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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektromagnetventilansteuervorrichtung.
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Eine Elektromagnetventilansteuervorrichtung steuert ein elektromagnetisches Ventil an, um eine Kraftstoffeinspritzung zu steuern, so wie es beispielsweise in der
US 2011/0273812 A offenbart ist. Diese Elektromagnetventilansteuervorrichtung steuert einen Ansteuerstrom, der in eine Spule gespeist wird, um ein Einspritzventil anzusteuern. Die Elektromagnetventilansteuervorrichtung verwendet beispielsweise eine zweite Versorgungsspannung, um die Spule in einer ersten Verstärkungsphase anzusteuern, um so den Ansteuerstrom zur Spule für eine kurze Zeitspanne zu erhöhen. Zu dieser Zeit nimmt der Ansteuerstrom zur Spule von einem Anfangswert an linear zu.
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Es wird vorgeschlagen, den Ansteuerstrom, der dem Einspritzventil das nächste Mal zugeführt wird, im Ansprechen auf eine Änderung im Ansteuerstrom zum Einspritzventil zum jetzigen Zeitpunkt zu steuern. Die Änderung im Ansteuerstrom des Einspritzventils ist jedoch gering. Ferner ändert sich der Änderungsbetrag von Schaltung zu Schaltung oder von Einspritzventil zu Einspritzventil. Es ist folglich erforderlich, den Einfluss durch die Änderungen unter den Schaltungen oder Einspritzventilen zu minimieren.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Elektromagnetventilansteuervorrichtung bereitzustellen, die einen Ansteuerstrom zu einem Einspritzventil in geeigneter Weise steuern kann, auch wenn ein Einspritzventil oder eine Einspritzventilsteuerschaltung eine individuelle Verschiedenheit in der Betriebscharakteristik aufweisen, die sich von anderen Einspritzventilen oder anderen Einspritzventilsteuerschaltungen unterscheidet.
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Erfindungsgemäß weist eine Elektromagnetventilansteuervorrichtung, die ein elektromagnetisches Ventil eines Einspritzventils öffnet und schließt, einen Speicherteil, einen Charakteristischer-Punkt-Bestimmungsteil und einen Korrekturverarbeitungsteil auf. Der Speicherteil speichert ein Näherungsmodel, das ein System zur Ansteuerung des Einspritzventils auf der Grundlage eines Ansteuerstroms oder einer Spannung, die an das Einspritzventil gegeben werden, modelliert. Der Charakteristischer-Punkt-Bestimmungsteil bestimmt einen charakteristischen Punkt, an dem sich ein Ansteuerstrom oder eine Spannung, die an das Einspritzventil gegeben werden, ändern, um einen vorbestimmten Pegel von dem Ansteuerstrom oder der Spannung entsprechend dem im Speicherteil gespeicherten Näherungsmodel zu überschreiten. Der Korrekturverarbeitungsteil korrigiert den Ansteuerstrom des Einspritzventils auf der Grundlage des charakteristischen Punktes, der durch den Charakteristischer-Punkt-Bestimmungsteil bestimmt wird.
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1 zeigt einen elektrischen Schaltplan zur Veranschaulichung im Allgemeinen einer Elektromagnetventilansteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung eines Ansteuerstroms, der in ein Einspritzventil gespeist wird, einer Hubbewegung eines Ventilkörpers des Einspritzventils und einer Differenz zwischen einem Ist-Ansteuerstrom und einem Ansteuerstrom, der durch ein Näherungsmodel bestimmt wird;
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung im Allgemeinen eines Betriebs der ersten Ausführungsform;
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung im Allgemeinen eines Betriebs gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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5 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung im Allgemeinen einer Verarbeitung eines Prozesses zum Lernen einer Näherungsgleichung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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6 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung im Allgemeinen einer Verarbeitung eines Prozesses zum Lernen einer Näherungsgleichung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Nachstehend ist eine Elektromagnetventilansteuervorrichtung anhand von mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In jeder Ausführungsform sind, der Einfachheit halber, gleiche oder ähnliche Komponenten mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen. Ferner sind die Ausführungsformen, der Einfachheit halber, in der Annahme beschrieben, dass die Elektromagnetventilansteuervorrichtung auf einen Zylinder eines Verbrennungsmotors angewandt wird. Die Elektromagnetventilansteuervorrichtung kann natürlich auf zwei oder mehr als zwei Zylinder angewandt werden.
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(Erste Ausführungsform)
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1 zeigt eine beispielhafte elektrische Konfiguration einer Elektromagnetventilansteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform in einem schematischen Blockdiagramm.
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Die Elektromagnetventilansteuervorrichtung ist als eine elektronische Steuereinheit 1 (ECU) realisiert, die einen Microcomputer 2 und einen Steuer-IC (integrierte Schaltung) 4 aufweist. Der Microcomputer 2 ist dazu ausgelegt, einen Einspritzimpuls, der sich mit einem Ansteuerstrombefehlswert ändert, und einen Ansteuerstromeinstellwert auszugeben. Der Steuer-IC 4 steuert eine Ansteuerung eines Einspritzventils 3, das Kraftstoff in einen Verbrennungsmotor spritzt, im Ansprechen auf den Einspritzimpuls und den Ansteuerstromeinstellwert, die vom Mikrocomputer 2 ausgegeben werden. Der Mikrocomputer 4 und der Steuer-IC 4 sind elektrisch verbunden. Der Microcomputer 2 weist eine zentrale Recheneinheit (CPU) 5, einen Speicher 6 und einen A/D-(analog/digital)-Wandlungsteil 7 auf. Der Speicher 6 stellt einen Speicherteil bereit, der ein RAM, ein ROM, ein EEPROM und dergleichen aufweist.
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Der Microcomputer 2 realisiert die Elektromagnetventilansteuervorrichtung, indem er Programme ausführt, die im Voraus im Speicher 6 gespeichert werden. Die CPU 5 führt Funktionen eines Einspritzimpuls- und eines Ansteuerstromeinstellwerterzeugungsteils (nachstehend als ein Erzeugungsteil bezeichnet) 8 und eines Korrekturteils 9 aus, indem sie die Programme ausführt. Der Korrekturteil 9 weist einen Korrekturlogikteil 10 als einen Korrekturverarbeitungsteil, einen Vergleichsteil 11 als einen Charakteristischer-Punkt-Bestimmungsteil und einen Näherungsmodelerzeugungsteil 12 auf. Der Steuer-IC 4 weist elektrische Strukturblöcke, wie beispielsweise einen Logikteil 13, einen Stromsteuerteil 14, Ansteuerteile 15, 16 und einen Verstärkungsteil 17, auf.
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Das Einspritzventil 3 ist eine magnetisch betätigbare Vorrichtung, die beispielsweise einen magnetisch betätigten Ventilkörper 3b, eine Magnetspule 3a, die nahe dem Ventilkörper 3b vorgesehen ist, und eine Feder (nicht gezeigt) aufweist und dazu ausgelegt ist, ein elektromagnetisches Ventil zu öffnen und zu schließen, indem es ergänzend eine Federkraft und eine Rückstellkraft der Feder nutzt. Die ECU 1 öffnet und schließt das elektromagnetische Ventil im Ansprechen auf eine Zuschaltung und Abschaltung eines Ansteuerstroms (Einspritzventilstrom) zur Magnetspule 3a. Das Einspritzventil 3 ist dazu ausgelegt, das Öffnen des elektromagnetischen Ventils zu starten, wenn der Ansteuerstrom in die Magnetspule 3a gespeist wird und der Ventilkörper 3b angesteuert wird, um sich entgegen der Federkraft der Feder zu bewegen. Die Magnetspule 3a ist elektrisch zwischen einen Ausgangsanschluss 1a auf der Seite hohen Potentials und einen Ausgangsanschluss 1b auf der Seite niedrigen Potentials der ECU 1 geschaltet.
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Die ECU 1 weist, zusätzlich zu dem Mikrocomputer 2 und dem Steuer-IC 4, einen Spannungsverstärkungsteil 18, einen Entladeschalter 19, einen Konstantstromversorgungsschalter 20, einen Zylinderwählschalter 21 als Hauptteile auf. Die ECU 1 weist ferner periphere Schaltungen, wie beispielsweise Dioden D1 bis D3, eine Zener-Diode ZD1, Kondensatoren C1, C2 und Widerstände R1, R2 auf. Eine Batteriespannung wird als eine Energieversorgungsspannung VB an die ECU 1 gelegt.
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Der Spannungsverstärkungsteil 18 verstärkt die Energieversorgungsspannung VB, die an die ECU 1 gelegt wird, und gibt eine verstärkte Spannung an ein Ende des Entladeschalters 19. Der Entladeschalter 19 ist beispielsweise aus einem p-Kanal-MOS-Transistor aufgebaut, um durch den Logikteil 13 und den Ansteuerteil 15 des Steuer-IC 4 ein- und ausgeschaltet zu werden. Der Entladeschalter 19 ist zwischen einen Ausgangsanschluss des Spannungsverstärkungsteils 18 und den Ausgangsanschluss 1a auf der Seite hohen Potentials geschaltet. Dieser Entladeschalter 19 wird von einem Stromversorgungszeitpunkt im Ansprechen auf den Einspritzimpuls bis zu einem Zeitpunkt des Ansteuerstromeinstellwertes, der ein Spitzenwert (Peak) des Ansteuerstroms des Einspritzventils 3 ist, eingeschaltet. Wenn der Entladeschalter 19 eingeschaltet wird, wird die verstärkte Spannung, die von dem Spannungsverstärkungsteil 18 bereitgestellt wird, an die Magnetspule 3a des Einspritzventils 3 gelegt.
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Der Konstantstromschalter 20 ist beispielsweise aus einem n-Kanal-MOS-Transistor aufgebaut, um durch den Logikteil 13 und den Ansteuerteil 16 des Steuer-IC 4 ein- und ausgeschaltet zu werden. Der Konstantstromschalter 20 ist zwischen einen Energieversorgungsanschluss der Energieversorgungsspannung VB und den Ausgangsanschluss 1a auf der Seite hohen Potentials geschaltet. Der Konstantstromschalter 20 wird verwendet, um einen Konstantstrom in das Einspritzventil 3 zu speisen, nachdem die Bereitstellung der verstärkten Spannung für das Einspritzventil 3 durch den Entladeschalter 19 beendet wurde.
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Der Zylinderwählschalter 21 ist beispielsweise aus einem n-Kanal-MOS-Transistor aufgebaut, um durch den Logikteil 13 des Steuer-IC 4 ein- und ausgeschaltet zu werden. Der Zylinderwählschalter 21 ist zwischen den Ausgangsanschluss 1b auf der Seite niedrigen Potentials und die Masse geschaltet. Der Zylinderwählschalter 21 bewirkt eine Energieversorgung des Einspritzventils 3 eines entsprechenden Zylinders, wenn er durch den Logikteil 13 eingeschaltet wird.
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Die Diode D1 ist zwischen den Konstantstromversorgungsschalter 20 und den Ausgangsanschluss 1a auf der Seite hohen Potentials geschaltet, um den Konstantstromversorgungsschalter 20 und dergleichen vor einem Rückstrom der verstärkten Spannung zu schützen. Die Diode D2, der Widerstand R1 und der Kondensator C1 sind zwischen den Ausgangsanschluss 1a auf der Seite hohen Potentials und die Masse parallel geschaltet, um Rauschen am Ausgangsanschluss 1a auf der Seite hohen Potentials herauszufiltern. Der Kondensator C2 ist zwischen den Ausgangsanschluss 1b auf der Seite niedrigen Potentials und die Masse geschaltet, um Rauschen herauszufiltern. Die Diode D3 und die Zener-Diode ZD1 sind in Sperrrichtungen zwischen einem Drain-Anschluss und einem Gate-Anschluss des n-Kanal-MOS-Transistors des Zylinderwählschalters 21 in Reihe geschaltet, um den Zylinderwählschalter 21 zu schützen.
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Auf den Stromversorgungspfad der Magnetspule 3a des Einspritzventils 3 ist der Widerstand R2 zur Erfassung des Ansteuerstroms geschaltet. Der Widerstand R2 ist auf einer Seite niedrigen Potentials des Zylinderwählschalters 21, d. h. der Masseseite, verbunden, um den der Magnetspule 3a des Einspritzventils 3 zugeführten Ansteuerstrom zu erfassen. Eine Erfassungsspannung des Widerstands R2 wird an einen Verstärkungsteil 17 des Steuer-IC 4 gegeben. Der Verstärkungsteil 17 des Steuer-IC 4 verstärkt die Erfassungsspannung des Widerstandes R2 und gibt sie an den Stromsteuerteil 14 und den A/D-Wandlungsteil 7 des Mikrocomputers 2.
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Der A/D-Wandlungsteil 7 im Mikrocomputer 2 nimmt eine A/D-Wandlung der Ausgangsspannung des Verstärkungsteils 17 vor und gibt ein A/D-Wandlungsergebnis aus. Der Korrekturteil 9 gibt per Rückkopplung den Stromversorgungsbefehlswert an den Einspritzimpuls- und Ansteuerstromeinstellteil 8, in Übereinstimmung mit dem A/D-Wandlungsergebnis. In diesem Fall erzeugt der Näherungsmodelerzeugungsteil 12 im Korrekturteil 9 ein Näherungsmodel, das durch eine mathematische Näherungsgleichung M[t] definiert wird, auf der Grundlage des A/D-Wandlungsergebnisses des A/D-Wandlungsteils 7. Der Vergleichsteil 11 vergleicht die Näherungsgleichung M[t], d. h. den Näherungswert, der anhand der Näherungsgleichung M[t] berechnet wird, mit dem Ansteuerstrom des Einspritzventils 3, der im Speicher 6 gespeichert wird. Diese Näherungsgleichung M[t] entspricht dem Näherungsmodel, das ein System, das das Einspritzventil 3 ansteuert, annähernd modelliert.
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Der Vergleichsteil 11 berechnet eine Differenz zwischen der Näherungsgleichung M[t] und dem Ansteuerstrom, speichert einen Parameter (wie beispielsweise den Zeitpunkt t2, der nachstehend noch beschrieben ist) entsprechend der berechneten Differenz im Speicher 6 und gibt selbigen an den Korrekturlogikteil 10. Der Korrekturlogikteil 10 im Korrekturteil 9 korrigiert den Stromversorgungsbefehlswert auf der Grundlage des Parameters, der einem Vergleichsergebnis des Vergleichsteils 11 entspricht, und gibt den korrigierten Stromversorgungsbefehlswert an den Einspritzimpuls- und Ansteuerstromeinstellteil 8.
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Der Einspritzimpuls- und Ansteuerstromeinstellteil 8 steuert wenigstens einen oder alle eines Startzeitpunkts und eines Endzeitpunkts des Einspritzimpulses sowie eines Ansteuerstromeinstellwertes entsprechend dem Peakstromeinstellwert auf der Grundlage des Stromversorgungsbefehlswertes, der durch den Korrekturteil 9 korrigiert wird. Der Einspritzimpuls- und Ansteuerstromeinstellteil 8 gibt den Einspritzimpuls an den Steuer-IC 4 und gibt den Ansteuerstromeinstellwert, als den Peakwerteinstellwert, an den Steuer-IC 4.
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Der Logikteil 13 des Steuer-IC 4 empfängt den Einspritzimpuls vom Einspritzimpuls- und Ansteuerstromeinstellteil 8 des Mikrocomputers 2. Der Stromsteuerteil 14 des Steuer-IC 4 gibt ein Stromsteuersignal an den Logikteil 13, auf der Grundlage des Ansteuerstromeinstellwertes, der vom Einspritzimpuls- und Ansteuerstromeinstellteil 8 des Mikrocomputers 2 empfangen wird, und des Ausgangssignals des Verstärkungsteils 17. Der Logikteil 13 steuert eine Ein/Aus-Ansteuerung des Schalters 19 und des Konstantstromversorgungsschalters 20 über die Ansteuerteile 15 und 16 und steuert ebenso eine Ein/Aus-Ansteuerung des Zylinderwählschalters 21 auf der Grundlage des Einspritzimpulses, der vom Einspritzimpuls- und Ansteuerstromeinstellteil 8 empfangen wird, und des Stromsteuersignals, das vom Stromsteuerteil 14 ausgegeben wird.
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2 zeigt eine zeitliche Änderung des Ansteuerstroms des Einspritzventils 3, eines Betrags einer Hubbewegung des Ventilkörpers 3b des Einspritzventils 3 und der Differenz zwischen einem Ist-Ansteuerstrom und dem Ansteuerstrom des Einspritzventils 3, der auf der Grundlage des Näherungsmodels bestimmt wird. Wenn der Mikrocomputer 2 den Einspritzimpuls als einen aktiven Pegel (wie beispielsweise einen hohen Pegel ”H”) an den Steuer-IC 4 gibt, schaltet der Steuer-IC 4 zunächst den Schalter 19 ein und legt die verstärkte Spannung an das Einspritzventil 3 (vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt ta in der 2). Wenn der Stromsteuerteil 14 den Peakstrom des Ansteuerstroms des Einspritzventils 3 auf der Grundlage des Ansteuerstromeinstellwertes erfasst, der vom Einspritzimpuls- und Ansteuerstromeinstellteil 8 eingegeben wird (Zeitpunkt tb in der 2), wird der Schalter 19 gesteuert, um gesperrt zu werden, und wird der Konstantstromversorgungsschalter 20 gesteuert, um gesperrt und leitend geschaltet zu werden (vom Zeitpunkt tb bis zum Zeitpunkt tc in der 2). Diese Konstantstromsteuerung wird wiederholt, bis der Einspritzimpuls auf einen nicht aktiven Pegel (wie beispielsweise einen niedrigen Pegel ”L”) geändert wird. Auf diese Weise wird die Stromversorgung des Einspritzventils 3 gesteuert.
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In der vorliegenden Ausführungsform wird der Startzeitpunkt zum Öffnen des elektromagnetischen Ventils nach der Eingabe des Einspritzimpulses auf der Grundlage des Ansteuerstroms des Einspritzventils geschätzt. Sofern der Startzeitpunkt der Ventilöffnung richtig geschätzt wird, wird der Startzeitpunkt der Ventilöffnung vereinheitlicht (uniformalisiert), auch wenn die Schaltung oder das Einspritzventil eine individuelle Verschiedenheit aufweist. Der Zeitpunkt der Ventilöffnung des elektromagnetischen Ventils wird als ein Startzeitpunkt einer Bewegung des Ventilkörpers 3b, der das Einspritzventil 3 bildet, angesehen. Bis kurz vor dem Beginn der Bewegung des Ventilkörpers 3b kann der Ansteuerstrom des Einspritzventils auf der Grundlage eines statischen Näherungsmodels, das durch die Schaltung vorgesehen wird, approximiert werden. Wenn der Ansteuerstrom von der auf der Grundlage des Näherungsmodels geschätzten Stromänderung abweicht, wird bestimmt, dass der Ventilkörper 3b sich zu bewegen beginnt, um das elektromagnetische Ventil zu öffnen.
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Hierauf ist nachstehend noch näher eingegangen. Es wird angenommen, dass die Näherungsgleichung M[t] im Voraus im Speicher 6 gespeichert wird. Diese Näherungsgleichung M[t] ist mathematisch auf der Grundlage interner Schaltungen in der ECU 1, des Einspritzventils 3, struktureller Elemente, wie beispielsweise eine Verdrahtung in der ECU 1, und des Ansteuerstroms des Einspritzventils 3 definiert. Eine Änderung in der Charakteristik des Einspritzventils 3, die durch eine Änderung in der Bewegung des Ventilkörpers 3b verursacht wird, wird jedoch nicht berücksichtigt. Ein Beispiel für das Näherungsmodel ist wie folgt definiert. In der Annahme, dass VupB die verstärkte Ausgangsspannung des Spannungsverstärkungsteils 18 beschreibt, Rini einen Widerstand des Einspritzventils 3 und der Verdrahtung beschreibt, Lini eine Induktivität des Einspritzventils 3 und der Verdrahtung beschreibt und t die Zeit beschreibt, wird das Einschwingverhalten der Schaltung durch die folgende Gleichung (1) beschrieben, wobei die Zeit ”t” eine Variable darstellt.
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Die Näherungsgleichung des Einschwingverhaltens wird folglich, per Verallgemeinerung, durch die folgende Gleichung (2) beschrieben. Diese Gleichung (2) wird im Voraus im Speicher 6 gespeichert. In der Gleichung (2) sind B1 und B2 als Koeffizienten gespeichert. Das Näherungsmodel, das vorstehend anhand eines Beispiels beschrieben ist, kann, in Übereinstimmung mit einer Änderung in der Konfiguration, in ein anderes Näherungsmodel geändert werden. M[t] = B1 × (1 – e–B2×t) (2)
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Die ECU 1 führt die in der 3 gezeigte Verarbeitung während einer Fahrt eines Fahrzeugs in einem Zustand aus, in dem die Näherungsgleichung (2) im Speicher 6 gespeichert ist. Während einer Fahrt des Fahrzeugs erfasst und überwacht der Mikrocomputer 2 beispielsweise den Ansteuerstrom Id des Einspritzventils 3 vom Start bis zum Ende der Stromversorgung des Einspritzventils 3 anhand des Widerstands R2, des Verstärkungsteils 17 und des A/D-Wandlungsteils 7 und speichert der Mikrocomputer 2 den erfassten Ansteuerstrom Id als den digitalen Wert im Speicher 6 (Schritt S1). Der Microcomputer 2 berechnet die Koeffizienten B1 und B2 der Näherungsgleichung M[t] des Näherungsmodels des Näherungsmodelerzeugungsteils 12 unter Verwendung des Stroms (I[t0] bis I[t1]), der von dem Startzeitpunkt t = t0 bis zu einem vorbestimmten Zeitpunkt t1 fließt (Schritt S2). Die Koeffizienten B1 und B2 können beispielsweise unter Verwendung der Methode der kleinsten Quadrate berechnet werden.
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Der vorbestimmte Zeitpunkt t1 wird vorzugsweise auf einen Zeitpunkt gesetzt, der vor einem geschätzten Startzeitpunkt der Bewegung des Ventilkörpers 3b des Einspritzventils 3 liegt. Dieser vorbestimmte Zeitpunkt t1 wird eingestellt, wenn die ECU 1 designt oder gefertigt wird. Durch eine Näherung unter Verwendung des Ansteuerstroms, der vor dem vorbestimmten Zeitpunkt t1 zugeführt wird, wird der Einfluss von individuellen Verschiedenheiten der strukturellen Elemente durch das Näherungsmodel (Impedanz und Induktivität) genauer modelliert.
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Dieses Verfahren ist nicht wirksam, um den Einfluss einer Magnetflussänderung infolge der Bewegung des Ventilkörpers 3b im Einspritzventil 3 zu reflektieren. Es ist jedoch möglich, den Einfluss einer Magnetflussänderung infolge der Bewegung des Ventilkörpers 3b unter Verwendung des Ansteuerstroms des Einspritzventils 3 als den Erfassungsparameter bezüglich eines Referenzwertes, der durch die Näherungsgleichung M[t] angezeigt wird, in bemerkenswerter Weise zu erfassen.
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Anschießend führt der Mikrocomputer 2 eine Anfangseinstellung aus (Schritt S3). Bei der Anfangseinstellung setzt der Mikrocomputer 2 eine Variable ”t” (Zeit) auf t = 0 und bestimmt der Mikrocomputer eine Konstante tsmpa als Abtastzeit. Anschließend subtrahiert der Microcomputer 2 anhand des Vergleichsteils 11 die Näherungsgleichung M[t] von dem Strom I[t], um so einen Differenzwert A[t] zu berechnen (Schritt S4). Der Microcomputer 2 überprüft, ob der berechnete Differenzwert A[t] einen Schwellenwert Ath überschreitet, der als ein vorbestimmter Pegel vorbestimmt ist (Schritt S5). Der Schwellenwert Ath wird im Voraus auf einen Wert festgelegt, der es ermöglicht, den Startzeitpunkt einer Magnetflussänderung infolge der Bewegung des Ventilkörpers 3b zu erfassen.
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Wenn der Vergleichsteil 11 bestimmt, dass der Differenzwert A[t] den Schwellenwert Ath nicht überschreitet, addiert der Mikrocomputer 2 den Abtastzeitpunkt tsmp zu der Variablen ”t” und wiederholt der Mikrocomputer 2 die Überprüfung, bis die Variable ”t” den vorbestimmten Zeitpunkt t1 erreicht (Schritte S4 bis S6). Wenn der Vergleichsteil 11 bestimmt, dass der Differenzwert A[t] den Schwellenwert Ath überschreitet, betrachtet der Mikrocomputer 2 diesen Zeitpunkt als einen charakteristischen Punkt P1 und speichert der Mikrocomputer 2 diesen Zeitpunkt t als einen Zeitwert t2 (Schritt S7). Der Korrekturlogikteil 10 des Mikrocomputers 2 korrigiert den Stromversorgungsbefehlswert in Schritt S8 auf der Grundlage des Zeitwertes t2, der basierend auf dem Differenzwert A[t] erfasst wird. Der Einspritzimpuls- und Ansteuerstromeinstellteil 8 gibt den Einspritzimpuls und den Ansteuerstromeinstellwert an den Logikteil 13 und den Stromsteuerteil 14, in Übereinstimmung mit dem korrigierten Stromversorgungsbefehlswert. Der Microcomputer 2 beendet so die Korrektursteuerung.
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Der kennzeichnende Punkt P1 am Zeitwert t2 zeigt, wie in 2 gezeigt, einen Zeitpunkt, an dem der Strom I[t] des Einspritzventils 3 beginnt, von der Näherungsgleichung M[t] abzuweichen, im Ansprechen auf die Bewegung des Ventilkörpers 3b im Einspritzventil 3. Der Zeitwert t2 entspricht dem in der 2 gezeigten Zeitpunkt ta. Der Microcomputer 2 extrahiert und bestimmt den charakteristischen Punkt P1, um so den charakteristischen Punkt P1 als den Ventilöffnungszeitpunkt zu betrachten. Der kennzeichnende Punkt P1 kann als ein Wendepunkt betrachtet werden, an dem ein Strom von einem aufwärts konvexen Änderungsmuster zu einem abwärts konvexen Änderungsmuster übergeht.
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Wenn der Differenzwert A[t] den Schwellenwert Ath beispielsweise an einem Zeitpunkt vor einem vorbestimmten Standardzeitpunkt überschreitet, wird das elektromagnetische Ventil als sein Ventil an einem früheren Zeitpunkt öffnend betrachtet. Aus diesem Grund kann der Ventilöffnungszeitpunkt dahingehend geändert werden, dass er später erfolgt, indem der Zeitpunkt des Setzens des nächsten Einspritzimpulses auf den aktiven Pegel mehr als der vorherige Zeitpunkt verzögert wird. Wenn der Differenzwert A[t] den Schwellenwert Ath an einem Zeitpunkt nach dem vorbestimmten Standardzeitpunkt überschreitet, wird das elektromagnetische Ventil als sein Ventil an einem späteren Zeitpunkt öffnend betrachtet. Aus diesem Grund kann der Ventilöffnungszeitpunkt dahingehend geändert werden, dass er früher erfolgt, indem der Zeitpunkt des Setzens des nächsten Einspritzimpulses auf den aktiven Pegel mehr als der vorherige Zeitpunkt vorgerückt bzw. wird.
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In der ersten Ausführungsform, die vorstehend beschrieben ist, wird der Ansteuerstrom Id zum Einspritzventil 3 gesteuert, indem der Zeitpunkt der Änderung des Einspritzimpulses auf den aktiven Pegel abgestimmt wird. Es ist jedoch möglich, den Zeitpunkt tb in der 2, an dem der Steuer-IC 4 die verstärkte Spannung VupB abschaltet, durch den Steuer-IC 4 in Übereinstimmung mit dem vom Mikrocomputer 2 eingegebenen Einspritzimpuls zu steuern. Es ist ferner möglich, einen Betrag des Ansteuerstromeinstellwertes, der dem Peakstromwert des Einspritzventils 3 entspricht, durch den Mikrocomputer 2 zu steuern.
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Der Microcomputer 2 korrigiert so Änderungen im Ventilöffnungszeitpunkt des elektromagnetischen Ventils, indem er die vorstehend beschriebene Steuerung ausführt, um den Stromversorgungsbefehlswert (wie beispielsweise den Befehlszeitpunkt zur Änderung des Einspritzimpulses auf den aktiven Pegel) zu korrigieren. D. h., der Einspritzzeitpunkt wird äußerst präzise gesteuert, indem die Steuerverarbeitung zur Korrektur des Ventilöffnungszeitpunkts auf den Einspritzimpuls des nächsten Einspritzzeitpunkts rückgekoppelt wird.
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Gemäß der ersten Ausführungsform, so wie sie vorstehend beschrieben ist, speichert der Speicher 6 die Näherungsgleichung M[t], bestimmt der Vergleichsteil 11 des Mikrocomputers 2 den charakteristischen Punkt P1, an dem sich der Ansteuerstrom ändert, um den Schwellenwert Ath zu überschreiten, von dem Strom, der auf der Grundlage der Näherungsgleichung M[t] des Stroms I[t] bestimmt wird, die im Speicher 6 gespeichert wird, und korrigiert der Korrekturlogikteil 10 den Ansteuerstrom des Einspritzventils 3 in Übereinstimmung mit dem charakteristischen Punkt P1. Dies führt dazu, dass auch dann, wenn Schaltungen in der ECU 1 oder das Einspritzventil 3 individuelle Verschiedenheiten aufweisen, der in das Einspritzventil 3 gespeiste Ansteuerstrom in geeigneter Weise gesteuert wird.
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Da der Mikrocomputer 2 den charakteristischen Punkt P1, der den Einfluss des Magnetflusses besonders beeinflusst, der aus der Bewegung des Ventilkörpers 3b im Einspritzventil 3 hervorgeht, durch den Vergleichsteil 11 bestimmt, wird der Ventilöffnungszeitpunkt des elektromagnetischen Ventils in Übereinstimmung mit dem charakteristischen Punkt P1 bestimmt.
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(Zweite Ausführungsform)
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4 zeigt eine zweite Ausführungsform. In der ersten Ausführungsform wird die Näherungsgleichung M[t], die als die mathematische Gleichung definiert ist, als das Näherungsmodel im Speicher 6 gespeichert. In der zweiten Ausführungsform wird eine Näherungsabbildung M[t] als eine Datenabbildung des Näherungsmodels anstelle der Näherungsgleichung M[t] gespeichert, die mathematisch definiert ist. 4 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Betriebs in einer Weise entsprechend der 3. In der zweiten Ausführungsform wird die Näherungsabbildung M[n, t], in der eine Variable ”n” entsprechend dem Koeffizienten (wie beispielsweise die Koeffizienten B1 und B2 in der Gleichung (2)) in der Näherungsgleichung M[t], die in der ersten Ausführungsform verwendet wird, vorbestimmt ist, im Speicher 6 bereitgestellt und gespeichert.
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Genauer gesagt, die Näherungsabbildung M[n, t] ist auf der Grundlage der Näherungsgleichung M[t], die das Näherungsmodel der strukturellen Elemente (Schaltung, Einspritzventil, Verdrahtung und dergleichen) der ECU 1 und der Magnetspule 3a des Einspritzventils 3 beschreibt, vorbestimmt. Die Näherungsabbildung M[n, t] ist eine Näherungsabbildung des Ansteuerstroms der Magnetspule 3a des Einspritzventils 3, in der die Zeit ”t” eine Variable ist, um der individuellen Verschiedenheit der strukturellen Elemente, die vorstehend beschrieben sind, nachzukommen, wobei mehrere Näherungsabbildungen von n = 0 bis zu einem vorbestimmten Wert bereitgestellt werden.
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Die ECU 1 führt die in der 4 gezeigte Verarbeitung während einer Fahrt eines Fahrzeugs aus, wenn die Näherungsabbildung M[n, t] im Speicher 6 gespeichert ist. In den 3 und 4 sind gleiche Verarbeitungen mit den gleichen Bezugszeichen versehen, um die Beschreibung zu vereinfachen. Während einer Fahrt des Fahrzeugs erfasst der Mikrocomputer 2 beispielsweise den Ansteuerstrom Id des Einspritzventils 3 vom Start bis zum Ende einer Stromversorgung des Einspritzventils 3 und speichert der Mikrocomputer 2 den erfassten Ansteuerstrom im Speicher 6 (Schritt S1). Anschließend berechnet der Microcomputer 2 die Näherungsabbildung M[n, t] unter Verwendung des Stroms (I[t0] bis I[t1]), der vom Startzeitpunkt t = t0 bis zum vorbestimmten Zeitpunkt t1 erfasst wird (Schritt S2a).
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Der Näherungsmodelerzeugungsteil 12 vergleicht beispielsweise eine Charakteristik der Näherungsabbildung M[n, t], die bestimmt wird, indem die Variable ”n” der Näherungsabbildung M[n, t] geändert wird, mit einer Charakteristik des Überwachungsstroms I[t] unter Verwendung von beispielsweise der Methode der kleinsten Quadrate und bestimmt, welche der mehreren Abbildungen M[n, t] dem Strom I[t] nahekommt.
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Anschließend führt der Mikrocomputer 2 die Anfangseinstellung aus (Schritt S3). Hierauf folgend subtrahiert der Microcomputer 2 anhand des Vergleichsteils 11 die Näherungsabbildung M[n, t] vom Überwachungsstrom I[t], um so den Differenzwert A[t] zu berechnen (Schritt S4a). Der Microcomputer 2 betrachtet den Zeitpunkt, an dem der berechnete Differenzwert A[t] den Schwellenwert Ath überschreitet, als den charakteristischen Punkt P1 und speichert diesen Zeitpunkt t als Zeitpunktwert t2 (Schritte S5 bis S7). Der Korrekturlogikteil 10 des Mikrocomputers 2 korrigiert den Stromversorgungsbefehlswert auf der Grundlage des Zeitpunktwertes t2, der auf der Grundlage des Differenzwertes A[t] erfasst wird (Schritt S8). Der Einspritzimpuls- und Ansteuerstromeinstellteil 8 gibt den Einspritzimpuls und den Ansteuerstromeinstellwert an den Logikteil 13 und den Stromsteuerteil 14, in Übereinstimmung mit dem korrigierten Stromversorgungsbefehlswert. Der Microcomputer 2 beendet so die Korrektursteuerung.
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Die zweite Ausführungsform stellt, wie vorstehend beschrieben, ebenso einen Betrieb und einen Vorteil ähnlich der ersten Ausführungsform bereit. Da die Näherung erfolgt, indem eine der mehreren vorbestimmten Näherungsabbildungen M[n, t] gewählt wird, kann eine fehlerhafte Einstellung der Näherungsabbildung vermieden und auf eine komplizierte Berechnung zur Einstellung bzw. Bestimmung der Näherungsabbildung M[n] verzichtet werden.
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(Dritte Ausführungsform)
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5 zeigt eine dritte Ausführungsform. In der dritten Ausführungsform wird die mathematische Gleichung der Näherungsgleichung M[t], die in der ersten Ausführungsform beschrieben ist, beispielsweise während einer Fertigung der ECU 1 gelernt. 5 zeigt schematisch die Lernverarbeitung der Näherungsgleichung M[t] während einer Produktfertigung der ECU 1.
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Während der Fertigung eines Produkts der ECU 1 werden die interne Schaltungskonfiguration und das Verdrahtungslayout bestimmt und anschließend alle Komponententeile montiert. Nach der Fertigung wird die ECU 1 einer Produktprüfung unterzogen. Bei der Produktprüfung der ECU 1 wird ein Haupt-Einspritzventil als ein Standard-Einspritzventil des Einspritzventils 3 verwendet und werden weitere periphere Standardkomponententeile verwendet. Die Produktprüfung erfolgt in einer Standardmessumgebung. Bei dieser Prüfung steuert der Mikrocomputer 2, wie in 5 gezeigt, den Steuer-IC 4, um einen Ansteuerstrom in das Einspritzventil 3 zu speisen, den Ansteuerstrom zu erfassen und den erfassten Ansteuerstrom im Speicher 6 zu speichern (Schritt S11).
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Der Microcomputer 2 bestimmt die Näherungsgleichung M[t] durch den Näherungsmodelerzeugungsteil 12 unter Verwendung des Stromes I[t0] bis I[t1] vom Stromversorgungsstartzeitpunkt t = t0 bis zum vorbestimmten Zeitpunkt t1 (Schritt S12). Der Microcomputer 2 speichert diese Näherungsgleichung M[t] in einem internen Speicher (Schritt S13). Folglich kann eine Basis-Näherungsgleichung M[t] im Voraus im Speicher 6 gespeichert werden, auf der Grundlage des Ansteuerstroms, der während der Produktprüfung erfasst wird.
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Diese Basis-Näherungsgleichung M[t] wird unter Verwendung der Standardkomponententeile, wie beispielsweise das Haupt-Einspritzventil, und der Standardmessumgebung bestimmt. Aus diesem Grund wird, wenn das Einspritzventil 3, das tatsächlich montiert wird, verwendet wird, angenommen, dass die geeignete Näherungsgleichung M[t] (wie beispielsweise die Koeffizienten B1 und B2) von der Basis-Näherungsgleichung M[t] abweicht, infolge der individuellen Verschiedenheit des Einspritzventils 3, der Verdrahtung und der tatsächlichen Umgebung, wie beispielsweise die Umgebungstemperatur.
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Nach der Produktauslieferung der ECU 1 wird das Einspritzventil 3 tatsächlich montiert und mit dem Ansteuerstrom angesteuert. Vorzugsweise werden die Koeffizienten B1 und B2 in der Näherungsgleichung M[t] zu dieser Zeit auf der Grundlage des Ansteuerstroms abgestimmt, der in das Einspritzventil 3 gespeist wird, das tatsächlich verwendet wird.
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Gemäß der dritten Ausführungsform wird die Näherungsgleichung M[t] zur Zeit der Produktauslieferung der ECU 1 bestimmt. Folglich können die Koeffizienten B1 und B2 der Näherungsgleichung M[t] fein abgestimmt werden, um der tatsächlichen Umgebung nachzukommen, wie beispielsweise die individuelle Verschiedenheit des Einspritzventils 3, die Energieversorgungsspannung und die Temperatur. Dies führt dazu, dass, zur Zeit der Produktauslieferung der ECU 1, der Einfluss von Abweichungen von elektrischen Komponentenelementen (wie beispielsweise ein Widerstandswert eines Widerstandes), die die ECU 1 bilden, verringert, die Genauigkeit der Näherungsgleichung M[t] verbessert und eine fehlerhafte Einstellung bei einer tatsächlichen Verwendung verhindert werden kann. Da die Näherungsgleichung M[t] bereits in der Anfangsstufe genau bestimmt wird, kann eine Zeitspanne zur Abstimmung der Näherungsgleichung M[t] und zur Annäherung von Parametern verkürzt werden. Folglich kann die Näherungsgleichung M[t] zur Zeit der tatsächlichen Verwendung mit hoher Genauigkeit korrigiert werden.
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(Vierte Ausführungsform)
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6 zeigt eine vierte Ausführungsform. In der vierten Ausführungsform wird die Näherungsgleichung M[n, t], die in der zweiten Ausführungsform beschrieben ist, zur Zeit der Fertigung der ECU 1 gelernt. 6 zeigt schematisch die Lernverarbeitung der Näherungsgleichung M[n, t] zur Zeit der Produktfertigung.
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Die vierte Ausführungsform ist ähnlich der dritten Ausführungsform. Wenn die ECU 1 jedoch, wie in 6 gezeigt, der Produktprüfung unterzogen wird, steuert der Mikrocomputer 2 den Steuer-IC 4, um die Magnetspule 3a mit einem Ansteuerstrom zu versorgen, den Ansteuerstrom zu erfassen und den erfassten Ansteuerstrom im Speicher 6 zu speichern (Schritt S11). Der Microcomputer 2 bestimmt die Näherungsgleichung M[t] durch den Näherungsmodelerzeugungsteil 12 unter Verwendung des Stroms I[t0] bis I[t1] vom Stromversorgungsstartzeitpunkt t = t0 bis zum vorbestimmten Zeitpunkt t1 (Schritt S12). Der Microcomputer 2 bestimmt mehrere Näherungsabbildungen M[n, t] anhand der Näherungsgleichung M[t] unter Berücksichtigung der individuelle Verschiedenheit (Schritt S14) und speichert diese Näherungsabbildungen M[n, t] anschließend im Speicher 6 (Schritt S15). Charakteristische Werte der Kondensatoren C1, C2, des Widerstandes R1 und der Dioden D1 bis D3, ZD1 ändern sich beispielsweise mit der Energieversorgungsspannung VB und der Umgebungstemperatur. Der Wert ”n” nimmt Schaltungsparameter an, die sich mit der Energieversorgungsspannung VB und der Umgebungstemperatur ändern. Die Näherungsabbildungen M[n, t], die sich mit den verschiedenen Schaltungsparametern ändern, werden im Speicher 6 gespeichert. Folglich können Basis-Näherungsabbildungen M[n, t] im Voraus im Speicher 6 gespeichert werden, auf der Grundlage des Ansteuerstroms des Einspritzventils 3, der während der Produktprüfung erfasst wird.
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Die Basis-Näherungsabbildungen M[n, t] werden unter Verwendung der Standardkomponententeile, wie beispielsweise ein Haupt-Einspritzventil und eine Haupt-Schaltung als externe Teile der ECU 1, bestimmt und unter Verwendung vorbestimmter Parameter, wie beispielsweise die Energieversorgungsspannung VB und die Umgebungstemperatur, gemessen. Aus diesem Grund kann, wenn das Einspritzventil 3, das tatsächlich im Fahrzeug montiert wird, verwendet wird, eine geeignetere Näherungsabbildung M[n, t] gewählt werden, indem eine geeignete der mehreren Näherungsabbildungen M[n, t] in Übereinstimmung mit der individuellen Verschiedenheit des Einspritzventils 3 gewählt wird.
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Nach der Produktauslieferung der ECU 1 wird das Einspritzventil 3 tatsächlich montiert und mit dem Ansteuerstrom angesteuert. Jede der Näherungsabbildungen M[n, t] wird bestimmt, indem ”n” der Näherungsabbildungen M[n, t] auf der Grundlage des Ansteuerstroms bestimmt wird, der in das Einspritzventil 3 gespeist wird, das tatsächlich verwendet wird.
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Die Näherungsabbildungen M[n, t] werden, wie vorstehend beschrieben, während der Produktauslieferung im Speicher 6 gespeichert. Folglich können ”n” der Näherungsabbildungen M[n, t] derart bestimmt werden, dass sie einer tatsächlichen Umgebung, wie beispielsweise die Energieversorgungsspannung und die Temperatur, in der das Einspritzventil 3 tatsächlich verwendet wird, nachkommen. Dies führt dazu, dass zur Zeit der Produktauslieferung der ECU 1, der Einfluss von Abweichungen von Eigenschaften elektrischer Komponentenelementen (wie beispielsweise Durchlassspannungen Vf von Dioden D1 bis D3, die Zenerspannung der Zener-Diode ZD1 und Widerstandswerte der Widerstände R1, R2), die die ECU 1 bilden, verringert werden kann, wodurch die Genauigkeit der Näherung der Näherungsabbildungen M[n, t] verbessert und eine fehlerhafte Einstellung bei einer tatsächlichen Verwendung verhindert wird. Da die Näherungsabbildungen M[n, t] bereits in der Anfangsstufe genau bestimmt werden, kann eine Zeitspanne zur Abstimmung der Näherungsabbildungen M[n, t] und zur Annäherung von Parametern verkürzt werden.
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(Weitere Ausführungsform)
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann auf verschiedene Weise realisiert werden, wie nachstehend beispielhaft aufgezeigt.
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Obgleich das Einspritzventilansteuersystem als das Näherungsmodel unter Verwendung der Näherungsgleichung M[t] oder der Näherungsabbildung M[n, t] des dem Einspritzventil 3 zugeführten Ansteuerstroms definiert wird, kann das Einspritzventilansteuersystem alternativ als ein Näherungsmodel unter Verwendung einer Näherungsgleichung oder einer Näherungsabbildung einer Anschlussspannung, die als eine Ansteuerspannung an das Einspritzventil gelegt wird, definiert werden. Obgleich die Ausführungsformen lediglich auf ein Einspritzventil eines Verbrennungsmotors ausgerichtet sind, kann die gleiche Steuerung, so wie sie vorstehend beschrieben ist, für zwei oder mehr als zwei Einspritzventile des Verbrennungsmotors erfolgen.
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Vorstehend ist eine Elektromagnetventilansteuervorrichtung beschrieben.
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Ein Speicher 6 speichert eine Näherungsgleichung M[t], die ein System zur Ansteuerung eines Einspritzventils 3 auf der Grundlage eines Ansteuerstroms des Einspritzventils 3 annähernd modelliert. Ein Microcomputer 2 erlangt einen charakteristischen Punkt P1, an dem der Ansteuerstrom des Einspritzventils 3 eine Schwellenwertkonstante Ath von einem Ansteuerstrom überschreitet, der auf der Grundlage der im Speicher 6 gespeicherten Näherungsgleichung M[t] bestimmt wird. Der Microcomputer 2 steuert den Ansteuerstrom des Einspritzventils 3 in Übereinstimmung mit dem bestimmten Punkt P1. Der kennzeichnende Punkt P1 ändert sich mit einer individuellen Verschiedenheit einer Schaltung oder eines Einspritzventils. Der Microcomputer 2 steuert den Ansteuerstrom folglich derart in Übereinstimmung mit dem charakteristischen Punkt P1, dass der Ansteuerstrom des Einspritzventils 3 in Übereinstimmung mit der individuellen Verschiedenheit einer Schaltung oder eines Einspritzventils gesteuert werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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