ein Erfassungsergebnis des Stroms an den Steuerungsabschnitts 30 aus.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet das Steuergerät 100 für ein elektromagnetisches Ventil das Rückführungselement 70 und das Löschelement 71. Jedoch kann das Steuergerät 100 für ein elektromagnetisches Ventil das Rückführungselement 70 und das Löschelement 71 nicht beinhalten.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet der Steuerungsschalter 10 den ersten Schalter 11 und den zweiten Schalter 12. Jedoch kann der Steuerungsschalter 10 einen, und zwar den ersten Schalter 11 oder den zweiten Schalter 12 beinhalten. In diesem Fall wird das erste Steuersignal in den ersten Schalter 11 und den zweiten Schalter 12 eingegeben.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind beide, der erste Schalter 11 und der zweite Schalter 11, n-Typ MOSFETs. Jedoch können der erste Schalter 11 und der zweite Schalter 11 p-Typ MOSFETs oder Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (IGBTs; insulated gate bipolar transistors) sein.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Impulsbreite des ersten Steuersignals größer oder gleich 50% und geringer als 100%, und die Impulsbreite des zweiten Steuersignals ist gleich 100%. Jedoch kann eine Anordnung verwendet werden, bei der die Impulsbreite des zweiten Steuersignals größer oder gleich 50% und geringer als 100% ist, und die Impulsbreite des ersten Steuersignals gleich 100% ist. In diesem Fall wird der geschlossene Zustand des elektromagnetischen Ventils 90 gemäß der Impulsbreite des zweiten Steuersignals bestimmt. Das zweite Steuersignal beinhaltet das erste Impulssignal, das in der Geschlossen-Dauer ausgegeben wird, und das zweite Impulssignal, das in der Geschlossener-Zustand-Halten-Dauer ausgegeben wird. Des Weiteren ist eine Untergrenze der Impulsbreite 50%. Jedoch kann ein Wert, der größer als Null ist, als die Untergrenze verwendet werden. Beispielsweise kann die Untergrenze auf 25% festgesetzt werden.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform setzt der Steuerungsabschnitt 30 mindestens eine, und zwar die Impulsbreite des zweiten Impulssignals oder die Impulsdauer des zweiten Impulssignals, fest, basierend auf der Zeitabweichung des Speisestroms. Jedoch kann mindestens eine, und zwar die Impulsbreite des zweiten Impulssignals oder die Impulsdauer des zweiten Impulssignal, konstant sein.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der Speisestrom gesteuert, damit dieser in der Geschlossener-Zustand-Halten-Dauer konstant ist. Wie in 4 zu sehen ist, beinhaltet die Geschlossener-Zustand-Halte-Dauer jedoch zwei verschiedene Dauern, und Mittelwerte des Speisestroms in den zwei verschiedenen Dauern sind voneinander verschieden, und sie sind konstant. In diesem Fall werden ein erster Speisestrom und ein zweiter Speisestrom, der geringer als der erste Speisestrom ist, als der Speisestrom verwenden, der das elektromagnetische Ventil 90 in dem völlig geschlossenen Zustand hält. Der Steuerungsabschnitt 30 gibt das zweite Impulssignal entsprechend dem ersten Speisestrom und das zweite Impulssignal entsprechend dem zweiten Speisestrom aus. Wie in 4 zu sehen ist, steuert der Steuerungsabschnitt 30 den Antrieb des ersten Schalters 11 zu einem Zeitpunkt t2, der ein Beginn der Geschlossener-Zustand-Halten-Dauer ist, unter Verwendung des zweiten Impulssignals, das dem ersten Speisestrom entspricht. Wenn eine erste vorgegebene Zeitdauer t4 seit einem Zeitpunkt t1 verstrichen ist, steuert der Steuerungsabschnitt 30 den Antrieb des Steuerungsschalters 10 unter Verwendung des zweiten Impulssignals, das dem zweiten Speisestrom entspricht. Verglichen mit einer Anordnung, bei der das zweite Impulssignal in der Geschlossener-Zustand-Halten-Dauer konstant ist, wird in der obigen Anordnung ein Stromverbrauch des elektromagnetischen Ventils 90 unterdrückt. Zusätzlich hat das zweite Impulssignal, das dem ersten Speisestrom entspricht, eine Zeitdauer, in der das erste Steuersignal das Hi-Niveau des Spannungsniveaus kennzeichnet, und die Zeitdauer geringer als die des zweiten Impulssignals ist, das dem ersten Speisestrom entspricht.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das Tastverhältnis des ersten Impulssignals konstant. Jedoch wird das Tastverhältnis des ersten Impulssignals konstant gehalten, und der Wert des Tastverhältnisses kann veränderlich sein. Deshalb kann die Betriebsgeschwindigkeit des elektromagnetischen Ventils 90 reguliert werden.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das Tastverhältnis des ersten Impulssignals während der gesamten Dauer der Geschlossen-Dauer konstant. Wie in 5 zu sehen ist, kann der Steuerungsabschnitt das Tastverhältnis des ersten Impulssignals jedoch ändern, nachdem eine zweite vorgegebene Zeitdauer t5 seit einem Zeitpunkt, bei dem das erste Impulssignal ausgegeben wird, verstrichen ist. Die zweite vorgegeben Zeitdauer t5 ist eine Dauer, die erforderlich ist, damit das elektromagnetische Ventil 90 von dem völlig geöffneten Zustand auf den völlig geschlossenen Zustand gewechselt wird. Der Steuerungsabschnitt 30 setzt die zweite vorgegebene Zeitdauer t5 fest. Der Steuerungsabschnitt 30 bestimmt, ob der Speisestrom den zweiten vorgegebenen Strom erreicht, nachdem die zweite vorgegebene Zeitdauer t5 seit einem Zeitpunkt, bei dem das erste Impulssignal an den ersten Schalter 11 ausgegeben wird, verstrichen ist. Wenn der Steuerungsabschnitt 30 bestimmt, dass der Speisestrom den zweiten vorgegebenen Strom erreicht, gibt der Steuerungsabschnitt 30 das zweite Impulssignal an den ersten Schalter 11 aus. Wenn der Steuerungsabschnitt 11 bestimmt, dass der Speisestrom den zweiten vorgegebenen Strom nicht erreicht, ändert der Steuerungsabschnitt 30 das Tastverhältnis des ersten Impulssignals, um so eine Stromstärke des Speisestroms zu erhöhen. Wie in 5 zu sehen ist, ändert der Steuerungsabschnitt 30 das Tastverhältnis des ersten Impulssignals, damit es gleich 100% ist. Mit der obigen Beschreibung kann das Tastverhältnis des ersten Impulssignals festgesetzt werden, damit es einzig in einem Zeitbereich der Geschlossen-Dauer geringer als 100% ist, in der die zweite vorgegebene Zeitdauer t5 seit dem Zeitpunkt verstrichen ist, bei dem das Steuersignal an den ersten Schalter 11 ausgegeben wird, und das Tastverhältnis des ersten Impulssignals kann festgelegt werden, damit es in einem Zeitbereich der Geschlossen-Dauer gleich 100% ist, nachdem die zweite vorgegebene Zeitdauer t5 seit dem Zeitpunkt verstrichen ist, bei der das erste Steuersignal an den ersten Schalter 11 ausgegeben wird. Verglichen mit einer Anordnung, bei der das Tastverhältnis des ersten Impulssignals in der Geschlossen-Dauer konstant gehalten wird, kann das elektromagnetische Ventil 90 ohne ein Verschieben von der zweiten vorgegebenen Zeitdauer t5 in der obigen Anordnung genau auf den völlig geschlossenen Zustand bewegt werden.
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Während die vorliegende Offenbarung mit Bezug auf deren Ausführungsformen beschrieben worden ist, wird davon ausgegangen, dass die Offenbarung nicht auf die Ausführungsformen und Auslegungen beschränkt ist. Die vorliegende Offenbarung ist vorgesehen, um verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abzudecken. Hinzu kommt, dass zu den verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen, die bevorzugt werden, andere Kombinationen und Konfigurationen, die mehr, weniger oder einzig ein einzelnes Element beinhalten, auch innerhalb des Sinnes und Geltungsbereichs der vorliegenden Offenbarung sind.
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Ein Steuergerät für ein elektromagnetisches Ventil beinhaltet einen Steuerungsschalter, einen Steuerungsabschnitt, der einen Speisestrom, der über ein Steuern eines Antriebs des Steuerungsschalters an den Steuerungsabschnitt geliefert wird, reguliert, und der steuert, um das elektromagnetische Ventil zu öffnen oder zu schließen, und einen Stromerfassungsabschnitt, der den Speisestrom erfasst. Der Steuerungsabschnitt steuert den Antrieb des Steuerungsschalters basierend auf einem Erfassungsergebnis des Stromerfassungsabschnitts. Der Steuerungsabschnitt steuert den Antrieb des Steuerungsschalters in einer Geschlossen-Dauer, in der das elektromagnetische Ventil von dem völlig geöffneten Zustand auf den völlig geschlossenen Zustand gewechselt wird, unter Verwendung eines ersten Impulssignals mit einem Tastverhältnis, das variabel ist. Der Steuerungsabschnitt steuert den Antrieb des Steuerungsschalters in einer Geschlossener-Zustand-Halten-Dauer, in der das elektromagnetische Ventil in dem völlig geschlossenen Zustand gehalten wird, unter Verwendung eines zweiten Impulssignals, das den Speisestrom konstant hält, um so das elektromagnetische Ventil in dem völlig geschlossenen Zustand zu halten.
