DE112019001830T5 - Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung - Google Patents

Abstract

Es wird eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung geschaffen, die zum Detektieren von individuellen Differenzen in Kraftstoffeinspritzventilen und zum geeigneten Sammeln von Informationen über die individuellen Differenzen in der Lage ist. Aus diesem Grund umfasst die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung eine Kraftstoffeinspritzventilantriebsschaltung, die einen Strom oder eine Spannung zu einer Spule eines Kraftstoffeinspritzventils zuführt, um das Kraftstoffeinspritzventil anzutreiben, eine Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit, die eine Ventilkörperbetätigungszeitdauer in Bezug auf eine Betätigung eines Ventilkörpers des Kraftstoffeinspritzventils detektiert, und eine Zustandsbestimmungseinheit, die bestimmt, dass das Kraftstoffeinspritzventil, die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit und/oder die Kraftstoffeinspritzventilantriebsschaltung anomal sind, auf der Basis von Informationen in Bezug auf eine Ventilkörperbetätigungszeitdauer, die durch die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit detektiert wird.

Description

• Technisches Gebiet
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung, die die Kraftstoffeinspritzung in eine Brennkraftmaschine steuert.
• Stand der Technik
• Aufgrund der jüngsten Verschärfung der Kraftfahrzeugkraftstoffverbrauchs- und Abgasregulierungen war es erforderlich, sowohl einen niedrigen Kraftstoffverbrauch als auch eine hohe Ausgabe einer Brennkraftmaschine gleichzeitig zu erreichen und die Regulierungen in einem breiten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine zu erfüllen. Als eines der Mittel zum Erreichen dessen ist eine Erweiterung des dynamischen Bereichs des Kraftstoffeinspritzventils erforderlich. Um den dynamischen Bereich des Kraftstoffeinspritzventils zu erweitern, ist es erforderlich, die dynamischen Strömungscharakteristiken zu verbessern, während die herkömmlichen statischen Strömungscharakteristiken sichergestellt werden. Als Verfahren zum Verbessern dieser dynamischen Strömungscharakteristiken ist eine Verringerung der minimalen Einspritzmenge durch Steuerung mit halbem Hub bekannt. Die Steuerung mit halbem Hub ist eine Steuerung zum Zurückführen des Ventilkörpers des Kraftstoffeinspritzventils zur geschlossenen Ventilposition, ohne die Position (Position des vollen Hubs) zu erreichen, in der der Ventilkörper vollständig geöffnet ist.
• In den letzten Jahren wurde insbesondere bei der Kraftstoffeinspritzsteuerung einer Brennkraftmaschine vom Direkteinspritztyp weitgehend ein mehrstufiges Einspritzsystem, in dem die Einspritzung pro Zyklus in mehrere Stufen unterteilt wird, übernommen. Im Fall des mehrstufigen Einspritzsystems ist es, wenn die Anzahl von Unterteilungen zunimmt, erforderlich, die Einspritzmenge pro Stufe zu verringern.
• Daher ist es möglich, die Einspritzmenge pro Stufe durch Ausführen der Einspritzung jeder Stufe der mehrstufigen Einspritzung durch die Steuerung mit halbem Hub zu verringern.
• Bei der Steuerung mit halbem Hub ist es erforderlich, die Positionssteuerung des Ventilkörpers mit höherer Genauigkeit im Vergleich zu jener bei der Steuerung mit vollem Hub durchzuführen. Es ist bekannt, dass die Variation der Einspritzmenge bei der Steuerung mit halbem Hub aufgrund der individuellen Differenz des Kraftstoffeinspritzventils groß ist. Selbst wenn jedes der Kraftstoffeinspritzventile von mehreren Brennkraftmaschinen durch denselben Antriebspuls angetrieben wird, ändert sich die Bewegung des Ventilkörpers jedes Kraftstoffeinspritzventils und die Ventilöffnungsvollendungszeitdauer und die Ventilschließvollendungszeitdauer des Kraftstoffeinspritzventils variieren aufgrund der individuellen Differenzen der Federcharakteristiken und Solenoidcharakteristiken jedes Kraftstoffeinspritzventils, so dass die Einspritzmenge unter mehreren Brennkraftmaschinen variiert.
• Aus diesem Grund wurden verschiedene Techniken vorgeschlagen, die individuelle Differenzen bestimmen, die für jedes Kraftstoffeinspritzventil auftreten. PTL 1 offenbart beispielsweise eine Technik zum indirekten Detektieren einer individuellen Differenz hinsichtlich des Zeitpunkts, zu dem der Ventilkörper des Kraftstoffeinspritzventils sich im offenen Ventilzustand oder Ventilschließzustand befindet, auf der Basis von elektrischen Charakteristiken wie z. B. einer Änderung der Induktivität. Wenn in PTL 1 eine Anomalie (Fehler, Verschlechterung, Leistungsverschlechterung usw.) in der Eingangsschaltung des elektrischen Signals zum Detektieren der elektrischen Charakteristiken, im Filter, im Kraftstoffeinspritzventilhauptkörper, in der Antriebsschaltung, die das Kraftstoffeinspritzventil antreibt, und anderen Komponenten auftritt, ist es jedoch eine Störung für die Detektion der individuellen Differenzen. Wenn die Vollendung der Ventilöffnung oder die Vollendung des Ventilschließens in Gegenwart der Störung detektiert wird, nimmt die Abweichung zwischen der Zieleinspritzmenge und der tatsächlichen Einspritzmenge zu, so dass eine Möglichkeit des Verursachens einer Verschlechterung der Kraftstoffverbrauchseffizienz und Abgasleistung und einer unbeabsichtigten Drehmomentschwankung der Brennkraftmaschine besteht.
• Andererseits beschreibt PTL 2, dass individuelle Differenzen durch ein vorbestimmtes Verfahren gelernt werden und das Lernen verboten wird, wenn eine Lernausführungsbedingung nicht erfüllt ist. PTL 2 beschreibt jedoch nicht speziell die Detektion der individuellen Differenz und beschreibt ferner nicht ein spezielles Beispiel, in dem die Lernausführungsbedingung nicht erfüllt ist. Daher kann das Problem bei PTL 1 selbst durch die Technik von PTL 2 nicht gelöst werden.
• Entgegenhaltungsliste
• Patentliteratur
• PTL 1: JP 2014-152697 A
• PTL 2: WO 2017/006814
• Zusammenfassung der Erfindung
• Technisches Problem
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung zu schaffen, die zum Detektieren von individuellen Differenzen in Kraftstoffeinspritzventilen und zum geeigneten Sammeln von Informationen über die individuellen Differenzen in der Lage ist.
• Lösung für das Problem
• Um die obigen Probleme zu lösen, umfasst eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Kraftstoffeinspritzventilantriebsschaltung, die einen Strom oder eine Spannung zu einer Spule eines Kraftstoffeinspritzventils zuführt, um das Kraftstoffeinspritzventil anzutreiben, eine Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit, die eine Ventilkörperbetätigungszeitdauer in Bezug auf eine Betätigung eines Ventilkörpers des Kraftstoffeinspritzventils detektiert, und eine Zustandsbestimmungseinheit, die bestimmt, dass das Kraftstoffeinspritzventil, die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit und die Kraftstoffeinspritzventilantriebsschaltung anomal sind, auf der Basis von Informationen in Bezug auf eine Ventilkörperbetätigungszeitdauer, die durch die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit detektiert wird.
• Vorteilhafte Effekte der Erfindung
• Gemäß der Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung zu schaffen, die zum Detektieren von individuellen Differenzen von Kraftstoffeinspritzventilen und zum geeigneten Sammeln von Informationen über die individuellen Differenzen in der Lage ist.
• Figurenliste
• [1] 1 zeigt eine Basiskonfiguration einer Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform.
• [2] 2 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung 109A einer ECU 109, die in 1 gezeigt ist, darstellt.
• [3] 3 ist ein schematisches Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Kraftstoffeinspritzventils 105 darstellt.
• [4] 4 ist ein Zeitablaufplan, der ein Beispiel von zeitlichen Änderungen in einem Einspritzpuls Sp, einer Antriebsspannung Vd, einem Antriebsstrom Id und einem Verlagerungsausmaß (Ventilverlagerung) H eines Ventilkörpers 303 darstellt, wenn eine Brennkraftmaschine 101 einen normalen Betrieb durchführt.
• [5] 5 ist ein Zeitablaufplan, der eine Prozedur zum Detektieren einer Ventilkörperbetätigungszeitdauer des Kraftstoffeinspritzventils 105 durch eine Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211 darstellt.
• [6] 6 ist ein Graph, der eine Prozedur zum Detektieren einer Ventilkörperbetätigungszeitdauer des Kraftstoffeinspritzventils 105 durch die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211 darstellt.
• [7] 7 ist ein Graph, der eine Prozedur zum Detektieren einer Ventilkörperbetätigungszeitdauer des Kraftstoffeinspritzventils 105 durch die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211 darstellt.
• [8] 8 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel der Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211 darstellt.
• [9] 9 beschreibt das Anomaliebestimmungsverfahren durch die Zustandsbestimmungseinheit 212 gemäß der ersten Ausführungsform.
• [10] 10 ist ein schematisches Diagramm, das eine Einspritzmengenkorrektur in einer Kraftstoffeinspritzmengenkorrektureinheit 213 darstellt.
• [11] 11 ist ein Zeitablaufplan zum Erläutern des Verbots der Einspritzmengenkorrektur in der ersten Ausführungsform.
• [12] 12 beschreibt das Anomaliebestimmungsverfahren durch die Zustandsbestimmungseinheit 212 gemäß einer zweiten Ausführungsform.
• [13] 13 beschreibt das Anomaliebestimmungsverfahren durch die Zustandsbestimmungseinheit 212 gemäß einer dritten Ausführungsform.
• [14] 14 ist ein Graph, der den Effekt der Ausführungsform der Erfindung erläutert.
• Beschreibung von Ausführungsformen
• Die vorliegende Ausführungsform wird nachstehend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In den begleitenden Zeichnungen können funktional dieselben Elemente durch dieselben Zeichen dargestellt sein. Obwohl die begleitenden Zeichnungen Ausführungsformen und Implementierungsbeispiele gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zeigen, dienen diese für das Verständnis der vorliegenden Offenbarung und dies wird keineswegs verwendet, um die Offenbarung zu begrenzen. Die Beschreibungen in dieser Patentbeschreibung sind lediglich beispielhaft und sollen den Schutzbereich der Ansprüche und die Anwendung der vorliegenden Offenbarung in keiner Hinsicht begrenzen.
• Obwohl in der Ausführungsform ausreichend Details beschrieben werden, damit ein Fachmann auf dem Gebiet die vorliegende Offenbarung implementiert, sind andere Implementierungen/Formen möglich und es sollte selbstverständlich sein, dass die Konfigurationen und Strukturen geändert werden können und verschiedene Elemente ausgetauscht werden können, ohne vom Schutzbereich und Gedanken der technischen Idee der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Daher sollte die folgende Beschreibung nicht darauf begrenzt werden.
• [Erste Ausführungsform]
• 1 zeigt eine Basiskonfiguration einer Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform.
• In 1 umfasst eine zu steuernde Brennkraftmaschine 101 einen Kolben 102, ein Einlassventil 103 und ein Auslassventil 104 innerhalb eines Zylinders. Als Beispiel kann die Brennkraftmaschine 101 eine Brennkraftmaschine mit mehreren (beispielsweise vier) Zylindern (Nr. 1 bis Nr. 4) sein, aber 1 zeigt nur einen Zylinder der mehreren Zylinder. Ein Kraftstoffeinspritzventil 105 spritzt direkt Kraftstoff in die Brennkammer im Zylinder ein und der Zylinderkopf weist eine Zündkerze 106 und eine Zündspule 107 auf. Ein Wassertemperatursensor 108 zum Kühlen von Wasser ist im Wassermantel des Zylinders vorgesehen. Eine Kraftmaschinensteuereinheit (ECU) 109 ist als Steuereinheit vorgesehen, die die Brennkraftmaschine 101 steuert. Ein Kurbelwinkelsensor 11, der den Kurbelwellenwinkel der Brennkraftmaschine 101 misst, ist am Kolben 102 angebracht. Ferner ist die ECU 109 mit einem Fahrpedalöffnungssensor 12 versehen, der die Öffnung des durch den Fahrer betätigten Fahrpedals misst. Die Detektionssignale des Kurbelwinkelsensors 11 und des Fahrpedalöffnungssensors 12 werden in eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung 109A der ECU 109 eingegeben.
• Ein Einlassrohr 110 zum Einführen der Luft, die in die Brennkraftmaschine 101 eingebracht wird, ist auch vor dem Einlassventil 103 vorgesehen und ein Auslassrohr 111 zum Abführen des Abgases aus dem Zylinder ist nach dem Auslassventil 104 vorgesehen. Ein Dreiwegekatalysator 112 zum Reinigen dieses Abgases und ein Sauerstoffsensor 113 sind am Auslassrohr 111 vorgesehen. Ferner ist das Einlassrohr 110 mit einem Sammler 115, einem Drosselventil 119 und einem Luftmengenmesser 120 versehen.
• Die in die Brennkraftmaschine 101 eingebrachte Luft wird in das Einlassrohr 110 über den Luftmengenmesser 120, das Drosselventil 119 und den Sammler 115 eingeführt, und dann wird sie zu einer Brennkammer 121 über das Einlassventil 103 zugeführt. Das Ausgangssignal des Luftmengenmessers 120 wird zur Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung 109A der ECU 109 zugeführt.
• Der Kraftstoff, der in der Brennkraftmaschine 101 verwendet wird, wird von einem Kraftstofftank 123 zu einer Hochdruckkraftstoffpumpe 125, die in der Brennkraftmaschine 101 vorgesehen ist, durch eine Niederdruckkraftstoffpumpe 124 geschickt. Die Hochdruckkraftstoffpumpe 125 setzt den Druck des darin eingeführten Kraftstoffs durch Leistung hoch, die von der Auslassnockenwelle (nicht gezeigt) eines Auslassnockens 128 übertragen wird. Insbesondere wird der Druck des Kraftstoffs, der in die Hochdruckkraftstoffpumpe 125 eingeführt wird, durch vertikales Bewegen des Tauchkolbens, der in der Hochdruckkraftstoffpumpe 125 vorgesehen ist, erhöht. Ein Öffnungs/Schließ-Ventil, das am Saugkanal vorgesehen ist, wird durch ein Solenoid gesteuert, so dass der Druck des mit Druck beaufschlagten Kraftstoffs des Kraftstoffs, der aus der Hochdruckkraftstoffpumpe 125 abgeführt wird, ein gewünschter Druck auf der Basis des Steuerbefehlswerts von der ECU 109 ist. Der Hochdruckkraftstoff wird zum Kraftstoffeinspritzventil 105 über ein Hochdruckkraftstoffrohr 129 geschickt und das Kraftstoffeinspritzventil 105 spritzt den Kraftstoff in die Brennkammer 121 auf der Basis eines Befehls von der Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung 109A ein, die in der ECU 109 vorgesehen ist.
• Um die Hochdruckkraftstoffpumpe 125 zu steuern, ist die Brennkraftmaschine 101 mit einem Kraftstoffdrucksensor 13 versehen, der den Druck im Hochdruckkraftstoffrohr 129 misst. Die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung 109A der ECU 109 ist dazu konfiguriert, auf der Basis der Ausgabe des Kraftstoffdrucksensors 13 eine sogenannte Rückkopplungssteuerung durchzuführen, so dass der Kraftstoffdruck im Hochdruckkraftstoffrohr 129 ein gewünschter Druck ist. Wie vorher erwähnt, umfasst die Brennkraftmaschine 101 die Zündkerze 106 und die Zündspule 107 und die ECU 109 führt eine Erregungssteuerung für die Zündspule 107 und eine Zündsteuerung durch die Zündkerze 106 auf der Basis der Ausgabe aus dem Kraftstoffdrucksensor 13 aus. Folglich werden die Einlassluft und der Kraftstoff in der Brennkammer 121 durch die Zündfunken, die von der Zündkerze 106 emittiert werden, verbrannt und der Druck schiebt den Kolben 102 nach unten.
• Das durch die Verbrennung erzeugte Abgas wird über das Auslassventil 104 zum Auslassrohr 111 abgeführt, durch die katalytische Wirkung des Dreiwegekatalysators 112 gereinigt und zur Außenseite abgeführt. Ferner wird die Sauerstoffkonzentration des Abgases durch den Sauerstoffsensor 113 gemessen, der stromaufwärts des Dreiwegekatalysators 112 vorgesehen ist. Das Ausgangssignal des Sauerstoffsensors 113 wird zur Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung 109A der ECU 109 zugeführt.
• Die Steuerung der ECU 109 wird genauer beschrieben. Die ECU 109 berechnet das erforderliche Drehmoment der Brennkraftmaschine 101 aus dem Signal vom Fahrpedalöffnungssensor 12 und bestimmt, ob sich die Kraftmaschine im Leerlaufzustand befindet. Die ECU 109 weist eine Funktion der weiteren Berechnung der Drehzahl der Brennkraftmaschine 101 (nachstehend als Kraftmaschinendrehzahl bezeichnet) aus dem Signal des Kurbelwinkelsensors 11 und der Bestimmung, ob der Dreiwegekatalysator 112 aufgewärmt ist, auf der Basis der Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine 101, die vom Wassertemperatursensor 108 erhalten wird, der abgelaufenen Zeit nach dem Start der Brennkraftmaschine 101 und dergleichen auf.
• Ferner berechnet die ECU 109 die Menge an Einlassluft, die für die Brennkraftmaschine 101 erforderlich ist, aus dem vorstehend beschriebenen erforderlichen Drehmoment der Brennkraftmaschine 101 und gibt das Öffnungssignal entsprechend diesem an das Drosselventil 119 aus, und die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung 109A berechnet die Kraftstoffmenge, die der Menge an Einlassluft entspricht, zur Ausgabe des entsprechenden Kraftstoffeinspritzsignals an das Kraftstoffeinspritzventil 105 und gibt ferner das Zündsignal an die Zündspule 107 aus.
• Als nächstes wird die Konfiguration der Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung 109A der ECU 109, die in 1 gezeigt ist, unter Verwendung des Blockdiagramms von 2 beschrieben.
• Die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung 109A umfasst eine Antriebs-IC 200, eine Kraftmaschinenzustandsdetektionseinheit 201, eine Kraftstoffeinspritzpulssignalberechnungseinheit 202, eine Kraftstoffeinspritzantriebswellenformbefehlseinheit 203, eine Hochspannungserzeugungseinheit (Verstärker) 206, Kraftstoffeinspritzantriebseinheiten 207a und 207b, eine Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211, eine Zustandsbestimmungseinheit 212 und eine Kraftstoffeinspritzmengenkorrektureinheit 213. Die Antriebs-IC 200 ist eine Antriebssteuereinheit, die die ganze Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung 109A steuert. Die Kraftmaschinenzustandsdetektionseinheit 201 sammelt und liefert verschiedene Teile von Informationen wie z. B. die Kraftmaschinendrehzahl der Brennkraftmaschine 101, die Menge an Einlassluft, die Kühlwassertemperatur, den Kraftstoffdruck und den Ausfallzustand der Brennkraftmaschine.
• Die Kraftstoffeinspritzpulssignalberechnungseinheit 202 berechnet auf der Basis von verschiedenen Teilen von Informationen, die von der Kraftmaschinenzustandsdetektionseinheit 201 erhalten werden, eine Pulsbreite Wp eines Einspritzpulses Sp, der die Kraftstoffeinspritzdauer des Kraftstoffeinspritzventils 105 definiert, und gibt einen Antriebspuls Sp mit der Pulsbreite Wp aus. Die Kraftstoffeinspritzantriebswellenformbefehlseinheit 203 berechnet einen Befehlswert Swf in Bezug auf die Wellenform eines Antriebsstroms Id, der zum Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils 105 oder Aufrechterhalten der Öffnung zur Ausgabe des berechneten Befehlswerts Swf an die Antriebs-IC 200 zugeführt wird. Das Hubausmaß des Ventilkörpers und der Ventilschließzeitpunkt können geeignet festgelegt werden und die Kraftstoffeinspritzmenge kann durch Steuern der Wellenform des Antriebsstroms Id genau gesteuert werden.
• Die Hochspannungserzeugungseinheit 206 ist ein Verstärker, der eine Batteriespannung Vbat, die über eine Sicherung 204 und ein Relais 205 zugeführt wird, auf eine verstärkte Spannung Vboost verstärkt. Die verstärkte Spannung Vboost ist eine Spannung, die erforderlich ist, um das Kraftstoffeinspritzventil 105 vom elektromagnetischen Solenoidtyp vom Ventilschließzustand in den offenen Ventilzustand zu wechseln. Die Hochspannungserzeugungseinheit 206 verstärkt die Batteriespannung Vbat auf die verstärkte Spannung Vboost auf der Basis des Befehls von der Antriebs-IC 200. Die Batteriespannung Vbat wird verwendet, um das geöffnete Kraftstoffeinspritzventil 105 im offenen Ventilzustand zu halten. Das heißt, es gibt zwei Typen von Spannung, die zum Kraftstoffeinspritzventil 105 zugeführt werden: die Batteriespannung Vbat und die verstärkte Spannung Vboost.
• Die Kraftstoffeinspritzantriebseinheiten 207a und 207b sind stromaufwärts bzw. stromabwärts des Kraftstoffeinspritzventils 105 vorgesehen. Die Kraftstoffeinspritzantriebseinheiten 207a und 207b sind Schaltvorrichtungen, die gemäß einem Steuersignal von der Antriebs-IC 200 EIN/AUS-geschaltet werden, und folglich wird die Zufuhr des Antriebsstroms Id zum Kraftstoffeinspritzventil 105 umgeschaltet (Umschalten). Die Antriebs-IC 200 schaltet das EIN/AUS der Kraftstoffeinspritzantriebseinheiten 207a und 207b auf der Basis des Einspritzpulses Sp, der durch die Kraftstoffeinspritzpulssignalberechnungseinheit 202 berechnet wird, und des Befehlswerts Swf der Antriebsstromwellenform, der durch die Kraftstoffeinspritzantriebswellenformbefehlseinheit 203 berechnet wird, und legt die verstärkte Spannung Vboost oder die Batteriespannung Vbat an das Kraftstoffeinspritzventil 105 an, um den Antriebsstrom Id zu steuern, der zum Kraftstoffeinspritzventil 105 zugeführt wird.
• Die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211 weist eine Funktion zum Detektieren der Ventilkörperbetätigungszeitdauer des Kraftstoffeinspritzventils 105 auf, wenn eine vorbestimmte Bedingung gegeben ist. Die Ventilkörperbetätigungszeitdauer ist als Konzept definiert, das sowohl die Ventilöffnungsvollendungszeitdauer von einem bestimmten Referenzpunkt zur Ventilöffnungsvollendungszeit oder die Ventilschließvollendungszeitdauer von einem bestimmten Referenzpunkt zur Ventilschließvollendungszeit umfasst. Die Ventilkörperbetätigungszeitdauer, die durch die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211 detektiert wird, wird als Faktor der Korrektur detektiert, die in der Kraftstoffeinspritzmengenkorrektureinheit 213 durchgeführt wird, die die Kraftstoffeinspritzmenge der Brennkraftmaschine 101 korrigiert. Die detaillierte Funktion wird später beschrieben.
• Die Zustandsbestimmungseinheit 212 weist eine Funktion der Bestimmung der Zustände des Kraftstoffeinspritzventils 105, der Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211 oder der Kraftstoffeinspritzantriebseinheiten 207a und 207b gemäß dem Detektionsergebnis der Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211 auf. Die spezielle Prozedur der Bestimmung wird später beschrieben.
• Die Kraftstoffeinspritzmengenkorrektureinheit 213 bestimmt die Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge, die in der Brennkraftmaschine 101 durchgeführt werden soll, gemäß den Informationen der Ventilkörperbetätigungszeitdauer, die durch die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211 detektiert wird, um ein Signal zum Durchführen der Korrektur zu erzeugen. Die Korrektur in der Kraftstoffeinspritzmengenkorrektureinheit 213 wird gemäß dem Bestimmungsergebnis in der Zustandsbestimmungseinheit 212 gestoppt.
• Als nächstes wird ein Konfigurationsbeispiel des Kraftstoffeinspritzventils 105 mit Bezug auf 3 beschrieben.
• Das Kraftstoffeinspritzventil 105 kann so konfiguriert sein, dass es beispielsweise einen beweglichen Kern 301, ein Gehäuse 302, einen Ventilkörper 303, einen festen Kern 304, ein Solenoid 305, einen Ventilsitz 306, eine Stellfeder 308 und eine Nullfeder 309 umfasst.
• Das Gehäuse 302 bildet das Gehäuse des Kraftstoffeinspritzventils 105 und der feste Kern 304 ist im Gehäuse 302 befestigt. Das Solenoid 305 ist um den festen Kern 304 angeordnet. Der Ventilkörper 303 ist mit der Mittelachse des Gehäuses 302 als Längsrichtung angeordnet, beweglich entlang der Mittelachse des Gehäuses 302 angeordnet und ferner in Richtung des Ventilsitzes 306 durch die Stellfeder 308 gedrückt. Ferner wird der bewegliche Kern 301 durch die Nullfeder 309 in Richtung des unteren Endes des festen Kerns 304 vorbelastet. Ein Durchgangsloch ist in der Mittelachse des beweglichen Kerns 301 ausgebildet und der Ventilkörper 303 ist entlang des Durchgangslochs beweglich angeordnet.
• Während des Betriebs der Brennkraftmaschine 101 wird das Innere des Gehäuses 302 mit dem Kraftstoff gefüllt. Wenn ein Strom durch das Solenoid 305 fließt, wird der bewegliche Kern 301 an das Solenoid 305 angezogen und das untere Ende des Ventilkörpers 303 bewegt sich vom Ventilsitz 306 weg. Folglich wird der Kraftstoff von einem Einspritzloch 307 des Ventils 303, das durch den Ventilkörper 303 blockiert ist, eingespritzt. Wenn der elektrische Strom des Solenoids 305 abgeschaltet wird, senkt sich der bewegliche Kern 301 gegen die elastische Kraft der Nullfeder 309 nach dem Ende der Kraftstoffeinspritzung ab und kehrt in die anfängliche Position zurück.
• Mit Bezug auf das Zeitablaufdiagramm von 4 ist ein Beispiel des Einspritzpulses Sp, einer Antriebsspannung Vd, des Antriebsstroms Id und des Verlagerungsausmaßes (Ventilverlagerung) H des Ventilkörpers 303, wenn die Brennkraftmaschine 101 einen normalen Betrieb durchführt, gezeigt.
• Da der Einspritzpuls Sp, der aus der Kraftstoffeinspritzpulssignalberechnungseinheit 202 ausgegeben wird, von der Zeit t0 bis t1 ausgeschaltet wird, werden die Kraftstoffeinspritzantriebseinheiten 207a und 207b ausgeschaltet und der Antriebsstrom Id fließt nicht durch das Kraftstoffeinspritzventil 105. Daher wird im Kraftstoffeinspritzventil 105 der Ventilkörper 303 in der Ventilschließrichtung des Ventilsitzes 306 durch die Vorbelastungskraft der Stellfeder 308 vorbelastet und das untere Ende des Ventilkörpers 303 bleibt mit dem Ventilsitz 306 in Kontakt und das Einspritzloch 307 wird geschlossen, so dass kein Kraftstoff eingespritzt wird.
• Zur Zeit t1 steigt als nächstes der Einspritzpuls Sp an (eingeschaltet), die Kraftstoffeinspritzantriebseinheit 207a und die Kraftstoffeinspritzantriebseinheit 207b werden eingeschaltet (Leitungszustand) und folglich beginnt die die verstärkte Spannung Vboost an das Kraftstoffeinspritzventil 105 angelegt zu werden. Die verstärkte Spannung Vboost als Antriebsspannung Vd wird an das Solenoid 305 des Kraftstoffeinspritzventils 105 angelegt, der Antriebsstrom Id beginnt auch zu fließen und der Antriebsstrom Id beginnt allmählich anzusteigen. Folglich wird der Magnetfluss zwischen dem festen Kern 304 und dem beweglichen Kern 301 erzeugt und die magnetische Anziehungskraft wird auf den beweglichen Kern 301 in Richtung des festen Kerns 304 ausgeübt.
• Wenn der Antriebsstrom Id, der zum Solenoid 305 zugeführt wird, zunimmt, und die magnetische Anziehungskraft, die auf den beweglichen Kern 301 wirkt, die Vorbelastungskraft der Nullfeder 309 überschreitet, wird der bewegliche Kern 301 in Richtung des festen Kerns 304 angezogen und beginnt sich nach oben zu bewegen (Zeit t1 bis t2). Wenn der bewegliche Kern 301 sich um eine vorbestimmte Länge bewegt, beginnen der bewegliche Kern 301 und der Ventilkörper 303 sich zusammen zu bewegen (Zeit t2), der Ventilkörper 303 bewegt sich vom Ventilsitz 306 weg, der Ventilsitz 306 wird geöffnet und die Kraftstoffeinspritzung wird gestartet.
• Der bewegliche Kern 301 und der Ventilkörper 303 bewegen sich zusammen, bis der bewegliche Kern 301 mir dem festen Kern 304 zusammenstößt. In 4 bewegt sich der bewegliche Kern 301, bis die Ventilverlagerung H St1+St2 erreicht, und dieser Zustand ist der sogenannte Zustand mit vollem Hub. Die Bewegung des beweglichen Kerns 301 kann in dem Grad der Ventilverlagerung St1 unterdrückt werden, was der vorstehend erwähnte Zustand mit halbem Hub ist.
• Wenn der bewegliche Kern 301 und der feste Kern 304 heftig miteinander zusammenstoßen, kann hier der bewegliche Kern 301 am festen Kern 304 abprallen und die Durchflussrate des Kraftstoffs, der vom Einspritzloch 307 eingespritzt wird, kann gestört werden. Daher werden zur Zeit t3, bevor der bewegliche Kern 301 mit dem festen Kern 304 zusammenstößt, das heißt, wenn der Antriebsstrom Id den Spitzenstrom Ip2 erreicht, die Kraftstoffeinspritzantriebseinheiten 207a und 207b ausgeschaltet (nicht leitender Zustand). Da die Antriebsspannung Vd, die an das Solenoid 305 angelegt wird, aufgrund der gegenelektromotorischen Kraft auf einen negativen Wert abnimmt und der Antriebsstrom Id auch scharf damit abnimmt, nimmt folglich das Moment des beweglichen Kerns 301 und des Ventilkörpers 303 ab.
• Da nur eine magnetische Anziehungskraft, die ausreicht, um den beweglichen Kern 301 an den festen Kern 304 angezogen zu halten, von der Zeit t4 bis zur Zeit t6 zugeführt wird, wenn der Einspritzpuls Sp fällt, wird die PWM-Steuerung, bei der die Kraftstoffeinspritzantriebseinheit 207a intermittierend eingeschaltet wird, während die Kraftstoffeinspritzantriebseinheit 207b eingeschaltet gehalten wird (Wiederholen von EIN und AUS in einem vorbestimmten Tastverhältnis), durchgeführt. Die an das Solenoid 305 angelegte Antriebsspannung Vd wird zwischen der Batteriespannung Vbat und 0 V in einem vorbestimmten Zyklus umgeschaltet, so dass der Antriebsstrom Id, der im Solenoid 305 fließt, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gehalten wird.
• Der Einspritzpuls Sp fällt zur Zeit t6, wodurch die Kraftstoffeinspritzantriebseinheiten 207a und 207b beide ausgeschaltet werden, die Antriebsspannung Vd, die an das Solenoid 305 angelegt wird, abnimmt, und der Antriebsstrom Id, der im Solenoid 305 fließt, auch abnimmt. Dann verschwindet der Magnetfluss, der zwischen dem festen Kern 304 und dem beweglichen Kern 301 erzeugt wird, allmählich und die magnetische Anziehungskraft, die auf den beweglichen Kern 301 wirkt, verschwindet. Daher wird der Ventilkörper 303 durch die Vorbelastungskraft der Stellfeder 308 und die Druckkraft des Kraftstoffdrucks in der Ventilschließrichtung des Ventilsitzes 306 mit einer vorbestimmten Zeitverzögerung zurückgeschoben. Zur Zeit t7 wird dann der Ventilkörper 303 in die ursprüngliche Position zurückgeführt, das untere Ende des Ventilkörpers 303 kommt mit dem Ventilsitz 306 in Kontakt und das Ventil wird geschlossen, so dass die Kraftstoffeinspritzung gestoppt wird.
• Nach der Zeit t6, wenn der Einspritzpuls Sp fällt, wird die Antriebsspannung Vd in der Richtung entgegengesetzt zu jener zugeführt, wenn das Kraftstoffeinspritzventil 105 angetrieben wird, so dass die restliche Magnetkraft im Kraftstoffeinspritzventil 105 schnell verringert wird und der Ventilkörper 303 früh in den Ventilschließzustand zurückgeführt wird.
• Mit Bezug auf 5 bis 7 wird als nächstes eine Prozedur zum Detektieren der Ventilkörperbetätigungszeitdauer des Kraftstoffeinspritzventils 105 durch die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211 beschrieben. Die hier detektierte Ventilkörperbetätigungszeitdauer wird für die Berechnung des Korrekturwerts in der Kraftstoffeinspritzmengenkorrektureinheit 213 verwendet.
• 5 ist ein Zeitablaufdiagramm, wenn dieselben Operationen durchgeführt werden, und 6 und 7 sind vergrößerte Ansichten eines Graphen der Antriebsspannung Vd und des Werts der Ableitung zweiter Ordnung davon, bzw. des Antriebsstroms Id und des Werts der Ableitung zweiter Ordnung davon.
• Der Betrieb bis zur Zeit t1 ist derselbe wie der normale Betrieb in 4. Zur Zeit t1 wird der Einspritzpuls Sp eingeschaltet, wodurch die verstärkte Spannung Vboost als Antriebsspannung Vd an das Solenoid 305 des Kraftstoffeinspritzventils 105 angelegt wird, der Antriebsstrom Id auch zu fließen beginnt und der Antriebsstrom Id allmählich anzusteigen beginnt. Der bewegliche Kern 301 beginnt sich beispielsweise ab der Zeit t2 in Richtung des festen Kerns 304 zu bewegen.
• Als nächstes wird zur Zeit t13 die verstärkte Spannung Vboost abgeschaltet, wodurch der Antriebsstrom Id scharf abnimmt und die Antriebsspannung Vd aufgrund der gegenelektromotorischen Kraft des Solenoids 305 zum negativen Wert schwingt. Danach kehrt die Antriebsspannung Vd erneut für eine kurze Dauer zur Zeit t14 zur Batteriespannung Vbat zurück. Danach ist die Antriebsspannung Vd 0 V. Dies macht das Schwankungsausmaß des Antriebsstroms Id klein und in diesem Zustand stößt der bewegliche Kern 301 mit dem festen Kern 304 zusammen. Danach wird der Zustand mit vollem Hub aufrechterhalten. Um den Zustand mit vollem Hub aufrechtzuerhalten, wird nach der Zeit t15 die Batteriespannung Vbat zum Solenoid 305 durch die PWM-Steuerung wie im normalen Betrieb zugeführt.
• Wenn der bewegliche Kern 301 und der feste Kern 304 zu irgendeiner Zeit nach der Zeit t14 miteinander zusammenstoßen, ändert sich die Beschleunigung des beweglichen Kerns 301 und die Induktivität des Solenoids 305 ändert sich. Obwohl die Änderung der Induktivität des Solenoids 305 so betrachtet wird, dass sie als Wendepunkt im Antriebsstrom Id, der im Solenoid 305 fließt, oder in der Antriebsspannung Vd, die an das Solenoid 305 angelegt wird, erscheint, wird hier die Antriebsspannung Vd fast konstant gehalten, wenn das Ventil geöffnet wird, so dass kein Wendepunkt in der Antriebsspannung Vd erscheint und ein Wendepunkt im Antriebsstrom Id erscheint (nahe dem Bezugszeichen 501). Der Ventilöffnungszeitpunkt des Ventilkörpers 303 kann durch Detektieren des Zeitpunkts (der Zeit), zu dem der Wendepunkt des Antriebsstroms Id erscheint, detektiert werden. Mit anderen Worten, die Ventilkörperbetätigungszeitdetektionseinheit detektiert einen Wendepunkt, der in einer Spannung oder einem Strom auftritt, der von der Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung 109A zugeführt wird, wenn sich der Ventilkörper des Kraftstoffeinspritzventils 105 öffnet oder schließt, und detektiert den Zeitpunkt, zu dem der Wendepunkt erscheint, als Zeitpunkt, zu dem sich das Kraftstoffeinspritzventil 105 öffnet, oder Zeitpunkt, zu dem sich das Kraftstoffeinspritzventil 105 schließt. Hier bedeutet der Wendepunkt einen Punkt, an dem sich die Kurve in einer Änderungskurve wie z. B. einem Strom oder einer Spannung ändert, und insbesondere einen Punkt, an dem der Wert der Ableitung zweiter Ordnung der Änderungskurve einen Extremwert aufweist.
• Beim Schließen des Ventilkörpers 303 des Kraftstoffeinspritzventils 105 wechselt andererseits die Nullfeder 309 von Ausdehnung zu Kompression, wenn der Ventilkörper 303 mit dem Ventilsitz 306 zusammenstößt, und die Bewegungsrichtung des beweglichen Kerns 301 wird umgekehrt, wodurch sich die Beschleunigung ändert und sich die Induktivität des Solenoids 305 ändert.
• Zu dem Zeitpunkt, zu dem sich der Ventilkörper 303 schließt, wird der Antriebsstrom Id, der im Solenoid 305 fließt, abgeschaltet und die Spannung Vd über dem Solenoid 305 ist eine gegenelektromotorische Kraft, so dass, wenn der Antriebsstrom Id zu 0 konvergiert, die gegenelektromotorische Kraft auch allmählich abnimmt. Die Induktivität des Solenoids 305 ändert sich während der Dauer, in der die gegenelektromotorische Kraft abnimmt (Zeit t6 und danach), so dass ein Wendepunkt in der Antriebsspannung Vd auftritt (Bezugszeichen 502). Der Ventilschließzeitpunkt des Ventilkörpers kann durch Detektieren des Zeitpunkts (der Zeit), zu dem der Wendepunkt der Antriebsspannung Vd erscheint, detektiert werden.
• In dieser Weise kann die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung der ersten Ausführungsform den Ventilöffnungszeitpunkt des Ventilkörpers 303 auf der Basis des Zeitpunkts des Auftretens des Wendepunkts des Antriebsstroms Id detektieren und kann den Ventilschließzeitpunkt des Ventilkörpers 303 auf der Basis des Zeitpunkts des Auftretens des Wendepunkts der Antriebsspannung Vd detektieren. Die Ventilöffnungsvollendungszeitdauer (503) kann beispielsweise durch Messen der Zeit von dem Zeitpunkt, zu dem der Einspritzpuls Sp ansteigt (Zeit t1), bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Wendepunkt des Antriebsstroms Id auftritt, detektiert werden. Die Ventilschließvollendungszeitdauer (504) kann auch durch Messen der Zeit von dem Zeitpunkt (Zeit t6), zu dem der Einspritzpuls Sp fällt, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Wendepunkt der Antriebsspannung Vd auftritt, detektiert werden. Eine solche Ventilöffnungsvollendungszeitdauer oder Ventilschließvollendungszeitdauer als Ventilkörperbetätigungszeitdauer wird für jedes der Kraftstoffeinspritzventile 105 von verschiedenen Zylindern detektiert und als individuelle Differenz festgelegt, so dass die Kraftstoffeinspritzmenge auf der Basis dieser individuellen Differenz gesteuert werden kann.
• Wie in 6 und 7 gezeigt, kann der Wendepunkt durch Differenzieren in zweiter Ordnung der Kurve des Antriebsstroms Id, der im Solenoid 305 fließt (Zeitreihendaten), oder der Kurve der Antriebsspannung Vd, die an das Solenoid 305 angelegt wird, erhalten werden. In der Kurve der Ableitung zweiter Ordnung erscheint der vorstehend beschriebene Wendepunkt als Maximalwert oder Minimalwert. Daher kann der vorstehend beschriebene Wendepunkt durch Detektieren der Position des Extremwerts der Kurve der Ableitung zweiter Ordnung festgelegt werden.
• 6 zeigt einen Teil der Kurve der Antriebsspannung Vd während der Ventilschließbetätigung und Zeitreihendaten des Werts der Ableitung zweiter Ordnung davon und 601 ist ein Extremwert, der dem Wendepunkt 502 entspricht. 7 zeigt einen Teil der Kurve des Antriebsstroms Id während der Ventilöffnungsbetätigung und Zeitreihendaten des Werts der Ableitung zweiter Ordnung davon und 701 ist ein Extremwert, der dem Wendepunkt 501 entspricht. Die Antriebsspannung Vd in 6 ist durch Umkehren der positiven und negativen Seiten in Bezug auf 4 und 5 gezeigt.
• Der Wert der Ableitung zweiter Ordnung der Antriebsspannung Vd und der Wert der Ableitung zweiter Ordnung des Antriebsstroms Id, die in 6 und 7 gezeigt sind, werden erhalten, indem veranlasst wird, dass die Signale der Antriebsspannung Vd und des Antriebsstroms Id durch ein Tiefpassfilter hindurchgehen und die geglätteten Daten in zweiter Ordnung differenziert werden. Wenn der gemessene Antriebsstrom Id oder die gemessene Antriebsspannung Vd ein niedriges S/N-Verhältnis aufweist und ihr Rauschpegel hoch ist, ist es schwierig, den Extremwert aus dem Ergebnis der Differenzierung zweiter Ordnung der Zeitreihendaten des Antriebsstroms Id und der Antriebsspannung Vd zu detektieren, so dass das Tiefpassfilter verwendet werden kann. Wenn das S/N-Verhältnis ausreichend hoch ist, kann das Tiefpassfilter weggelassen werden.
• Ferner ist es bevorzugt, dass die Zeitreihendaten, die in zweiter Ordnung differenziert werden sollen, Zeitreihendaten des Antriebsstroms Id, nachdem eine bestimmte Zeit vom Anstiegszeitpunkt eines Einspritzpulses Sa abgelaufen ist (mit anderen Worten, nachdem eine bestimmte Zeit vom Anstieg der Antriebsspannung Vd oder des Antriebsstroms Id abgelaufen ist), oder Zeitreihendtaten der Antriebsspannung Vd, nachdem eine bestimmte Zeit vom Abfallzeitpunkt des Einspritzpulses Sa vergangen ist (mit anderen Worten, nachdem eine bestimmte Zeit vom Abfall der Antriebsspannung Vd oder des Antriebsstroms Id abgelaufen ist), sind.
• Dies liegt daran, dass eine Möglichkeit besteht, dass, wenn die Zeitreihendaten des Antriebsstroms Id unmittelbar nach dem Zeitpunkt (Zeit t1), wenn der Einspritzpuls Sa ansteigt, oder die Zeitreihendaten der Antriebsspannung Vd unmittelbar nach dem Zeitpunkt (Zeit t6), wenn der Einspritzpuls Sa fällt, in zweiter Ordnung differenziert werden, Extremwerte erscheinen können, wenn die Spannung umgeschaltet wird (beispielsweise von der verstärkten Spannung Vboost auf die Batteriespannung Vbat) oder wenn die gegenelektromotorische Kraft auftritt, nachdem die Antriebsspannung Vd abgeschaltet wird, und der Wendepunkt nicht genau festgelegt werden kann.
• Mit Bezug auf 8 wird als nächstes ein Beispiel der Konfiguration der Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211 von 2 beschrieben. Die Zustandsbestimmungseinheit 212 bestimmt auf der Basis der Informationen über die Ventilöffnungsvollendungszeitdauer oder die Ventilschließvollendungszeitdauer, die durch die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211 berechnet werden, ob die Funktionen des Kraftstoffeinspritzventils 105, der Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211, verschiedener Schaltungen, die das Kraftstoffeinspritzventil 105 antreiben, und anderer Komponenten in der Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung 109A normal oder anomal sind.
• Hier umfasst die Schaltung (Kraftstoffeinspritzventilantriebsschaltung), die das Kraftstoffeinspritzventil 105 antreibt, die Antriebs-IC, die Hochspannungserzeugungseinheit 206, die Kraftstoffeinspritzantriebseinheiten 207a und 207b, die Signalleitungen, die mit ihnen elektrisch verbunden sind, den Kabelbaum, der die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung 127 und die Leistungsversorgungsvorrichtung der Batteriespannung Vbat verbindet, den Kabelbaum, der die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung 127 und das Kraftstoffeinspritzventil 105 verbindet, und dergleichen.
• Wie in 8 gezeigt, kann die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211 so konfiguriert sein, dass sie beispielsweise einen Multiplexer 801, einen AD-Umsetzer 802, ein Extraktionsfilter 803 mit weitem Bereich und einen Spitzendetektor 804 umfasst.
• Der Multiplexer 801 weist eine Funktion des selektiven Empfangens eines Signals von den mehreren Kraftstoffeinspritzventilen 105 auf, die in den mehreren Zylindern (Nr. 1 bis Nr. 4) vorgesehen sind. Obwohl nicht gezeigt, ist ein Nebenschlusswiderstand zwischen dem stromabseitigen Anschluss des Solenoids 305 des Kraftstoffeinspritzventils 105 und dem Masseanschluss vorgesehen und die Spannung über dem Nebenschlusswiderstand kann in den Multiplexer 801 eingegeben werden.
• Der AD-Umsetzer 802 ist eine Schaltung, die ein analoges Signal, das vom Kraftstoffeinspritzventil 105 über den Multiplexer 801 eingegeben wird, in ein digitales Signal umsetzt. Der A/D-Umsetzer 802 kann eine Spannung des stromabseitigen Anschlusses des Solenoids 305 des Kraftstoffeinspritzventils 105 oder eine Differenzspannung zwischen oberen und unteren Anschlussspannungen in ein digitales Signal umsetzen.
• Ferner weist das Extraktionsfilter 803 mit weitem Bereich eine Funktion des Glättens des digitalen Signals und des Differenzierens des geglätteten Signals in zweiter Ordnung auf. Der Spitzendetektor 804 weist eine Funktion der Detektion eines Extremwerts von dem Signal auf, das durch das Extraktionsfilter 803 mit weitem Bereich in zweiter Ordnung differenziert wird und dessen Wendepunkt betont wird. Der Spitzendetektor 804 kann die Ventilöffnungsvollendungszeitdauer durch Festlegen des Zeitpunkts, zu dem der Wert der Ableitung zweiter Ordnung maximiert wird, von der Zeit, wenn der Extremwert detektiert wird, und Messen beispielsweise der Zeit von dem Zeitpunkt, zu dem der Einspritzpuls Sp ansteigt, detektieren.
• Wenn eine Anomalie (Fehler, Verschlechterung usw.) in irgendeinem des Kraftstoffeinspritzventils 105, der Schaltung, die das Kraftstoffeinspritzventil 105 antreibt, und der Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211 auftritt, ändert sich der Zeitpunkt des Auftretens des Wendepunkts des Antriebsstroms Id oder der Antriebsspannung Vd und ferner ändert sich der Zeitpunkt des Auftretens des Extremwerts der Kurve der zweiten Ableitung.
• Wenn beispielsweise das Kraftstoffeinspritzventil 105 stecken bleibt, wenn es geöffnet oder geschlossen wird, wird das Kraftstoffeinspritzventil 105 nicht geöffnet oder geschlossen, so dass betrachtet wird, dass der Wendepunkt des Antriebsstroms Id oder der Antriebsspannung Vd nicht detektiert wird, aber tatsächlich die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211 eine Variation aufgrund einer winzigen Rauschkomponente als Wendepunkt detektieren kann. In diesem Fall ist die Ventilkörperbetätigungszeitdauer, die durch die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211 berechnet wird, nicht mit der tatsächlichen Ventilkörperbetätigung des Kraftstoffeinspritzventils 105 synchronisiert und die Zeit weicht von jener im normalen Zustand ab.
• Wenn die Schaltung, die das Kraftstoffeinspritzventil 105 antreibt, ausfällt, kann außerdem das Kraftstoffeinspritzventil 105 nicht normal angetrieben werden, so dass, wenn die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211 in einem Ausfallzustand betrieben wird, der detektierte Wendepunkt nicht mit der tatsächlichen Betätigung des Ventilkörpers 303 synchronisiert ist.
• Ferner gilt dasselbe für die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211. Selbst wenn das Kraftstoffeinspritzventil 105 normal betätigt wird, kann der Wendepunkt, der durch die Ventilkörperbetätigung des Kraftstoffeinspritzventils 105 verursacht wird, aus dem Antriebsstrom Id oder der Antriebsspannung Vd nicht genau detektiert werden und die Ventilkörperbetätigungszeitdauer weicht von jener zur normalen Zeit ab. Wenn beispielsweise der Multiplexer 801 ausfällt, kann der Antriebsstrom Id oder die Antriebsspannung Vd nicht zum gewünschten Zeitpunkt eingegeben werden. Wenn ein Ausfall des A/D-Umsetzers 802, des Extraktionsfilters 803 mit weitem Bereich oder des Spitzendetektors 804 auftritt, kann der Wendepunkt synchron mit der Ventilkörperbetätigung nicht aus der Antriebsspannung Vd und dem Antriebsstrom Id extrahiert werden und die Ventilkörperbetätigungszeitdauer weicht von jener zur normalen Zeit ab.
• Wie vorstehend beschrieben, wenn eine Anomalie in irgendeinem des Kraftstoffeinspritzventils 105, der Schaltung, die das Kraftstoffeinspritzventil 105 antriebt, und der Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211 auftritt, entspricht die Ventilkörperbetätigungszeitdauer nicht der Zeit synchron mit der Betätigung des Ventilkörpers 303. Daher wird in dieser ersten Ausführungsform die Anwesenheit oder Abwesenheit einer Anomalie durch Detektieren der Ventilkörperbetätigungszeitdauer durch die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211 bestimmt, um die Ventilkörperbetätigungszeitdauer mit dem Referenzwert in der Zustandsbestimmungseinheit 212 zu vergleichen.
• Ein Anomaliebestimmungsverfahren auf der Basis der Ventilschließvollendungszeitdauer, die die Zeit von der Zeit, zu der der Einspritzpuls Sp fällt, bis zum Maximalwert der Kurve der Ableitung zweiter Ordnung der Antriebsspannung Vd ist, wird mit Bezug auf 9 beschrieben. In diesem Beispiel wird die Ventilschließvollendungszeitdauer als Beispiel beschrieben, aber dasselbe Verfahren kann auf den Fall angewendet werden, in dem die Ventilöffnungsvollendungszeitdauer detektiert wird.
• In dem Verfahren von 9 bestimmt die Zustandsbestimmungseinheit 212, ob eine Ventilschließvollendungszeitdauer 904 des Ventilkörpers 303 innerhalb eines Sollbereichs 902 liegt. Der Sollbereich 902 ist ein Bereich der Ventilschließvollendungszeitdauer, die erwartet wird, wenn keine Anomalie in irgendeinem des Kraftstoffeinspritzventils 105, der Schaltung, die das Kraftstoffeinspritzventil 105 antreibt, und der Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211 besteht. Der Sollbereich 902 wird in der Speichereinheit (nicht gezeigt) der Zustandsbestimmungseinheit 212 gespeichert.
• Wenn die Ventilschließvollendungszeitdauer 904, die durch die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211 detektiert wird, nicht in den Sollbereich 902 fällt, die bestimmt die Zustandsbestimmungseinheit 212, dass eine Anomalie aufgetreten ist. Wenn die Ventilschließvollendungszeitdauer 904, die durch die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211 detektiert wird, in den Sollbereich 902 fällt, bestimmt die Zustandsbestimmungseinheit 212, dass alle der obigen Komponenten normal sind.
• Anstatt eine Bestimmung einer Anomalie durchzuführen, wenn die eine Ventilschließvollendungszeitdauer 904 nicht in den Sollbereich 902 fällt, ist es möglich, eine Bestimmung einer „Anomalie“ durchzuführen, wenn ein vorbestimmtes Verhältnis der Ventilschließvollendungszeitdauer 904 der Ventilschließvollendungszeitdauer 904, die in mehreren Weisen erhalten wird, nicht in den Sollbereich 902 fällt.
• Der Sollbereich 902 wird im Voraus durch ein Experiment in Anbetracht einer Änderung der Ventilkörperbetätigungszeitdauer berechnet, wenn das Kraftstoffeinspritzventil 105 verschlechtert ist, und wird in einer Speichereinheit (nicht gezeigt) der Zustandsbestimmungseinheit 212 gespeichert. Ferner ändert sich die Ventilkörperbetätigungszeitdauer des Kraftstoffeinspritzventils 105 auch in Abhängigkeit vom Kraftstoffdruck. Daher kann der Sollbereich 902 so festgelegt werden, dass der Kraftstoffdruck gemessen wird und der Bereich gemäß dem Kraftstoffdruck variabel ist.
• In der ersten Ausführungsform wird die Abtastperiode der Antriebsspannung Vd als Bereich 901 festgelegt, der in 9 gezeigt ist. Der Abtastbereich 901 wird vorzugsweise so festgelegt, dass er startet, nachdem eine vorbestimmte Zeit vergangen ist, nachdem der Einspritzpuls Sp gefallen ist. Es ist möglich, eine fehlerhafte Detektion des Wendepunkts aufgrund der gegenelektromotorischen Kraft zu vermeiden, nachdem der Einspritzpuls Sp gefallen ist.
• Wenn die Detektion durch die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211 vollendet ist, berechnet die Kraftstoffeinspritzmengenkorrektureinheit 213 eine Ventilöffnungsvollendungsabweichung, die eine Abweichung zwischen einer Referenzventilöffnungsvollendungszeitdauer, die im Voraus gespeichert wird, und einer Ventilöffnungsvollendungszeitdauer, die durch die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211 detektiert wird, ist. Ebenso wird eine Ventilschließvollendungsabweichung, die eine Abweichung zwischen einer Referenzventilschließvollendungszeitdauer, die im Voraus gespeichert wird, und einer Ventilschließvollendungszeitdauer, die durch die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211 detektiert wird, ist, berechnet.
• Es besteht eine Korrelation zwischen der Ventilöffnungsstartabweichung und der Ventilöffnungsvollendungsabweichung, die mit Bezug auf 10 beschrieben wird. In 10 zeigt der Graph in durchgezogener Linie eine Standardkure der Ventilkörperverlagerung H und der Graph in gestrichelter Linie zeigt die tatsächliche Ventilkörperverlagerung. Im Allgemeinen ist bekannt, dass ungeachtet der Einspritzcharakteristiken jedes Kraftstoffeinspritzventils 105 eine Ventilöffnungsvollendungsabweichung 1202 im Wesentlichen ein Vielfaches von (K-Mal) einer Ventilöffnungsstartabweichung 1201 ist. Daher wird die Ventilöffnungsstartabweichung 1201 durch Multiplizieren der Ventilöffnungsvollendungsabweichung 1202 mit der Verstärkung 1/K berechnet. Ebenso wird die Ventilschließvollendungsabweichung 1203 auch berechnet. Die Pulsbreite der Kurve der Ventilverlagerung H wird auf der Basis der Ventilöffnungsstartabweichung 1201 und der Ventilschließvollendungsabweichung 1203 berechnet, um sie mit der Pulsbreite H(s) der Referenzventilverlagerung H zu vergleichen, die im Voraus gespeichert wird, um die Abweichung zwischen den beiden zu berechnen. Folglich kann der Korrekturbetrag der Einspritzpulsbreite Wp in Bezug auf die erforderliche Einspritzmenge bestimmt werden.
• Im obigen Beispiel werden sowohl die Ventilöffnungsstartabweichung 1201 als auch die Ventilschließvollendungsabweichung 1203 verwendet, aber es ist auch möglich, die Einspritzpulsbreite unter Verwendung von einer der Ventilöffnungsvollendungsabweichung 1202 und der Ventilschließvollendungsabweichung 1203 zu korrigieren.
• Ferner wird im obigen Beispiel die Antriebspulsbreite Wp korrigiert, aber es ist auch möglich, die Einspritzmengenkorrektur durch Korrigieren eines Antriebsstroms Ip durchzuführen. Wenn beispielsweise die Ventilöffnungsvollendungszeitdauer, die durch die Ventilkörperbetätigungsdetektionseinheit 211 detektiert wird, für die Referenzventilöffnungsvollendungszeitdauer lang ist, ist es möglich, die Ventilöffnungsbetätigung des Ventilkörpers 303 zu beschleunigen (die Ventilöffnungsvollendungszeitdauer zu verkürzen), in dem der Spitzenstrom des Antriebsstroms Ip relativ groß gemacht wird.
• Wenn dagegen die Ventilöffnungsvollendungszeitdauer, die durch die Ventilkörperbetätigungsdetektionseinheit 211 detektiert wird, für die Referenzventilöffnungsvollendungszeitdauer kurz ist, ist es möglich, die Ventilöffnungsbetätigung des Ventilkörpers 303 zu verzögern, indem der Spitzenstrom des Antriebsstroms Ip relativ klein gemacht wird. In dieser Weise können die Charakteristiken des Referenzkraftstoffeinspritzventils 105 angenähert werden. Ähnlich ist es für die Ventilschließvollendungszeitdauer, wenn die Ventilschließvollendungszeitdauer, die durch die Ventilkörperbetätigungsdetektionseinheit 211 detektiert wird, für die Referenzventilschließvollendungszeitdauer lang ist, möglich, die Ventilöffnungsbetätigung des Ventilkörpers 303 zu verzögern, indem der Spitzenstrom des Antriebsstroms gierig Ip klein gemacht wird. Wenn dagegen die Ventilschließvollendungszeitdauer, die durch die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211 detektiert wird, für die Referenzventilschließvollendungszeitdauer kurz ist, ist es möglich, die Ventilöffnungsbetätigung des Ventilkörpers 303 zu beschleunigen, indem der Spitzenstrom groß gemacht wird. Daher können die Charakteristiken des Referenzkraftstoffeinspritzventils angenähert werden.
• Da die vorstehend beschriebene Einspritzmengenkorrektur auf der Basis der Ventilöffnungsvollendungszeitdauer und/oder der Ventilschließvollendungszeitdauer durchgeführt wird, die durch die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit detektiert werden, ist der Korrekturwert auch anomal, wenn diese Werte anomal sind, so dass es nicht möglich ist, die geeignete Korrektur durchzuführen, und folglich ist es schwierig, die Kraftstoffeinspritzung mit der erforderlichen Einspritzmenge auszuführen. Daher wird die Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge, die durch die Kraftstoffeinspritzmengenkorrektureinheit 213 durchgeführt wird, nur durchgeführt, wenn die Zustandsbestimmungseinheit 212 bestimmt, dass keine Anomalie in irgendeinem des Kraftstoffeinspritzventils 105, der Schaltung, die das Kraftstoffeinspritzventil 105 antreibt, und der Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211 besteht. Wenn andererseits die Zustandsbestimmungseinheit 212 bestimmt, dass diese Komponenten anomal sind, wird die Korrektur, die durch die Kraftstoffeinspritzmengenkorrektureinheit 213 durchgeführt wird, verboten. Wenn bestimmt wird, dass die Komponenten anomal sind, überträgt die Zustandsbestimmungseinheit 212 ein Verbotssignal Sinh zur Kraftstoffeinspritzmengenkorrektureinheit 213 und die Kraftstoffeinspritzmengenkorrektureinheit 213 stoppt den Korrekturvorgang auf der Basis dieses Verbotssignals Sinh. Ferner stoppt die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211 auch den Vorgang der Detektion der Ventilkörperbetätigungszeitdauer auf der Basis des Verbotssignals Sinh.
• Die Ventilöffnungsvollendungszeitdauer und die Ventilschließvollendungszeitdauer, die durch die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211 detektiert werden, und das Zustandsbestimmungsergebnis, das durch die Zustandsbestimmungseinheit 212 berechnet wird, werden in einem Speichermittel wie z. B. einem EEPROM gespeichert, das darin oder separat davon vorgesehen ist.
• 11 ist ein Zeitablaufdiagramm, das eine Änderung über die Zeit des Antriebsstroms Id, des Pulssignals, das angibt, ob der Betrieb der Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211 ausgeführt wird, des Bestimmungsergebnisses der Zustandsbestimmungseinheit 212 (Zustandsbestimmungsergebnis) und von Daten der Ventilkörperbetätigungszeitdauer, die im Speichermittel gespeichert sind, zeigt.
• Die Detektion der Ventilkörperbetätigungszeitdauer durch die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211 wird zur Zeit t21 vollendet, und wenn die Zustandsbestimmungseinheit 212 bestimmt, dass das Ergebnis „normal“ ist, wird eine Ventilkörperbetätigungszeitdauer 1 (1305), die im Speichermittel gespeichert ist, auf eine Ventilkörperbetätigungszeitdauer 2 (1306) aktualisiert, die das letzte Detektionsergebnis ist. Nach der Zeit t21 wird die Kraftstoffeinspritzmenge unter Verwendung der Ventilkörperbetätigungszeitdauer 2 (1306) korrigiert.
• Die Ventilkörperbetätigungszeitdauer 2 (1306) wird im Speichermittel selbst während der Zeitdauer von der Zeit t22 bis zur Zeit t23 gespeichert gehalten, wenn die Leistungsversorgung der Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung 109A zur Zeit t22 ausgeschaltet wird und die Leistungsversorgung der Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung 109A zur Zeit t23 eingeschaltet wird. Wenn andererseits die Detektion der Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211 erneut zur Zeit t24 vollendet wird und die Zustandsbestimmungseinheit 212 bestimmt, dass das Ergebnis „anomal“ ist, wird eine Aktualisierung der Ventilkörperbetätigungszeitdauer 2 (1306), die im Speichermittel gespeichert ist, verboten und die Ventilkörperbetätigungszeitdauer 2 (1306) als letzte Einspritzmengenkorrektur wird als solche verwendet. Mit einer solchen Konfiguration kann, selbst wenn die Zustandsbestimmungseinheit 212 eine Bestimmung einer Anomalie durchführt, die Kraftstoffeinspritzmenge unter Verwendung der Ventilkörperbetätigungszeitdauer korrigiert werden, die gespeichert wird, wenn die Zustandsbestimmungseinheit 212 eine Bestimmung einer Normalität durchführt.
• In dieser Weise kann gemäß der ersten Ausführungsform, während die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211 die Ventilkörperbetätigungszeitdauer detektiert, um individuelle Differenzen zu detektieren, die Zustandsbestimmungseinheit 212 die Anwesenheit oder Abwesenheit einer Anomalie auf der Basis der Informationen in Bezug auf die Ventilkörperbetätigungszeitdauer bestimmen. Daher ist es möglich, die Sammlung von Informationen über individuelle Differenzen geeignet auszuführen.
• Indem die Bestimmung hinsichtlich dessen, ob die Einspritzmenge korrigiert werden kann, auf der Basis des Ergebnisses der Bestimmung durchgeführt wird, ist es ferner möglich, eine unbeabsichtigte Änderung der Einspritzmenge zu verhindern und eine Verschlechterung der Kraftstoffverbrauchseffizienz und der Abgasleistung zu verhindern.
• [Zweite Ausführungsform]
• Als nächstes wird eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform mit Bezug auf 12 beschrieben. Die Gesamtkonfiguration der Vorrichtung (1 bis 3 und 8) und der Basisbetrieb der Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung 109A (5 bis 7) sind im Wesentlichen dieselben wie jene der ersten Ausführungsform und folglich wird auf eine redundante Beschreibung verzichtet. Das Bestimmungsverfahren in der Zustandsbestimmungseinheit 212 in der zweiten Ausführungsform ist jedoch von jenem in der ersten Ausführungsform verschieden.
• Mit Bezug auf 12 wird ein Anomaliebestimmungsverfahren in der Zustandsbestimmungseinheit 212 der zweiten Ausführungsform beschrieben. In der zweiten Ausführungsform wird die Anwesenheit oder Abwesenheit einer Anomalie dadurch bestimmt, ob die Daten der mehreren Ventilschließvollendungszeitdauern, die durch die mehreren Male der Betätigung des Ventilkörpers detektiert werden, innerhalb des Bereichs der Standardabweichung liegen. Dieses Verfahren kann auch denselben Effekt wie jenen der ersten Ausführungsform aufweisen.
• In dem Beispiel in 12 wird die Ventilschließvollendungszeitdauer 3 Mal gemessen und die Anwesenheit oder Abwesenheit einer Anomalie wird dadurch bestimmt, ob die gemessenen Zeitdauern innerhalb des Standardabweichungsbereichs liegen, mit anderen Worten, ob die Variation größer ist als ein vorbestimmtes Sollausmaß. Wenn eine Anomalie in irgendeinem des Kraftstoffeinspritzventils 105, der Schaltung, die das Kraftstoffeinspritzventil 105 antreibt, und der Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211 auftritt, kann die Ventilschließvollendungszeitdauer, die durch die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211 detektiert wird, jedes Mal, wenn sie detektiert ist, unterschiedlich sein.
• In 10 werden die Ventilschließvollendungszeitdauern 1001, 1002 und 1003 drei Mal detektiert und es wird bestimmt, dass das Ergebnis normal ist, wenn die Standardabweichung von jeweiligen Ventilschließvollendungszeitdauern innerhalb des vorbestimmten Bereichs 901 liegt, und es wird bestimmt, dass das Ergebnis anomal ist, wenn die Standardabweichung außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt. Durch Bestimmen des Betrags der Standardabweichung in dieser Weise ist es, selbst wenn jede Ventilschließvollendungszeitdauer im vorbestimmten Bereich 902 enthalten ist (9), möglich, eine Bestimmung einer Anomalie durchzuführen, da die Standardabweichung groß ist. Es sollte beachtet werden, dass der vorbestimmte Bereich 901 im Voraus durch Experimente in Anbetracht einer elektrischen und mechanischen Variation des Kraftstoffeinspritzventils und einer elektrischen Variation der Bestandteilsschaltungen bestimmt werden kann.
• [Dritte Ausführungsform]
• Als nächstes wird eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform mit Bezug auf 13 beschrieben. Die Gesamtkonfiguration der Vorrichtung (1 bis 3 und 8) und der Basisbetrieb der Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung 109A (Fig.. 5 bis 7) sind im Wesentlichen dieselben wie jene der vorstehend beschriebenen Ausführungsform und folglich wird auf eine redundante Beschreibung verzichtet. Das Bestimmungsverfahren in der Zustandsbestimmungseinheit 212 in der dritten Ausführungsform ist jedoch von jenem in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verschieden.
• Mit Bezug auf 13 wird ein Anomaliebestimmungsverfahren in der Zustandsbestimmungseinheit 212 der dritten Ausführungsform beschrieben.
• Im gleichen Kraftstoffeinspritzventil 105 ist eine Verschlechterung mit der Zeit einer der Faktoren, die die Ventilkörperbetätigungszeitdauer ändern. Das heißt, es ist möglich, eine Bestimmung einer Anomalie durchzuführen, wenn die Abweichung besteht, die mehr als eine Änderung aufgrund einer Verschlechterung über die Zeit ist, wenn eine Ventilschließvollendungszeitdauer 1103, die detektiert wird, wenn irgendeines des Kraftstoffeinspritzventils 105, der Schaltung, die das Kraftstoffeinspritzventil 105 antreibt, der Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211 normal ist, mit einer neu detektierten Ventilschließvollendungszeitdauer 1102 verglichen wird. Daher wird die Ventilschließvollendungszeitdauer 1103, die während des normalen Betriebs detektiert wird, mit der neu detektierten Ventilschließvollendungszeitdauer 1102 verglichen. Wenn die Differenz 1104 geringer als oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, bestimmt die Zustandsbestimmungseinheit 212, dass das Kraftstoffeinspritzventil 105, die Schaltung, die das Kraftstoffeinspritzventil 105 antreibt, und die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211 normal sind, und wenn die Differenz 1104 größer als oder gleich dem vorbestimmten Wert ist, bestimmt die Zustandsbestimmungseinheit 212, dass irgendeines des Kraftstoffeinspritzventils 105, der Schaltung, die das Kraftstoffeinspritzventil 105 antreibt, und der Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit 211 anomal ist. Es ist möglich, eine robuste Bestimmung über die Verschlechterung des Kraftstoffeinspritzventils 105 und dergleichen durchzuführen, indem eine solche Bestimmung durchgeführt wird.
• Es ist zu beachten, dass es möglich ist, alle Bestimmungsverfahren der ersten bis dritten Ausführungsformen in eine Zustandsbestimmungseinheit 212 einzugliedern.
• Die Effekte der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf 14 beschrieben. 14 ist ein Balkengraph, der den Grad der Variation der Ventilkörperbetätigungszeitdauern in mehreren Zylindern INJ Nr. 1 bis 4 zeigt. In den normalen Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtungen INJ Nr. 1 und INJ Nr. 4 besteht fast keine Variation in den Ventilkörperbetätigungszeitdauern und die Ventilkörperbetätigungszeitdauern liegen nahe dem Referenzwert. Wie in INJ Nr. 3 in 14 gibt es jedoch Fälle, in denen die Ventilkörperbetätigungszeitdauern außerhalb des normalen Bereichs liegen. Mit einem solchen Zylinder kann die Anomalie durch Ausführen des Verfahrens der ersten Ausführungsform (9) detektiert werden. Wie bei INJ Nr. 2 liegen ferner die Ventilkörperbetätigungszeitdauern nahe dem Referenzwert, aber die Ventilkörperbetätigungszeitdauern können unter mehreren Zyklen breit variieren. In diesem Fall kann die Anomalie durch Ausführen des Verfahrens der zweiten Ausführungsform detektiert werden (12).
• Außerdem ist in 9 bis 11 das Beispiel des Durchführens einer Bestimmung einer Anomalie auf der Basis der Ventilöffnungsvollendungszeitdauer und der Ventilschließvollendungszeitdauer beschrieben. Die Bestimmung kann auf der Basis des Betrags des Werts der Ableitung zweiter Ordnung des Antriebsstroms Id oder des Werts der Ableitung zweiter Ordnung der Antriebsspannung Vd anstelle oder zusätzlich zur Ventilöffnungsvollendungszeitdauer und zur Ventilschließvollendungszeitdauer durchgeführt werden.
• Wie vorstehend beschrieben, tritt der Wendepunkt, der durch die Ventilöffnungsvollendung oder die Ventilschließvollendung verursacht wird, aufgrund der Änderung der Beschleunigung des beweglichen Kerns 301 auf. Daher kann der Wert der Ableitung zweiter Ordnung der Antriebsspannung Vd oder der Wert der Ableitung zweiter Ordnung des Antriebsstroms Id im Voraus durch ein Experiment festgelegt werden, so dass eine Bestimmung einer Normalität oder einer Anomalie gemäß dem durchgeführt werden kann, ob der Betrag des Werts der Ableitung zweiter Ordnung innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt.
• Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorstehend beschrieben wurden, sind diese Ausführungsformen als Beispiele dargestellt und sollen den Schutzbereich der Erfindung nicht begrenzen. Diese neuen Ausführungsformen können in verschiedenen anderen Formen implementiert werden und verschiedene Auslassungen, Austauschvorgänge und Änderungen können durchgeführt werden, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. Diese Ausführungsformen und ihre Modifikationen sind im Schutzbereich und Kern der Erfindung enthalten und sind auch in der Erfindung enthalten, die in den Ansprüchen und im Umfang von Äquivalenten davon beschrieben ist.
• In der Beschreibung der elektrischen Konfiguration der obigen Ausführungsform zeigt beispielsweise die Verdrahtung, die verschiedene Teile von Daten und Befehlen überträgt, typischerweise, was als für die Erläuterung erforderlich betrachtet wird, und nicht alle Steuerleitungen und Informationsleitungen, die in entsprechenden Produkten vorgesehen sind, sind gezeigt. In der Praxis kann in Betracht gezogen werden, dass fast alle Konfigurationen miteinander verbunden sind.
• Ferner kann jede der obigen Konfigurationen, Funktionen, Verarbeitungseinheiten und dergleichen durch Hardware wie z. B. eine analoge integrierte Schaltung, eine digitale integrierte Schaltung oder eine integrierte Analog/Digital-Mischtypschaltung verwirklicht werden. Ferner kann jede der vorstehend beschriebenen Konfigurationen, Funktionen und dergleichen durch ein Programm verwirklicht werden, das bewirkt, dass der Prozessor jede Funktion ausführt. Ein solches Programm kann in einem Aufzeichnungsmedium wie z. B. einem Festplattenlaufwerk, einer Flash-Arbeitsspeichervorrichtung oder einer Aufzeichnungsplatte (CD-ROM, DVD-RAM usw.) aufgezeichnet sein.
• Bezugszeichenliste

11

Kurbelwinkelsensor

12

Fahrpedalöffnungssensor

13

Kraftstoffdrucksensor

101

Brennkraftmaschine

102

Kolben

103

Einlassventil

104

Auslassventil

105

Kraftstoffeinspritzventil

106

Zündkerze

107

Zündspule

108

Wassertemperatursensor

109

ECU

109A

Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung

110

Einlassrohr

111

Auslassrohr

112

Dreiwegekatalysator

113

Sauerstoffsensor

115

Sammler

119

Drosselventil

120

Luftmengenmesser

121

Brennkammer

123

Kraftstofftank

124

Niederdruckkraftstoffpumpe

125

Hochdruckkraftstoffpumpe

127

Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung

128

Auslassnocken

129

Hochdruckkraftstoffrohr

201

Kraftmaschinenzustandsdetektionseinheit

202

Kraftstoffeinspritzpulssignalberechnungseinheit

203

KraftstoffeinspritzantriebswellenformbefehIseinheit

204

Sicherung

205

Relais

206

Hochspannungserzeugungseinheit (Verstärker)

207a, 207b

Kraftstoffeinspritzantriebseinheit

211

Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit

212

Zustandsbestimmungseinheit

213

Kraftstoffeinspritzmengenkorrektureinheit

301

beweglicher Kern

302

Gehäuse

303

Ventilkörper

304

fester Kern

305

Solenoid

306

Ventilsitz

307

Einspritzloch

308

Stellfeder

309

Nullfeder

503

Ventilöffnungsvollendungszeitdauer

504

Ventilschließvollendungszeitdauer

801

Multiplexer

802

AD-Umsetzer

803

Extraktionsfilter mit weitem Bereich

804

Spitzendetektor

902

Sollbereich

904, 1001-1003, 1102, 1103

Ventilschließvollendungszeitdauer

1201

Ventilöffnungsstartabweichung

1202

Ventilöffnungsvollendungsabweichung

1203

Ventilschließvollendungsabweichung

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• JP 2014152697 A [0007]
• WO 2017/006814 [0007]

Claims (13)

1. Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Kraftstoffeinspritzventilantriebsschaltung, die einer Spule eines Kraftstoffeinspritzventils einen Strom oder eine Spannung zuführt, um das Kraftstoffeinspritzventil anzutreiben; eine Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit, die eine Ventilkörperbetätigungszeitdauer in Bezug auf eine Betätigung eines Ventilkörpers des Kraftstoffeinspritzventils detektiert; und eine Zustandsbestimmungseinheit, die auf der Basis von Informationen in Bezug auf eine Ventilkörperbetätigungszeitdauer, die durch die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit detektiert wird, bestimmt, dass das Kraftstoffeinspritzventil, die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit und/oder die Kraftstoffeinspritzventilantriebsschaltung anomal sind.
2. Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit einen Wendepunkt detektiert, der in einer Spannung oder einem Strom auftritt, der von der Kraftstoffeinspritzventilantriebsschaltung zugeführt wird, wenn sich der Ventilkörper des Kraftstoffeinspritzventils öffnet oder schließt, und einen Zeitpunkt, zu dem der Wendepunkt erscheint, als Zeitpunkt, zu dem sich das Kraftstoffeinspritzventil öffnet, oder Zeitpunkt, zu dem sich das Kraftstoffeinspritzventil schließt, detektiert.
3. Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit einen Wendepunkt detektiert, der in einer Spannung oder einem Strom auftritt, der von der Kraftstoffeinspritzventilantriebsschaltung zugeführt wird, wenn sich der Ventilkörper des Kraftstoffeinspritzventils schließt oder schließt, und einen Zeitpunkt, zu dem sich das Kraftstoffeinspritzventil öffnet oder schließt, auf der Basis des Wendepunkts detektiert.
4. Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit einen Wendepunkt in einem Strom detektiert, der von der Kraftstoffeinspritzventilantriebsschaltung zugeführt wird, wenn sich der Ventilkörper des Kraftstoffeinspritzventils öffnet, und einen Wendepunkt in einer Spannung detektiert, die von der Kraftstoffeinspritzventilantriebsschaltung zugeführt wird, wenn sich der Ventilkörper des Kraftstoffeinspritzventils schließt.
5. Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit einen Zeitpunkt, zu dem sich das Kraftstoffeinspritzventil öffnet oder schließt, gemäß dem Zeitpunkt, zu dem der Wendepunkt erscheint, detektiert.
6. Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Zeitpunkt, zu dem der Wendepunkt erscheint, als Zeitpunkt, zu dem sich das Kraftstoffeinspritzventil öffnet, oder Zeitpunkt, zu dem sich das Kraftstoffeinspritzventil schließt, detektiert wird.
7. Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei der Wendepunkt auf der Basis eines Extremwerts eines Werts der Ableitung zweiter Ordnung einer Änderungskurve der Spannung oder des Stroms detektiert wird.
8. Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Zustandsbestimmungseinheit bestimmt, dass das Kraftstoffeinspritzventil, die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit und/oder die Kraftstoffeinspritzventilantriebsschaltung anomal sind, wenn die Ventilkörperbetätigungszeitdauer, die durch die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit detektiert wird, außerhalb eines Sollbereichs liegt.
9. Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Zustandsbestimmungseinheit bestimmt, dass das Kraftstoffeinspritzventil, die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit und/oder die Kraftstoffeinspritzventilantriebsschaltung anomal sind, wenn eine Variation der Ventilkörperbetätigungszeitdauer, die durch die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit detektiert wird, größer ist als ein Sollbetrag.
10. Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Zustandsbestimmungseinheit bestimmt, dass das Kraftstoffeinspritzventil, die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit und/oder die Kraftstoffeinspritzventilantriebsschaltung anomal sind, wenn eine Differenz zwischen der Ventilkörperbetätigungszeitdauer, die durch die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit detektiert wird, und einem festgelegten Referenzwert größer ist als ein Sollbetrag.
11. Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die ferner eine Korrektureinheit umfasst, die eine Einspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils auf der Basis einer Ventilkörperbetätigungszeitdauer korrigiert, die durch die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit detektiert wird, wenn die Zustandsbestimmungseinheit bestimmt, dass das Kraftstoffeinspritzventil, die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit und die Kraftstoffeinspritzventilantriebsschaltung normal sind.
12. Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung nach Anspruch 11, wobei eine Korrektur durch die Korrektureinheit verboten wird, wenn die Zustandsbestimmungseinheit bestimmt, dass das Kraftstoffeinspritzventil, die Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit und/oder die Kraftstoffeinspritzventilantriebsschaltung anomal sind.
13. Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Korrektureinheit so konfiguriert ist, dass sie zum Speichern der Ventilkörperbetätigungszeitdauer, die von der Ventilkörperbetätigungszeitdauerdetektionseinheit erhalten wird, in einer Speichereinheit in der Lage ist, und eine Aktualisierung der Ventilkörperbetätigungszeitdauer, die in der Speichereinheit gespeichert ist, verboten wird, wenn eine Korrektur durch die Korrektureinheit verboten wird.

Images