DE102015200021A1

DE102015200021A1 - Kraftstoffinjektor-ansteuervorrichtung

Info

Publication number: DE102015200021A1
Application number: DE102015200021.4A
Authority: DE
Inventors: c/o DENSO CORPORATION Marubayashi Hiroki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-01-08
Filing date: 2015-01-05
Publication date: 2015-07-09
Anticipated expiration: 2035-01-06
Also published as: JP6221750B2; JP2015130763A; DE102015200021B4

Abstract

Eine Kraftstoffinjektor-Ansteuervorrichtung beinhaltet einen Kondensator (21), einen Stromsteuerschalter (25), und eine Schalter-Gemeinsamver-wendungseinrichtung (27, 41a, 53). In einer ersten Erregungsperiode wird einer Spule (13) eines Kraftstoffinjektors (11) ein Entladestrom von dem Kondensator zugeführt. In einer zweiten Erregungsperiode wird der Spule ein konstanter Strom von einer Leistungsversorgungsspannung zugeführt. Der Stromsteuerschalter ist mit der stromaufwärtigen Seite der Spule verbunden. In der ersten Erregungsperiode erlaubt es die Schalter-Gemeinsamverwendungseinrichtung, der Spule und dem Stromsteuerschalter den Entladestrom zuzuführen, indem sie einen hochpotenzialseitigen Anschluss des Kondensators mit der stromaufwärtigen Seite der Spule verbindet. In der zweiten Erregungsperiode erlaubt es die Schalter-Gemeinsamverwendungseinrichtung, der Spule den konstanten Strom zuzuführen, während sie verhindert, dass der Entladestrom dem Stromsteuerschalter zugeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ansteuern eines Kraftstoffinjektors.
Als ein Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs ist ein solenoidbetriebener Kraftstoffinjektor, der geöffnet wird, wenn eine Spule erregt wird, bekannt. Eine Ansteuervorrichtung zum Ansteuern bzw. Treiben des solenoidbetriebenen Kraftstoffinjektors steuert den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und die Kraftstoffeinspritzmenge durch Steuern der Erregung (d. h. des Erregungsbeginnzeitpunkts und der Erregungsdauer) der Spule.
Wie in zum Beispiel der JP-A-2006-336568 offenbart ist, beinhaltet diese Art einer Ansteuervorrichtung eine Spannungsverstärkerschaltung bzw. Spannungsboostschaltung, einen niedrigpotenzialseitigen Schalter und zwei hochpotenzialseitige Schalter. Die Spannungsverstärkerschaltung lädt einen Kondensator durch Erhöhen bzw. Anheben einer Batteriespannung. Der niedrigpotenzialseitige Schalter ist stromabseitig einer Spule angeordnet bzw. dieser nachgeschaltet. Die hochpotenzialseitigen Schalter sind stromaufseitig der Spule angeordnet bzw. dieser vorgeschaltet.
Der niedrigpotenzialseitige Schalter ist ein Wahlschalter zum Auswählen einer zu erregenden Zielspule und infolgedessen bzw. im weiteren Sinne eines anzusteuernden Zielkraftstoffinjektors.
Einer der hochpotenzialseitigen Schalter ist ein Entladeschalter zum Verbinden eines hochpotenzialseitigen Anschlusses des Kondensators mit der stromaufwärtigen Seite der Spule, so dass der Kondensator einen Entladestrom an die Spule liefern kann. Der andere der hochpotenzialseitigen Schalter ist ein Konstantstromschalter, der zwischen einem Versorgungszustand, in dem die Batteriespannung als eine Leistungsversorgung der stromaufwärtigen Seite der Spule zugeführt wird, und einem Nichtversorgungszustand, in dem die Batteriespannung der stromaufwärtigen Seite der Spule nicht zugeführt wird, wechselt. Der Konstantstromschalter wird eingeschaltet und ausgeschaltet bzw. EIN und AUS geschaltet, um einen konstanten Strom durch die Spule zu leiten, so dass der Injektor geöffnet gehalten werden kann. Darüber hinaus ist eine Diode zwischen dem Konstantstromschalter und der stromaufwärtigen Seite der Spule derart verschaltet, dass eine Anode der Diode mit dem Konstantstromschalter verbunden ist. Die Diode verhindert, dass elektrischer Strom von dem Kondensator über den Konstantstromschalter zu einer Batterieleitung fließt, wenn der Entladeschalter eingeschaltet ist. Diese Diode wird nachstehend als die ”Konstantdiode” bezeichnet.
Bei dieser Art von Ansteuervorrichtung wird der niedrigpotenzialseitige Schalter während einer Erregungsperiode, in der der Spule elektrischer Strom zugeführt wird, eingeschaltet bzw. auf EIN gehalten. Ferner wird der Entladeschalter eingeschaltet bzw. EIN gehalten, so dass der Kondensator den Entladestrom während einer vorbestimmten Zeitspanne ausgehend von dem Beginn der Erregungsperiode an die Spule liefern kann. Dann wird während eines Rests der Erregungsperiode der Konstantstromschalter EIN- und AUS-geschaltet, so dass der Spule ein konstanter Strom zugeführt werden kann.
Wie vorstehend beschrieben wurde, benötigt die konventionelle Ansteuervorrichtung zwei separate Schalter: Den Entladeschalter zum Veranlassen des Kondensators, den Entladestrom an die Spule zu liefern, und den Konstantstromschalter zum Zuführen eines konstanten Stroms zu der Spule unter Verwendung der Batteriespannung als einer Strom- bzw. Leistungsversorgung. Darüber hinaus wird die Konstantdiode benötigt. Demgemäß ist die Anzahl der Komponenten in der Ansteuervorrichtung erhöht.
In Anbetracht des Vorstehenden liegt der Erfindung als eine Aufgabe zugrunde, die Anzahl von Komponenten in einer Kraftstoffinjektor-Ansteuervorrichtung zu verringern.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Ansteuern bzw. Treiben eines Kraftstoffinjektors dazu konfiguriert, während einer vorbestimmten Erregungsperiode einen zumindest einen Entladestrom oder einen Konstantstrom enthaltenden elektrischen Strom an eine Spule des Kraftstoffinjektors zu liefern. Die Vorrichtung beinhaltet einen Kondensator, eine Erhöhungsschaltung, einen Stromsteuerschalter, und eine Schalter-Gemeinsam-verwendungseinrichtung. Der Kondensator speichert elektrische Energie und kann entladen werden, um den Entladestrom an die Spule des Kraftstoffinjektors zu liefern. Die Erhöhungsschaltung erhöht eine Leistungsversorgungsspannung und lädt den Kondensator mit der erhöhten Spannung. Die Erregungsperiode beinhaltet eine erste Zeitspanne und eine zweite Zeitspanne. Die erste Zeitspanne ist eine Zeitspanne ab einem Beginn der Erregungsperiode bis zu einem Verstreichen einer vorbestimmten Zeit. Die zweite Zeitspanne ist eine Zeitspanne ab dem Ende der ersten Zeitspanne bis zu dem Ende der Erregungsperiode. In der ersten Zeitspanne wird der Entladestrom der Spule des Kraftstoffinjektors zugeführt. In der zweiten Zeitspanne wechseln sich ein Zuführungszustand und ein Nichtzuführungszustand so ab, dass der Konstantstrom der Spule des Kraftstoffinjektors zugeführt wird. In dem Zuführungszustand wird die Leistungsversorgungsspannung der stromaufwärtigen Seite der Spule zugeführt. In dem Nichtzuführungszustand wird die Leistungsversorgungsspannung der stromaufwärtigen Seite nicht zugeführt.
Der Stromsteuerschalter ist mit der stromaufwärtigen Seite der Spule verbunden, um der Spule den Entladestrom und den Konstantstrom zuzuführen. In der ersten Zeitspanne erlaubt es die Schalter-Gemeinsamverwendungs-einrichtung, der Spule den Entladestrom zuzuführen, wenn der Stromsteuerschalter eingeschaltet ist, durch Verbinden eines hochpotenzialseitigen Anschlusses des Kondensators mit der stromaufwärtigen Seite der Spule. In der zweiten Zeitspanne erlaubt es die Schalter-Gemeinsamverwendungseinrichtung, den Zuführungszustand und den Nichtzuführungszustand zu alternieren, wenn der Stromsteuerschalter eingeschaltet und ausgeschaltet wird. In der ersten Zeitspanne erlaubt es die Schalter-Gemeinsamverwendungseinrichtung, dem Stromsteuerschalter den Entladestrom zuzuführen. In der zweiten Zeitspanne verhindert die Schalter-Gemeinsamverwendungseinrichtung, dass dem Stromsteuerschalter der Entladestrom zugeführt wird.
Somit erlaubt es die Schalter-Gemeinsamverwendungseinrichtung, den Stromsteuerschalter gemeinschaftlich zu verwenden und nicht nur als einen Entladeschalter zum Zuführen des Entladestroms von dem Kondensator zu der Spule, sondern auch als einen Konstantstromschalter zum Zuführen des Konstantstroms zu der Spule zu nutzen. Da die Vorrichtung keine getrennten bzw. separaten Entladeschalter und Konstantstromschalter aufweist, kann eine Konstantstromdiode, welche im vorstehend beschriebenen Stand der Technik erforderlich ist, entfallen. Demgemäß kann die Anzahl von Komponenten in der Vorrichtung verringert werden.
Die vorstehenden sowie weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung besser ersichtlich. Es zeigen:
1 ein vereinfachtes Diagramm einer Kraftstoffinjektor-Steuereinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
2 ein Zeitverlaufsdiagramm einer Ansteuerschaltung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
3 ein vereinfachtes Diagramm einer Kraftstoffinjektor-Steuereinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung; und
4 ein vereinfachtes Diagramm einer Kraftstoffinjektor-Steuereinrichtung gemäß einem Vergleichsbeispiel.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Eine Kraftstoffinjektor-Steuereinrichtung 1, welche eine Kraftstoffinjektor-Ansteuervorrichtung verkörpert, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben. Die Kraftstoffinjektor-Steuereinrichtung 1 steuert bzw. treibt Kraftstoffinjektoren zum getrennten Einspritzen von Kraftstoff in Zylinder eines mehrzylindrigen Motors eines Fahrzeugs an. Beispielhaft beschreibt das erste Ausführungsbeispiel einen Fall, in dem die Kraftstoffinjektor-Steuereinrichtung 1 vier Kraftstoffinjektoren 11-1, 11-2, 11-3 und 11-4 zum getrennten Einspritzen von Kraftstoff in vier (nicht gezeigte) Zylinder #1, #2, #3 und #4 ansteuert bzw. treibt. Die Kraftstoffinjektoren 11-1, 11-2, 11-3 und 11-4 werden nachstehend zuweilen kollektiv als der ”Kraftstoffinjektor 11” bezeichnet. Die Zylinder #1, #2, #3 und #4 werden nachstehend zuweilen kollektiv als der ”Zylinder #” bezeichnet.
Wie in 1 gezeigt ist, sind die Kraftstoffinjektoren 11-1, 11-2, 11-3 und 11-4 in zwei Gruppen unterteilt. Die erste Gruppe beinhaltet die Kraftstoffinjektoren 11-1 und 11-4, und die zweite Gruppe beinhaltet die Kraftstoffinjektoren 11-2 und 11-3. Zum Beispiel sei hierin angenommen, dass der Kraftstoff in der folgenden Reihenfolge in die Zylinder #1, #2, #3 und #4 eingespritzt wird: erster Zylinder #1 → zweiter Zylinder #2 → vierter Zylinder #4 > dritter Zylinder #3. In diesem Fall sind die zu der ersten Gruppe gehörenden Kraftstoffinjektoren 11-1 und 11-4 jeweils dazu konfiguriert, den Kraftstoff in den ersten Zylinder #1 und den vierten Zylinder #4 einzuspritzen, und sind die zu der zweiten Gruppe gehörenden Kraftstoffinjektoren 11-2 und 11-3 jeweils dazu konfiguriert, den Kraftstoff in den zweiten Zylinder #2 und den dritten Zylinder #3 einzuspritzen. Auf diese Weise sind die Kraftstoffinjektoren 11-1, 11-2, 11-3 und 11-4 derart in Gruppen eingeteilt, dass die zu derselben Gruppe gehörenden Kraftstoffinjektoren keine Kraftstoffeinspritzüberlappung haben. In anderen Worten gibt es keine Zeitspanne, in der zu derselben Gruppe gehörende Kraftstoffinjektoren den Kraftstoff zur selben Zeit einspritzen.
Die Kraftstoffinjektoren 11-1, 11-2, 11-3 und 11-4 weisen jeweils Spulen 13-1, 13-2, 13-3 und 13-4 auf. Die Spulen 13-1, 13-2, 13-3 und 13-4 werden nachstehend zuweilen kollektiv als die ”Spule 13” bezeichnet. Wenn die Spule 13 erregt wird, bewegt sich in dem Kraftstoffinjektor 11 eine (nicht gezeigte) Düsennadel in eine Ventilöffnungsstellung, und wird eine Kraftstoffeinspritzung durchgeführt. Demgegenüber kehrt dann, wenn die Spule 13 aberregt wird, die Düsennadel in eine Ventilschließposition zurück, und wird die Kraftstoffeinspritzung beendet.
Die stromaufwärtige bzw. eingangsseitige Seite und die stromabwärtige bzw. ausgangsseitige Seite der Spule 13 des Kraftstoffinjektors 11 sind über fahrzeuginterne Verkabelungen (d. h. Kabelbäume) separat bzw. getrennt mit der Einspritzsteuereinrichtung 1 verbunden. Innerhalb der Einspritzsteuereinrichtung 1 sind die stromaufwärtigen Seiten der zu der ersten Gruppe gehörenden Spulen 13-1 und 13-4 mit einer gemeinsamen Stromausgabeleitung 15-1 verbunden, und sind die stromaufwärtigen Seiten der zu der zweiten Gruppe gehörenden Spulen 13-2 und 13-3 mit einer gemeinsamen Stromausgabeleitung 15-2 verbunden.
Die Steuereinrichtung 1 weist Zylinderauswahlschalter 17-1, 17-2, 17-3 und 17-4 auf. Die Zylinderauswahlschalter 17-1, 17-2, 17-3 und 17-4 werden nachstehend zuweilen kollektiv als der ”Zylinderauswahlschalter 17” bezeichnet. Der Zylinderauswahlschalter 17 ist zwischen der stromabwärtigen Seite der Spule 13 und einer Masseleitung als einem Bezugs- oder Referenzpotenzial (beispielsweise 0 V) verschaltet. In einem in 1 gezeigten Beispiel ist der Zylinderauswahlschalter 17 ein Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET). Alternativ kann der Zylinderauswahlschalter 17 eine andere Art einer Schalteinrichtung sein, wie beispielsweise ein Bipolartransistor oder ein Bipolartransistor mit isolierten Gate (IGBT).
Wenn der Zylinderauswahlschalter 17 eingeschaltet wird, wird es möglich, die Spule 13 zu erregen und infolgedessen den Injektor 11 zu veranlassen, den Kraftstoff in den Zylinder # einzuspritzen. Wenn zum Beispiel der Zylinderauswahlschalter 17-1 eingeschaltet wird, wird es möglich, die Spule 13-1 zu erregen und infolgedessen den Injektor 11-1 zu veranlassen, den Kraftstoff in den Zylinder #1 einzuspritzen. Auf diese Weise dient der Zylinderauswahlschalter 17 als ein Schalter zum Auswählen einer zu erregenden Zielspule 13 und infolgedessen eines anzusteuernden Zielkraftstoffinjektors 11.
Die Drain-Anschlüsse der Zylinderauswahlschalter 17-1 und 17-4 sind jeweils mit den Spulen 13-1 und 13-4 verbunden. Die Source-Anschlüsse der Zylinderauswahlschalter 17-1 und 17-4 sind über einen Stromerfassungswiderstand 19-1 zum Erfassen eines durch die Spulen 13-1 und 13-4 fließenden Stroms mit der Masseleitung verbunden. Das heißt, der Stromerfassungswiderstand 19-1 ist mit ersten Anschlüssen der Zylinderauswahlschalter 17-1 und 17-4 verbunden, deren zweite, den ersten Anschlüssen gegenüberliegende Anschlüsse mit den Spulen 13-1 und 13-4 verbunden sind.
Gleichermaßen sind die Drain-Anschlüsse der Zylinderauswahlschalter 17-2 und 17-3 jeweils mit den Spulen 13-2 und 13-3 verbunden. Die Source-Anschlüsse der Zylinderauswahlschalter 17-2 und 17-3 sind über einen Stromerfassungswiderstand 19-2 zum Erfassen eines durch die Spulen 13-2 und 13-3 fließenden Stroms mit der Masseleitung verbunden. Das heißt, der Stromerfassungswiderstand 19-2 ist mit ersten Anschlüssen der Zylinderauswahlschalter 17-2 und 17-3 verbunden, deren zweite, den ersten Anschlüssen gegenüberliegende Anschlüsse mit den Spulen 13-2 und 13-3 verbunden sind.
Ferner beinhaltet die Einspritzsteuereinrichtung 1 einen Kondensator 21, eine (Spannungs)Erhöhungsschaltung bzw. Boosterschaltung 23, einen Stromsteuerschalter 25-1, und einen Stromsteuerschalter 25-2. Die Stromsteuerschalter 25-1 und 25-2 werden nachstehend zuweilen kollektiv als der ”Stromsteuerschalter 25” bezeichnet. Der Kondensator 21 speichert elektrische Energie, die zu der Spule 13 hin zu entladen ist. Die Erhöhungsschaltung 23 erhöht eine Batteriespannung VB, als eine Energie- bzw. Leistungsversorgungsspannung, auf eine erhöhte Spannung und lädt den Kondensator 21 mit der erhöhten Spannung. Die Batteriespannung VB ist eine Spannung einer an dem Fahrzeug verbauten Batterie. Der Stromsteuerschalter 25-1 ist mit den stromaufwärtigen Seiten der Spulen 13-1 und 13-4 der ersten Gruppe verbunden bzw. diesen vorgeschaltet und wird dazu verwendet, elektrischen Strom durch die Spulen 13-1 und 13-4 zu leiten. Der Stromsteuerschalter 25-2 ist mit den stromaufwärtigen Seiten der Spulen 13-2 und 13-3 verbunden bzw. diesen vorgeschaltet und wird dazu verwendet, elektrischen Strom durch die Spulen 13-2 und 13-3 zu leiten.
Wie noch zu beschreiben ist, beinhaltet die Erhöhungsschaltung 23 eine Ladediode 35. Der Stromsteuerschalter 25-1 ist in Reihe zwischen der Kathode der Ladediode 35 und einem ersten Ende der Stromausgangsleitung 15-1, deren zweites Ende mit den Spulen 13-1 und 13-4 verbunden ist, verschaltet. Gleichermaßen ist der Stromsteuerschalter 25-2 in Reihe zwischen der Kathode der Ladediode 35 und einem ersten Ende der Stromausgangsleitung 15-2, deren zweites Ende mit den Spulen 13-2 und 13-3 verbunden ist, verschaltet.
Der Stromsteuerschalter 25-1 spielt zwei Rollen bzw. hat zwei Funktionen: Die erste Rolle bzw. Funktion besteht darin, Strom aus dem Kondensator 21 zu den Spulen 13-1 und 13-4 der ersten Gruppe zu entladen. Die zweite Rolle bzw. Funktion besteht darin, einen konstanten Strom bzw. Konstantstrom aus der Batteriespannung VB als eine Leistungsversorgung an die Spulen 13-1 und 13-4 der ersten Gruppe zu liefern.
Gleichermaßen spielt der Stromsteuerschalter 25-2 zwei Rollen bzw. hat er zwei Funktionen: Die erste Rolle bzw. Funktion besteht darin, Strom aus dem Kondensator 21 zu den Spulen 13-2 und 13-3 der zweiten Gruppe zu entladen. Die zweite Rolle bzw. Funktion besteht darin, einen konstanten Strom bzw. Konstantstrom aus der Batteriespannung VB als eine Leistungsversorgung an die Spulen 13-2 und 13-3 der zweiten Gruppe zu liefern. Die Stromsteuerschalter 25-1 und 25-2 werden nachstehend zuweilen kollektiv als der ”Stromsteuerschalter 25” bezeichnet.
Der Kondensator 21 ist in Reihe mit einem Pfad (nachstehend als der ”Lade/Entlade-Pfad” bezeichnet) zwischen der Kathode der Ladediode 35 und der Masseleitung verschaltet. In dem Lade/Entlade-Pfad ist ein Pfadwählerschalter 27 als eine Schalteinrichtung in Reihe mit dem Kondensator 21 verschaltet.
In Übereinstimmung mit dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Pfadwählerschalter 27 ein P-Kanal-MOSFET mit einer parasitären Diode 27a. Der Pfadwählerschalter 27 ist derart verschaltet, dass eine Vorwärtsrichtung der parasitären Diode 27a dieselbe ist wie eine Richtung, in welcher ein Ladestrom zum Laden des Kondensators 21 fließt. In anderen Worten ist der Pfadwählerschalter 27 derart verschaltet, dass die Vorwärtsrichtung der parasitären Diode 27a entgegengesetzt zu einer Richtung ist, in welcher ein Entladestrom aus dem Kondensator 21 fließt. In dem in 1 gezeigten Beispiel ist der Pfadwählerschalter 27 mit der stromaufwärtigen Seite des Kondensators 21 verbunden. Alternativ kann der Pfadwählerschalter 27 mit der stromabwärtigen Seite des Kondensators 21 verbunden sein.
Die Erhöhungsschaltung 23 ist ein Gleichsignal-Gleichsignal- bzw. DC-DC-Wandler und beinhaltet eine (Spannungs)Erhöhungsspule bzw. Boosterspule 31, einen (Spannungs)Erhöhungsschalter bzw. Boosterschalter 33, und die Ladediode 35. Ein erstes Ende der Erhöhungsspule 31 wird mit der Batteriespannung VB versorgt. Der Erhöhungsschalter 33 ist eine Schalteinrichtung und in Reihe zwischen einem zweiten Ende der Erhöhungsspule 31 und der Masseleitung verschaltet. Spezieller ist ein erster Anschluss (d. h. ein Drain-Anschluss) des Erhöhungsschalters 33 mit dem zweiten Ende der Erhöhungsspule 31 verbunden, und ist ein zweiter Anschluss (d. h. ein Source-Anschluss) des Erhöhungsschalters 33 mit der Masseleitung verbunden. Die Anode der Ladediode 35 ist mit einem Pfad zwischen dem zweiten Ende der Erhöhungsspule 31 und dem ersten Anschluss des Erhöhungsschalters 33 verbunden.
In der Erhöhungsschaltung 23 wird dann, wenn der Erhöhungsschalter 33 eingeschaltet und ausgeschaltet wird, eine gegenelektromotorische Kraft größer als die Batteriespannung VB an dem zweiten Ende der Erhöhungsspule 31 erzeugt. Die gegenelektromotorische Kraft wird aus der Kathode der Ladediode 35 als die Erhöhungsspannung bzw. erhöhte Spannung (Boost-Spannung) ausgegeben. Der Kondensator 21 wird mit der von der Ladediode 35 ausgegebenen erhöhten Spannung geladen. Es wird angemerkt, dass auch dann, wenn der Pfadwählerschalter 27 ausgeschaltet ist, der Ladestrom über die parasitäre Diode 27a des Pfadwählerschalters 27 zu dem Kondensator 21 fließt.
Ferner beinhaltet die Einspritzsteuereinrichtung 1 eine Freilaufdiode 37-1, eine Freilaufdiode 37-2, eine Ansteuerschaltung 41, und einen Mikrocomputer 43.
Die Anode der Freilaufdiode 37-1 ist mit der Masseleitung verbunden, und die Kathode der Freilaufdiode 37-1 ist mit der Stromausgangsleitung 15-1 verbunden. Die Anode der Freilaufdiode 37-2 ist mit der Masseleitung verbunden, und die Kathode der Freilaufdiode 37-2 ist mit der Stromausgangsleitung 15-2 verbunden.
Die Ansteuerschaltung 41 steuert den Zylinderwählerschalter 17, den Stromsteuerschalter 25, den Pfadwählerschalter 27, und den Erhöhungsschalter 33, und erregt dadurch die Spule 13 und öffnet infolgedessen den Kraftstoffinjektor 11.
Der Mikrocomputer 41 erzeugt ein Einspritzbefehlssignal S#n für den Kraftstoffinjektor 11-n, wobei n eine Ganzzahl von 1 bis 4 ist, auf der Grundlage von Motorbetriebsinformation, die von an dem Fahrzeug verbauten (nicht gezeigten) Sensoren erhalten wurde. Die Motorbetriebsinformation kann zum Beispiel eine Motordrehzahl (ERS), ein Fahrpedalbetätigungsausmaß (ACC) und eine Motorkühlmitteltemperatur (ECT) beinhalten. Der Mikrocomputer 43 gibt das Einspritzbefehlssignal S#n an die Ansteuerschaltung 41 aus. Die Ansteuerschaltung 41 erregt die Spule 13-n, um den Kraftstoffinjektor 11-n zu öffnen, während einer Zeitspanne, in der das Einspritzbefehlssignal S#n einen aktiven Pegel hat. In Übereinstimmung mit dem ersten Ausführungsbeispiel ist der aktive Pegel ein hoher Pegel. Folglich legt der Mikrocomputer 43 eine individuelle Erregungszeitspanne für jede der Spulen 13.n basierend auf der Motorbetriebsinformation fest und hält den Pegel des Einspritzbefehlssignals S#n nur für die (Dauer der) Erregungszeitspanne hoch. In dem in 1 gezeigten Beispiel ist der Mikrocomputer 43 in die Einspritzsteuereinrichtung 1 integriert. Alternativ kann der Mikrocomputer 43 in eine Vorrichtung integriert sein, die sich von der Einspritzsteuereinrichtung 1 unterscheidet, und das Einspritzbefehlssignal S#n von der Vorrichtung aus an die Ansteuerschaltung 41 der Einspritzsteuereinrichtung 1 liefern.
Die Ansteuerschaltung 41 beinhaltet eine Stromsteuereinrichtung 41a und eine Ladesteuereinrichtung 41b. Die Stromsteuereinrichtung 41a steuert den Zylinderwählerschalter 17, den Stromsteuerschalter 25, und den Pfadwählerschalter 27. Die Ladesteuereinrichtung 41b steuert den Erhöhungsschalter 33 so, dass eine Spannung Vc des Kondensators 21 gleich einer vorbestimmten Sollspannung Vt (beispielsweise 50 V) sein kann. Die Spannung Vc des Kondensators 21 wird nachstehend zuweilen als die ”Kondensatorspannung Vc” bezeichnet.
Als Nächstes werden Betriebsabläufe der Stromsteuereinrichtung 41a und der Ladesteuereinrichtung 41b der Ansteuerschaltung 31 unter Bezugnahme auf 2 anhand eines Beispiels, in dem der Kraftstoffinjektor 11-1 der ersten Gruppe angesteuert wird, beschrieben. Hierbei sei angenommen, dass die Kondensatorspannung Vc vor dem Beginn der Kraftstoffeinspritzung gleich der Sollspannung Vt ist.
Wie in 2 gezeigt ist, schaltet dann, wenn das Einspritzbefehlssignal S#1, welches dem Kraftstoffinjektor 11-1 entspricht, der von dem Mikrocomputer 43 an die Ansteuerschaltung 41 gesendeten Einspritzbefehlssignale S#1, S#2, S#3 und S#4 von niedrigpegelig auf hochpegelig wechselt, die Stromsteuereinrichtung 41a den Zylinderwählerschalter 17-1, welcher dem Kraftstoffinjektor 11-1 entspricht, der Zylinderwählerschalter 17-1, 17-2, 17-3 und 17-4 ein. Die Stromsteuereinrichtung 41a hält den Zylinderwählerschalter 17-1 eingeschaltet, solange das Einspritzbefehlssignal S#1 hochpegelig ist.
Ferner schaltet dann, wenn das Einspritzbefehlssignal S#1 auf hochpegelig wechselt, die Stromsteuereinrichtung 11a den Pfadwählerschalter 27 ein, während der Stromsteuerschalter 25-1 der Stromsteuerschalter 25-1 und 25-2 eingeschaltet wird, welcher zu der ersten Gruppe gehört, zu der der Kraftstoffinjektor 11-1 gehört.
Infolgedessen wird ein hochpotenzialseitiger Anschluss (d. h. ein positiver Anschluss) des Kondensators 21 mit der stromaufwärtigen Seite der Spule 13-1 des Kraftstoffinjektors 11-1 verbunden, so dass der Kondensator 21 entladen werden kann, um Entladestrom an die Spule 13-1 zu liefern. Der Entladestrom fließt in der folgenden Reihenfolge: Kondensator 21 → Pfadwählerschalter 27 → Stromsteuerschalter 25-1 → Spule 13-1 → Zylinderwählerschalter 17-1 → Stromerfassungswiderstand 19-1 → Masseleitung. Der Injektor 11-1 wird durch den Entladestrom geöffnet.
Ferner erfasst die Stromsteuereinrichtung 41a elektrischen Strom, der durch die Spule 13-1 fließt (d. h. Ansteuerstrom zum Ansteuern bzw. Treiben des Kraftstoffinjektors 11-1), auf der Grundlage eines Spannungsabfalls an dem Stromerfassungswiderstand 19-1. Der durch die Spule 13-1 fließende Strom wird nachstehend zuweilen als der ”Spulenstrom” bezeichnet.
Die Stromsteuereinrichtung 41a ermittelt, ob der Spulenstrom einen Sollmaximalwert Ip für den Entladestrom erreicht, nachdem der Stromsteuerschalter 25-1 und der Pfadwählerschalter 27 eingeschaltet wurden. Wenn ermittelt wird, dass der Spulenstrom den Sollmaximalwert Ip erreicht, schaltet die Stromsteuereinrichtung 41a den Stromsteuerschalter 25-1 und den Pfadwählerschalter 27 aus.
Infolgedessen wird der Entladestrom von dem Kondensator 21 zu der Spule 13-1 unterbrochen, und fließt ein Freilaufstrom von der Seite der Masseleitung aus über die Freilaufdiode 37-1 zu der Spule 13-1. Demgemäß nimmt der Spulenstrom allmählich ab.
In 2 repräsentiert P1 eine erste Periode oder Zeitspanne von dem Beginn der Erregungsperiode bis zu dem Ende der Entladung des Kondensators 21. In Übereinstimmung mit dem ersten Ausführungsbeispiel ist die erste Zeitspanne P1 als eine Zeitspanne ab dem Beginn der Erregung der Spule 13-1 bis zu dem Ende der Entladung des Kondensators 21 definiert. Alternativ kann die erste Zeitspanne P1 eine Zeitspanne ab dem Beginn der Erregung der Spule 13-1 bis zu einem Verstreichen einer vorbestimmten Zeit sein.
In 2 repräsentiert P2 eine zweite Periode oder Zeitspanne ab dem Ausschalten sowohl des Stromsteuerschalters 25-1 und des Pfadwählerschalters 27 durch die Stromsteuereinrichtung 41a bis zu dem Ende der Erregungsperiode, d. h. bis das Einspritzbefehlssignal S#1 auf niedrigpegelig wechselt. Während der zweiten Zeitspanne P2 führt die Stromsteuereinrichtung 41a durch Ein- und Aus-Schalten des Stromsteuerschalters 25-1 eine Konstantstromsteuerung so durch, dass der Spulenstrom konstant und kleiner als der Sollmaximalwert Ip sein kann.
Die Konstantstromsteuerung wird mit ausgeschaltetem Pfadwählerschalter 27 durchgeführt. Wenn der Stromsteuerschalter 25-1 unter der Bedingung, dass der Pfadwählerschalter 27 ausgeschaltet gehalten wird, eingeschaltet wird, wird die Batteriespannung VB über die Erhöhungsspule 31 und die Ladediode 35 der stromaufwärtigen Seite der Spule 13-1 zugeführt. Demgegenüber wird dann, wenn der Stromsteuerschalter 25-1 unter der Bedingung, dass der Pfadwählerschalter 27 ausgeschaltet gehalten wird, ausgeschaltet wird, die Batteriespannung VB der stromaufwärtigen Seite der Spule 13-1 nicht zugeführt.
In der zweiten Zeitspanne P1, in der die Konstantstromsteuerung durchgeführt wird, fließt dann, wenn der Stromsteuerschalter 25-1 eingeschaltet ist, aufgrund der als die Energie- oder Leistungsversorgung angelegten Batteriespannung VB über die Erhöhungsspule 31 und die Ladediode 35 elektrischer Strom zu der Spule 13-1, und zirkuliert dann, wenn der Stromsteuerschalter 25-1 ausgeschaltet ist, Freilaufstrom aus der Masseleitung durch die Freilaufdiode 37-1.
Im Einzelnen beinhaltet die von der Stromsteuereinrichtung 41a durchgeführte Konstantstromsteuerung zwei Steuerprozesse. Zum Beispiel führt die Stromsteuereinrichtung 41a den ersten Steuerprozess während einer Zeitspanne ab dem Beginn der zweiten Zeitspanne P2 bis zu einem Verstreichen einer vorbestimmten Zeit Ta durch, und führt dann den zweiten Steuerprozess während einer Zeitspanne ab dem Verstreichen der vorbestimmten Zeit Ta bis zu dem Ende der zweiten Zeitspanne P2 durch.
In dem ersten Steuerprozess schaltet die Stromsteuereinrichtung 41a den Stromsteuerschalter 25-1 ein, wenn erfasst wird, dass der Spulenstrom auf oder unter einen ersten unteren Grenzwert Ic1L sinkt, und schaltet den Stromsteuerschalter 25-1 aus, wenn erfasst wird, dass der Spulenstrom auf oder über einen ersten oberen Grenzwert Ic1H ansteigt.
In dem zweiten Steuerprozess schaltet die Stromsteuereinrichtung 41a den Stromsteuerschalter 25-1 ein, wenn erfasst wird, dass der Spulenstrom auf oder unter einen zweiten unteren Grenzwert Ic2L sinkt, und schaltet den Stromsteuerschalter 25-1 aus, wenn erfasst wird, dass der Spulenstrom auf oder über einen zweiten oberen Grenzwert Ic2H ansteigt.
Der erste obere Grenzwert Ic1H ist größer als der erste untere Grenzwert Ic1L. Der zweite obere Grenzwert Ic2H ist größer als der zweite untere Grenzwert Ic2L. Der erste obere Grenzwert Ic1H ist größer als der zweite obere Grenzwert Ic2H. Der erste untere Grenzwert Ic1L ist größer als der zweite untere Grenzwert Ic2L.
In Übereinstimmung mit der vorstehend beschriebenen Konstantstromsteuerung wird dann, wenn der Spulenstrom von dem Sollmaximalwert Ip aus auf oder unter den ersten unteren Grenzwert Ic1L sinkt, der Stromsteuerschalter 25-1 wiederholt eingeschaltet und ausgeschaltet, bis die Zeit Ta verstreicht. Daher wird ein Mittelwert des Spulenstroms über die Zeitspanne ab den Beginn der zweiten Zeitspanne P2 bis zu dem Verstreichen der Zeit Ta zu einem ersten konstanten Wert zwischen dem ersten unteren Grenzwert Ic1L und dem ersten oberen Grenzwert Ic1H. Dann wird ein Mittelwert des Spulenstroms über die Zeitspanne ab dem Verstreichen der Zeit Ta bis zu dem Ende der zweiten Zeitspanne P2 zu einem zweiten konstanten Wert zwischen dem zweiten unteren Grenzwert Ic2L und dem zweiten oberen Grenzwert Ic2H. Der Spulenstrom des ersten konstanten Werts ist ein sogenannter Ansprecherregungsstrom, und der Spulenstrom des zweiten konstanten Werts ist ein sogenannter Haltestrom. Das heißt, der erste konstante Wert ist die Strommenge, die benötigt wird, um den Injektor 11 sicher zu öffnen, und der zweite konstante Wert ist die kleinste Strommenge, die benötigt wird, um den Injektor 11 offen zu halten, nachdem der Injektor 11 geöffnet wurde. Auf diese Weise wechselt der durch die Spule 13 fließende Spulenstrom zwischen zwei konstanten Werten. Es ist jedoch nicht immer notwendig, dass der Spulenstrom zwischen zwei konstanten Werten wechselt.
Wenn dann das von dem Mikrocomputer 43 gesendete Einspritzbefehlssignal S#1 von hochpegelig auf niedrigpegelig wechselt, schaltet die Stromsteuereinrichtung 41a den Zylinderwählerschalter 17-1 aus und beendet die Konstantstromsteuerung durch Halten des Stromsteuerschalters 25-1 im ausgeschalteten Zustand. Infolgedessen wird die Spule 13-1 aberregt, wird der Kraftstoffinjektor 11-1 geschlossen, und wird die Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder #1 beendet.
Wie in 2 gezeigt ist, steigt während der zweiten Zeitspanne P2, in der die Konstantstromsteuerung durchgeführt wird, die Kondensatorspannung Vc jedes Mal an, wenn der Stromsteuerschalter 25-1 ausgeschaltet wird. Dies ist so, weil jedes Mal, wenn der Stromsteuerschalter 25-1 ausgeschaltet wird, in der Erhöhungsspule 31 eine gegenelektromotorische Kraft erzeugt wird, und der Kondensator 21 durch die gegenelektromotorische Kraft über die Ladediode 35 und die parasitäre Diode 27a des Pfadwählerschalters 27 geladen wird.
Demgegenüber überwacht während einer Zeitspanne, in der alle Einspritzbefehlssignale S#1–S#4 niedrigpegelig sind (d. h. in der keinerlei Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird) die Ladesteuereinrichtung 41b die Kondensatorspannung Vc und schaltet den Erhöhungsschalter 33 so ein und aus, dass die Kondensatorspannung gleich der Sollspannung Vt sein kann. Wenn der Kondensator 21 geladen wird, kann die Ladesteuereinrichtung 41b den Pfadwählerschalter 27 einschalten. Das heißt, da der Kondensator 21 geladen wird, wenn keinerlei Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, beeinflusst das Einschalten des Pfadwählerschalters 27 die Steuerung des Kraftstoffinjektors 11 nicht.
Verglichen mit dann, wenn der Kraftstoffinjektor 11-1 angesteuert wird, steuert die Stromsteuereinrichtung 41a den zu derselben Gruppe wie der Kraftstoffinjektor 11-1 gehörenden Kraftstoffinjektor 11-4 durch Einschalten des Zylinderwählerschalters 17-4 anstelle des Zylinderwählerschalters 17-1 an.
Wenn irgendeiner der zu der zweiten Gruppe gehörenden Kraftstoffinjektoren 112 und 11-3 angesteuert wird, erfasst die Stromsteuereinrichtung 41a durch die Spule 13-2 oder 13-3 fließenden elektrischen Strom auf der Grundlage eines Spannungsabfalls an dem Stromerfassungswiderstand 19-2. Verglichen mit dann, wenn der Kraftstoffinjektor 11-1 angesteuert wird, steuert die Stromsteuereinrichtung 41a den Kraftstoffinjektor 11-2 durch Einschalten des Zylinderwählerschalters 17-2 anstelle des Zylindennwählerschalters 17-1 an, während der Stromsteuerschalter 25-2 anstelle des Stromsteuerschalters 25-1 eingeschaltet wird bzw. ist. Gleichermaßen steuert im Vergleich zu dann, wenn der Kraftstoffinjektor 11-1 angesteuert wird, die Stromsteuereinrichtung 41a den Kraftstoffinjektor 11-3 durch Einschalten des Zylinderwählerschalters 17-3 anstelle des Zylinderwählerschalters 17-1 an, während der Stromsteuerschalter 25-2 anstelle des Stromsteuerschalters 25-1 eingeschaltet wird bzw. ist.
4 zeigt eine Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung 61 als ein Vergleichsbeispiel. Die Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung 61 wird nachstehend zuweilen als die ”Vergleichssteuereinrichtung 61” bezeichnet.
In der Vergleichssteuereinrichtung 61 ist ein Konstantstromschalter 63-1 zwischen der Leitung der Batteriespannung VB und der Stromausgangsleitung 15-1 verschaltet und wird so eingeschaltet und ausgeschaltet, dass ein konstanter Strom an die Spulen 13-1 und 13-4, die zu der ersten Gruppe gehören, geliefert werden kann. Gleichermaßen ist ein Konstantstromschalter 63-2 zwischen der Leitung der Batteriespannung VB und der Stromausgangsleitung 15-2 verschaltet und wird so eingeschaltet und ausgeschaltet, dass ein konstanter Strom an die Spulen 13-2 und 13-3, die zu der zweiten Gruppe gehören, geliefert werden kann. Darüber hinaus ist eine Diode 65-1 derart zwischen dem Konstantstromschalter 63-1 und der Stromausgangsleitung 15-1 verschaltet, dass die Anode der Diode 65-1 mit dem Konstantstromschalter 63-1 verbunden ist. Gleichermaßen ist eine Diode 65-2 derart zwischen dem Konstantstromschalter 63-2 und der Stromausgangsleitung 15-2 verschaltet, dass die Anode der Diode 65-2 mit dem Konstantstromschalter 63-2 verbunden ist. Ferner hat die Vergleichssteuereinrichtung 61 keinen Pfadwählerschalter 27, und bleibt der hochpotenzialseitige Anschluss des Kondensators 21 mit der Kathode der Ladediode 35 verbunden.
In der Vergleichssteuereinrichtung 61 ist der Stromsteuerschalter 25 speziell dazu ausgelegt, den Kondensator 21 zu entladen, um Entladestrom an die zu erregende Spule 13 zu liefern. Einer der Konstantstromschalter 63-1 und 63-2 wird so eingeschaltet und ausgeschaltet, dass die Batteriespannung VB als eine Leistungsversorgung konstanten Strom an die zu erregende Spule 13 liefern kann. Die Diode 65-1 verhindert, dass der Strom aus dem Kondensator 21 über den Konstantstromschalter 63-1 zu der Leitung der Batteriespannung VB fließt, wenn der Stromsteuerschalter 25-1 eingeschaltet wird bzw. ist. Gleichermaßen verhindert die Diode 65-2, dass der Strom aus dem Kondensator 21 über den Konstantstromschalter 63-2 zu der Leitung der Batteriespannung VB fließt, wenn der Stromsteuerschalter 25-2 eingeschaltet wird bzw. ist. Falls die Vergleichssteuereinrichtung 61 die Dioden 65-1 und 65-2 nicht aufweist, fließt der Strom aus dem Kondensator 21 über (nicht gezeigte) parasitäre Dioden der Konstantstromschalter 63-1 und 63-2 zu der Leitung der Batteriespannung VB, wenn die Stromsteuerschalter 25-1 und 25-2 eingeschaltet werden bzw. sind, unabhängig davon, ob die Konstantstromschalter 63-1 und 63-2 eingeschaltet sind.
Verglichen mit der in 4 gezeigten Vergleichssteuereinrichtung 61 benötigt die Steuereinrichtung 1 die Konstantstromschalter 63-1 und 63-2 und die Dioden 65-1 und 65-2 nicht, obwohl die Steuereinrichtung 1 den Pfadwählerschalter 27 benötigt. Insbesondere wird in jeder der Steuereinrichtung 1 und der Vergleichssteuereinrichtung 61 ein Kondensator 21 zwischen bzw. von zwei Stromausgangsleitungen 15-1 und 15-2 geteilt bzw. gemeinsam genutzt. Obwohl die Vergleichssteuereinrichtung 61 die Konstantstromschalter 63-1 und 63-2 sowie die Dioden 65-1 und 65-2 benötigt, benötigt daher die Steuereinrichtung 1 die Konstantstromschalter 63-1 und 63-2 sowie die Dioden 65-1 und 65-2 nicht.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird bei der Steuereinrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel während der ersten Zeitspanne P1, in der der Kondensator 21 entladen wird, um Entladestrom an die zu erregende Spule 13 zu erregen, der Stromsteuerschalter 25 eingeschaltet, die Hochpotenzialseite des Kondensators 21 mit der stromaufwärtigen Seite der Spule 13 verbunden, und fließt der Entladestrom aus dem Kondensator 21 zu der Spule 13. In der zweiten Zeitspanne P1 bzw. P2, in der die Batteriespannung VB als eine Leistungsversorgung konstanten Strom an die Spule 13 liefert, wird der Stromsteuerschalter 25 so eingeschaltet und ausgeschaltet, dass der Stromsteuerschalter 25 zwischen einem Versorgungs- bzw. Zufuhrzustand und einem Nichtversorgungs- bzw. Nichtzufuhrzustand umschalten bzw. wechseln kann. In dem Zufuhrzustand wird die Batteriespannung VB der stromaufwärtigen Seite der Spule 13 zugeführt bzw. an diese angelegt. Demgegenüber wird in dem Nichtzufuhrzustand die Batteriespannung VB der stromaufwärtigen Seite der Spule 13 nicht zugeführt bzw. nicht an diese angelegt. Das heißt, der Stromsteuerschalter 25 wird nicht nur als ein Entladeschalter zum Zuführen von Entladestrom aus dem Kondensator 21 zu der Spule 13, sondern auch als ein Konstantstromschalter zum Zuführen konstanten Stroms aus der Batterie bzw. der Batteriespannung VB zu der Spule 13 verwendet.
Bei einem solchen Ansatz benötigt die Steuereinrichtung 1 die Konstantstromschalter 63-1 und 63-2 sowie die Dioden 65-1 und 65-2 nicht, die hingegen die in 4 gezeigte Vergleichssteuereinrichtung 61 braucht. Demgemäß kann die Anzahl von Komponenten in der Steuereinrichtung 1 kleiner sein als in der Vergleichssteuereinrichtung 61.
Ferner ist, um den Stromsteuerschalter 1 als nicht nur den Entladeschalter, sondern auch als den Konstantstromschalter zu nutzen, in der Steuereinrichtung 1 der Pfadwählerschalter 27 in Reihe mit dem Kondensator 21 zwischen der Kathode der Ladediode 35 und der Masseleitung verschaltet. Während der ersten Zeitspanne P1 schaltet die Stromsteuereinrichtung 41a den Pfadwählerschalter 27 ein, und schaltet den Stromsteuerschalter 25 ein, so dass der Kondensator 21 entladen werden kann, um den Entladestrom an die Spule 13 zu liefern. Während der zweiten Zeitspanne P2 schaltet die Stromsteuereinrichtung 41a den Pfadwählerschalter 27 aus, und schaltet den Stromsteuerschalter 25 ein und aus, so dass der Stromsteuerschalter 25 zwischen dem Zufuhrzustand und dem Nichtzufuhrzustand umschalten kann. Im Einzelnen wird während der zweiten Zeitspanne P2, wenn der Stromsteuerschalter 25 eingeschaltet ist, die Batteriespannung VB über die Erhöhungsspule 31 und die Ladediode 35 an die stromaufwärtige Seite der Spule 13 angelegt, und wenn der Stromsteuerschalter 25 ausgeschaltet ist, die Batteriespannung VB nicht an die Spule 13 angelegt.
Folglich besteht keine Notwendigkeit, einen zusätzlichen Pfad oder ein zusätzliches Mittel zum Anlegen oder Liefern der Batteriespannung VB an die stromaufwärtige Seite der Spule 13 vorzusehen bzw. hinzuzufügen.
Ferner wird in der zweiten Zeitspanne P2, in der der Spule 13 konstanter Strom zugeführt wird, die Batteriespannung VB über die Ladediode 35 an die stromaufwärtige Seite der Spule 13 angelegt. Demgemäß kann die Anstiegsgeschwindigkeit des Spulenstroms durch die Konstantstromsteuerung verlangsamt werden.
Zum Beispiel sei angenommen, dass die Spule 13 eine Induktanz von 170 Mikrohenry (μH) aufweist und die Erhöhungsspule 21 eine Induktanz von 36 μH aufweist. In diesem Fall wird die Anstiegsgeschwindigkeit des Spulenstroms verglichen mit derjenigen in der Vergleichssteuereinrichtung 61, bei der die Batteriespannung VB ohne die Erhöhungsspule 31 an die stromaufwärtige Seite der Spule 13 angelegt wird, um zwanzig Prozent (20%) verringert. Ein Grund hierfür liegt darin, dass die Induktanz des Strompfads um das 1,2-fache zunimmt. Demgemäß kann in der Konstantstromsteuerung auftretendes Rauschen verringert werden.
Ferner wird, da die Anstiegsgeschwindigkeit des Spulenstroms reduziert ist, die Häufigkeit, mit der der Stromsteuerschalter 25 in der Konstantstromsteuerung eingeschaltet und ausgeschaltet wird, verringert. Folglich können Schaltverluste des Stromsteuerschalters 25 verringert werden.
In der Steuereinrichtung 1 wird der Betrieb der Erhöhungsschaltung 23 angehalten, wenn die Kraftstoffeinspritzung durch Erregen einer beliebigen Spule 13 durchgeführt wird. Daher kann der Kondensator 21 nicht aggressiv geladen werden. Jedoch besteht bei Motorsystemen, die in Regionen mit lockeren Emissionsgesetzen verwendet werden, wie beispielsweise in Schwellenländern, eine Tendenz dahin gehend, dass die Anzahl mehrfacher Einspritzungen klein ist. Daher kann die Steuereinrichtung 1 in solchen Motorsystemen adäquat verwendet werden.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Nachstehend wird eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 51 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
Wie aus einem Vergleich der 1 und 3 ersichtlich ist, unterscheidet sich die Steuereinrichtung 51 von der Steuereinrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels in den folgenden drei Punkten (1), (2) und (3).

(1) Die Steuereinrichtung 51 weist den Pfadwählerschalter 27 nicht auf, und der hochpotenzialseitige Anschluss des Kondensators 21 bleibt mit der Kathode der Ladediode 35 verbunden.
(2) Die Steuereinrichtung 51 weist eine schaltende Schaltung 53 zwischen der Hochpotenzialseite des Kondensators 21 und jedem der Stromsteuerschalter 25-1 und 25-2 auf.

Die schaltende Schaltung 53 schaltet zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand um. Wenn die schaltende Schaltung 53 in dem ersten Zustand ist, ist die Hochpotenzialseite des Kondensators 21 mit stromaufseitigen Anschlüssen der Stromsteuerschalter 25-1 und 25-2 verbunden, deren stromabseitige Anschlüsse mit den Stromausgangsleitungen 15-1 und 15-2 verbunden sind. Demgegenüber wird dann, wenn die schaltende Schaltung 53 in dem zweiten Zustand ist, die Batteriespannung VB an die stromaufseitigen Anschlüsse der Stromsteuerschalter 25-1 und 25-2 angelegt.

(3) In der ersten Zeitspanne P1 versetzt die Stromsteuereinrichtung 41a der Ansteuerschaltung 41 die schaltende Schaltung 53 in den ersten Zustand, anstelle den Pfadwählerschalter 27 des ersten Ausführungsbeispiels einzuschalten. Folglich wird in der ersten Zeitspanne P1 der Stromsteuerschalter 25 eingeschaltet, so dass der Kondensator 21 entladen werden kann, um Entladestrom an die Spule 13 als eine zu erregende Zielspule zu liefern. in der ersten bzw. zweiten Zeitspanne P2 versetzt die Stromsteuereinrichtung 41a die schaltende Schaltung 53 in den zweiten Zustand, anstelle den Pfadwählerschalter 27 des ersten Ausführungsbeispiels auszuschalten. Folglich wird in der zweiten Zeitspanne P2 der Stromsteuerschalter 25 so eingeschaltet und ausgeschaltet, dass das Anlegen bzw. die Zufuhr der Batteriespannung VB an die Spule 13 als eine zu erregende Zielspule begonnen und angehalten werden kann. Demgemäß fließt ein konstanter Strom durch die Spule 13.

Zum Beispiel kann die schaltende Schaltung 53 einen ersten Schalter zum Verbinden und Trennen des hochpotenzialseitigen Anschlusses des Kondensators 21 mit und von den stromaufseitigen Anschlüssen der Stromsteuerschalter 25-1 und 25-2 und einen zweiten Schalter zum Verbinden und Trennen der Batteriespannung VB mit und von den stromaufseitigen Anschlüssen der Stromsteuerschalter 25-1 und 25-2 aufweisen.
Verglichen mit der in 4 gezeigten Vergleichssteuereinrichtung 61 benötigt die Steuereinrichtung 51 die Konstantstromschalter 63-1 und 63-2 sowie die Dioden 65-1 und 65-2 nicht, obwohl die Steuereinrichtung 51 die schaltende Schaltung 53 mit dem ersten und dem zweiten Schalter benötigt. Demgemäß kann die Anzahl von Komponenten in der Steuereinrichtung 51 kleiner sein als in der Vergleichssteuereinrichtung 61.
(Modifikation)
Während die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, versteht sich, dass die Offenbarung nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Die vorliegende Offenbarung zielt darauf ab, verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Offenbarung abzudecken. Beispielsweise können die Ausführungsbeispiele wie folgt modifiziert werden.
Die Rollen, die die Ansteuerschaltung 41 spielt, können durch den Mikrocomputer 43 oder einen anderen Mikrocomputer gespielt werden. Der Motor kann entweder ein Benzinmotor oder ein Dieselmotor sein. Die Anzahl von Stromausgangsleitungen für die Spule 13 ist nicht auf zwei beschränkt, sondern kann eine oder mehr als drei beinhalten. Die Leistungsversorgungsspannung kann eine Spannung sein, die sich von der Batteriespannung VB unterscheidet.
Über die vorstehend beschriebene Vorrichtung zum Ansteuern des Kraftstoffinjektors hinaus kann die Erfindung auf ein System mit der Vorrichtung, ein Programm zum Veranlassen eines Computers, als die Vorrichtung zu arbeiten, ein das Programm speicherndes computer-lesbares Medium, und ein Verfahren zum Ansteuern des Kraftstoffinjektors angewandt werden.
Derartige Änderungen und Modifikationen sind als innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert wird, liegend zu verstehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006-336568 A [0003]

Claims

Vorrichtung zum Ansteuern eines Kraftstoffinjektors durch Zuführen eines zumindest einen Entladestrom oder einen Konstantstrom enthaltenden elektrischen Stroms zu einer Spule des Kraftstoffinjektors während einer vorbestimmten Erregungsperiode, mit: einem Kondensator (21), der dazu konfiguriert ist, elektrische Energie zu speichern, und entladbar ist, um den Entladestrom an die Spule des Kraftstoffinjektors zu liefern, und einer Erhöhungsschaltung (23), die dazu konfiguriert ist, eine Leistungsversorgungsspannung zu erhöhen, und dazu konfiguriert ist, den Kondensator mit der erhöhten Spannung zu laden, wobei die Erregungsperiode eine erste Zeitspanne und eine zweite Zeitspanne beinhaltet, die erste Zeitspanne eine Zeitspanne ab einem Beginn der Erregungsperiode bis zu einem Verstreichen einer vorbestimmten Zeit ist, die zweite Zeitspanne eine Zeitspanne ab dem Ende der ersten Zeitspanne bis zu dem Ende der Erregungsperiode ist, in der ersten Zeitspanne der Entladestrom der Spule des Kraftstoffinjektors zugeführt wird, in der zweiten Zeitspanne sich ein Zuführungszustand und ein Nichtzuführungszustand so abwechseln, dass der Konstantstrom der Spule des Kraftstoffinjektors zugeführt wird, in dem Zuführungszustand die Leistungsversorgungsspannung der stromaufwärtigen Seite der Spule zugeführt wird, und in dem Nichtzuführungszustand die Leistungsversorgungsspannung der stromaufwärtigen Seite nicht zugeführt wird, gekennzeichnet durch einen Stromsteuerschalter (25), der mit der stromaufwärtigen Seite der Spule verbunden ist, um der Spule den Entladestrom und den Konstantstrom zuzuführen, und eine Schalter-Gemeinsamverwendungseinrichtung (27, 41a, 53), wobei in der ersten Zeitspanne die Schalter-Gemeinsamverwendungseinrichtung es erlaubt, der Spule den Entladestrom zuzuführen, wenn der Stromsteuerschalter eingeschaltet ist, durch Verbinden eines hochpotenzialseitigen Anschlusses des Kondensators mit der stromaufwärtigen Seite der Spule, in der zweiten Zeitspanne die Schalter-Gemeinsamverwendungseinrichtung es erlaubt, den Zuführungszustand und den Nichtzuführungszustand zu alternieren, wenn der Stromsteuerschalter eingeschaltet und ausgeschaltet wird, in der ersten Zeitspanne die Schalter-Gemeinsamverwendungseinrichtung es erlaubt, dem Stromsteuerschalter den Entladestrom zuzuführen, und in der zweiten Zeitspanne die Schalter-Gemeinsamverwendungseinrichtung verhindert, dass dem Stromsteuerschalter der Entladestrom zugeführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhungsschaltung als ein Gleichsignal-Gleichsignal-Wandler konfiguriert ist und eine Erhöhungsspule (31), einen Erhöhungsschalter (33) und eine Ladediode (35) beinhaltet, ein erstes Ende der Erhöhungsspule mit der Leistungsversorgungsspannung versorgt wird, der Erhöhungsschalter zwischen einem zweiten Ende der Erhöhungsspule und einem Referenzpotenzial, das niedriger ist als die Leistungsversorgungsspannung, derart in Reihe verschaltet ist, dass ein erster Anschluss des Erhöhungsschalters mit dem zweiten Ende der Erhöhungsspule verbunden ist, und ein zweiter Anschluss des Erhöhungsschalters mit dem Referenzpotenzial verbunden ist, eine Anode der Ladediode mit einem Pfad zwischen dem zweiten Ende der Erhöhungsspule und dem ersten Anschluss des Erhöhungsschalters verbunden ist, eine Kathode der Ladediode die erhöhte Spannung ausgibt, um den Kondensator zu laden, wenn der Erhöhungsschalter eingeschaltet und ausgeschaltet wird, so dass eine gegenelektromotorische Kraft in der Erhöhungsspule erzeugt wird, der Kondensator in Reihe mit einem Pfad zwischen der Kathode der Ladediode und dem Referenzpotenzial verschaltet ist, der Stromsteuerschalter in Reihe zwischen der Kathode der Ladediode und der stromaufwärtigen Seite der Spule verschaltet ist, die Steuereinrichtung einen Pfadwählerschalter (27) und eine Schaltersteuereinrichtung (41a) beinhaltet, der Pfadwählerschalter zwischen der Kathode der Ladediode und dem Referenzpotenzial in Reihe mit dem Kondensator verschaltet ist, in der ersten Zeitspanne die Schaltsteuereinrichtung den Pfadwählerschalter einschaltet, so dass der Entladestrom von dem Kondensator an die Spule geliefert wird, wenn der Stromsteuerschalter eingeschaltet ist, und in der zweiten Zeitspanne die Schaltsteuereinrichtung den Pfadwählerschalter ausschaltet, so dass die Leistungsversorgungsspannung über die Erhöhungsspule und die Ladediode der stromaufwärtigen Seite des Kraftstoffinjektors zugeführt wird, um den Versorgungszustand zu erreichen, wenn der Stromsteuerschalter eingeschaltet wird, und die Schaltsteuereinrichtung den Pfadwählerschalter einschaltet, um den Nichtversorgungszustand zu erreichen, wenn der Stromsteuerschalter ausgeschaltet wird.