DE102020201210B4

DE102020201210B4 - Kraftstoffeinspritzsteuerungseinrichtung

Info

Publication number: DE102020201210B4
Application number: DE102020201210.5A
Authority: DE
Inventors: Koji Morishita
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-02-06
Filing date: 2020-01-31
Publication date: 2021-02-11
Anticipated expiration: 2040-02-01
Also published as: DE102020201210A1; JP7172681B2; JP2020125744A

Abstract

Kraftstoffeinspritzsteuerungseinrichtung (1), welche das Einspritzen von Kraftstoff durch Zuführen von Energie an einen Elektromagneten (3) eines Injektors (2) steuert, der den Kraftstoff in einen Verbrennungsmotor einspritzt, mit:einem stromaufwärtigen Schalter (7, 8), der stromaufwärts an einem Stromversorgungspfad über eine Stromversorgungsleitung (L1, L2) zu dem Elektromagneten angeordnet ist;einem stromabwärtigen Schalter (9), der an einer Position zwischen einem stromabwärtigen Anschluss des Elektromagneten und einer Masse angeordnet ist;einem Kurzschlussschalter (12b), der zum Rückführen konfiguriert ist und an einer Position zwischen einem stromaufwärtigen Anschluss des Elektromagneten und der Masse angeordnet ist;einer Diode (11, 12a), die zum Rückführen konfiguriert ist und an einer Position zwischen dem stromaufwärtigen Anschluss des Elektromagneten und der Masse angeordnet ist, wobei ihre Anode mit der Masse verbunden ist; undeiner Antriebssteuerungseinrichtung (6), die konfiguriert ist, um das Ein- und Ausschalten des stromaufwärtigen Schalters, des stromabwärtigen Schalters und des Kurzschlussschalters auf der Basis einer Bedingung zu steuern, dass dem Einschalten des stromaufwärtigen Schalters das Einschalten des stromabwärtigen Schalters für ein Zuführen der Energie an den Elektromagneten vorausgeht, wobeidie Antriebssteuerungseinrichtung (i) die Energie über den Kurzschlussschalter (12b) durch das Einschalten des Kurzschlussschalters (12b) zurückführt, wenn die dem Elektromagneten zugeführte Energie unterbrochen wird, (ii) während die Energie über die Diode (11, 12a) als ein elektrischer Strom zurückgeführt wird, der dort durch das Ausschalten des Kurzschlussschalters (12b) in einer Durchlassrichtung durchfließt, wenn zumindest die dem Elektromagneten zugeführte Energie unterbrochen wird, unddie Antriebssteuerungseinrichtung so konfiguriert ist, um in der Lage zu sein, ein Rückführverfahren zwischen (i) einem Rückführen über den Schalter mittels dem Kurzschlussschalter und (ii) einem Rückführen über die Diode mittels der Diode umzuschalten,des Weiteren mit:einem Stromdetektor (13), der konfiguriert ist, um einen Injektorstrom zu erfassen, der ein elektrischer Strom ist, der aufgrund der dem Elektromagneten zugeführten Energie durch den Elektromagneten fließt, wobeiwenn sich der von dem Stromdetektor erfasste Injektorstrom nach einer ersten Periode (T2) mit einem relativ großen Stromänderungsbetrag nach einem Anstieg auf einen Spitzenwert zu einer zweiten Periode (T3) mit einem relativ kleinen Stromänderungsbetrag verschiebt, die Antriebssteuerungseinrichtung mit einem aus dem Rückführen über den Schalter und dem Rückführen über die Diode in der ersten Periode fortfährt, und zu einem anderen aus dem Rückführen über den Schalter und dem Rückführen über die Diode in der zweiten Periode umschaltet.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein eine Kraftstoffeinspritzsteuerungseinrichtung, welche die Kraftstoffeinspritzung durch Zuführen von Energie an einen Elektromagneten eines Injektors steuert, der Kraftstoff in einen Verbrennungsmotor einspritzt.
Die Kraftstoffeinspritzsteuerungseinrichtung führt Energie einem Elektromagneten eines Injektors zu, der auch als Einspritzventil bezeichnet werden kann, gemäß einer angewiesenen Einspritzmenge, wodurch Kraftstoff aus einem Einspritzloch des Injektors eingespritzt wird. Die dem Injektor zugeführte Energie ist so konfiguriert, um durch Rückführen von einer Rückführdiode abgeschaltet wird (siehe zum Beispiel Patentdokument 1). Außerdem ist es bekannt, Elektromagnetspulen durch eine Freilaufdi- oder (siehe zum Beispiel Patentdokumente 2 und 3) oder einen parallelen, schaltbaren Pfad (siehe zum Beispiel Patentdokument 4) zu entregen.

(Patentdokument 1) Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. JP 2003-27994 A
(Patentdokument 2) DE 60 2004 004 664 T2
(Patentdokument 3) DE 10 2016 213 200 A1
(Patentdokument 4) DE 38 17 770 C2

Der Anmelder der vorliegenden Offenbarung hat bestätigt, dass ein Wärmeverlust reduzierbar ist, durch (i) Verbinden eines Kurzschlussschalters anstelle der Rückführdiode und (ii) Rückführen des elektrischen Stroms aufgrund einer in dem Elektromagneten gespeicherten Energie über den Kurzschlussschalter. Danach fährt der Anmelder fort den zuvor beschriebenen Stand der Technik weiter zu verbessern und hat die neue Idee entwickelt, dass unter Berücksichtigung der Stabilität der Kraftstoffeinspritzmenge durch den Injektor, der Eigenschaften jedes Elements in der Schaltung und dergleichen im Gesamten, das Rückführen der Energie über die Rückführdiode besser durchführbar ist, abhängig von einer Bedingung, die weiter wiedergegeben werden kann, dass ein Rückführverfahren geeignet zwischen einem Rückführen über eine Diode und einem Rückführen über den Kurzschlussschalter gewählt werden kann.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Kraftstoffeinspritzsteuerungseinrichtung bereitzustellen, die geeignet ist, ein Rückführverfahren zum Durchführen des Rückführens von Energie entweder über eine Rückführdiode oder über einen Kurzschlussschalter auszuwählen. Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabnhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
In einem Aspekt der Erfindung steuert die Kraftstoffeinspritzsteuerungseinrichtung das Einspritzen von Kraftstoff durch Zuführen von Energie an einen Elektromagneten (3) eines Injektors (2), um den Kraftstoff in einen Verbrennungsmotor einzuspritzen, und weist einen stromaufwärtigen Schalter (7, 8), einen stromabwärtigen Schalter (9), eine Rückführdiode (11, 12a), einen Kurzschlussschalter (12b) und eine Antriebssteuerungseinrichtung (6) auf.
Der stromaufwärtige Schalter ist auf einem Stromversorgungspfad von Stromversorgungsleitungen (L1, L2) zu dem Elektromagneten angeordnet, der stromaufwärts des Pfads vorgesehen ist. Der stromabwärtige Schalter ist stromaufwärts davon an einer Position zwischen dem Elektromagneten und einer Masse angeordnet.
Die Rückführdiode oder eine Diode zum Rückführen der Energie ist an einer Position zwischen einem Anschluss auf einer stromaufwärtigen Seite des Elektromagneten und der Masse angeordnet, wobei ihre Anode auf einer Masseseite verbunden ist. Der Kurzschlussschalter ist parallel mit der Rückführdiode und an einer Position zwischen einem stromaufwärtigen Anschluss des Elektromagneten und der Masse angeordnet. Die Antriebssteuerungseinrichtung steuert das Ein /-Ausschalten des stromaufwärtigen Schalters, des stromabwärtigen Schalters und des Kurzschlussschalters, führt dem Elektromagneten Energie durch Einschalten des stromabwärtigen Schalters und Einschalten des stromaufwärtigen Schalters zu.
In der zuvor beschriebenen Konfiguration wird dem Elektromagneten Energie zugeführt, wenn der stromaufwärtige Schalter und der stromabwärtige Schalter beide eingeschaltet sind. Des Weiteren sind in der zuvor beschriebenen Konfiguration beide Enden der Diode nicht kurzgeschlossen (d.h. in einem Nicht-Kurzschlusszustand), wenn der Kurzschlussschalter ausgeschaltet ist, und beide Enden der Diode sind kurzgeschlossen, wenn der Kurzschlussschalter eingeschaltet ist.
Die Antriebssteuerungseinrichtung schaltet den Kurzschlussschalter zumindest dann aus, wenn das Versorgen mit Energie, die dem Elektromagneten zugeführt wird, abgeschaltet wird, so dass die Diode in Durchlassrichtung erregt werden kann, um die Energie zurückzuführen, und schaltet den Kurzschlussschalter ein, wenn das Versorgen mit Energie, die dem Elektromagneten zugeführt wird, zumindest abgeschaltet wird, so dass der Kurzschlussschalter erregbar ist, um die Energie zurückzuführen. Das Ausschalten der Antriebssteuerungseinrichtung kann in dem Moment erfolgen, wenn das Versorgen mit Energie, die dem Elektromagneten zugeführt wird, abgeschaltet wird oder nachdem das Versorgen mit Energie, die dem Elektromagneten zugeführt wird, abgeschaltet wird.
Da der Antriebssteuerungseinrichtung so konfiguriert ist, um in der Lage zu sein, zwischen der Energierückführung über einen Kurzschlussschalter (im Folgenden als Rückführen über den Schalter umformuliert) und der Energierückführung über eine Diode (im Folgenden als Rückführen über die Diode umformuliert) umzuschalten, abhängig von der Stabilität der Kraftstoffeinspritzmenge von dem Injektor, den Eigenschaften jedes der relevanten Elemente und dergleichen, ist es für die Antriebssteuerungseinrichtung möglich, zwischen den folgenden Energierückführverfahren aus dem Rückführen über den Schalter und dem Rückführen über die Diode umzuschalten. Auf diese Weise ist es möglich, entweder das Rückführverfahren durch Verwendung / über ein Rückführdiode oder einem Kurzschlussschalter geeignet auszuwählen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung, da die Antriebssteuerungseinrichtung durch eines der beiden Rückführverfahren mit dem Rückführen in einer ersten Periode fortfährt und anschließend auf das andere der beiden Rückführverfahren in einer zweiten Periode umschaltet, leidet die erste Periode, in welcher der Stromänderungsbetrag relativ groß ist, nicht unter dem Umschalten zwischen den beiden Rückführverfahren. Das heißt, auf diese Weise ist es möglich, die Kraftstoffeinspritzmenge des Injektors auf einen Sollwert akkurat einzustellen, während die Wellenform des elektrischen Stroms, der dem Injektor zugeführt wird und in diesem fließt, so weit wie möglich unverändert gehalten wird.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Offenbarung, da die Antriebssteuerungseinrichtung von einem Rückführverfahren zu dem anderen Rückführverfahren umschaltet, nachdem bestimmt wird, dass das Öffnen des Ventils abgeschlossen ist, ist das Umschalten der Rückführsteuerung nach Abschluss des Öffnens des Ventils durchführbar.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann eine Ventilöffnungsbestimmeinrichtung bestimmen, ob das Öffnen des Ventils abgeschlossen ist oder nicht, indem ein Wendepunkt des von dem Stromdetektor erfassten elektrischen Stroms erfasst wird.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Offenbarung führt die Antriebssteuerungseinrichtung eine Rückführsteuerung durch, die in der Lage ist, einen Schaltungsverlust zu reduzieren, wenn eines der beiden Rückführverfahren (d.h. das Rückführen über den Schalter oder das Rückführen über die Diode) über eine lange Periode als eine sekundäres (d.h. das andere) Rückführverfahren durchgeführt wird. Wenn zum Beispiel die Bedingung (Durchlassspannung VF der verwendeten Diode) < (Einschaltwiderstand x elektrischer Strom des verwendeten Kurzschlussschalters) erfüllt ist, kann das Rückführen über die Diode den Schaltungsverlust reduzieren. Wenn umgekehrt die Bedingung (Durchlassspannung VF der verwendeten Diode) > (Einschaltwiderstand x elektrischer Strom des verwendeten Kurzschlussschalters) erfüllt ist, kann das Rückführen über den Kurzschlussschalter den Schaltungsverlust reduzieren. In einem solchen Fall ist der Schaltungsverlust reduzierbar, indem entweder das Rückführen über den Schalter oder das Rückführen über die Diode geeignet ausgewählt wird.
Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, durch Fortfahren des Rückführens über die Diode bis zum Abschluss des Öffnens des Ventils des Injektors möglich, die Kraftstoffeinspritzmenge des Injektors stabil zu halten oder zu steuern, während die Wellenform des dem Injektor zugeführten elektrischen Stroms so weit wie möglich unverändert gehalten wird.
Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist der Schaltungsverlust reduzierbar, wenn (d.h. unter der Bedingung, dass) der Verlust aufgrund eines Einschaltwiderstands des Kurzschlussschalters kleiner als der Verlust aufgrund einer Erregung der Diode ist, da das Umschalten auf das Rückführen über den Schalter durchgeführt wird, nachdem das Öffnen des Ventils des Injektors abgeschlossen ist.
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung In Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen klarer. In den Zeichnungen:

1 ist ein Konfigurationsblockschaltbild einer Kraftstoffeinspritzsteuerungseinrichtung in einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 ist ein Ablaufdiagramm der Verarbeitung;
3 ist ein Zeitablaufdiagramm der Verarbeitung;
4 ist ein Ablaufdiagramm eines Rückführschalterbestimmungsprozesses;
5 ist ein Zeitablaufdiagramm der Verarbeitung;
6 ist ein Zeitablaufdiagramm der Verarbeitung;
7 ist ein Ablaufdiagramm der Verarbeitung in einem zweiten Ausführungsbeispiel;
8 ist ein Zeitablaufdiagramm der Verarbeitung;
9 ist ein Ablaufdiagramm der Verarbeitung in einem dritten Ausführungsbeispiel;
10 ist ein Zeitablaufdiagramm der Verarbeitung;
11 ist ein Ablaufdiagramm des Rückführschalterbestimmungsprozesses.
12 ist ein Zeitablaufdiagramm der Verarbeitung; und
13 ist ein Konfigurationsblockschaltbild einer Kraftstoffeinspritzsteuerungseinrichtung in einem vierten Ausführungsbeispiel.

Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsbeispiele einer Kraftstoffeinspritzsteuerungseinrichtung in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In jedem der folgenden Ausführungsbeispiele sind Konfigurationen gleicher oder ähnlicher Operationen mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen, um die Beschreibung ohne Redundanz zu vereinfachen.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
1 bis 6 zeigen erläuternde Diagramme des ersten Ausführungsbeispiels. 1 zeigt schematisch ein elektrisches Konfigurationsbeispiel einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 101, die als eine Kraftstoffeinspritzsteuerungseinrichtung dient. Die elektronische Steuereinheit 101 ist eine Vorrichtung, die einen Injektor 2 des elektromagnetischen Typs ansteuert, der die Einspritzung von Kraftstoff in einen Verbrennungsmotor steuert, der in einem Fahrzeug wie einem Automobil installiert ist, und einen Elektromagneten 3 des Injektors 2 steuert, der eine induktive Last der Schaltung ist. Insbesondere steuert die ECU 101 eine Erregungsstartzeit und eine Erregungszeit des Elektromagneten 3. Die „Erregung“ in der vorliegenden Offenbarung bedeutet im Wesentlichen das Versorgen mit Energie in Form von elektrischem Strom oder dergleichen.
Der Injektor 2 weist den Elektromagneten 3 auf, und Kraftstoff wird von dem Injektor 2 durch die elektronische Steuereinheit 101 eingespritzt, die den Elektromagneten 3 erregt und ihm Energie zuführt. Dem Injektor 2 wird Kraftstoff zugeführt, der von einer Kraftstoffpumpe unter Druck gesetzt wird, und spritzt den unter Druck gesetzten Kraftstoff in den Verbrennungsmotor ein, wenn ein Ventil des Injektors 2 geöffnet ist.
Wie in 1 gezeigt, weist die elektronische Steuereinheit 101 einen Stromversorgungs-IC 4, einen Mikrocomputer 5, einen Steuer-IC 6, einen Entladeschalter 7, einen Konstantstromsteuerschalter 8 und einen Zylinderauswahlschalter 9 als Hauptkomponenten auf, und spritzt Kraftstoff von dem Injektor 2 ein, indem der Elektromagnet 3 des Injektors 2 erregt und entregt wird. Erregen bedeutet in der vorliegenden Offenbarung das Versorgen einer Vorrichtung mit elektrischer Energie oder Strom, und Entregen bedeutet die Unterbrechung einer solchen Versorgung mit elektrischer Energie. Der Entladeschalter 7 und der Konstantstromsteuerschalter 8 sind jeweils als ein stromaufwärtiger Schalter konfiguriert, und der Zylinderauswahlschalter 9 ist als ein stromabwärtiger Schalter konfiguriert.
Der Stromversorgungs-IC 4 empfängt eine Eingabe einer Stromversorgungsspannung VB basierend auf einer Batteriespannung über eine Stromversorgungsleitung L1, erzeugt eine stabilisierte Gleichstrom (DC)- Stromversorgungsspannung VCC und legt die Stromversorgungsspannung VCC an dem Mikrocomputer 5 und der Steuer-IC 6 an. Der Mikrocomputer 5 und die Steuer-IC 6 arbeiten durch Verwendung der Stromversorgungsspannung VCC als Stromquelle. Die elektronische Steuereinheit 101 enthält Peripherieschaltungen, die diesen Hauptkomponenten zugeordnet sind, wie zum Beispiel eine Rückflussverhinderungsdiode 10, eine Rückführdiode 11, einen Rückführschalter 12, einen Stromerfassungswiderstand 13 als einen Stromdetektor und dergleichen. Die Steuer-IC 6 ist als integrierte Schaltung wie beispielsweise ASIC (Application Specific Integrated Circuit; Anwendungsspezifische integrierte Schaltung) implementiert und weist eine Steuervorrichtung wie beispielsweise eine Logikschaltung und eine Speichereinheit wie beispielsweise RAM, ROM, EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory; Elektrisch löschbarer programmierbarer Nur-LeseSpeicher) und dergleichen auf und führt verschiedene Steuerarten basierend auf solcher Hardware und Software aus, um als Antriebssteuerungseinrichtung zu dienen.
Die Steuer-IC 6 führt eine Ein/-Ausschaltsteuerung des Entladeschalters 7, des Konstantstromsteuerschalters 8, des Zylinderauswahlschalters 9 und des Rückführschalters 12 durch und erfasst den elektrischen Strom, der durch den Stromerfassungswiderstand 13 fließt, basierend auf einer Spannung über dem Stromerfassungswiderstand 13, und führt verschiedene Steuerarten in Übereinstimmung mit einem Erfassungssignal (d.h. erfasste Spannung) durch. Die Steuer-IC 6 ist konfiguriert, um dem Elektromagneten 3 Energie unter der Bedingung zuzuführen, dass der Zylinderauswahlschalter 9 eingeschaltet ist und der Entladeschalter 7 oder der Konstantstromsteuerschalter 8 eingeschaltet ist. Der Entladeschalter 7, der Konstantstromsteuerschalter 8 und der Zylinderauswahlschalter 9 bestehen jeweils aus einem n-Kanal-MOS-Transistor.
Ein Steueranschluss des Entladeschalters 7 ist mit der Steuer-IC 6 verbunden. Der Entladeschalter 7 ist auf einem Pfad angeordnet, der sich von einer Stromversorgungsleitung L2 einer verstärkten Spannung Vboost, die auf einer stromaufwärtigen Seite (des Elektromagneten 3; ergänzt) angeordnet ist, zu einem Anschluss 1a auf der stromaufwärtigen Seite des Elektromagneten 3 erstreckt.
Ein Steueranschluss des Konstantstromsteuerschalters 8 ist mit der Steuer-IC 6 verbunden. Der Konstantstromsteuerschalter 8 ist auf einem Stromversorgungspfad von der Stromversorgungsleitung L1 der Stromversorgungsspannung VB, die auf der stromaufwärtigen Seite angeordnet ist, zu dem Anschluss 1a auf der stromaufwärtigen Seite des Elektromagneten 3 angeordnet. Die Rückflussverhinderungsdiode 10 ist von der Stromversorgungsleitung L1 mit dem stromaufwärtigen Anschluss 1a in Durchlassrichtung verbunden.
Zusätzlich ist die Rückführdiode 11 in umgekehrter Richtung an einer Position zwischen dem Anschluss 1a auf der stromaufwärtigen Seite des Elektromagneten 3 und einer Masse G mit einer Masse G-Seite der Diode 11 verbunden, die als Anode angeordnet ist. Der Rückführschalter 12 ist an einer Position zwischen dem Anschluss 1a auf der stromaufwärtigen Seite des Elektromagneten 3 und der Masse G verbunden. Der Rückführschalter 12 besteht aus einem n-Kanal-MOS-Transistor 12b mit einer Substratdiode 12a. Ein Drain des MOS-Transistors 12b ist mit dem stromaufwärtigen Anschluss 1a verbunden, dessen Source ist mit der Masse G verbunden, und dessen Gate (d.h. ein Steueranschluss) ist mit der Steuer-IC 6 verbunden. Der MOS-Transistor 12b entspricht einem Kurzschlussschalter. Die Substartdiode 12a ist an einer Position zwischen dem Anschluss 1a auf der stromaufwärtigen Seite des Elektromagneten 3 und der Masse G mit einer Masse G-Seite der Diode 12a verbunden, die als Anode angeordnet ist.
Der anzusteuernde Elektromagnet 3 (d.h. ein Ansteuerobjekt der ECU 101) ist an einer Position zwischen dem stromaufwärtigen Anschluss 1a und einem stromabwärtigen Anschluss 1b der elektronischen Steuereinheit 101 verbunden. Es sei angemerkt, dass obwohl die Steuer-IC 6 so konfiguriert ist, um in der Lage zu sein, den anzusteuernden Elektromagneten 3 mit Energie zu versorgen und anschließend die Energieversorgung zum Elektromagneten 3 abzuschalten oder zu unterbrechen, die Steuer-IC 6 so konfiguriert ist, um in der Lage zu sein, die Energie durch die Rückführdiode 11 durch Halten des MOS-Transistors 12b in einem AUS-Zustand zurückzuführen. Des Weiteren nach dem Versorgen mit der Energie und anschließenden Unterbrechen der Energieversorgung des Elektromagneten 3 (d.h. zu einer Zeit, wenn die Energieversorgung des Elektromagneten 3 nach der Energieversorgung unterbrochen wird), ist die Steuer-IC 6 in der Lage, die Energie durch den MOS-Transistor 12b durch Einschalten des MOS-Transistors 12b zurückzuführen. Daher kann die Steuer-IC 6 zwei Energierückführverfahren umschalten, d.h. zwischen (i) Energierückführung über die Rückführdiode 11 und (ii) Energierückführung über den MOS-Transistor 12b.
Ein Steueranschluss des Zylinderauswahlschalters 9 ist mit der Steuer-IC 6 verbunden. Der Zylinderauswahlschalter 9 ist an einer Position zwischen dem Elektromagneten 3 und der Masse G verbunden. Der Stromerfassungswiderstand 13 ist mit dem Elektromagneten 3 und dem Zylinderauswahlschalter 9 in Reihe geschaltet, so dass der durch den Elektromagneten 3 fließende elektrische Strom erfasst werden kann.
Eine Spannung zwischen zwei Anschlüssen des Stromerfassungswiderstands 13 wird in die Steuer-IC 6 eingegeben. Die Steuer-IC 6 vergleicht die Spannung zwischen den beiden Anschlüssen des Stromerfassungswiderstands 13 mit einem Schwellenwert durch Verwendung eines eingebauten Verstärkers oder eines Komparators und bestimmt, ob der elektrische Strom des Elektromagneten 3 einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht hat (zum Beispiel einen Spitzenstromschwellenwert Ip, einen oberen Grenzwert Itu1 und einen unteren Grenzwert Itd1 eines Konstantstromsteuerbereichs) und steuert Ein-/Ausschalten von jedem der Schalter 7-9, 12.
Die Betriebsweise und die Wirkung der vorherigen Konfiguration werden in Bezug auf die 2 bis 4 beschrieben. Wie in 1 gezeigt, wenn ein Stromschalter gemäß einem Einschalten eines nicht dargestellten Zündschalters oder dergleichen eingeschaltet wird, wird die Stromversorgungsspannung VB von der Batterie der Stromversorgungs-IC 4 zugeführt, und die Stromversorgungs-IC 4 erzeugt und die stabilisierte Stromversorgungsspannung VCC und versorgt den Mikrocomputer 5 und die Steuer-IC 6 mit dieser. Eine Verstärkerschaltung (nicht gezeigt) verstärkt die Stromversorgungsspannung VB basierend auf der Steuerung der Steuer-IC 6, um die verstärkte Spannung Vboost zu erzeugen und an die Stromversorgungsleitung L2 auszugeben. Die verstärkte Spannung Vboost ist höher als die Stromversorgungsspannung VB.
In einem Anfangszustand hält die Steuer-IC 6 den MOS-Transistor 12b im AUS-Zustand und hält ein Kennzeichen (Flag), um ein Rückführen über die Diode durchzuführen (S1 in 2: Rückführen über die Diode). Auf diese Weise wird angenommen, dass der MOS-Transistor 12b in der Schaltung nicht vorhanden ist, und die Rückführdiode 11 und die Substratdiode 12a sind in umgekehrter Richtung an einer Position zwischen dem stromaufwärtigen Anschluss 1a und der Masse G verbunden, wodurch die gespeicherte Energie des Elektromagneten 3 über die Rückführdiode 11 einstellbar zurückgeführt wird.
Elektrisch wird, da die Rückführdiode 11 und die Substartdiode 12a an einer Position zwischen dem stromaufwärtigen Anschluss 1a und der Masse parallelgeschaltet sind, das Rückführen über eine Diode oder Dioden mit einer niedrigen Durchlassspannung VF durchgeführt. Die folgende Beschreibung basiert somit auf der Annahme, dass die Durchlassspannung VF der Diode 11 für das Rückführen durch die Rückführdiode 11 auf einen niedrigen Spannungswert festgelegt ist. Es sei angemerkt, dass die Substratdiode 12a als Rückführdiode verwendet werden kann, indem die Durchlassspannung VF der Substratdiode 12a niedriger als die Durchlassspannung VF der Rückführdiode 11 festgelegt wird.
Wenn Kraftstoff in den Verbrennungsmotor eingespritzt wird, gibt der Mikrocomputer 5 einen aktiven Pegel (zum Beispiel „H“) eines Einspritzanweisungssignals an die Steuer-IC 6 aus, wie in 3 gezeigt. Die Steuer-IC 6 führt eine Einschaltsteuerung des Zylinderauswahlschalters 9 zum Zeitpunkt t1 in 3 durch. Gleichzeitig mit oder unmittelbar nach einem solchen Zeitpunkt t1 steuert die Steuer-IC 6 den einzuschaltenden Entladeschalter 7. Wenn sowohl der Zylinderauswahlschalter 9 als auch der Entladeschalter 7 eingeschaltet sind, wird die verstärkte Spannung Vboost an den Elektromagneten 3 angelegt und, wie in einer Spitzenstromsteuerperiode T1 zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 in 3 gezeigt, ein elektrischer Strom des Elektromagneten 3, der auch als Injektorstrom bezeichnet werden kann, kann erhöht werden.
Die Steuer-IC 6 fährt mit einer Verstärkererregung fort, bis der Injektorstrom in S3 bis S4 aus 2 einen Sollspitzenstrom (d.h. einen Spitzenstromschwellenwert Ip) erreicht. Wenn jedoch der Injektorstrom den Sollspitzenstrom erreicht, beendet die Steuer-IC 6 die Spitzenstromsteuerperiode T1 und beendet auch die Verstärkererregung in S5, indem eine Auschaltsteuerung des Entladeschalters 7 durchgeführt wird. Während der Spitzenstromsteuerperiode T1 kann die Steuer-IC 6 einen Rückführschalterbestimmungsprozesses (d.h. einen Ventilöffnungsbeendigungsbestimmungsprozess) durchführen, der in S20 gezeigt ist, während die Prozesse von S3 bis S4 in 2 durchgeführt werden. Alternativ kann die Steuer-IC 6 ohne Durchführen eines solchen Rückführbestimmungsschalterprozesses auskommen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Prozess von S20 nicht durchgeführt, und Details des Prozesses von S20 werden später beschrieben.
Wenn der Entladeschalter 7 in S5 von 2 ausgeschaltet wird, wird die Energieversorgung, die dem Elektromagneten 3 zugeführt wird, abgeschaltet. Zu diesem Zeitpunkt wird, da der MOS-Transistor 12b in einem AUS-Zustand gehalten wird, die dem Elektromagneten 3 zugeführte Energie über die Rückführdiode 11 zurückgeführt, und der Injektorstrom nimmt ab (d.h. siehe eine Konstantstromsteuerübergangsperiode T2 in 3). Die Konstantstromsteuerübergangsperiode T2 ist eine Periode, in der ein Stromänderungsbetrag des Injektorstroms relativ zu einer später beschriebenen Konstantstromsteuerperiode T3 größer ist, und es kann bevorzugt sein, dass mit dem Rückführen von Energie über die Rückführdiode 11 während dieser Periode T2 fortgefahren wird.
In S5 bis S6 von 2 wird mit dem Ende der Verstärkererregung fortgefahren (d.h. wird unverändert gehalten, was anzeigt, dass die Verstärkererregung nicht durchgeführt wird), bis der Injektorstrom einen (d.h. fällt ab auf) unteren Sollstromgrenzwert erreicht (d.h. ein unterer Grenzwert Itd des Konstantstromsteuerbereichs). Wenn jedoch der Injektorstrom den untere Sollstromgrenzwert erreicht, beginnt die Steuer-IC 6 in Schritt S7 mit der Versorgung der Stromversorgungsspannung VB durch Einschalten des Konstantstromsteuerschalters 8. Während die Steuer-IC 6 den Prozess von S5 bis S6 in 2 während der Konstantstromsteuerübergangsperiode T2 durchführt, kann die Steuer-IC 6 den in S20 gezeigten Rückführschalterbestimmungsprozesses (d.h. den Ventilöffnungsbeendigungsbestimmungsprozess) durchführen oder nicht durchführen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Prozess von S20 nicht durchgeführt, und Details des Prozesses von S20 werden später beschrieben.
Die Steuer-IC 6 fährt mit der Erregung der Stromversorgungsspannung VB fort, bis der Injektorstrom einen oberen Konstantstrom-Sollgrenzwert (d.h. den oberen Grenzwert Itu des Konstantstromsteuerbereichs) in S8 bis S9 aus 2 erreicht. Wenn jedoch bestimmt wird, dass der Injektorstrom den oberen Konstantstrom-Sollgrenzwert erreicht hat, wird die Erregung der Stromversorgungsspannung VB durch Ausschalten des Konstantstromsteuerschalters 8 in S10 beendet. Das Weitern legt die Steuer-IC 6 in S11 ein Kennzeichen fest, um Energie über den MOS-Transistor 12b zurückzuführen, und schaltet den MOS-Transistor 12b ein, um die gespeicherte Energie des Elektromagneten 3 über den MOS-Transistor 12b zurückzuführen (d.h. die MOS-Rückführung in S11: Äquivalent zu einem Rückführen über den Schalter).
Dann bestimmt die Steuer-IC 6 in S12, ob eine angewiesene Erregungszeit abgelaufen ist oder nicht. Wenn die angewiesene Erregungszeit noch nicht abgelaufen ist, bestimmt die Steuer-IC 6 in S13, ob der Injektorstrom den unteren Konstantstrom-Sollgrenzwert (d.h. den unteren Grenzwert Itd des Konstantstromsteuerbereichs) erreicht hat oder nicht, und wenn nicht, den Prozess von S11 und S7 wiederholt. Wenn der untere Konstantstrom-Sollgrenzwert erreicht worden ist, kehrt der Prozess zu S8 zurück, um von dort wiederholt zu werden. Daher wiederholt die Steuer-IC 6 während der Konstantstromsteuerperiode T3 die Steuerung, den Konstantstromsteuerschalter 8 und den MOS-Transistor 12b in abwechselnder Weise ein- und auszuschalten. Dann stoppt die Steuer-IC 6 nach Ablauf der angewiesenen Erregungszeit die Erregung der Stromversorgungsspannung VB, indem sowohl der Konstantstromsteuerschalter 8 als auch der MOS-Transistor 12b auf AUS gesteuert und indem der Zylinderauswahlschalter 9 auf AUS in S14 gesteuert wird. Damit ist der Prozess eines Einspritzzyklus beendet.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird, wie in 3 gezeigt, in einem frühen Stadium der Konstantstromsteuerübergangsperiode T2 während eines Einspritzzyklus die gespeicherte Energie des Elektromagneten 3 durch die Rückführdiode 11 zurückgeführt, und dann zumindest während der Konstantstromsteuerperiode T3 durch den MOS-Transistor 12b zurückgeführt. Die Konstantstromsteuerperiode T3 ist eine Steuerperiode zum Offenhalten des Ventils und ist eine Periode, die länger als die Spitzenstromsteuerperiode T1 und die Konstantstromsteuerübergangsperiode T2 ist.
Wenn in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Leistungsverlust (d.h. ein Verlust an elektrischer Leistung) aufgrund eines Einschaltwiderstands des MOS-Transistors 12b während der Konstantstromsteuerperiode T3 geringer als der Leistungsverlust aufgrund der Durchlassspannung VF der Rückführdiode 11 ist (d.h., wenn eine solche Bedingung erfüllt ist), ist der Leistungsverlust durch die Schaltung reduzierbar.
Während einer ersten Periode (d.h. der Konstantstromsteuerübergangsperiode T2), in welcher der Stromänderungsbetrag des Injektors 2 relativ groß ist, fährt die Steuer-IC 6 mit dem Rückführen durch ein Verfahren fort (d.h. Rückführen über die Rückführdiode11 in dem vorliegende Ausführungsbeispiel) und schaltet dann das Rückführverfahren auf das andere Verfahren (d.h. Rückführen über den MOS-Transistor 12b in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel) während einer zweiten Periode (d.h. der Konstantstromsteuerperiode T3) um, in welcher der Stromänderungsbetrag des Injektors 2 relativ klein ist. Auf diese Weise wird während der Konstantstromsteuerübergangsperiode T2, in welcher der Stromänderungsbetrag relativ groß ist, das Rückführverfahren nicht umgeschaltet, was bedeutet, dass ein Steuern durchgeführt werden kann, möglichst ohne eine Injektorstromwellenform zu ändern, und dass eine Kraftstoffeinspritzmenge des Injektors 2 während eines Einspritzzyklus auf eine angewiesene Einspritzmenge gesteuert wird, d.h. auf einen Sollbetrag des Kraftstoffs.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Rückführen von Energie des Elektromagneten zwischen dem Rückführen über den MOS-Transistor 12b (entsprechend einem Rückführen über den Schalter) und dem Rückführen über die Rückführdiode 11 (entsprechend einem Rückführen über die Diode) umschaltbar unter Berücksichtigung der Stabilität der Kraftstoffeinspritzmenge durch den Injektor 2, der Eigenschaften jedes der Elemente (d.h. die Schalter) und dergleichen.
(Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels)
Wie in S20 von 2 gezeigt, die zuvor beschrieben wurde, kann die Steuer-IC 6 den Ventilöffnungsbeendigungsbestimmungsprozess als eine Ventilöffnungsbestimmeinrichtung durchführen, und das Rückführverfahren kann zu einem Zeitpunkt umgeschaltet werden, wenn bestimmt wird, dass die Öffnung des Ventils abgeschlossen ist. Der Ventilöffnungsbeendigungsbestimmungsprozess kann nach Bedarf durchgeführt werden.
Wenn ein elektrischer Strom durch den Elektromagneten 3 fließt, öffnet sich der Injektor 2 (d.h. das Ventil eines Injektors öffnet sich), wobei der Zeitpunkt des Öffnens des Ventils in Abhängigkeit von einem Kraftstoffzustand wie beispielsweise einem Kraftstoffdruck oder einer Temperatur variiert, die dem Injektor 2 zugeführt werden, sowie einem Fahrzustand eines Fahrzeugs wie beispielsweise ein Beschleunigen / Abbremsen, eine Motorstartperiode und dergleichen. Wie in den 5 und 6 gezeigt, öffnet der Injektor 2 in der Mitte der zuvor beschriebenen Spitzenstromsteuerperiode T1 und der Konstantstromsteuerübergangsperiode T2.
Wie in 2 gezeigt, kann die Steuer-IC 6 den Ventilöffnungsbeendigungsbestimmungsprozess in S20 durchführen, d.h. in der Mitte der Spitzenstromsteuerperiode T1 und der Konstantstromsteuerübergangsperiode T2, und kann bestimmen, ob das Rückführverfahren in Übereinstimmung mit einem solchen Bestimmungsprozess umgeschaltet werden soll oder nicht.
Wie in 4 gezeigt, überwacht die Steuer-IC 6 den elektrischen Strom des Elektromagneten 3 in S21 des Rückführumschaltbestimmungsprozesses und bestimmt in S22, ob ein „Einmalglühwert“ (anneal once value) kleiner als ein Schwellenwert th1 ist. Die Steuer-IC 6 berechnet den „Einmalglühwert“ wie folgt. Die Steuer-IC 6 berechnet einen „Einmalglühwert“ (anneal once value) als Verhältnis von (Wert für 1 µs vor der Stromerfassung (A) - Momentanwert für Stromerfassung (B)) / Glühgrad (C), mit einem Additionsfaktor des Wertes 1 µs vor der Stromerfassung (A), und berechnet dann einen „Zweimalglühwert“ (anneal twice value) als Verhältnis von (Wert für 1 µs vor dem Einmalglühen (D1) - Momentanwert für Einmalglühen (DO)) / Glühgrad, mit einem Additionsfaktor des Wertes 1 µs vor dem Einmalglühen (D1).
Als Gleichung: $\begin{array}{l} a n n e a l - o n c e v a l u e (D) = \frac{A - B}{C} + A \\ a n n e a l - t w i c e v a l u e = \frac{D 1 - D 0}{C} + D 1 \end{array}$
Der vorgenannte „Glühgrad“ kann ein voreingestellter Wert (zum Beispiel 2) oder dergleichen sein, der nach Bedarf geändert werden kann. Obwohl des Weiteren der Zweimalglühwert alle 1 µs berechnet wird, kann der Zweimalglühwert auch zu jeder vorgegebenen Zeit berechnet werden. 5 und 6 zeigen jeweils ein Zeitablaufdiagramm, d.h. Änderungen des „Einmalglühwerts“ und des „Zweimalglühwerts“.
Wie in den 5 und 6 gezeigt, wird, wenn der Injektor 2 geöffnet wird, ein Wendepunkt in dem elektrischen Strom des Elektromagneten 3 erzeugt, und der Zweimalglühwert wird ein großer Wert und überschreitet den Schwellenwert th1. Daher ist es möglich, zu bestimmen, ob der Injektor 2 geöffnet hat oder nicht, indem ein Zeitpunkt erfasst wird, zu dem der „Zweimalglühwert“ größer als der Schwellenwert th1 wird. Insbesondere wenn die Steuer-IC 6 in S22 von 4 bestimmt, dass der „Zweimalglühwert“ kleiner als der Schwellenwert th1 ist wird in S23 bestimmt, dass die Öffnung des Ventils nicht vollständig ist. Wenn der Zweimalglühwert gleich oder größer als der Schwellenwert th1 in S22 aus 4 ist, wird in S25 bestimmt, dass das Öffnen des Ventils abgeschlossen ist.
Als das Verfahren zum Bestimmen eines Ventilöffnungszeitpunkts wurde ein Verfahren beschrieben, das den Zweimalglühwert und den Schwellenwert th1 für die Bestimmung vergleicht. Das Verfahren zum Bestimmen des Ventilöffnungszeitpunkts ist jedoch nicht auf einen solches beschränkt. Zum Beispiel kann, wie in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2018-44473 offenbart, eine Varianz von Spannungswerten oder Stromwerten, die durch eine Hochgeschwindigkeitsabtastung erhalten werden, berechnet werden, ein Anstiegspunkt kann berechnet werden, bei dem die Varianz gleich oder höher als ein Schwellenwert ist, und basierend auf einem solchen Anstiegspunkt kann der Ventilöffnungszeitpunkt bestimmt werden.
Wenn bestimmt wird, dass der Injektor 2 nicht geöffnet wurde (d.h. das Öffnen des Ventils ist unvollständig), hält die Steuer-IC 6 ein Kennzeichen, um mit dem Rückführen über die Diode in S24 fortzufahren, und wenn bestimmt wird, dass das Ventil geöffnet wurde (d.h. das Öffnen des Ventils ist abgeschlossen), legt die Steuer-IC 6 in S26 ein Kennzeichen fest, um Energie durch den MOS-Transistor 12b in S26 zurückzuführen (d.h. Rückführen über den MOS). Nachdem die Steuer-IC 6 in S26 das Kennzeichen umschaltet, führt die Steuer-IC 6 die gespeicherte Energie des Elektromagneten 3 durch den MOS-Transistor 12b zurück. Dadurch kann nach dem Öffnen des Injektors 2 die gespeicherte Energie durch den MOS-Transistor 12b zurückgeführt werden. Wie in 5 gezeigt ist, ändert die Steuer-IC 6, wenn das Öffnen des Ventils während der Spitzenstromsteuerperiode T1 abgeschlossen ist, das Kennzeichen zum Zeitpunkt t1 a, um Energie durch den MOS-Transistor 12b innerhalb der Spitzenstromsteuerperiode T1 zurückzuführen, wodurch ein Rückführen durch den MOS-Transistor 12b während der gesamten Periode der Konstantstromsteuerübergangsperiode T2 durchführbar ist. Des Weiteren setzt, wie in 6 gezeigt, die Steuer-IC 6, wenn das Öffnen des Ventils während der Konstantstromsteuerübergangsperiode T2 abgeschlossen ist, zum Zeitpunkt t2a ein Kennzeichen, um während der Konstantstromsteuerübergangsperiode T2 durch den MOS-Transistor 12b zurückzuführen, wodurch danach ein Rückführen durch den MOS-Transistor 12b von dem Zeitpunkt t2a durchführbar.
Die Ventilöffnungszeit des Injektors 2 wird gemäß einem integrierten Wert des elektrischen Stroms des Elektromagneten 3 bestimmt, und Schwankungen in dem elektrischen Strom des Elektromagneten 3 beeinflussen stark die Kraftstoffeinspritzmenge. Wenn das Rückführen über den Schalter von dem Beginn (d.h. in einem frühen Stadium) eines Einspritzzyklus an durchgeführt wird, kann sich eine Wellenform des elektrischen Stroms, der während dem Rückführen durch den MOS-Transistor 12b dem Elektromagneten 3 zugeführt wird, ändern, und kann das Verhalten des Injektors 2 stören. Insbesondere hat der elektrische Strom während des Öffnen des Ventils des Injektors 2 einen großen Einfluss auf den Ventilöffnungszeitpunkt und damit auf die Kraftstoffeinspritzmenge.
Daher kann die Steuer-IC 6 anfänglich (d.h. in einem frühen Stadium) ein Rückführen durch die Rückführdiode 11 durchführen und kann dann ein Rückführen durch Verwendung des MOS-Transistors 12b durchführen, nachdem bestimmt wurde, dass der Injektor 2 vollständig geöffnet hat. Dadurch kann die Kraftstoffeinspritzmenge genau auf eine angewiesene Einspritzmenge gebracht werden und eine Störung des Verhaltens des Injektors 2 kann unterbunden werden.
Gemäß der Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels kann die Rückführsteuerung umgeschaltet werden, nachdem festgestellt wurde, dass das Öffnen des Ventils in dem Injektor 2 abgeschlossen ist. Insbesondere ist es möglich, mit dem Rückführen durch die Rückführdiode 11 fortzufahren, bevor bestimmt wird, dass das Öffnen des Ventils im Injektor 2 abgeschlossen ist, und ein Rückführen durch den MOS-Transistor 12b durchzuführen, nachdem bestimmt wird, dass das Öffnen des Ventils im Injektor 2 abgeschlossen ist. Gemäß der vorliegenden Abwandlung kann die Steuer-IC 6 mit dem Durchführen einer Rückführsteuerung fortfahren, bis der Wendepunkt des Injektorstroms erfasst wird.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Die 7 und 8 zeigen erläuternde Diagramme des zweiten Ausführungsbeispiels. Wie in den 7 und 8 gezeigt, kann ein Rückführen durch die Rückführdiode 11 während der Konstantstromsteuerperiode T3 durchgeführt werden. Siehe das Rückführen über die Diode in S1b von 7 und die Konstantstromsteuerperiode T3 von t3 bis t4 in 8. Wie in 7 gezeigt, unterscheidet sich das zweite Ausführungsbeispiel von dem ersten Ausführungsbeispiel darin, dass ein Prozess zum Festlegen eines Kennzeichens zum Rückführen von Energie durch die Rückführdiode 11 als S1b zwischen den Schritten S6 und S7 hinzugefügt ist.
8 zeigt ein Beispiel, in dem das Öffnen des Ventils während der Konstantstromsteuerübergangsperiode T2 abgeschlossen ist. Wenn die Steuer-IC 6 die Verarbeitung von 7 durchführt, wird der MOS-Transistor 12b für das Rückführen durch ihn hindurch während der Konstantstromsteuerübergangsperiode T2 eingeschaltet, nachdem das Öffnen des Ventils abgeschlossen ist, und dann wird das Rückführen über die Rückführdiode 11 während der Konstantstromsteuerperiode T3 durchgeführt.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird, wie in 8 gezeigt, die gespeicherte Energie des Elektromagneten 3 durch die Rückführdiode 11 zurückgeführt, bis die Steuer-IC 6 bestimmt, dass das Öffnen des Ventils abgeschlossen ist, und dann wird die Energie durch den MOS-Transistor während der Konstantstromsteuerübergangsperiode T2 zurückgeführt, und dann wird die Energie durch die Rückführdiode 11 während der Konstantstromsteuerperiode T3 zurückgeführt. Die Konstantstromsteuerperiode T3 ist eine Steuerperiode zum Offenhalten des Ventils und ist eine Periode, die länger als die Spitzenstromsteuerperiode T1 und die Konstantstromsteuerübergangsperiode T2 ist.
Wenn in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Leistungsverlust gemäß der Durchlassspannung VF der Rückführdiode 11 während der Konstantstromsteuerperiode T3 geringer ist als der Leistungsverlust aufgrund des Einschaltwiderstands des MOS-Transistors 12b, ist der Leistungsverlust durch die Schaltung reduzierbar.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
9 und 10 sind erläuternde Diagramme des dritten Ausführungsbeispiels. Wie in 9 gezeigt, kann der MOS-Transistor 12b zum Rückführen während der Konstantstromsteuerübergangsperiode T2 verwendet werden (siehe Rückführen über den MOS in S11). Ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird das vorliegende Ausführungsbeispiel, bei dem der Rückführumschaltbestimmungsprozess von S20 nicht durchgeführt wird, im Folgenden beschrieben.
Die Steuer-IC 6 hält ein Kennzeichen, um in einer Anfangsperiode eines Injektionszyklus durch den MOS-Transistor 12b zurückzuführen (d.h. Rückführen über den MOS in S11). Auf diese Weise kann, wie in der Konstantstromsteuerübergangsperiode T2 in 10 gezeigt, die Steuer-IC 6 unmittelbar nach dem Ausschalten des Entladeschalters 7 in S5 aus 9 durch den MOS-Transistor 12b zurückführen, d.h. nach dem Ende eines verstärkten Rückführens. Wenn danach der Injektorstrom in S6 auf den unteren Sollstromgrenzwert (d.h. den unteren Grenzwert Itd des Konstantstromsteuerbereichs) abfällt, legt die Steuer-IC 6 in S1b ein Kennzeichen fest, so dass das der MOS-Transistor 12b für das Rückführen über die Diode ausgeschaltet ist, was ein Rückführen durch die Rückführdiode 11 ermöglicht.
Danach beginnt die Steuer-IC 6, die Stromversorgungsspannung VB durch Einschalten des Konstantstromsteuerschalters 8 in S7 zu erregen, und wenn bestimmt wird, dass der Injektorstrom den oberen Konstantstrom-Sollgrenzwert (d.h. den oberen Grenzwert Itu des Konstantstromsteuerbereichs) in S9 erreicht, schaltet die Steuer-IC 6 den Konstantstromsteuerschalter 8 in S10 aus, wodurch das Erregen der Stromversorgungsspannung VB gestoppt wird. Auf diese Weise wird die gespeicherte Energie des Elektromagneten 3 durch die Rückführdiode 11 zurückgeführt.
Dann bestimmt die Steuer-IC 6 in S12, ob die angewiesene Erregungszeit abgelaufen ist oder nicht. Wenn die angewiesene Erregungszeit nicht abgelaufen ist, bestimmt die Steuer-IC 6 in S13, ob der Injektorstrom den unteren Konstantstrom-Sollgrenzwert (d.h. der untere Grenzwert Itd des Konstantstromsteuerbereichs) erreicht hat oder nicht, und fährt mit dem Rückführen durch die Rückführdiode 11 fort.
Dann kehrt in einem Fall, in dem der Injektorstrom die untere Konstantstrom-Sollgrenzwert erreicht (d.h. der untere Grenzwert Itd des Konstantstromsteuerbereichs), der Prozess zu S7 zurück und der Prozess wird wiederholt. In dem Fall, in dem die angewiesene Erregungszeit in S12 abläuft, stoppt dann die Steuer-IC 6 die Erregung der Stromversorgungsspannung VB durch Steuern des Konstantstromsteuerschalters 8, um ausgeschaltet zu werden, und Steuern des Zylinderauswahlschalters 9, um in S14 ausgeschaltet zu werden. Damit ist der Prozess in einem Einspritzzyklus beendet.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine synchrone Gleichrichtung durch Verwendung des MOS-Transistors 12b in einem frühen Stadium während der Konstantstromsteuerübergangsperiode T2 in einem Einspritzzyklus durchgeführt, und die Rückführdiode 11 wird dann verwendet, um Energie während der Konstantstromsteuerperiode T3 zurückzuführen. Die Konstantstromsteuerperiode T3 ist eine Steuerperiode zum Offenhalten des Ventils und ist länger als die Spitzenstromsteuerperiode T1 und die Konstantstromsteuerübergangsperiode T2. Wenn der Leistungsverlust gemäß der Durchlassspannung VF der Rückführdiode 11 während der Konstantstromsteuerperiode T3 geringer ist als der Leistungsverlust aufgrund des Einschaltwiderstands des MOS-Transistors 12b, ist der Leistungsverlust durch die Schaltung reduzierbar.
(Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels)
Des Weiteren kann, wie in S20 von 9 gezeigt, ein Ventilöffnungsbeendigungsbestimmungsprozess (d.h. der Rückführumschaltbestimmungsprozess) durchgeführt werden, und das Rückführverfahren kann zum Zeitpunkt des Bestimmens durch einen solchen Prozess umgeschaltet werden.
Die Steuer-IC 6 kann den Ventilöffnungsbeendigungsbestimmungsprozess in S20 aus 7 in der Mitte der Spitzenstromsteuerperiode T1 und der Konstantstromsteuerübergangsperiode T2 durchführen und kann bestimmen, ob das Rückführverfahren in Übereinstimmung mit diesem Bestimmungsprozess umgeschaltet werden soll (d.h. der Rückführumschaltbestimmungsprozess).
In der vorliegenden Abwandlung fährt, wie in 11 gezeigt, wenn die Steuer-IC 6 in S23 bestimmt, dass der Injektor 2 nicht vollständig geöffnet wurde, die Steuer-IC 6 mit dem bisher durchgeführte Rückführverfahren fort, und während dem Bestimmen in S25, dass das Ventil vollständig geöffnet wurde, setzt die Steuer-IC 6 in S26b ein Kennzeichen, so dass der MOS-Transistor 12b ausgeschaltet bleibt und das Rückführen auf das Rückführen über die Diode umgeschaltet wird. Auf diese Weise ist, wie in 12 gezeigt, ein Rückführen durch den MOS-Transistor 12b durchführbar, bevor das Öffnen des Ventils abgeschlossen ist, und ein Rückführen durch die Rückführdiode 11 durchführbar, nachdem das Öffnen des Ventils abgeschlossen ist.
Nach Beendigung des Öffnens des Ventils des Injektors 2 ist es durch Fortfahren des Rückführens durch die Rückführdiode 11 möglich, den elektrischen Strom des Injektors 2 zu steuern, möglichst ohne ihn zu verändern, und die Kraftstoffeinspritzmenge des Injektors 2 auf die Sollmenge einzustellen.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
13 ist ein erläuterndes Diagramm des vierten Ausführungsbeispiels. Eine elektronische Steuereinheit 201 unterscheidet sich von der elektronischen Steuereinheit 101 darin, dass die Rückführdiode 11 nicht vorgesehen ist, und ein Rückführschalter 212 anstelle des Rückführschalters 12 vorgesehen ist, und die andere Konfiguration ist dieselbe wie die der elektronischen Steuereinheit 101. Daher befindet sich für die Erläuterung im Folgenden das Bezugszeichen „212“ anstelle des Bezugszeichens „12“ an dem „Rückführschalter“. Wenn der Rückführschalter 212 als ein MOS-Transistor 212b mit einer Substratdiode 212a implementiert ist, ist die Rückführdiode 11 gegebenenfalls nicht mit dem Rückführschalter 212 parallelgeschaltet, wie in 13 gezeigt.
Wenn die Schaltungskonfiguration der elektronischen Steuereinheit 201 verwendet wird und wenn eine Bedingung (Durchlassspannung VF der Substratdiode 212a) < (Einschaltwiderstand x Durchlassstrom des MOS-Transistors 212b) erfüllt ist, ist der Schaltungsverlust durch Durchführen eines Rückführens durch die Substratdiode 212a reduzierbar. Wenn dagegen eine Bedingung (Durchlassspannung VF der Substratdiode 212a) > (Einschaltwiderstand x Durchlassstrom des MOS-Transistors 212b) erfüllt ist, ist der Schaltungsverlust durch Durchführen eines Rückführens durch den MOS-Transistor 212b reduzierbar.
Unter Berücksichtigung der Halbleiterstruktur des MOS-Transistors 212b und der Substratdiode 212a, die den Rückführschalter 212 bilden, kann daher vorzugsweise bestimmt werden, welcher des MOS-Transistors 212b oder der Substratdiode 212a für das Rückführen in der Konstantstromsteuerübergangsperiode T2 und in der Konstantstromsteuerperiode T3 verwendet wird. Dadurch ist ein zu den zuvor erwähnten Ausführungsbeispielen gleichartiger Effekt erzielbar.
(Andere Ausführungsbeispiele)
Die vorliegende Offenbarung sollte nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt sein, und verschiedene Abwandlungen können weiterhin implementiert werden, ohne vom Kern der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Zum Beispiel können die folgenden Abwandlungen oder Erweiterungen möglich sein.
Insbesondere kann die Steuer-IC 6 während der Konstantstromsteuerperiode T3, die länger als die Konstantstromsteuerübergangsperiode T2 ist, entweder das Rückführen über den MOS (entsprechend dem Rückführen über den Schalter) oder Rückführen über die Diode durchführen, je nachdem, was den Schaltungsverlust reduzieren kann. Der Verlust aufgrund des Einschaltwiderstands des MOS-Transistors 12b wird mit dem Verlust der Durchlassspannung VF der Rückführdiode 11 oder der Substratdiode 12a verglichen, und die Steuer-IC 6 kann während der Konstantstromsteuerperiode T3 ein Rückführverfahren mit einem geringeren Leistungsverlust durchführen. Obwohl der Mikrocomputer 5 und die Steuer-IC 6 als separate Komponenten vorgesehen sind, können sie einstückig als eine Komponente vorgesehen sein.
In dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde der Elektromagnet 3 zum Antreiben des Injektors 2 in einem Zylinder aus Gründen der Vereinfachung beschrieben. Die vorliegende Offenbarung kann jedoch in gleichartiger Weise auf zwei Zylinder, vier Zylinder, sechs Zylinder oder dergleichen anwendbar sein. Das heißt, die Anzahl der Zylinder ist nicht auf eins begrenzt.
In den vorherigen Ausführungsbeispielen wurden der Entladeschalter 7, der Konstantstromsteuerschalter 8 und der Zylinderauswahlschalter 9 als MOS-Transistoren beschrieben. Es können jedoch auch andere Arten von Transistoren wie Bipolartransistoren und verschiedene Arten von Schaltern verwendbar sein. Obwohl die Rückführschalter 12 und 212 als die MOS-Transistoren 12b und 212b mit den Substratdioden 12a und 212a implementiert sind, sind diese nicht auf eine solche Konfiguration beschränkt.
Zwei oder mehr zuvor beschriebene Ausführungsbeispiele können kombiniert werden, um die vorliegende Offenbarung zu implementieren. Zusätzlich geben die Bezugszeichen in Klammern, die in den Ansprüchen beschrieben sind, einfach die Entsprechung zu den konkreten Mitteln an, die in den Ausführungsbeispielen beschrieben sind, die ein Beispiel der vorliegenden Offenbarung sind. Das heißt, der technische Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung ist nicht notwendigerweise darauf beschränkt. Ein Teil der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele kann entfallen, solange das im Stand der Technik identifizierte Problem lösbar ist. Zusätzlich werden verschiedene Abwandlungen von der vorliegenden Offenbarung in den Ansprüchen auch als ein Ausführungsbeispiel davon angesehen, solange solche Abwandlungen den Kern der vorliegenden Offenbarung betreffen.
Obwohl die vorliegende Offenbarung basierend auf den vorherigen Ausführungsbeispielen beschrieben wird, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf ein solches Ausführungsbeispiel und / oder der Struktur beschränkt. Die vorliegende Offenbarung soll verschiedene Abwandlungsbeispiele und Äquivalente davon abdecken. Zusätzlich können verschiedene Kombinationen, ein oder mehrere Elemente, die dort hinzugefügt oder davon weggelassen werden, ebenfalls als die vorliegende Offenbarung angesehen und als deren technischer Gedanke verstanden werden.

Claims

Kraftstoffeinspritzsteuerungseinrichtung (1), welche das Einspritzen von Kraftstoff durch Zuführen von Energie an einen Elektromagneten (3) eines Injektors (2) steuert, der den Kraftstoff in einen Verbrennungsmotor einspritzt, mit: einem stromaufwärtigen Schalter (7, 8), der stromaufwärts an einem Stromversorgungspfad über eine Stromversorgungsleitung (L1, L2) zu dem Elektromagneten angeordnet ist; einem stromabwärtigen Schalter (9), der an einer Position zwischen einem stromabwärtigen Anschluss des Elektromagneten und einer Masse angeordnet ist; einem Kurzschlussschalter (12b), der zum Rückführen konfiguriert ist und an einer Position zwischen einem stromaufwärtigen Anschluss des Elektromagneten und der Masse angeordnet ist; einer Diode (11, 12a), die zum Rückführen konfiguriert ist und an einer Position zwischen dem stromaufwärtigen Anschluss des Elektromagneten und der Masse angeordnet ist, wobei ihre Anode mit der Masse verbunden ist; und einer Antriebssteuerungseinrichtung (6), die konfiguriert ist, um das Ein- und Ausschalten des stromaufwärtigen Schalters, des stromabwärtigen Schalters und des Kurzschlussschalters auf der Basis einer Bedingung zu steuern, dass dem Einschalten des stromaufwärtigen Schalters das Einschalten des stromabwärtigen Schalters für ein Zuführen der Energie an den Elektromagneten vorausgeht, wobei die Antriebssteuerungseinrichtung (i) die Energie über den Kurzschlussschalter (12b) durch das Einschalten des Kurzschlussschalters (12b) zurückführt, wenn die dem Elektromagneten zugeführte Energie unterbrochen wird, (ii) während die Energie über die Diode (11, 12a) als ein elektrischer Strom zurückgeführt wird, der dort durch das Ausschalten des Kurzschlussschalters (12b) in einer Durchlassrichtung durchfließt, wenn zumindest die dem Elektromagneten zugeführte Energie unterbrochen wird, und die Antriebssteuerungseinrichtung so konfiguriert ist, um in der Lage zu sein, ein Rückführverfahren zwischen (i) einem Rückführen über den Schalter mittels dem Kurzschlussschalter und (ii) einem Rückführen über die Diode mittels der Diode umzuschalten, des Weiteren mit: einem Stromdetektor (13), der konfiguriert ist, um einen Injektorstrom zu erfassen, der ein elektrischer Strom ist, der aufgrund der dem Elektromagneten zugeführten Energie durch den Elektromagneten fließt, wobei wenn sich der von dem Stromdetektor erfasste Injektorstrom nach einer ersten Periode (T2) mit einem relativ großen Stromänderungsbetrag nach einem Anstieg auf einen Spitzenwert zu einer zweiten Periode (T3) mit einem relativ kleinen Stromänderungsbetrag verschiebt, die Antriebssteuerungseinrichtung mit einem aus dem Rückführen über den Schalter und dem Rückführen über die Diode in der ersten Periode fortfährt, und zu einem anderen aus dem Rückführen über den Schalter und dem Rückführen über die Diode in der zweiten Periode umschaltet.
Kraftstoffeinspritzsteuerungseinrichtung nach Anspruch 1, des Weiteren mit: einer Ventilöffnungsbestimmeinrichtung (6, S22, S23, S25), die konfiguriert ist, um zu bestimmen, ob das Öffnen eines Ventils des Injektors abgeschlossen ist, wobei die Antriebssteuerungseinrichtung das Rückführen der Energie durch einem aus dem Rückführen über den Schalter und dem Rückführen über die Diode in einer Periode von dem Zuführen der Energie an den Elektromagnet bis zu dem Bestimmen fortfährt, dass das Öffnen des Ventils des Injektors abgeschlossen ist, und zu einem anderen aus dem Rückführen über den Schalter und dem Rückführen über die Diode umschaltet (S24, S26).
Kraftstoffeinspritzsteuerungseinrichtung nach Anspruch 2, des Weiteren mit: einem Stromdetektor (13), der konfiguriert ist, um einen Injektorstrom zu erfassen, der ein elektrischer Strom ist, der aufgrund der dem Elektromagneten zugeführten Energie durch den Elektromagneten fließt, wobei die Ventilöffnungsbestimmeinrichtung durch Erfassen eines Wendepunkts des elektrischen Stroms durch den Stromdetektor bestimmt, ob das Öffnen des Ventils des Injektors abgeschlossen ist.
Kraftstoffeinspritzsteuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei wenn die Antriebssteuerungseinrichtung über eine lange Periode durch einem anderen aus dem Rückführen über den Schalter und dem Rückführen über die Diode rückführt, nach dem Fortfahren durch einem aus dem Rückführen über den Schalter und dem Rückführen über die Diode, die Antriebssteuerungseinrichtung eine Rückführsteuerung auswählt, mit der ein Schaltungsverlust als der andere aus dem Rückführen über den Schalter und dem Rückführen über die Diode reduzierbar ist.
Kraftstoffeinspritzsteuerungseinrichtung nach Anspruch 1, des Weiteren mit: einer Ventilöffnungsbestimmeinrichtung (6, S22, S23, S25), die bestimmt, ob das Öffnen des Ventils des Injektors abgeschlossen ist, wobei die Antriebssteuerungseinrichtung das Rückführen der Energie als das Rückführen über die Diode fortfährt, bis zum Bestimmen, dass das Öffnen des Ventils des Injektors abgeschlossen ist.
Kraftstoffeinspritzsteuerungseinrichtung nach Anspruch 5, wobei die Antriebssteuerungseinrichtung zu dem Rückführen über den Schalter umschaltet, nach dem Bestimmen, dass das Öffnen des Ventils des Injektors abgeschlossen ist.