DE112014005317B4 - Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung und Kraftstoffeinspritzsystem - Google Patents

Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung und Kraftstoffeinspritzsystem Download PDF

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Abstract

Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung für einen Kraftstoffinjektor (10), welcher derart angepasst ist, dass dieser einen Ventilöffnungsbetrieb eines Ventilkörpers (12) über eine durch eine Bestromung einer Spule (13) erzeugte elektromagnetische Anziehungskraft durchführt, wobei der Kraftstoffinjektor einen Kraftstoff zur Verwendung bei der Verbrennung in einer Verbrennungskraftmaschine einspritzt und die Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung aufweist:einen Ziel-Einspritzbetrag-Einstellabschnitt (S30), welcher derart angepasst ist, dass dieser einen Ziel-Einspritzbetrag von Kraftstoff über eine einzelne Öffnung des Kraftstoffinjektors einstellt;einen Bestromungszeitdauer-Berechnungsabschnitt (S40), welcher derart angepasst ist, dass dieser eine Bestromungszeitdauer der Spule im Ansprechen auf den Ziel-Einspritzbetrag berechnet;eine Verstärkerschaltung (23), welche derart angepasst ist, dass diese eine Batteriespannung verstärkt; undeinen Erhöhungs-Steuerungsabschnitt (21a), welcher derart angepasst ist, dass dieser einhergehend mit dem Start der Bestromungszeitdauer eine verstärkte Spannung auf die Spule aufbringt, welche einer durch die Verstärkerschaltung verstärkten Spannung entspricht, und einen durch die Spule fließenden Strom auf einen vorbestimmten Schwellenwert erhöht;wobei, wenn ein Bereich, in welchem eine Zeit, bei welcher der Strom so erhöht wurde, dass dieser einen Spitzenwert bei dem Schwellenwert besitzt, gemäß einem Betriebstemperaturbereich der Spule auftritt, als ein Spitzenwert-Auftrittsbereich (W1, W4) definiert ist, der Ziel-Einspritzbetrag-Einstellabschnitt den Ziel-Einspritzbetrag derart einstellt, dass die Abschlusszeit (t31, t60) der Bestromungszeitdauer zeitlich von dem Spitzenwert-Auftrittsbereich abweicht.

Description

  • [Querverweis auf verwandte Anmeldung]
  • Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung mit der Nummer 2013-241238 , welche am 21. November 2013 angemeldet wurde und unter der Nummer JP 2015 - 101977 A veröffentlicht wurde.
  • [Technisches Gebiet]
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung und ein Kraftstoffeinspritzsystem zum Steuern eines Einspritzbetrags von Kraftstoff über eine Steuerung einer Bestromungs- bzw. Erregungszeitdauer einer Spule in einem Kraftstoffinj ektor.
  • [Hintergrund]
  • Ein herkömmlicher Kraftstoffinjektor ist derart strukturiert, dass dieser Ventilöffnungsbetätigungen eines Ventilkörpers über eine elektromagnetische Anziehungskraft durchführt, die durch ein Bestromen einer Spule erzeugt wird. Ferner ist eine herkömmliche Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung derart angepasst, dass diese die Bestromungszeitdauer einer Spule zum Steuern der Zeitdauer, für welche der Ventilkörper geöffnet ist, und somit zum Steuern des Kraftstoffbetrags, welcher über eine einzelne Öffnung davon eingespritzt wird, steuert. Insbesondere wird zunächst eine verstärkte Spannung, welche einer durch eine Booster- bzw. Verstärkerschaltung verstärkten Spannung entspricht, auf die Spule aufgebracht, um die elektromagnetische Anziehungskraft unmittelbar zu erhöhen. Danach wird das Aufbringen der verstärkten Spannung zu dem Zeitpunkt gestoppt, wenn ein durch die Spule fließender Strom (der Spulenstrom) auf einen vorbestimmten Schwellenwert erhöht wurde. Dann wird das Aufbringen einer Batteriespannung auf die Spule zu dem Zeitpunkt gestoppt, wenn eine Bestromungszeitdauer im Ansprechen auf einen Ziel-Einspritzbetrag erreicht wurde.
  • Wenn die Spulentemperatur höher wird, wird der elektrische Widerstand höher. Daher ist eine Kennlinie, welche die Beziehung zwischen der Bestromungszeitdauer und dem Einspritzbetrag angibt, in Abhängigkeit der Spulentemperatur hinsichtlich der Gestalt verändert. Daher haben die vorliegenden Erfinder Studien zum Korrigieren der Bestromungszeitdauer im Ansprechen auf den Ziel-Einspritzbetrag gemäß der Spulentemperatur angestellt (Temperaturkorrektur).
  • Hierbei wurde durch Versuche erkannt, welche durch die vorliegenden Erfinder durchgeführt wurden, dass eine solche Kennlinie einen Abnahmebereich und einen Zunahmebereich umfasst. In dem Abnahmebereich ist der Einspritzbetrag mit Bezug auf die Bestromungszeitdauer verringert, während die Spulentemperatur höher ist. In dem Zunahmebereich ist der Einspritzbetrag mit Bezug auf die Bestromungszeitdauer erhöht, während die Spulentemperatur höher ist. Daher ist es notwendig zu ermitteln, ob die Bestromungszeitdauer im Ansprechen auf den Ziel-Einspritzbetrag in den Abnahmebereich oder den Zunahmebereich fällt, und ferner ist es notwendig, die Zunahme bzw. Erhöhung und Abnahme bzw. Verringerung der Temperaturkorrektur basierend auf dem Ergebnis der Ermittlung umzukehren.
  • Jedoch bewirkt beispielsweise auch eine geringe Abweichung der angenommenen Kennlinie von der tatsächlichen Kennlinie ein unterschiedliches Ermittlungsergebnis dahingehend, ob die Bestromungszeitdauer in dem Abnahmebereich oder dem Zunahmebereich liegt. Falls die Ermittlung falsch ist, werden die Zunahme bzw. Erhöhung und die Abnahme bzw. Verringerung der Temperaturkorrektur invers durchgeführt. Es besteht die Gefahr, dass der tatsächliche Einspritzbetrag ausgehend von dem Ziel-Einspritzbetrag fehlerhaft korrigiert wird.
  • Darüber hinaus offenbart die DE 101 48 346 A1 , dass eine Brennkraftmaschine mit einem Verfahren betrieben wird, bei dem der Kraftstoff über ein eine Spule aufweisendes Magnetventil zugeführt wird. Die eingespritzte Kraftstoffmenge wird durch die Dauer der Ansteuerung des Magnetventils beeinflusst. Bei dem Verfahren wird die Temperatur eines Bereichs des Magnetventils bestimmt und die Ansteuerdauer temperaturabhängig korrigiert. Um die Korrektur noch präziser zu machen, wird bei der Erfindung eine Temperatur des Magnetventils aus mindestens einer üblicherweise gemessenen Temperatur ermittelt und die Ansteuerdauer abhängig von der ermittelten Temperatur so korrigiert, dass die Temperaturabhängigkeit der Eigenschaften der Magnetspule des Magnetventils berücksichtigt wird. Ferner wird ein Modell vorgeschlagen, bei welchem, ausgehend von einer Betriebstemperatur, mittels zweier Faktoren für das Aufwärmen und das Abkühlen der Temperaturverlauf nach Abstellen des Motors und/oder bei Wiederstart des Motors nachgebildet wird.
  • Die DE 10 2010 007 770 A1 zeigt eine Fahrzeugmotorsteuervorrichtung, umfassend: eine Spannungsverstärkungsschaltung, die eine aus einer Fahrzeugbatterie gelieferte Stromquellenspannung verstärkt; eine erste Öffnungs-/Schließvorrichtung, die zwischen einer Elektromagnetspule zum Antreiben eines Kraftstoffeinspritzventils eines Fahrzeugmotors und der Spannungsverstärkungsschaltung verbunden ist und sofortige rasche Stromversorgung an die Elektromagnetspule durchführt; eine zweite Öffnungs-/Schließvorrichtung, die zwischen der Elektromagnetspule und der Fahrzeugbatterie verbunden ist und eine aufrechterhaltbare Stromversorgung an die Elektromagnetspule durchführt, und einen Mikroprozessor, der das Leiten der ersten Öffnungs-/Schließvorrichtung und der zweiten Öffnungs-/Schließvorrichtung anhand eines Betriebszustandes des Fahrzeugmotors steuert, um so Kraftstoffeinspritzsteuerung durchzuführen, wobei die Spannungsverstärkungsschaltung einen Kondensator beinhaltet, welcher von der Fahrzeugbatterie mittels einer Spannungsverstärkung-Öffnungs-/Schließvorrichtung und einer Spannungsverstärkungsvorrichtung geladen wird, und eine Spannungssteuerschaltung, welche den Spannungsverstärkungsbetrieb derselben stoppt, wenn aufgrund einer Mehrzahl von EIN/ AUS-Operationen der Spannungsverstärkungs-Öffnungs-/Schließvorrichtung die Ausgangsspannung des Kondensators gleich oder höher einer vorgegebenen Zielhochspannung wird; und an der Spannungsverstärkungsschaltung wird ein Spannungsverstärkungs-Unterdrückungssteuersignal eingegeben, mit dem, während der Fahrzeugmotor in einem Stoppmodus ist, die Ausgangsspannung der Spannungsverstärkungsschaltung unterdrückt wird, um unter der Zielhochspannung zu liegen, bis der Startvorgang für den Fahrzeugmotor gestartet wird, und wenn einmal der Startvorgang für den Fahrzeugmotor gestartet ist, wird die Unterdrückung der Spannungsverstärkung durch die Spannungsverstärkungsschaltung aufgehoben, bevor eine Kraftstoffeinspritzsteuerung durch die erste Öffnungs-/Schließvorrichtung und die zweite Öffnungs-/Schließvorrichtung begonnen wird.
  • Weiter offenbart die DE 10 2010 040 123 A1 eine Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung mit einem Kondensator zum Speichern elektrischer Energie, die einer Spule eines Solenoids einer Einspritzdüse zuzuführen ist, einem Ladeabschnitt zum Entladen des Kondensators auf einen vorbestimmten Sollwert, einem Einstellabschnitt zum Einstellen einer Erregungszeitspanne der Spule, und einem Erregungssteuerabschnitt zum Steuern der Entladung des Kondensators an die Spule. Die Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung ist mit einer Einrichtung versehen zum Verlängern der durch den Einstellabschnitt eingestellten Erregungszeitspanne bei Erfassen, dass die Spannung des Kondensators den Sollwert vor dem Zeitpunkt des Beginns der Erregungszeitspanne nicht erreicht.
  • Die US 2011 / 0 100 333 A1 zeigt eine Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff direkt in eine Brennkammer einer Brennkraftmaschine, die eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, die eine Kraftstoffeinspritzung durch Zuführen eines Ansteuerstroms zu einem Solenoid ausführt, einen Kraftstoffdrucksensor, der einen Kraftstoffdruck, der auf die Kraftstoffeinspritzeinrichtung ausgeübt wird, detektiert, und ein Betriebszustand-Detektionsmittel, das einen Betriebszustand der Brennkraftmaschine detektiert, umfasst, wobei die Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung für die Brennkraftmaschine Folgendes umfasst: Stromprofil-Änderungsmittel, die mehrere Stromprofile für den Ansteuerstrom besitzen und die Stromprofile anhand des Betriebszustands und des Kraftstoffdrucks ändern; Mittel zum Berechnen einer gültigen Impulsbreite, die eine gültige Impulsbreite zum Öffnen und Ansteuern der Kraftstoffeinspritzeinrichtung berechnen; Mittel zum Berechnen einer ungültigen Impulsbreite, die eine ungültige Impulsbreite berechnen; und Kraftstoffeinspritzeinrichtungs-Steuermittel, die eine Kraftstoffeinspritzimpulsbreite anhand der gültigen Impulsbreite und der ungültigen Impulsbreite berechnen und die Kraftstoffeinspritzeinrichtung anhand der Kraftstoffeinspritzimpulsbreite steuern, wobei die Mittel zum Berechnen einer ungültigen Impulsbreite eine ungültige Impulsbreite, die den zu ändernden Stromprofilen entspricht, berechnen, bevor die Stromprofile geändert werden.
  • Zudem offenbart die US 6 148 800 A ein Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Verbrennungskraftmaschine. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen einer Mehrzahl von Kraftstoffinjektoren bei der Maschine, die jeweils einen elektromechanischen Mechanismus zum Aufnehmen von Kraftstoff unter Druck über ein Kraftstoffzuführsystem und zum Einspritzen einer gemessenen Menge von Kraftstoff in die Maschine im Ansprechen auf ein Befehlssignal, dessen Dauer die einzuspritzende Kraftstoffmenge angibt, umfassen. Das Befehlssignal wird basierend auf einer gemessenen Drosselposition, der Maschinendrehzahl und der Maschinenlast bestimmt. Anschließend wird ein Widerstand einer Solenoidspule des elektromechanischen Mechanismus berechnet und das Befehlssignal wird durch Erhöhen oder Verringern des Befehlssignals angepasst, um Variationen des gemessenen Widerstands der Solenoidspule des elektromechanischen Mechanismus aufgrund von Temperaturschwankungen zu kompensieren.
  • [Literatur des Standes der Technik]
  • [Patentliteratur]
  • [Kurzfassung der Erfindung]
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung und ein Kraftstoffeinspritzsystem vorzusehen, welche in die Lage versetzt sind, den Einspritzbetrag mit höherer Genauigkeit zu steuern.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung auf einen Kraftstoffinjektor angewendet, welcher derart angepasst ist, dass dieser eine Ventilöffnungsbetätigung bzw. einen Ventilöffnungsbetrieb eines Ventilkörpers über eine durch eine Bestromung bzw. Erregung einer Spule erzeugte elektromagnetische Anziehungskraft zum Einspritzen eines Kraftstoffes zur Verwendung bei der Verbrennung in einer Verbrennungskraftmaschine durchführt.
  • Ferner umfasst die Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung einen Ziel-Einspritzbetrag-Einstellabschnitt, welcher derart angepasst ist, dass dieser einen Ziel-Einspritzbetrag von Kraftstoff über eine einzelne Öffnung des Kraftstoffinjektors einstellt; einen Bestromungszeitdauer-Berechnungsabschnitt, welcher derart angepasst ist, dass dieser einen Basiswert einer Bestromungs- bzw. Erregungszeitdauer der Spule im Ansprechen auf den Ziel-Einspritzbetrag einstellt und den Basiswert gemäß einer Temperatur der Spule korrigiert, um die Bestromungszeitdauer zu berechnen; eine Booster- bzw. Verstärkerschaltung, welche derart angepasst ist, dass diese eine Batteriespannung verstärkt; und einen Erhöhungs-Steuerungsabschnitt, welcher derart angepasst ist, dass dieser einhergehend mit dem Start der Bestromungszeitdauer eine verstärkte Spannung auf die Spule aufbringt, welche einer durch die Verstärkerschaltung verstärkten Spannung entspricht, und einen durch die Spule fließenden Strom auf einen vorbestimmten Schwellenwert erhöht. Wenn ein Bereich, in welchem eine Zeit, bei welcher der Strom so erhöht wurde, dass dieser einen Spitzenwert bei dem Schwellenwert besitzt, gemäß einem Betriebstemperaturbereich der Spule auftritt, als ein Spitzenwert-Auftrittsbereich definiert ist, stellt der Ziel-Einspritzbetrag-Einstellabschnitt den Ziel-Einspritzbetrag derart ein, dass die Abschlusszeit der Bestromungszeitdauer zeitlich von dem Spitzenwert-Auftrittsbereich abweicht.
  • Die Kennlinie, welche die Beziehung zwischen der Bestromungszeitdauer und dem Einspritzbetrag angibt, umfasst einen Zunahmebereich, in welchem der Einspritzbetrag zunimmt, während die Temperatur höher ist, und einen Abnahmebereich, in welchem der Einspritzbetrag abnimmt, während die Temperatur höher ist. Ferner haben die vorliegenden Erfinder die Erkenntnis erlangt, dass „die Grenze zwischen dem Zunahmebereich und dem Abnahmebereich in einem Spitzenwert-Auftrittsbereich liegt“.
  • Bei der vorgenannten Offenbarung ist die Zeit des Abschlusses bzw. die Abschlusszeit der Bestromungszeitdauer derart eingestellt, dass diese zeitlich von dem Spitzenwert-Auftrittsbereich abweicht. Daher ist es beim Korrigieren des Basiswerts der Bestromungszeitdauer im Ansprechen auf den Ziel-Einspritzbetrag gemäß der Temperatur möglich zu ermitteln, ob eine Zunahmekorrektur durchgeführt wird oder ob eine Abnahmekorrektur durchgeführt wird, während die Temperatur höher wird. Dies kann die Notwendigkeit zum Wechseln zwischen dem Durchführen der Zunahmekorrektur und dem Durchführen der Abnahmekorrektur, während die Temperatur höher wird, für den gleichen Ziel-Einspritzbetrag beseitigen. Die Besorgnis hinsichtlich des Invertierens bzw. Umkehrens der Zunahmen und Abnahmen der Korrekturen kann beim Korrigieren des Basiswerts der Bestromungszeitdauer im Ansprechen auf die Spulentemperatur beseitigt werden. Der Einspritzbetrag von Kraftstoff kann basierend auf den Kennlinien, welche unter Berücksichtigung der Spulentemperatur vorgesehen sind, mit höherer Genauigkeit gesteuert werden.
  • Ferner umfasst eine Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung einen Ziel-Einspritzbetrag-Einstellabschnitt, welcher derart angepasst ist, dass dieser einen Ziel-Einspritzbetrag des Kraftstoffes über eine einzelne Öffnung des Kraftstoffinjektors einstellt; einen Bestromungszeitdauer-Berechnungsabschnitt, welcher derart angepasst ist, dass dieser einen Basiswert einer Bestromungszeitdauer der Spule im Ansprechen auf den Ziel-Einspritzbetrag einstellt und den Basiswert gemäß einer Temperatur der Spule korrigiert, um die Bestromungszeitdauer zu berechnen; eine Booster- bzw. Verstärkerschaltung, welche derart angepasst ist, dass diese eine Batteriespannung verstärkt; einen Erhöhungs-Steuerungsabschnitt, welcher derart angepasst ist, dass dieser einhergehend mit dem Start der Bestromungszeitdauer eine verstärkte Spannung auf die Spule aufbringt, welche einer durch die Verstärkerschaltung verstärkten Spannung entspricht, und einen durch die Spule fließenden Strom auf einen vorbestimmten Schwellenwert erhöht. Wenn ein Punkt, bei welchem Kennlinien, die Beziehungen zwischen der Bestromungszeitdauer und dem Einspritzbetrag bei unterschiedlichen Spulen-Betriebstemperaturen angeben, sich einander kreuzen, als ein Kreuzungspunkt definiert ist, und ein Bereich, in welchem der Kreuzungspunkt gemäß einem Betriebstemperaturbereich der Spule auftritt, als ein Kreuzungspunkt-Auftrittsbereich definiert ist, stellt der Ziel-Einspritzbetrag-Einstellabschnitt den Ziel-Einspritzbetrag derart ein, dass eine Abschlusszeit der Bestromungszeitdauer zeitlich von dem Kreuzungspunkt-Auftrittsbereich abweicht.
  • Die Grenze zwischen dem Zunahmebereich und dem Abnahmebereich bei der Kennlinie entspricht dem Kreuzungspunkt, bei welchem die jeweiligen Kennlinien bei den unterschiedlichen Spulen-Betriebstemperaturen sich einander kreuzen. Bei der vorgenannten Offenbarung ist die Abschlusszeit der Bestromungszeitdauer derart eingestellt, dass diese zeitlich von dem Kreuzungspunkt-Auftrittsbereich abweicht. Daher ist es beim Korrigieren des Basiswerts der Bestromungszeitdauer im Ansprechen auf den Ziel-Einspritzbetrag gemäß der Temperatur möglich zu ermitteln, ob eine Zunahme- bzw. Erhöhungskorrektur durchgeführt wird oder ob eine Abnahme- bzw. Verringerungskorrektur durchgeführt wird, während die Temperatur höher wird. Dies kann die Notwendigkeit zum Wechseln zwischen dem Durchführen der Zunahmekorrektur und dem Durchführen der Abnahmekorrektur, während die Temperatur höher wird, für den gleichen Ziel-Einspritzbetrag beseitigen. Die Besorgnis hinsichtlich des Invertierens bzw. Umkehrens von Zunahmen und Abnahmen der Korrekturbeträge kann beim Korrigieren des Basiswerts der Bestromungszeitdauer gemäß der Spulentemperatur beseitigt werden. Der KraftstoffEinspritzbetrag kann basierend auf den Kennlinien, welche unter Berücksichtigung der Spulentemperatur vorgesehen sind, mit höherer Genauigkeit gesteuert werden.
  • Figurenliste
  • Die vorstehende Aufgabe und weitere Aufgaben, Charakteristika und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Abbildungen ersichtlicher.
    • 1 ist eine schematische Ansicht, welche eine Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung und ein Kraftstoffeinspritzsystem mit der Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
    • 2 ist eine Querschnittsansicht, welche die gesamte Struktur eines Kraftstoffinjektors gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
    • 3 ist ein Diagramm, welches Veränderungen einer auf eine Spule aufgebrachten Spannung, eines Spulenstroms, einer elektromagnetischen Anziehungskraft und eines Hubbetrags im Zeitverlauf, und die Beziehung zwischen einer Bestromungszeitdauer und einem Einspritzbetrag in einem Fall darstellt, bei welchem die Einspritzsteuerung gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt wird.
    • 4 ist eine Ansicht, die Kennlinien darstellt, welche die Beziehung zwischen der Bestromungszeitdauer und dem Einspritzbetrag angeben, wobei die Kennlinien in Abhängigkeit der Spulentemperatur unterschiedliche Gestaltungen aufweisen.
    • 5 ist eine Ansicht, welche eine Strom-Wellenform darstellt, welche die Veränderung des Spulenstroms im Zeitverlauf angibt, wobei die Strom-Wellenform in Abhängigkeit der Spulentemperatur eine unterschiedliche Gestaltung aufweist.
    • 6 ist ein Flussdiagramm, welches einen Berechnungsvorgang der Bestromungszeitdauer gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
    • 7 ist eine Ansicht, welche einen Kreuzungspunkt-Auftrittsbereich gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
    • 8 ist eine schematische Ansicht, welche ein Kraftstoffeinspritzsystem gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
    • 9 ist ein Diagramm, welches Veränderungen einer auf eine Spule aufgebrachten Spannung, eines Spulenstroms, einer elektromagnetischen Anziehungskraft und eines Hubbetrags im Zeitverlauf, und die Beziehung zwischen einer Bestromungszeitdauer und einem Einspritzbetrag in einem Fall darstellt, bei welchem die Einspritzsteuerung gemäß der dritten Ausführungsform durchgeführt wird.
    • 10 ist eine Ansicht, welche einen Peak- bzw. Spitzenwert-Auftrittsbereich gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
  • [Ausführungsformen zum Ausführen der Erfindung]
  • Nachfolgend sind eine Mehrzahl von Ausführungsformen mit Bezug auf die Abbildungen beschrieben. Bei jeder der Ausführungsformen sind Bauteile gemäß Gegenständen, welche bei einer vorhergehenden Ausführungsform beschrieben wurden, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und diese können in einigen Fällen nicht wiederholend beschrieben sein. Bei jeder der Ausführungsformen kann, wenn ein Teil einer Konfiguration beschrieben wird, eine andere vorhergehende Ausführungsform durch einen Bezug darauf auf die anderen Teile der Konfiguration angewendet werden.
  • (Erste Ausführungsform)
  • Ein Kraftstoffinjektor 10, welcher in 1 gezeigt ist, ist bei einer Verbrennungskraftmaschine (Ottomotor) montiert und spritzt einen Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer 2 in der Verbrennungskraftmaschine ein. Insbesondere ist ein Zylinderkopf 3, welcher die Verbrennungskammer 2 bildet, mit einem Montageloch 4 zum Aufnehmen des Kraftstoffinjektors 10 vorgesehen. Der hin zu dem Kraftstoffinjektor 10 zu führende Kraftstoff wird übertragen, während dieser durch eine Kraftstoffpumpe P komprimiert bzw. unter Druck gesetzt wird, und die Kraftstoffpumpe P wird durch eine Rotations-Antriebskraft der Verbrennungskraftmaschine angetrieben.
  • Wie in 2 dargestellt ist, umfasst der Kraftstoffinjektor 10 einen Körper 11, einem Ventilkörper 12, eine Spule 13, einen Statorkern 14, einen beweglichen Kern 15, einen Einspritzlochkörper 17 und dergleichen. Der Körper 11 ist aus einem metallischen, magnetischen Material ausgebildet und umfasst einen Kraftstoffpfad 11a. Der Körper 11 nimmt den Ventilkörper 12, den Statorkern 14 und den beweglichen Kern 15 darin auf und hält den Einspritzlochkörper 17.
  • Der Einspritzlochkörper 17 ist mit einer Sitzfläche 17b zum davon Lösen und darauf Aufsetzten des Ventilkörpers 12, und einem Einspritzloch 17a zum Einspritzen von Kraftstoff durch dieses vorgesehen. Falls der Ventilkörper 12 veranlasst wird, einen Ventilschließbetrieb durchzuführen, so dass eine bei dem Ventilkörper 12 ausgebildete Sitzfläche 12a auf der Sitzfläche 17b aufgesetzt wird, wird die Einspritzung des Kraftstoffes von dem Einspritzloch 17a gestoppt. Falls der Ventilkörper 12 veranlasst wird, einen Ventilöffnungsbetrieb durchzuführen (hochgehoben), so dass die Sitzfläche 12a von der Sitzfläche 17b gelöst wird, wird der Kraftstoff von dem Einspritzloch 17a eingespritzt.
  • Der Statorkern 14 ist unter Verwendung eines metallischen, magnetischen Materials in einer zylindrischen Gestalt ausgebildet und umfasst innerhalb des Zylinders einen Kraftstoffpfad 14a. Der bewegliche Kern 15 ist unter Verwendung eines metallischen, magnetischen Materials in einer Scheibengestalt ausgebildet, und dieser ist derart angeordnet, dass dieser dem Statorkern 14 zugewandt ist, um zwischen dem beweglichen Kern 15 und dem Statorkern 14 während der Abschaltung der Spule 13 einen vorbestimmten Spalt auszubilden. Der Statorkern 14 und der bewegliche Kern 15 bilden einen Magnetkreis, welcher einen Pfad für magnetische Flüsse bildet, die durch die Bestromung der Spule 13 erzeugt werden.
  • Falls die Bestromung der Spule 13 zum Erzeugen einer elektromagnetischen Anziehungskraft bei dem Statorkern 14 durchgeführt wird, wird der bewegliche Kern 15 aufgrund der elektromagnetischen Anziehungskraft hin zu dem Statorkern 14 angezogen.
  • Folglich wird der mit dem beweglichen Kern 15 gekoppelte Ventilkörper 12 veranlasst, sich gegen die Kraftstoffdruck-Ventilschließkraft und die elastische Kraft einer Hauptfeder SP1, wie später beschrieben, zu heben (um einen Ventilöffnungsbetrieb durchzuführen). Falls andererseits die Bestromung der Spule 13 gestoppt wird, führt der Ventilkörper 12 durch die elastische Kraft der Hauptfeder SP1 zusammen mit dem beweglichen Kern 15 einen Ventilschließbetrieb durch.
  • Der bewegliche Kern 15 ist mit einem Durchgangsloch 15a vorgesehen und der Ventilkörper 12 ist in das Durchgangsloch 15a eingefügt. Der Ventilkörper 12 ist an dem Durchgangsloch 15a derart montiert, dass der Ventilkörper 12 relativ zu dem beweglichen Kern 15 verschiebbar ist. Der Ventilkörper 12 ist mit einem Eingriffsabschnitt 12d bei dessen Endabschnitt auf der entgegengesetzten Seite zu dem Einspritzloch vorgesehen. Wenn der bewegliche Kern 15 dadurch bewegt wird, dass dieser hin zu dem Statorkern 14 angezogen wird, wird der Eingriffsabschnitt 12d in dem Eingriffszustand mit dem beweglichen Kern 15 bewegt, so dass sich der Ventilkörper 12 einhergehend mit der Bewegung des beweglichen Kerns 15 ebenso bewegt (einen Ventilöffnungsbetrieb durchführt). Der Ventilkörper 12 kann sich jedoch auch in einem Zustand, bei welchem der bewegliche Kern 15 mit dem Statorkern 14 in Kontakt steht, relativ zu dem beweglichen Kern 15 bewegen, um sich abzuheben.
  • Die Hauptfeder SP1 ist bei dem Ventilkörper 12 auf dessen entgegengesetzter Seite zu dem Einspritzloch angeordnet, während eine Nebenfeder SP2 bei dem beweglichen Kern 15 bei dessen Einspritzlochseite angeordnet ist. Diese Federn SP1 und SP2 besitzen Spiralgestaltungen und diese verformen sich in der Richtung einer mittleren Achslinie C elastisch. Die elastische Kraft (elastische Hauptkraft Fs1) der Hauptfeder SP1 wird in der Ventilschließrichtung auf den Ventilkörper 12 aufgebracht. Die elastische Kraft (elastische Nebenkraft Fs2) der Nebenfeder SP2 wird in der Ventilöffnungsrichtung auf den beweglichen Kern 15 aufgebracht.
  • Der Ventilkörper 12 ist zwischen der Hauptfeder SP1 und der Sitzfläche 17b vorgesehen, während der bewegliche Kern 15 zwischen der Nebenfeder SP2 und dem Eingriffsabschnitt 12d vorgesehen ist. Ferner wird die elastische Kraft Fs2 der Nebenfeder SP2 über den beweglichen Kern 15 auf den Eingriffsabschnitt 12d übertragen und in der Ventilöffnungsrichtung auf den Ventilkörper 12 aufgebracht. Entsprechend wird die elastische Kraft Fs, welche durch Subtrahieren der elastischen Nebenkraft Fs2 von der elastischen Hauptkraft Fs1 erhalten wird, in der Ventilschließrichtung auf den Ventilkörper 12 aufgebracht.
  • Eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) 20 umfasst einen Mikrocomputer 21, eine integrierte Schaltung (IC) 22, eine Booster- bzw. Verstärkerschaltung 23, Schaltelemente SW2, SW3 und SW4 und dergleichen. Die ECU 20 sieht eine Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung zum Steuern des Betriebs des Kraftstoffinjektors 10 vor, um den Kraftstoffeinspritzbetrag zu steuern. Die ECU 20 und der Kraftstoffinjektor 10 sehen ferner ein Kraftstoffeinspritzsystem zum Einspritzen eines optimalen Kraftstoffbetrags vor.
  • Der Mikrocomputer 21 umfasst eine zentrale Verarbeitungsvorrichtung, einen nichtflüchtigen Speicher, einen flüchtigen Speicher und dergleichen, und berechnet basierend auf der Maschinendrehzahl und der Last der Verbrennungskraftmaschine einen Ziel-Einspritzbetrag von Kraftstoff und eine Ziel-Zeit bzw. -Steuerzeit des Starts der Einspritzung. Ferner wird eine Einspritzcharakteristik (eine Ti-q-Kennlinie), welche die Beziehung zwischen der Bestromungszeitdauer Ti und dem Einspritzbetrag q angibt, im Vorhinein über Tests erhalten. Ferner wird gemäß der Einspritzcharakteristik die Bestromungszeitdauer Ti der Spule 13 gesteuert, um den Einspritzbetrag q zu steuern. In 3(a), welche später beschrieben ist, bezeichnet ein Bezugszeichen „t10“ die Startzeit der Bestromungszeitdauer und ein Bezugszeichen „t60“ bezeichnet die Abschlusszeit der Bestromungszeitdauer.
  • Die IC 22 umfasst eine Einspritz-Antriebsschaltung 22a zum Steuern der Betätigungen der Schaltelemente SW2, SW3 und SW4, und eine Ladeschaltung 22b zum Steuern des Betriebs der Verstärkerschaltung 23. Diese Schaltungen 22a und 22b führen basierend auf einem von dem Mikrocomputer 21 ausgegebenen Einspritz-Befehlssignal Betätigungen durch. Das Einspritz-Befehlssignal entspricht einem Signal, welches einen Zustand der Bestromung der Spule 13 in dem Kraftstoffinjektor 10 anweist, und dieses wird durch den Mikrocomputer 21 basierend auf dem Ziel-Einspritzbetrag und der Ziel-Zeit des Starts der Einspritzung, welche vorstehend beschrieben wurden, und basierend auf einem Spulenstrom-Erfassungswert I, welcher später beschrieben ist, eingestellt. Das Einspritz-Befehlssignal umfasst ein Einspritzsignal, ein Booster- bzw. Verstärkungssignal und ein Batteriesignal, welche später beschrieben sind.
  • Die Booster- bzw. Verstärkerschaltung 23 umfasst eine Spule 23a, einen Kondensator 23b, eine Diode 23c und ein Schaltelement SW1. Falls die Ladeschaltung 22b das Schaltelement SW1 derart steuert, dass das Schaltelement SW1 wiederholend einen An-Betrieb und einen Aus-Betrieb durchführt, wird eine von einem Batterieanschluss Batt zugeführte Batteriespannung durch die Spule 23a erhöht (verstärkt) und die erhöhte Batteriespannung wird in dem Kondensator 23b gesammelt. Die Spannung der elektrischen Leistung, welche wie vorstehend beschrieben verstärkt und gesammelt wurde, entspricht einer „verstärkten Spannung“.
  • Falls die Einspritz-Antriebsschaltung 22a bewirkt, dass beide Schaltelemente SW2 und SW4 einen An-Betrieb durchführen, wird die verstärkte Spannung auf die Spule 13 in dem Kraftstoffinjektor 10 aufgebracht. Falls andererseits ein Wechsel durchgeführt wird, um zu veranlassen, dass das Schaltelement SW2 einem Aus-Betrieb durchführt, während veranlasst wird, dass das Schaltelement SW3 einen An-Betrieb durchführt, wird die Batteriespannung auf die Spule 13 in dem Kraftstoffinjektor 10 aufgebracht. Um das Aufbringen der Spannung auf die Spule 13 zu beenden, wird veranlasst, dass die Schaltelemente SW2, SW3 und SW4 einen Aus-Betrieb durchführen. Die Diode 24 dient zum Verhindern, dass die verstärkte Spannung auf das Schaltelement SW3 aufgebracht wird, wenn das Schaltelement SW2 einen An-Betrieb durchführt.
  • Ein Shunt-Widerstand 25 dient zum Erfassen eines Stroms, welcher durch das Schaltelement SW4 fließt, das heißt, eines Stroms (Spulenstroms), welcher durch die Spule 13 fließt. Der Mikrocomputer 21 erfasst den Spulenstrom-Erfassungswert I basierend auf dem Betrag des Spannungsabfalls, welcher in dem Shunt-Widerstand 25 erzeugt wird.
  • Nachfolgend wird die elektromagnetische Anziehungskraft (die Ventilöffnungskraft), welche durch den Fluss des Spulenstroms erzeugt wird, detailliert beschrieben.
  • Die elektromagnetische Anziehungskraft nimmt mit zunehmender magnetomotorischer Kraft (Durchflutung) zu, welche durch den Statorkern 14 erzeugt wird. Mit anderen Worten, mit der gleichen Anzahl von Windungen der Spule 13 ist die elektromagnetische Anziehungskraft erhöht, während der Spulenstrom erhöht ist, um die Durchflutung zu erhöhen. Es nimmt jedoch Zeit in Anspruch, die Anziehungskraft nach dem Start der Bestromung auf einem Maximalwert zu sättigen. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die elektromagnetische Anziehungskraft, welche dahingehend gesättigt wurde, dass diese den Maximalwert aufweist, als eine statische Anziehungskraft Fb bezeichnet.
  • Ferner ist die elektromagnetische Anziehungskraft, welche zum Start eines Ventilöffnungsbetriebs des Ventilkörpers 12 erforderlich ist, als eine notwendige Ventilöffnungskraft Fa bezeichnet. Ferner ist die zum Start eines Ventilöffnungsbetriebs des Ventilkörpers 12 erforderliche elektromagnetische Anziehungskraft (die notwendige Ventilöffnungskraft) erhöht, während der Druck des hin zu dem Kraftstoffinjektor 10 geführten Kraftstoffes höher ist. Ferner ist die notwendige Ventilöffnungskraft in Abhängigkeit verschiedener Bedingungen, wie einer Zunahme der Viskosität von Kraftstoff, erhöht. Daher ist die notwendige Ventilöffnungskraft Fa durch den Maximalwert der notwendigen Ventilöffnungskraft im Falle der Annahme einer Bedingung, bei welcher die notwendige Ventilöffnungskraft am größten ist, definiert.
  • 3(a) stellt eine Wellenform der auf die Spule 13 aufgebrachten Spannung in einem Fall dar, bei welchem der Ventilkörper 12 einmal geöffnet wird, um den Kraftstoff einzuspritzen. Ferner gibt eine durchgehende Linie in 3(a) und 3(b) eine Wellenform an, wenn sich die Spule 13 auf einer Raumtemperatur befindet, und eine unterbrochene Linie gibt eine Wellenform an, wenn sich die Spule 13 auf einer höheren Temperatur befindet.
  • Wie in 3(a) und 3(b) dargestellt ist, wird zu einer Startzeit des Aufbringens der Spannung (siehe t10), welche durch das Einspritz-Befehlssignal angewiesen wird, die verstärkte Spannung auf die Spule aufgebracht, um die Bestromung zu starten. Anschließend steigt der Spulenstrom einhergehend mit dem Start der Bestromung an (siehe 3(b)). Ferner wird die Bestromung zu einem Zeitpunkt, wenn der Spulenstrom-Erfassungswert I einen ersten Zielwert I1 erreicht hat (siehe t20), auf Aus geschaltet. Mit anderen Worten, die Bestromung wird derart gesteuert, dass der Spulenstrom über das Aufbringen der verstärkten Spannung durch die Initialbestromung auf den ersten Zielwert I1 erhöht wird. Der Mikrocomputer 21, welcher diese Steuerung durchführt, entspricht einem „Erhöhungs-Steuerungsabschnitt 21a“. Ferner entspricht der erste Zielwert I1 einem „vorbestimmten Schwellenwert“.
  • Danach wird die Bestromung durch die Batteriespannung derart gesteuert, dass der Spulenstrom auf einem zweiten Zielwert I2 gehalten wird, welcher derart eingestellt ist, dass dieser einem niedrigeren Wert entspricht als der erste Zielwert I1. Insbesondere wird die Bestromung durch die Batteriespannung wiederholend auf An und Aus geschaltet, so dass die Differenz zwischen dem Spulenstrom-Erfassungswert bzw. dem erfassten Spulenstromwert I und dem zweiten Zielwert I2 in einen vorbestimmten Bereich fällt, wodurch die Einschaltdauer bzw. Einschalthäufigkeit gesteuert wird, um den Durchschnittswert des variierenden Spulenstroms auf dem zweiten Zielwert I2 zu halten. Der Mikrocomputer 21, welcher diese Steuerung durchführt, entspricht einem „Konstant-Stromsteuerungsabschnitt 21b“. Der zweite Zielwert I2 ist derart eingestellt, dass dieser einem Wert entspricht, welcher bewirkt, dass die statische Anziehungskraft Fb größer als die notwendige Ventilöffnungskraft Fa ist.
  • Anschließend wird die Bestromung durch die Batteriespannung derart gesteuert, dass der Spulenstrom auf einem dritten Zielwert 13 gehalten wird, welcher derart eingestellt ist, dass dieser einem niedrigeren Wert als der zweite Zielwert I2 entspricht. Insbesondere wird die Bestromung durch die Batteriespannung wiederholend auf An und Aus geschaltet, so dass die Differenz zwischen dem erfassten Spulen-Stromwert I und dem dritten Zielwert 13 in einen vorbestimmten Bereich fällt, wodurch die Einschaltdauer bzw. Einschalthäufigkeit gesteuert wird, um den Durchschnittswert des variierenden Spulenstroms auf dem dritten Zielwert 13 zu halten. Der Mikrocomputer 21, welcher diese Steuerung durchführt, entspricht einem „Halte-Steuerungsabschnitt 21c“.
  • Wie in 3(c) dargestellt ist, steigt die elektromagnetische Anziehungskraft für eine Zeitdauer ausgehend von dem Bestromungs-Startzeitpunkt, das heißt, dem Erhöhungs-Steuerungs-Startzeitpunkt (t10) hin zu einem Konstant-Stromsteuerungs-Abschlusszeitpunkt (t40) kontinuierlich an. Die Zunahmegeschwindigkeit der elektromagnetischen Anziehungskraft in der Konstant-Stromsteuerungszeitdauer ist niedriger als diese in der Erhöhungs-Steuerungszeitdauer. Die Anziehungskraft wird in einer Halte-Steuerungszeitdauer (t50 bis t60) auf einem vorbestimmten Wert gehalten. Der dritte Zielwert 13 ist derart eingestellt, dass der vorbestimmte Wert größer als eine Ventilöffnungs-Haltekraft Fc ist, welche zum Halten des Ventilöffnungszustands erforderlich ist. Ferner ist die Ventilöffnungs-Haltekraft Fc kleiner als die notwendige Ventilöffnungskraft Fa.
  • Das Einspritzsignal, welches in dem Einspritz-Befehlssignal enthalten ist, entspricht einem Impulssignal, welches die Bestromungszeitdauer Ti anweist. Das Einspritzsignal besitzt eine Impuls-An-Zeit, welche auf die Zeit (t10) eingestellt ist, die um eine vorbestimmte Einspritz-Verzögerungszeit früher als die Ziel-Einspritz-Startzeit liegt. Ferner besitzt das Einspritzsignal eine Impuls-Aus-Zeit, welche auf die Bestromungs-Abschlusszeit (t60) nach dem Verstreichen der Bestromungszeitdauer Ti seit dem Impuls-An eingestellt ist. Das Schaltelement SW4 wird gemäß dem Einspritzsignal betätigt.
  • Das Boost- bzw. Verstärkungssignal, welches in dem Einspritz-Befehlssignal enthalten ist, entspricht einem Impulssignal, welches ein Einschalten und ein Abschalten der Bestromung über die verstärkte Spannung anweist, und dieses besitzt ein Impuls-An zu der gleichen Zeit wie das Impuls-An des Einspritzsignals. Danach wird das Verstärkungssignal für eine Zeitdauer, bis der erfasste Spulenstromwert I den ersten Zielwert I1 erreicht, auf An gehalten. Daher wird die verstärkte Spannung während der Erhöhungs-Steuerungszeitdauer auf die Spule 13 aufgebracht.
  • Das Batteriesignal, welches in dem Einspritz-Befehlssignal enthalten ist, führt zu dem Zeitpunkt t30, bei welchem die Konstant-Stromsteuerung startet, ein Impuls-An durch. Danach wird das Batteriesignal wiederholend auf An und Aus geschaltet, so dass eine Feedback- bzw. Rückkopplungssteuerung zum Aufrechterhalten des erfassten Spulenstromwerts I auf dem zweiten Zielwert I2 für die Zeitdauer, bis die seit dem Start der Bestromung verstrichene Zeit eine vorbestimmte Zeitdauer erreicht, durchgeführt wird. Danach wird das Batteriesignal wiederholend auf An und Aus geschaltet, so dass eine Feedback- bzw. Rückkopplungssteuerung zum Aufrechterhalten des erfassten Spulenstromwerts I auf dem dritten Zielwert 13 für die Zeitdauer bis zum Impuls-Aus des Einspritzsignals durchgeführt wird. Das Schaltelement SW3 wird gemäß dem Batteriesignal betätigt.
  • Wie in 3(d) dargestellt ist, beginnt der Ventilkörper 12 zu dem Zeitpunkt, wenn die Einspritz-Verzögerungszeit ausgehend von dem Bestromungs-Startzeitpunkt (t10) verstrichen ist, das heißt, zu dem Zeitpunkt 11, wenn die Anziehungskraft die notwendige Ventilöffnungskraft Fa erreicht hat, einen Ventilöffnungsbetrieb. In 3(d) gibt ein Bezugszeichen t3 die Zeit an, wenn der Ventilkörper 12 eine maximale Ventilöffnungsposition (eine Position mit vollständigem Hub) erreicht hat, und ein Bezugszeichen t4 gibt die Zeit an, wenn der Ventilkörper 12 ein Schließen des Ventils beginnt. Ferner beginnt der Ventilkörper 12 zu dem Zeitpunkt, wenn eine Verzögerungszeit ausgehend von der Bestromungs-Abschlusszeit (t60) verstrichen ist, das heißt, zu dem Zeitpunkt t4, wenn die Anziehungskraft auf die Ventilöffnungs-Haltekraft Fc abgesunken ist, einen Ventilschließbetrieb.
  • Ferner wird bei dem Beispiel von 3(a) zu der gleichen Zeit wie die Einspritz-Abschluss-Befehlszeit eine hinsichtlich der Polarität umgekehrte Spannung auf die Spule 13 aufgebracht. Daher fließt ein Spulenstrom in der entgegengesetzten Richtung zu einer Richtung des Spulenstroms während der Bestromungszeitdauer Ti (t10 bis t60), wodurch die Ventil-Schließgeschwindigkeit des Ventilkörpers 12 erhöht wird. Mit anderen Worten, es ist möglich, die Ventilschließ-Verzögerungszeitdauer ausgehend von der Bestromungs-Abschlusszeit t60 hin zu dem Zeitpunkt t5, zu welchem der Ventilkörper 12 aufgesetzt ist, um die Ventilschließung abzuschließen, zu verkürzen. Dieses Aufbringen der umgekehrten Spannung nach der Bestromungs-Abschlusszeit t60 ist in der Bestromungszeitdauer Ti, welche durch einen später beschriebenen Bestromungszeitdauer-Berechnungsabschnitt S40 berechnet wird, nicht enthalten, und diese ist ebenso in der Bestromungszeitdauer Ti bei der Ti-q-Kennlinie nicht enthalten.
  • 3(e) stellt eine Kennlinie dar, welche die Beziehung zwischen der Bestromungszeitdauer Ti und dem Einspritzbetrag q darstellt, so dass die Bestromungszeitdauer Ti mit der verstrichenen Zeitdauer in 3(a) bis 3(d) zusammenfällt. Beispielsweise ist ein Zeitpunkt t31 (siehe 3(a)) in der Mitte des Haltens des Spulenstroms auf dem zweiten Zielwert I2 derart eingestellt, dass dieser der Abschlusszeit der Bestromungszeitdauer zum Abschalten des Impulses des Einspritzsignals entspricht. Dann beginnt die Anziehungskraft damit, abzunehmen, wie in 3(c) und 3(d) mit gepunkteten Linien angegeben ist, und der Ventilkörper 12 startet einen Ventilschließbetrieb. In diesem Fall entspricht der Einspritzbetrag einem Einspritzbetrag q31 bei t31 auf der in 3(d) dargestellten Kennlinie.
  • Ferner wird der Druck des zu dem Kraftstoffinjektor 10 geführten Kraftstoffes (Kraftstoffdruck Pc) durch einen in 1 dargestellten Kraftstoffdrucksensor 30 erfasst. Die ECU 20 ermittelt, ob die Konstant-Stromsteuerung gemäß dem durch den Kraftstoffdrucksensor 30 erfassten Kraftstoffdruck Pc durchgeführt wird. Falls der Kraftstoffdruck Pc beispielsweise größer oder gleich einem vorbestimmten Schwellenwert Pth ist, lässt die ECU 20 die Konstant-Stromsteuerung zu. Falls der Kraftstoffdruck Pc andererseits kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert Pth ist, wird die Konstant-Stromsteuerung nicht durchgeführt und die Haltesteuerung wird nach der Erhöhungssteuerung durchgeführt, da die zum Starten eines Ventilöffnungsbetriebs erforderliche elektromagnetische Anziehungskraft kleiner ist.
  • Ferner nimmt die Ti-q-Kennlinie nach dem Zeitpunkt t3, wenn der Ventilkörper 12 die maximale Ventilöffnungsposition erreicht hat, hinsichtlich der Steigung ab, wie in 3(d) und 3(e) dargestellt ist. Bei der Ti-q-Kennlinie ist der Bereich gemäß der Zeitdauer ausgehend von t1 hin zu t3 als ein „Teilbereich bzw. Teilhubbereich A1“ bezeichnet, und der Bereich nach t3 ist als ein „Bereich A2 mit vollständigem Hub“ bezeichnet. Mit anderen Worten, in dem Teilbereich A1 startet der Ventilkörper 12 einen Ventilschließbetrieb, bevor dieser die maximale Ventilöffnungsposition erreicht, und anschließend wird ein kleinerer Betrag des Kraftstoffes (siehe das Bezugszeichen q31) eingespritzt.
  • Falls sich die Temperatur der Spule 13 verändert, wird ebenso der Widerstandswert der Spule 13 verändert, und daher wird ebenso die Ti-q-Kennlinie hinsichtlich der Gestalt verändert. 4 stellt Testergebnisse dar, welche die Gestalt der Ti-q-Kennlinie mit Veränderungen hinsichtlich der Temperatur angeben. In 4 stellt eine Kennlinie L1 Testergebnisse dar, welche bei einer Raumtemperatur implementiert werden. Eine Kennlinie L2 stellt Testergebnisse dar, welche in einem Zustand implementiert werden, bei welchem ein Strom durch einen Widerstand bei etwa 80 °C zu der Spule 13 fließt. Eine Kennlinie L3 stellt Testergebnisse dar, welche bei einem Zustand implementiert werden, bei welchem ein Strom durch einen Widerstand bei etwa 140 °C hin zu der Spule 13 fließt.
  • Aus den Ergebnissen dieser Tests bzw. Versuche haben die vorliegenden Erfinder folgende Erkenntnisse erlangt. In dem Teilbereich A1 ist der Einspritzbetrag mit Bezug auf die Bestromungszeitdauer in dem Bereich mit einer kürzeren Bestromungszeitdauer als ein später beschriebener Spitzenwert-Auftrittsbereich W1 (einem Abnahmebereich), verringert, während die Temperatur der Spule höher ist. Andererseits ist der Einspritzbetrag mit Bezug auf die Bestromungszeitdauer in dem Teilbereich A1 in dem Bereich mit einer längeren Bestromungszeitdauer als der Spitzenwert-Auftrittsbereich W1 (einem Zunahmebereich) erhöht, während die Temperatur der Spule höher ist.
  • Nachfolgend ist der Spitzenwert-Auftrittsbereich W1 beschrieben. 5 stellt Ergebnisse von Messungen dar, welche durch Testen der Veränderung des Spulenstroms (der Strom-Wellenform), welche durch die Steuerung über den Erhöhungs-Steuerungsabschnitt 21a und den Konstant-Strom-Steuerungsabschnitt 21b erzeugt wird, implementiert werden. Bei diesen Tests ist die Bestromung zu dem Zeitpunkt t31 abgeschlossen, wenn der Spulenstrom durch den Konstant-Strom-Steuerungsabschnitt 21b auf dem zweiten Zielwert I2 gehalten wurde, und die Bestromungszeitdauer Ti im Ansprechen auf einen Einspritzbetrag in dem Teilbereich A1 eingestellt ist.
  • In 5 stellt eine Strom-Wellenform L10 Ergebnisse von Tests dar, welche bei Raumtemperatur implementiert werden. Eine Strom-Wellenform L20 stellt Ergebnisse von Tests dar, welche in einem Fall implementiert werden, bei welchem ein Strom durch einen Widerstand bei etwa 80 °C hin zu der Spule 13 fließt. Eine Strom-Wellenform L30 stellt Ergebnisse von Tests dar, welche in einem Fall implementiert werden, bei welchem ein Strom durch einen Widerstand bei etwa 140 °C hin zu der Spule 13 fließt. In 5 geben Bezugszeichen t21, t22 und t23 die Zeiten an, zu welchen die Ströme jeweilige Spitzenwerte besitzen, da der Erhöhungs-Steuerungsabschnitt 21a abgeschlossen wurde, um das Aufbringen der verstärkten Spannung zu beenden.
  • Wie in 5 dargestellt, ist die erforderliche Zeitdauer zum Veranlassen, dass der Strom den ersten Zielwert I1 erreicht, verlängert und der Spitzenwert tritt zu einer späteren Zeit auf, während die Spulentemperatur höher ist. Dies liegt daran, da der Widerstand der Spule 13 erhöht ist, während die Spulentemperatur höher ist. Falls entsprechend die Bestromung vor der Spitzenwert-Auftrittszeit t22, t22, t23 abgeschlossen ist, ist der Einspritzbetrag mit Bezug auf die Bestromungszeitdauer Ti verringert, während die Spulentemperatur höher ist. Mit anderen Worten, wenn sich die Bestromungszeitdauer Ti mit Bezug auf den Spitzenwert-Auftrittsbereich W1 in 4 auf der Seite der kürzeren Zeitdauer befindet, ist die Kennlinie L1 bei der niedrigeren Temperatur aus den drei Kennlinien L1, L2 und L3 oberhalb der Kennlinie L3 bei der höheren Temperatur positioniert.
  • Falls in dem Teilbereich A1 die Bestromung jedoch nach der Spitzenwert-Auftrittszeit t21, t22, t23 abgeschlossen ist, ist die Bestromung im Falle der Strom-Wellenform L30 bei der höheren Temperatur unmittelbar nach der Spitzenwert-Auftrittszeit t23 abgeschlossen. Daher ist zu der Abschlusszeit der Bestromung ein größerer Betrag von Magnetflüssen übrig, was die Ventilschließgeschwindigkeit des Ventilkörpers 12 verringert. Entsprechend nimmt die tatsächliche Ventilöffnungs-Zeitdauer zu, wodurch der Einspritzbetrag erhöht ist. Im Gegensatz dazu liegt im Falle der Strom-Wellenform L10 bei der niedrigeren Temperatur im Vergleich zu dem Fall der höheren Temperatur eine längere Zeitdauer ausgehend von der Spitzenwert-Auftrittszeit t21 bis hin zu dem Abschluss der Bestromung vor. Daher ist zu der Abschlusszeit der Bestromung ein kleinerer Betrag von Magnetflüssen übrig, was die Ventilschließgeschwindigkeit des Ventilkörpers 12 im Vergleich zu dem Fall der höheren Temperatur erhöht. Entsprechend verkürzt sich die tatsächliche Ventil-Öffnungszeitdauer im Vergleich zu dem Fall der höheren Temperatur, wodurch der Einspritzbetrag abnimmt.
  • Mit anderen Worten, wenn sich die Bestromungszeitdauer Ti in dem Teilbereich A1 mit Bezug auf den Spitzenwert-Auftrittsbereich W1 in 4 auf der Seite der längeren Zeitdauer befindet, ist die Kennlinie L3 bei der höheren Temperatur aus den drei Kennlinien L1, L2 und L3 oberhalb der Kennlinie L1 bei der niedrigeren Temperatur positioniert. Mit anderen Worten, wenn die Bestromungszeitdauer Ti derart eingestellt ist, dass diese kürzer als der Spitzenwert-Auftrittsbereich W1 ist, ist der Einspritzbetrag mit Bezug auf die Bestromungszeitdauer verringert, während die Spulentemperatur höher ist. Wenn die Bestromungszeitdauer Ti andererseits derart eingestellt ist, dass diese länger als der Spitzenwert-Auftrittsbereich W1 ist, ist der Einspritzbetrag mit Bezug auf die Bestromungszeitdauer erhöht, während die Spulentemperatur höher ist. Mit anderen Worten, die Zunahme und die Abnahme des Einspritzbetrags mit Bezug auf die Bestromungszeitdauer Ti, welche von der Temperatur abhängen, sind invers bzw. umgekehrt, wobei der Spitzenwert-Auftrittsbereich W1 die Grenze darstellt.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Bestromungszeitdauer Ti derart eingestellt, dass sich diese in dem durch ein Bezugszeichen B1 bezeichneten Bereich in 4 befindet, so dass die Zeit t31 und die Zeit t60 des Abschlusses der Bestromungszeitdauer Ti einer späteren Zeit als der Spitzenwert-Auftrittsbereich W1 entsprechen. Nachfolgend ist ein Vorgang zum Berechnen der Bestromungszeitdauer Ti mit Bezug auf 6 beschrieben.
  • 6 ist ein Flussdiagramm, welches den Vorgang darstellt, welchen der Mikrocomputer 21 bei einem vorbestimmten Zeitzyklus gemäß einem Programm wiederholend ausführt. Zunächst werden bei Schritt S10 die Last und die Drehzahl NE pro Einheitszeit der Verbrennungskraftmaschine zu dem vorliegenden Zeitpunkt erlangt. Spezifische Beispiele der Last umfassen einen Niederdrückbetrag eines Gaspedals, welches durch einen Nutzer betätigt wird, eine Strömungsrate von Einlassluft, einen negativen Einlassluftdruck und dergleichen.
  • Bei dem nachfolgenden Schritt S20 wird der Zielwert des Gesamtbetrags des während eines einzelnen Kraftstoffzyklus bei einem einzelnen Zylinder eingespritzten Kraftstoffes (der Gesamt-Ziel-Einspritzbetrag) basierend auf der Last und der Drehzahl NE, welche erlangt wurden, berechnet. Bei dem nachfolgenden Schritt S30 wird die Anzahl von Einspritzungen während eines einzelnen Kraftstoffzyklus, was der Anzahl von Aufteilungen des Gesamt-Ziel-Einspritzbetrags entspricht, und der Ziel-Einspritzbetrag des Kraftstoffes durch eine einzelne Öffnung des Kraftstoffinjektors 10 basierend auf dem berechneten Gesamtbetrag der Einspritzung ermittelt. Die Summe der Ziel-Einspritzbeträge des Kraftstoffes mit Bezug auf die jeweiligen Einspritzungen, welche durch die Aufteilungen bei einem einzelnen Kraftstoffzyklus vorgesehen sind, fällt mit dem Gesamt-Ziel-Einspritzbetrag zusammen.
  • Bei dem nachfolgenden Schritt S40 wird die Bestromungszeitdauer Ti für jeden Ziel-Einspritzbetrag berechnet, welcher eingestellt wurde. Insbesondere wird bei Schritt S41 zunächst der Basiswert der Bestromungszeitdauer Ti im Ansprechen auf den Ziel-Einspritzbetrag eingestellt. Insbesondere in einem Fall, bei welchem der Betriebstemperaturbereich voraussichtlich -30 °C bis 200 °C entspricht, wird in dem Mikrocomputer 21 vorausgehend ein Kennfeld mit Bezug auf eine Ti-q-Kennlinie bei der mittleren Temperatur darin gespeichert. Ferner wird basierend auf dem Kennfeld der Wert der Bestromungszeitdauer Ti für den Einspritzbetrag als der Basiswert hingestellt.
  • Bei dem nachfolgenden Schritt S42 wird die Temperatur der Spule 13 abgeschätzt. Beispielsweise steht die erforderliche Zeitdauer zum Erhöhen des Spulenstroms auf den ersten Zielwert I1 durch den Erhöhungs-Steuerungsabschnitt 21a mit der Spulentemperatur in enger Beziehung. Daher wird die Zeitdauer erfasst und die Spulentemperatur wird basierend auf dieser Zeitdauer abgeschätzt.
  • Bei dem nachfolgenden Schritt S43 wird ein Korrekturwert für den Basiswert der Bestromungszeitdauer Ti basierend auf der abgeschätzten Spulentemperatur berechnet.
  • In dem Bereich B1, in welchem die Bestromungszeitdauer Ti eingestellt ist, ist in dem Teilbereich A1 der Einspritzbetrag erhöht, während die Temperatur höher ist, wie in 4 dargestellt ist, und der Korrekturwert ist derart eingestellt, dass dieser einem solchen Wert entspricht, um den Basiswert in einer Art und Weise zu korrigieren, dass dieser kürzer ist, während die Temperatur höher ist. Bei dem nachfolgenden Schritt S44 wird die Bestromungszeitdauer Ti durch Addieren des bei Schritt S43 berechneten Korrekturwerts zu dem bei Schritt S41 eingestellten Basiswert der Bestromungszeitdauer Ti berechnet.
  • Wenn der Basiswert in den Teilbereich A1 fällt, ist der Korrekturwert derart berechnet, dass dieser die Bestromungszeitdauer Ti korrigiert. Wenn der Basiswert andererseits in den Bereich A2 mit vollständigem Hub fällt, ist die Veränderung des Einspritzbetrags, welche basierend auf der Temperatur erzeugt wird, sehr viel kleiner. Daher werden die Berechnung des Korrekturwerts und die Korrektur mit dem Korrekturwert nicht durchgeführt, wenn der Basiswert in den Bereich A2 mit vollständigem Hub fällt.
  • Der Ziel-Einspritzbetrag und die Anzahl von Aufteilungen werden bei Schritt S30 eingestellt, so dass die Zeit t31 des Abschlusses der Bestromungszeitdauer Ti, wie bei Schritt S40 eingestellt, einer späteren Zeit entspricht als der Spitzenwert-Auftrittsbereich W1. Mit anderen Worten, der Ziel-Einspritzbetrag ist durch das Anpassen der Anzahl von Aufteilungen derart eingestellt, dass veranlasst wird, dass die Zeit t31 des Abschlusses einer späteren Zeit als der Spitzenwert-Auftrittsbereich W1 entspricht.
  • Ferner sind der Widerstandswert der Spule 13, die verstärkte Spannung und der erste Zielwert I1 derart eingestellt, dass kleine Einspritzbeträge in dem Teilbereich A1 in dem Einstellbereich des Ziel-Einspritzbetrags enthalten sein können. Mit anderen Worten, der Spitzenwert-Auftrittsbereich W1 ist auf einer Seite einer längeren Bestromungszeitdauer Ti positioniert, während der Widerstandswert der Spule 13 größer ist, die verstärkte Spannung kleiner ist oder der erste Zielwert I1 kleiner ist. Dies kann zu einem Zustand führen, bei welchem der Teilbereich A1 auf der Seite der späteren Zeit mit Bezug auf den Spitzenwert-Auftrittsbereich W1 nicht vorliegt. Der Widerstandswert der Spule 13, die verstärkte Spannung und der erste Zielwert I1 sind derart eingestellt, dass diese das Auftreten eines solchen Zustands verhindern.
  • Der Mikrocomputer 21, welcher die Verarbeitung bei Schritt S40 ausführt, entspricht einem „Bestromungszeitdauer-Berechnungsabschnitt“. Der Mikrocomputer 21, welcher die Verarbeitung bei Schritt S30 ausführt, entspricht einem „Ziel-Einspritzbetrag-Einstellabschnitt“.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform, welche vorstehend beschrieben wurde, wird der Ziel-Einspritzbetrag bei Schritt S30 in 6 derart eingestellt, dass die Zeit t31 des Abschlusses der Bestromungszeitdauer Ti zeitlich von dem Spitzenwert-Auftrittsbereich W1 abweicht. Daher ist es beim Durchführen der Temperaturkorrektur hinsichtlich des Basiswerts der Bestromungszeitdauer Ti im Ansprechen auf den Ziel-Einspritzbetrag möglich, einheitlich zu ermitteln, ob eine Zunahmekorrektur durchgeführt wird oder eine Abnahmekorrektur durchgeführt wird, während die Temperatur höher wird. Dies kann die Notwendigkeit des Wechselns zwischen dem Durchführen der Zunahmekorrektur und dem Durchführen der Abnahmekorrektur, während die Temperatur höher wird, beseitigen. Die Besorgnis hinsichtlich des Umkehrens von Zunahmen bzw. Erhöhungen und Abnahmen bzw. Verringerungen von Korrekturen kann beseitigt werden, wodurch eine Steuerung des Betrags der Kraftstoffeinspritzung mit einer höheren Genauigkeit ermöglicht wird.
  • Ferner ist der Ziel-Einspritzbetrag bei der vorliegenden Ausführungsform derart eingestellt, dass die Zeit t31 des Abschlusses der Bestromungszeitdauer Ti einer späteren Zeit als der Spitzenwert-Auftrittsbereich W1 entspricht. Falls der Ziel-Einspritzbetrag derart eingestellt ist, dass die Zeit t31 des Abschlusses einer früheren Zeit als der Spitzenwert-Auftrittsbereich W1 entspricht, ist es im Gegensatz zu der vorliegenden Ausführungsform notwendig zu veranlassen, dass der Spitzenwert-Auftrittsbereich W1 bei einer ausreichend späteren Zeit liegt. Dies erfordert, dass der Widerstandswert der Spule 13 erhöht ist, die verstärkte Spannung verringert ist und der erste Zielwert I1 verkleinert ist. Dies verlängert die Ventilöffnungs-Ansprechzeitdauer ausgehend von dem Start der Bestromung hin zu dem Start des Ventilöffnungsbetriebs des Ventilkörpers 12, wodurch das Ansprechverhalten der Betätigung des Kraftstoffinjektors 10 verschlechtert wird. Mit Blick auf diesen Umstand ist die Zeit t31 des Abschlusses der Bestromungszeitdauer Ti bei der vorliegenden Ausführungsform derart eingestellt, dass diese einer späteren Zeit als der Spitzenwert-Auftrittsbereich W1 entspricht, was das Problem der Verschlechterung des Ansprechverhaltens vermeiden kann.
  • Ferner sind die folgenden Werte bei der vorliegenden Ausführungsform derart eingestellt, dass diese zulassen, dass der Bereich der Einstellung des Ziel-Einspritzbetrags kleine Einspritzbeträge in dem Teilbereich A1 umfasst, während die Bedingung erfüllt ist, dass die Zeit t31 des Abschlusses von dem Spitzenwert-Auftrittsbereich W1 abweicht. Mit anderen Worten, der Widerstandswert der Spule 13 ist derart eingestellt, dass dieser ausreichend kleiner ist, die verstärkte Spannung ist derart eingestellt, dass diese ausreichend höher ist, und der erste Zielwert I1 (das heißt, der Strom-Spitzenwert) ist derart eingestellt, dass dieser ausreichend höher ist. Mit dieser Konfiguration werden die Variationsbeträge bei den Kennlinien L1, L2 und L3 in Abhängigkeit der Temperatur in dem Teilbereich A1 reduziert. Entsprechend kann die Genauigkeit der Temperaturkorrektur in dem Teilbereich A1 verbessert werden.
  • Die Zeit t20, zu welcher der Spulenstrom einen Spitzenwert besitzt, fällt mit der Zeit des Auftretens des Veränderungspunkts Pf (siehe 3(c)) zusammen, bei welchem sich die elektromagnetische Anziehungskraft in einer Art und Weise verändert, dass diese eine kleinere Anstiegssteigung besitzt. Daher kann gesagt werden, dass der Spitzenwert-Auftrittsbereich W1 einem Veränderungspunkt-Auftrittsbereich entspricht, bei welchem der Veränderungspunkt Pf der elektromagnetischen Anziehungskraft in dem Betriebstemperaturbereich auftreten kann. Entsprechend steht das Einstellen des Ziel-Einspritzbetrags in einer Art und Weise, dass die Zeit t31 des Abschlusses der Bestromungszeitdauer Ti von dem Spitzenwert-Auftrittsbereich W1 abweicht, für ein Einstellen des Ziel-Einspritzbetrags in einer Art und Weise, dass die Abschlusszeit t31 zeitlich von dem Veränderungspunkt-Auftrittsbereich abweicht.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Bei der ersten Ausführungsform ist der Ziel-Einspritzbetrag bei Schritt S30 in 6 derart eingestellt, dass die Zeit t31 des Abschlusses der Bestromungszeitdauer Ti zeitlich von dem Spitzenwert-Auftrittsbereich abweicht. Andererseits ist der Ziel-Einspritzbetrag bei der vorliegenden Ausführungsform derart eingestellt, dass die Zeit t31 des Abschlusses der Bestromungszeitdauer Ti zeitlich von später beschriebenen Kreuzungspunkt-Auftrittsbereichen W2 und W3 abweicht.
  • Wie in 7 dargestellt ist, sind Punkte, bei welchen sich Kennlinien L1, L2 und L3 überschneiden, als Kreuzungspunkte P1 bzw. P2 bezeichnet. In 7 sind der Punkt, bei welchem sich die Kennlinien L1 und L2 überschneiden, der Punkt, bei welchem sich die Kennlinien L1 und L3 überkreuzen, und der Punkt, bei welchem sich die Kennlinien L2 und L3 überschneiden, bei den gleichen Positionen dargestellt (die Positionen, welche durch die Bezugszeichen P1 und P2 angegeben sind). Diese Kreuzungspunkte treten jedoch tatsächlich bei unterschiedlichen Positionen auf. Ferner sind Bereiche, in welchen diese Kreuzungspunkte P1 und P2 gemäß dem Bereich der Betriebstemperatur der Spule 13 auftreten können, als die Kreuzungspunkt-Auftrittsbereiche W2 und W3 bezeichnet. Ein spezifisches Beispiel des Bereichs der Betriebstemperatur der Spule 13 umfasst einen Betriebsbereich von -30 °C bis 200 °C.
  • Bei der ersten Ausführungsform ist der Bereich, von welchem die Zeit t31 des Abschlusses abweicht, lediglich der Spitzenwert-Auftrittsbereich W1. Andererseits liegen bei der vorliegenden Ausführungsform die Kreuzungspunkt-Auftrittsbereiche W2 und W3 vor, das heißt, es liegen die zwei Abschnitte vor, von welchen die Zeit t31 des Abschlusses abweicht. Insbesondere ist die Bestromungszeitdauer Ti in den Bereichen eingestellt, welche in 7 durch die Bezugszeichen B2 und B3 angegeben sind. Der Kreuzungspunkt-Auftrittsbereich W2 überlappt teilweise mit einem Abschnitt des Spitzenwert-Auftrittsbereichs W1. Der Kreuzungspunkt-Auftrittsbereich W3 umfasst die Grenze zwischen dem Teilbereich A1 und dem Bereich A2 mit vollständigem Hub.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform, welche vorstehend beschrieben wurde, ist der Ziel-Einspritzbetrag derart eingestellt, dass die Zeit t31 des Abschlusses der Bestromungszeitdauer Ti zeitlich von den Kreuzungspunkt-Auftrittsbereichen W2 und W3 abweicht. Daher ist es beim Durchführen der Temperaturkorrektur hinsichtlich des Basiswerts der Bestromungszeitdauer Ti im Ansprechen auf den Ziel-Einspritzbetrag möglich, einheitlich zu ermitteln, ob die Zunahmekorrektur durchgeführt wird oder ob die Abnahmekorrektur durchgeführt wird, während die Temperatur höher wird. Dies kann die Notwendigkeit zum Wechseln zwischen dem Durchführen der Zunahmekorrektur und dem Durchführen der Abnahmekorrektur, während die Temperatur höher wird, für den gleichen Ziel-Einspritzbetrag beseitigen. Die Besorgnis hinsichtlich des Umkehrens von Zunahmen bzw. Erhöhungen und Abnahmen bzw. Verringerungen von Korrekturen kann beseitigt werden, wodurch eine Steuerung des Betrags der Kraftstoffeinspritzung mit höherer Genauigkeit ermöglicht werden kann.
  • Ferner sind die folgenden Werte bei der vorliegenden Ausführungsform derart eingestellt, dass diese zulassen, dass der Bereich zum Einstellen des Ziel-Einspritzbetrags kleine Einspritzbeträge in dem Teilbereich A1 umfasst, während die Bedingung erfüllt ist, dass die Zeit t31 des Abschlusses von den Kreuzungspunkt-Auftrittsbereichen W2 und W3 abweicht. Mit anderen Worten, der Widerstandswert der Spule 13 ist derart eingestellt, dass dieser ausreichend kleiner ist, die verstärkte Spannung ist derart eingestellt, dass diese ausreichend höher ist, und der erste Zielwert I1 (das heißt, der Strom-Spitzenwert) ist derart eingestellt, dass dieser ausreichend höher ist. Mit dieser Konfiguration werden die Variationsbeträge bei den Kennlinien L1, L2 und L3 in Abhängigkeit der Temperatur in dem Teilbereich A1 reduziert. Entsprechend kann die Genauigkeit der Temperaturkorrektur in dem Teilbereich A1 verbessert werden.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • Die vorliegende Ausführungsform entspricht einer Modifikation der ersten Ausführungsform. Bei der vorliegenden Ausführungsform sieht der Mikrocomputer 21 einen später beschriebenen Vorlade-Steuerungsabschnitt 21d vor, wie in 8 dargestellt ist. Der Mikrocomputer 21 steuert die IC 22 derart, dass die Vorladung zum Aufbringen der Batteriespannung auf die Spule 13 vor dem Aufbringen der verstärkten Spannung auf den Erhöhungs-Steuerungsabschnitt 21a durchgeführt wird. Der Mikrocomputer 21, welcher diese Steuerung durchführt, entspricht dem „Vorlade-Steuerungsabschnitt 21d“.
  • Wenn die IC 22 durch den Mikrocomputer 21 in einer Art und Weise gesteuert wird, dass diese die Vorladung durchführt, veranlasst diese, dass das Schaltelement SW4 einen An-Betrieb durchführt, und diese veranlasst außerdem, dass das Schaltelement SW4 An/Aus-Betätigungen durchführt, so dass der Spulenstrom auf einem vierten Zielwert I4 gehalten wird (siehe 9(a)). Der vierte Zielwert I4 ist derart eingestellt, dass dieser einem kleineren Wert entspricht als der dritte Zielwert I3 (siehe 9(b)). Die Vorladesteuerung zum Aufbringen der Batteriespannung auf die Spule 13 wird insbesondere zu einem Zeitpunkt t0 gestartet, welcher derart eingestellt ist, dass dieser um eine vorbestimmte Zeitdauer früher liegt als der Zeitpunkt t10, zu welchem die Erhöhungssteuerung gestartet wird. Daher beginnt die Anziehungskraft vor dem Start der Erhöhungssteuerung damit, anzusteigen (siehe 9 (c)).
  • Da die Vorladesteuerung durchgeführt wird, ist es möglich, die zum Erhöhen des Spulenstroms auf den ersten Zielwert I1 bei der Erhöhungssteuerung erforderliche Aufbringungszeitdauer der verstärkten Spannung zu verkürzen. Daher kann der Betrag der Wärmeerzeugung in der Verstärkerschaltung 23 reduziert werden, wodurch das Risiko einer Wärmebeschädigung der ECU 20 reduziert wird.
  • In ähnlicher Art und Weise zu der ersten Ausführungsform ist der Ziel-Einspritzbetrag bei der vorliegenden Ausführungsform derart eingestellt, dass die Zeit t31 des Abschlusses der Bestromungszeitdauer Ti zeitlich von dem Spitzenwert-Auftrittsbereich W1 abweicht. Die Durchführung der Vorladesteuerung verkürzt die Zeitdauer, welche zum Erhöhen des Spulenstroms auf den ersten Zielwert I1 bei der Erhöhungssteuerung erforderlich ist. Daher liegt die Zeit des Auftretens des Spulenstrom-Spitzenwerts früher und der Spitzenwert-Auftrittsbereich W1 verschiebt sich hin zu einer früheren Zeit. Entsprechend erstreckt sich der in 4 dargestellte Einstellbereich B1 hin zu der Seite einer früheren Zeit, was den Minimalwert der Bestromungszeitdauer Ti reduzieren kann, der eingestellt werden kann.
  • Daher ist es gemäß der vorstehend beschriebenen, vorliegenden Ausführungsform möglich, das Problem hinsichtlich des Umkehrens von Zunahmen und Abnahmen von Korrekturen zu beseitigen, wodurch eine Steuerung des Betrags der Kraftstoffeinspritzung mit höherer Genauigkeit ermöglicht wird. Darüber hinaus ist es möglich, den Minimalwert des Ziel-Einspritzbetrags zu reduzieren, welcher eingestellt werden kann.
  • (Vierte Ausführungsform)
  • Bei der dritten Ausführungsform ist der Vorlade-Steuerungsabschnitt 21d vorgesehen und der Ziel-Einspritzbetrag ist derart eingestellt, dass die Zeit t31 des Abschlusses der Bestromungszeitdauer Ti zeitlich von dem Spitzenwert-Auftrittsbereich W1 abweicht. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist andererseits in ähnlicher Art und Weise zu der dritten Ausführungsform der Vorlade-Steuerungsabschnitt 21d vorgesehen und der Ziel-Einspritzbetrag ist derart eingestellt, dass die Zeit t31 des Abschlusses der Bestromungszeitdauer Ti zeitlich von den Kreuzungspunkt-Auftrittsbereichen W2 und W3 abweicht, in ähnlicher Art und Weise zu der zweiten Ausführungsform.
  • Entsprechend kann die vorliegende Ausführungsform die gleichen Effekte wie die dritte Ausführungsform erreichen. Mit anderen Worten, es ist möglich, das Problem hinsichtlich des Umkehrens von Zunahmen und Abnahmen von Korrekturen zu beseitigen, wodurch eine Steuerung des Betrags der Kraftstoffeinspritzung mit höherer Genauigkeit ermöglicht wird. Darüber hinaus ist es möglich, den Minimalwert des Ziel-Einspritzbetrags zu reduzieren, der eingestellt werden kann.
  • (Fünfte Ausführungsform)
  • Bei den ersten und zweiten Ausführungsformen sind der Widerstandswert der Spule 13, die verstärkte Spannung und der erste Zielwert I1 derart eingestellt, dass diese den gleichen Werten entsprechen. Entsprechend sind die in 4 dargestellten Kennlinien L1, L2 und L3 gleich den in 7 dargestellten Kennlinien L1, L2 und L3. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Einstellungen des Widerstandswerts der Spule 13, der verstärkten Spannung und des ersten Zielwerts I1 andererseits verändert, und wie in 10 dargestellt ist, ist eine Kennlinie L4 mit einer unterschiedlichen Gestaltung zu dieser von 4 und 7 eingestellt. Daher ist der in 4 dargestellte Spitzenwert-Auftrittsbereich W1 mit Bezug auf die Mitte des Teilbereichs A1 auf einer Seite einer kürzeren Zeitdauer positioniert, während ein in 10 dargestellter Spitzenwert-Auftrittsbereich W4 mit Bezug auf die Mitte des Teilbereichs A1 auf einer Seite einer längeren Zeitdauer positioniert ist.
  • Ferner ist die Bestromungszeitdauer Ti bei der ersten Ausführungsform in dem Bereich eingestellt, welcher in 4 durch das Bezugszeichen B1 angegeben ist, so dass die Zeit t31 des Abschlusses der Bestromungszeitdauer Ti einer späteren Zeit entspricht als der Spitzenwert-Auftrittsbereich W1. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Bestromungszeitdauer Ti mit Bezug auf den Spitzenwert-Auftrittsbereich W4 andererseits in einem Bereich auf einer Seite einer früheren Zeit (siehe ein Bezugszeichen B4) und in einem Bereich auf der Seite einer späteren Zeit (siehe ein Bezugszeichen B5) eingestellt. Der Bereich B5 auf der Seite einer späteren Zeit ist jedoch derart eingestellt, dass der Bereich B5 den Teilbereich A1 nicht umfasst. Entsprechend ist die Zeit t31 des Abschlusses in dem Bereich B4 in dem Teilbereich A1 eingestellt, während die Zeit t60 des Abschlusses in dem Bereich B5 in dem Bereich A2 mit vollständigem Hub eingestellt ist.
  • (Weitere Ausführungsformen)
  • Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann durch das Vornehmen verschiedener Veränderungen dabei implementiert sein, wie später beispielhaft dargestellt ist. Es ist möglich, Teile zu kombinieren, welche dahingehend spezifisch spezifiziert sind, dass diese bei den jeweiligen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, und es ist möglich, die Ausführungsformen teilweise miteinander zu kombinieren, unter der Voraussetzung, dass solche Kombinationen kein Hindernis hervorrufen, insbesondere auch dann, wenn solche Kombinationen nicht spezifiziert sind.
  • Beispielsweise sind bei den in 3(a) bis 3(e) und 10 dargestellten Ausführungsformen der Widerstandswert der Spule 13, die verstärkte Spannung und der erste Zielwert I1 derart eingestellt, dass die Spitzenwert-Auftrittsbereiche W1 und W4 in dem Teilbereich A1 positioniert sind. Der Widerstandswert der Spule 13, die verstärkte Spannung und der erste Zielwert I1 können j edoch derart eingestellt sein, dass die Spitzenwert-Auftrittsbereiche W1 und W4 in dem Bereich A2 mit vollständigem Hub positioniert sind.
  • Beispielsweise kann die Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung einen Einspritzbetrag-Schätzabschnitt zum Abschätzen eines tatsächlichen Einspritzbetrags und einen Feedback- bzw. Rückkopplungs-Steuerungsabschnitt, welcher die Abweichung des abgeschätzten, tatsächlichen Einspritzbetrags von dem Ziel-Einspritzbetrag erlernt, um die Abweichung zu der nächsten Einstellung der Bestromungszeitdauer Ti zurückzuführen, besitzen. Ferner kann, wenn die Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung keine solche Rückkopplung durchführt, der Ziel-Einspritzbetrag derart eingestellt sein, dass die Zeit t31, t60 des Abschlusses der Bestromungszeitdauer Ti zeitlich von den Spitzenwert-Auftrittsbereichen W1 und W4 oder von den Kreuzungspunkt-Auftrittsbereichen W2 und W3 abweicht. Ein spezifisches Beispiel des Einspritzbetrag-Schätzabschnitts umfasst einen Einspritzbetrag-Schätzabschnitt zum Erfassen der Zeiten, wenn der Ventilkörper 12 tatsächlich geöffnet und geschlossen wurde, und zum Abschätzen des tatsächlichen Einspritzbetrags basierend auf dem Ergebnis der Erfassung, und basierend auf dem durch den Kraftstoffdrucksensor 30 erfassten Kraftstoffdruck Pc.
  • Bei den in 3(a) bis 3(e) und 9(a) bis 9(e) dargestellten Ausführungsformen wird die Bestromung beispielsweise zu dem Zeitpunkt (t20), zu welchem der Spulenstrom den ersten Zielwert I1 erreicht hat, vorübergehend gestoppt, und danach wird die Bestromung zu dem Zeitpunkt neu gestartet, wenn der Spulenstrom auf den zweiten Zielwert I2 abgenommen hat. Das heißt, der Zeitpunkt (t20), wenn der Spulenstrom den ersten Zielwert I1 erreicht hat, entspricht der Spitzenwert-Auftrittszeit. Zu dem Zeitpunkt, bei welchem der Spulenstrom den ersten Zielwert I1 erreicht hat, kann die Bestromung jedoch durch Wechseln von der verstärkten Spannung hin zu der Batteriespannung fortgesetzt werden, und der erhöhte Spulenstrom kann für eine vorbestimmte Zeitdauer auf dem ersten Zielwert I1 gehalten werden. In diesem Fall entspricht die Zeit des Wechselns von der verstärkten Spannung hin zu der Batteriespannung der Spitzenwert-Auftrittszeit.
  • Wie in 1 dargestellt, ist der Kraftstoffinjektor 10 gemäß den Ausführungsformen bei dem Zylinderkopf 3 montiert, die vorliegende Erfindung kann jedoch ebenso auf einen bei einem Zylinderblock montierten Kraftstoffinjektor angewendet werden. Ferner wird die vorliegende Erfindung bei den Ausführungsformen auf den Kraftstoffinj ektor 10 angewendet, welcher in einer Verbrennungskraftmaschine vom Fremdzündungstyp (Ottomotor) aufgenommen ist, die vorliegende Erfindung kann ebenso auf einen Kraftstoffinjektor angewendet werden, welcher in einer Verbrennungskraftmaschine vom Verdichtungs-Selbstzündungstyp (Dieselmotor) aufgenommen ist. Ferner wird bei den Ausführungsformen der Kraftstoffinjektor zum direkten Einspritzen eines Kraftstoffes in die Verbrennungskammer 2 der Steuerung unterzogen, jedoch kann ein Kraftstoffinjektor zum Einspritzen eines Kraftstoffes in ein Einlassrohr bzw. einen Ansaugkanal der Steuerung unterzogen werden.
  • Während der Druck Pc des hin zu dem Kraftstoffinjektor 10 geführten Kraftstoffes höher ist, ist zum Öffnen des Ventils eine größere Kraft erforderlich. Daher können der erste Zielwert I1 und der zweite Zielwert I2 variabel eingestellt sein, so dass der erste Zielwert I1 und der zweite Zielwert I2 derart eingestellt sind, dass diese höheren Werten entsprechen, während der Kraftstoffdruck Pc höher ist. Alternativ können diese Zielwerte I1 und I2 ungeachtet des zugeführten Kraftstoffdrucks auf im Vorhinein eingestellte Werte festgelegt sein.

Claims (7)

  1. Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung für einen Kraftstoffinjektor (10), welcher derart angepasst ist, dass dieser einen Ventilöffnungsbetrieb eines Ventilkörpers (12) über eine durch eine Bestromung einer Spule (13) erzeugte elektromagnetische Anziehungskraft durchführt, wobei der Kraftstoffinjektor einen Kraftstoff zur Verwendung bei der Verbrennung in einer Verbrennungskraftmaschine einspritzt und die Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung aufweist: einen Ziel-Einspritzbetrag-Einstellabschnitt (S30), welcher derart angepasst ist, dass dieser einen Ziel-Einspritzbetrag von Kraftstoff über eine einzelne Öffnung des Kraftstoffinjektors einstellt; einen Bestromungszeitdauer-Berechnungsabschnitt (S40), welcher derart angepasst ist, dass dieser eine Bestromungszeitdauer der Spule im Ansprechen auf den Ziel-Einspritzbetrag berechnet; eine Verstärkerschaltung (23), welche derart angepasst ist, dass diese eine Batteriespannung verstärkt; und einen Erhöhungs-Steuerungsabschnitt (21a), welcher derart angepasst ist, dass dieser einhergehend mit dem Start der Bestromungszeitdauer eine verstärkte Spannung auf die Spule aufbringt, welche einer durch die Verstärkerschaltung verstärkten Spannung entspricht, und einen durch die Spule fließenden Strom auf einen vorbestimmten Schwellenwert erhöht; wobei, wenn ein Bereich, in welchem eine Zeit, bei welcher der Strom so erhöht wurde, dass dieser einen Spitzenwert bei dem Schwellenwert besitzt, gemäß einem Betriebstemperaturbereich der Spule auftritt, als ein Spitzenwert-Auftrittsbereich (W1, W4) definiert ist, der Ziel-Einspritzbetrag-Einstellabschnitt den Ziel-Einspritzbetrag derart einstellt, dass die Abschlusszeit (t31, t60) der Bestromungszeitdauer zeitlich von dem Spitzenwert-Auftrittsbereich abweicht.
  2. Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Ziel-Einspritzbetrag-Einstellabschnitt den Ziel-Einspritzbetrag derart eingestellt, dass die Abschlusszeit der Bestromungszeitdauer einer späteren Zeit als der Spitzenwert-Auftrittsbereich entspricht.
  3. Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei in einem Fall, bei welchem eine Vorladung zum Aufbringen der Batteriespannung auf die Spule vor dem Aufbringen der verstärkten Spannung durch den Erhöhungs-Steuerungsabschnitt durchgeführt wird, der Ziel-Einspritzbetrag-Einstellabschnitt den Ziel-Einspritzbetrag derart einstellt, dass die Abschlusszeit der Bestromungzeitdauer zeitlich von dem Spitzenwert-Auftrittsbereich abweicht.
  4. Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung für einen Kraftstoffinjektor (10), welcher derart angepasst ist, dass dieser einen Ventilöffnungsbetrieb eines Ventilkörpers (12) über eine durch eine Bestromung einer Spule (13) erzeugte elektromagnetische Anziehungskraft durchführt, wobei der Kraftstoffinjektor einen Kraftstoff zur Verwendung bei der Verbrennung in einer Verbrennungskraftmaschine einspritzt und die Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung aufweist: einen Ziel-Einspritzbetrag-Einstellabschnitt (S30), welcher derart angepasst ist, dass dieser einen Ziel-Einspritzbetrag des Kraftstoffes über eine einzelne Öffnung des Kraftstoffinjektors einstellt; einen Bestromungszeitdauer-Berechnungsabschnitt (S40), welcher derart angepasst ist, dass dieser eine Bestromungszeitdauer der Spule im Ansprechen auf den Ziel-Einspritzbetrag berechnet; eine Verstärkerschaltung (23), welche derart angepasst ist, dass diese eine Batteriespannung verstärkt; einen Erhöhungs-Steuerungsabschnitt (21a), welcher derart angepasst ist, dass dieser einhergehend mit dem Start der Bestromungszeitdauer eine verstärkte Spannung auf die Spule aufbringt, welche einer durch die Verstärkerschaltung verstärkten Spannung entspricht, und einen durch die Spule fließenden Strom auf einen vorbestimmten Schwellenwert erhöht; wobei, wenn ein Punkt, bei welchem Kennlinien (L1, L2, L3), die Beziehungen zwischen der Bestromungszeitdauer und dem Einspritzbetrag bei unterschiedlichen Spulen-Betriebstemperaturen angeben, sich einander kreuzen, als ein Kreuzungspunkt (P1, P2) definiert ist, und ein Bereich, in welchem der Kreuzungspunkt gemäß einem Betriebstemperaturbereich der Spule auftritt, als ein Kreuzungspunkt-Auftrittsbereich (W2, W3) definiert ist, der Ziel-Einspritzbetrag-Einstellabschnitt den Ziel-Einspritzbetrag derart einstellt, dass eine Abschlusszeit (t31, t60) der Bestromungszeitdauer zeitlich von dem Kreuzungspunkt-Auftrittsbereich abweicht.
  5. Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei in einem Fall, bei welchem ein Vorladen zum Aufbringen der Batteriespannung auf die Spule vor dem Aufbringen der verstärkten Spannung durch den Erhöhungs-Steuerungsabschnitt durchgeführt wird, der Ziel-Einspritzbetrag-Einstellabschnitt den Ziel-Einspritzbetrag derart einstellt, dass die Abschlusszeit der Bestromungzeitdauer zeitlich von dem Kreuzungspunkt-Auftrittsbereich abweicht.
  6. Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Widerstandswert der Spule, die verstärkte Spannung und der Schwellenwert derart eingestellt sind, dass ein Bereich des Ziel-Einspritzbetrags, welcher durch den Ziel-Einspritzbetrag-Einstellabschnitt eingestellt wird, einen kleinen Einspritzbetrag umfasst, mit welchem der Ventilkörper einen Ventilschließbetrieb startet, bevor eine maximale Ventilöffnungsposition nach dem Start des Ventilöffnungsbetriebs erreicht ist.
  7. Kraftstoffeinspritzsystem, aufweisend: die Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 6; und einen Kraftstoffinjektor.
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