DE112019002092T5

DE112019002092T5 - Magnetventilantriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE112019002092T5
Application number: DE112019002092.7T
Authority: DE
Inventors: Takuya Katagiri; Takao Fukuda; Yuuji Ishida
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2018-07-03
Filing date: 2019-06-11
Publication date: 2021-04-22
Also published as: WO2020008815A1; US11309112B2; US20210249170A1; CN112368499B; JPWO2020008815A1; CN112368499A; JP7016414B2

Abstract

Es wird eine Magnetventilantriebsvorrichtung zur Verfügung gestellt, die in der Lage ist, einen Hysteresewert eines Antriebsstroms zum Antreiben eines Magnetventils präzise zu regeln. Die Magnetventilantriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung regelt einen Sollwert einer Hysterese oder eine zeitliche Breite der Hysterese auf der Grundlage einer Differenz zwischen einem Extremwert der Hysterese in einem Spitzen-Haltezeitraum eines Antriebsstroms und einem Sollwert des Extremwerts.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Magnetventilantriebsvorrichtung, die einen durch ein Magnetventil fließenden Strom regelt, um das Magnetventil zu öffnen und zu schließen.
Stand der Technik
Ein Magnetventil, das in jeden Zylinder eines Verbrennungsmotors Kraftstoff einspritzt, umfasst ein Magnetventil, das durch Erregung und Deaktivierung einer Magnetspule geöffnet und geschlossen wird. Eine Magnetventilantriebsvorrichtung, die das Magnetventil antreibt, umfasst im Allgemeinen ein erstes Schaltmittel, das eine Batteriespannung erhöht und die erhöhte Batteriespannung an das Magnetventil anlegt, ein zweites Schaltmittel, das die Batteriespannung gemäß einem Einspritzsignal an das Magnetventil anlegt, und ein drittes Schaltmittel, das sich in einem gesamten Bereich eines Einspritzzeitraums des Magnetventils in einem erregten Zustand befindet.
Die Magnetventilantriebsvorrichtung legt synchron mit dem Einspritzsignal eine erhöhte Spannung an das Magnetventil an, um das Magnetventil schnell zu öffnen. Darüber hinaus wird selbst bei Hochdruckkraftstoff für eine vorbestimmte Zeit ein Konstantstrom durch das Magnetventil fließen gelassen, um eine Schwankung beim Öffnen des Magnetventils zu verringern. Danach wird, um das Magnetventil in einem vorbestimmten geöffneten Zustand zu halten, das Schalten so durchgeführt, dass die erhöhte Spannung unterbrochen und die Batteriespannung angelegt wird. Anschließend wird der Konstantstrom mittels der Batteriespannung durch das Magnetventil fließen gelassen, bis ein Antriebszeitraum endet. Eine Konstantstrom- Regeleinheit, die den Konstantstrom durch das Magnetventil fließen lässt, führt eine Hysteresesteuerung bzw. -regelung aus, bei der ein Schaltelement eingeschaltet wird, wenn ein Stromwert gleich oder niedriger als ein unterer Grenzschwellenwert wird, und das Schaltelement wird ausgeschaltet, wenn der Stromwert gleich oder höher als ein oberer Grenzschwellenwert wird.
Eine in der Patentliteratur 1 beschriebene Magnetventilantriebsvorrichtung misst einen Maximalwert und einen Minimalwert bei der Konstantstromregelung eines Magnetventils und stellt einen Einstellwert für einen oberen Grenzwert und einen Einstellwert für einen unteren Grenzwert eines Konstantstroms so ein, dass eine Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert in einen Standardbereich fällt.
Literaturstellen liste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: JP 2014-169652 A
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Bei der Magnetventilantriebsvorrichtung gibt es eine Betriebsverzögerung in einem elektronischen Bauelement, das die Konstantstromregelung des Magnetventils bildet, und daher tritt eine Verzögerungszeit ab dem Zeitpunkt auf, nachdem der Strom einen oberen oder unteren Grenzschwellenwert erreicht hat, bis das Schaltelement ein-/ausgeschaltet wird. Daher kann sich der Strom, auch wenn der Strom den oberen oder unteren Grenzschwellenwert erreicht, weiterhin in die gleiche Richtung ändern, um den Schwellenwert zu überschreiten. Ein Schwellenwertüberschreitungsbetrag kann als Fehler zwischen einem tatsächlichen Extremwert und dem Schwellenwert des Magnetventilstroms bezeichnet werden. Weiterhin kann eine Schwankung des Schwellenwertüberschreitungsbetrags auch aufgrund einer Schwankung des Spulenwiderstands des elektronischen Bauelements oder des Magnetventils, das die Konstantstromregelung bildet, auftreten.
Darüber hinaus wurde in den letzten Jahren eine Druckerhöhung des Magnetventils entwickelt, um den Abgasvorschriften und der Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs gerecht zu werden. Daher wird der Strom für eine vorbestimmte Zeit gehalten, wobei die erhöhte Spannung zum Öffnen des Ventils verwendet wird, so dass das Ventil auch bei hoher Spannung stabil geöffnet werden kann. Zu diesem Zeitpunkt wird der Strom durch die erhöhte Spannung geregelt, so dass eine Abweichung des Schwellenwertüberschreitungsbetrags die Tendenz hat zuzunehmen. Es war deshalb erforderlich, einen Hysteresewert des Magnetventilstroms der Magnetventilantriebsvorrichtung mit höherer Genauigkeit als auf herkömmliche Weise zu regeln.
Bei einer in der Patentliteratur 1 beschriebenen Technologie werden, um eine durch die elektrischen Eigenschaften eines Spulenstrompfads verursachte Schwankung einer Hysterese zu unterbinden, die elektrischen Eigenschaften gemessen, und die den gemessenen Werten entsprechenden oberen und unteren Schwellenwerte werden dann aus einer im Voraus erstellten Schwellenwertkarte ermittelt. Dieses Verfahren dient dazu, die durch die elektrischen Eigenschaften des Spulenstrompfads verursachte Schwankung der Hysterese zu unterbinden, und es wird davon ausgegangen, dass es schwierig ist, mit einer durch andere Faktoren verursachten Schwankung der Hysterese umzugehen.
Die vorliegende Erfindung erfolgte im Hinblick auf den obigen Umstand, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Magnetventilantriebsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die in der Lage ist, einen Hysteresewert eines Antriebsstroms zum Antreiben eines Magnetventils präzise zu regeln.
Lösung des Problems
Eine Magnetventilantriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung regelt einen Sollwert einer Hysterese oder eine zeitliche Breite der Hysterese auf der Grundlage einer Differenz zwischen einem Extremwert der Hysterese in einem Spitzen-Haltezeitraum eines Antriebsstroms und einem Sollwert des Extremwerts.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der Magnetventilantriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird der Sollwert der Hysterese oder die zeitliche Breite der Hysterese geregelt, je nachdem wie stark ein Hysteresewert des Antriebsstroms zum Antreiben eines Magnetventils vom Sollwert abweicht, so dass die Hysterese präzise geregelt werden kann.
Figurenliste

1 ist eine grafische Konfigurationsdarstellung einer Magnetventilantriebsvorrichtung 18 gemäß einer ersten Ausführungsform.
2 ist ein Zeitdiagramm zum Beschreiben von Ein-/Ausschaltvorgängen jedes Schaltelements.
3 ist eine grafische Darstellung zum Beschreiben eines Einflusses einer Verzögerung eines Antriebsstroms I1.
4 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf veranschaulicht, bei dem die Magnetventilantriebsvorrichtung 18 eine Hysterese des Antriebstroms I1 daran hindert, einen Schwellenwert zu überschreiten.
5A ist ein Beispiel, bei dem ein Ventilöffnungshalteabschnitt in mehreren Stufen konfiguriert ist.
5B ist ein Beispiel, bei dem ein Antriebsstrom I1 nicht in der Nähe eines Ventilöffnungsstroms in einem Ventilöffnungsabschnitt AR1 gehalten wird.
6 ist ein Flussdiagramm, das einen anderen Ablauf veranschaulicht, bei dem eine Magnetventilantriebsvorrichtung 18 eine Hysterese des Antriebsstroms I1 daran hindert, einen Schwellenwert zu überschreiten.
7 ist ein Flussdiagramm, das einen weiteren Ablauf veranschaulicht, bei dem eine Magnetventilantriebsvorrichtung 18 eine Hysterese des Antriebsstroms I1 daran hindert, einen Schwellenwert zu überschreiten.
8 ist eine grafische Darstellung, die ein spezifisches Beispiel für einen Zeitpunkt zum Einstellen eines Extremwerts einer Hysterese eines Antriebsstroms I1 veranschaulicht.
9 ist ein Beispiel, bei dem eine Neigung der Hysterese des Antriebsstroms I1 von einer ursprünglichen Einstellung abweicht.

Beschreibung von Ausführungsformen
Erste Ausführungsform: Konfiguration der Vorrichtung
1 ist eine grafische Konfigurationsdarstellung einer Magnetventilantriebsvorrichtung 18 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Magnetventilantriebsvorrichtung 18 regelt die Kraftstoffeinspritzung in jeden Zylinder eines Motors oder eines Dieselmotors dadurch, dass ein Magnetventil 1 angetrieben wird. Die Magnetventilantriebsvorrichtung 18 regelt einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und eine Kraftstoffeinspritzmenge in jeden Zylinder dadurch, dass ein Erregungsstartzeitpunkt und eine Erregungszeit des Magnetventils 1 geregelt werden. Zum Beispiel wird im Falle eines Vierzylindermotors die Kraftstoffeinspritzung der Magnetventile geregelt, die in jedem der vier Zylinder vorhanden sind. Bei dem Magnetventil 1 handelt es sich um ein normalerweise geschlossenes Magnetventil, und wenn das Magnetventil 1 erregt wird, bewegt sich ein Ventilkörper (nicht veranschaulicht) in eine Ventilöffnungsstellung, so dass Kraftstoff eingespritzt wird, und wenn die Erregung des Magnetventils 1 unterbrochen wird, kehrt der Ventilkörper in eine ursprüngliche Ventilschließstellung zurück, so dass die Kraftstoffeinspritzung gestoppt wird.
Die Magnetventilantriebsvorrichtung 18 weist ein erstes Schaltelement 2, ein zweites Schaltelement 3, ein drittes Schaltelement 4, einen Stromerfassungswiderstand 5, eine Freilaufdiode 6, Schutzdioden 7 bis 9, Batterien 10 und 11 und eine Systemeinheit 17 auf. Die Systemeinheit 17 weist weiterhin eine Antriebssignalerzeugungseinheit 12, eine Speichervorrichtung 13, einen Komparator 15 und eine Regeleinheit 16 auf. Die Batterie 10 kann zum Beispiel eine Spannung sein, die durch Erhöhen einer von der Batterie 11 gelieferten Spannung erhalten wird. Ein Sollwert 14 ist ein Vergleichsreferenzwert, der vom Komparator 15 verwendet und in der Speichervorrichtung 13 gespeichert wird.
Das erste Schaltelement 2 legt eine von der Batterie 10 gelieferte Spannung an das Magnetventil 1 an. Das zweite Schaltelement 3 legt eine von der Batterie 11 gelieferte Spannung an das Magnetventil 1 an. Das dritte Schaltelement 4 befindet sich über den gesamten Bereich eines Einspritzzeitraums in einem erregten Zustand. Diese Schaltelemente können zum Beispiel durch einen Metall-Oxid-Halbleiter (MOS)-Transistor konfiguriert werden.
Die Regeleinheit 16 gibt ein Antriebssignal T1 zur Antreiben des Magnetventils 1 an die Antriebssignalerzeugungseinheit 12 aus. Das Antriebssignal T1 hat während eines Zeitraums zum Steuern bzw. Regeln des zu öffnenden Magnetventils 1 (im Folgenden als Antriebszeitraum bezeichnet) einen H-Pegel bzw. Hoch-Pegel und während eines Zeitraums zum Steuern bzw. Regeln des zu schließenden Magnetventils 1 (im Folgenden als Nicht-Antriebszeitraum bezeichnet) einen L-Pegel bzw. einen Niedrig-Pegel. In einem Fall, in dem eine Vielzahl von Magnetventilen 1 vorhanden sind, wählt die Regeleinheit 16 ein Magnetventil 1 aus, das erregt werden soll, und gibt dann das Antriebssignal T1 an das ausgewählte Magnetventil 1 aus. Die Regeleinheit 16 kann zum Beispiel durch einen Mikrocomputer konfiguriert werden. Die Antriebssignalerzeugungseinheit 12 gibt auf der Grundlage des Antriebssignals T1 von der Regeleinheit 16 Antriebssignale an das erste Schaltelement 2, das zweite Schaltelement 3 und das dritte Schaltelement 4 aus. Im Folgenden werden jeweils ein Ventilöffnungsabschnitt (zweiter Spitzen-Haltezeitraum), ein Ventilöffnungs-Beibehaltungsabschnitt (erster Spitzen-Haltezeitraum) und ein Ventilschließabschnitt des Magnetventils 1 beschrieben.
Im Ventilöffnungsabschnitt wird dem Magnetventil 1 ein Spitzenstrom zugeführt, um das Magnetventil 1 zum Zeitpunkt des Beginns eines eingestellten Antriebszeitraums schnell zu öffnen. Die Regeleinheit 16 gibt das Antriebssignal T1 an die Antriebssignalerzeugungseinheit 12 aus, um das Magnetventil 1 nur für einen vorbestimmten Zeitraum anzutreiben. Die Antriebssignalerzeugungseinheit 12 liefert den Spitzenstrom an das Magnetventil 1 und gibt somit ein Antriebssignal T2 an das erste Schaltelement 2 aus. Das erste Schaltelement 2 wird so geregelt, dass es in Abhängigkeit vom Antriebssignal T2 ein- und ausgeschaltet wird. Zu diesem Zeitpunkt wird das dritte Schaltelement 4 in Abhängigkeit von einem Antriebssignal T4, das von der Antriebssignalerzeugungseinheit 12 ausgegeben wird, eingeschaltet.
Die Magnetventilantriebsvorrichtung 18 geht nach dem Ventilöffnungsabschnitt in den Ventilöffnungs-Beibehaltungsabschnitt über. Im Ventilöffnungs-Beibehaltungsabschnitt wird die von der Batterie 11 gelieferte Spannung an das Magnetventil 1 angelegt, um das Magnetventil 1 in einer Ventilöffnungsstellung zu halten. Die Antriebssignalerzeugungseinheit 12 schaltet das Antriebssignal T2 ab und gibt ein Antriebssignal T3 an das zweite Schaltelement 3 aus, um das Magnetventil 1 im Ventilöffnungs-Beibehaltungsabschnitt mit einem Ventilöffnungs-Beibehaltungsstrom zu versorgen. Das zweite Schaltelement 3 wird so geregelt, dass es in Abhängigkeit vom Antriebssignal T3 ein-/ausgeschaltet wird. Zu diesem Zeitpunkt wird das dritte Schaltelement 4 in Abhängigkeit vom Antriebssignal T4 eingeschaltet.
Wenn ein Ventilschließzeitpunkt im Ventilschließabschnitt erreicht wird, schaltet die Regeleinheit 16 das Antriebssignal T1 ab. Wenn das Antriebssignal T1 abgeschaltet wird, schaltet die Antriebssignalerzeugungseinheit 12 die Antriebssignale T3 und T4 entsprechend ab. Als Folge davon wird die im Magnetventil 1 angesammelte gegenelektromotorische Energie abgeführt.
2 ist ein Zeitdiagramm zum Beschreiben der Ein-/Ausschaltvorgänge jedes Schaltelements. Zunächst wird ein Betrieb des ersten Schaltelements 2 in einem Ventilöffnungsabschnitt AR1 beschrieben. Die Ein-/Ausschaltsteuerung bzw. -regelung des ersten Schaltelements 2 dient dazu, einen Antriebsstrom I1 des Magnetventils 1 in der Nähe des Spitzenpegels zu halten (Konstantstromregelung). Wenn das Antriebssignal T1 eingeschaltet wird, wird das erste Schaltelement 2 eingeschaltet, so dass eine angelegte Spannung V1 an das Magnetventil 1 angelegt wird. Wenn die angelegte Spannung V1 an das Magnetventil 1 angelegt wird, steigt der Antriebsstrom I1 aufgrund eines Spulenwiderstands des Magnetventils 1 allmählich an. Wenn der Antriebsstrom I1 einen oberen Grenzschwellenwert Iha1 erreicht, wird das erste Schaltelement 2 abgeschaltet, so dass der Antriebsstrom I1 abnimmt. Wenn der Antriebsstrom I1 einen unteren Grenzschwellenwert Iha2 erreicht, wird das erste Schaltelement 2 wieder eingeschaltet. Auf diese Weise wird eine Pendelbreite (Hysterese) des Antriebsstroms 11 zwischen dem unteren Grenzschwellenwert Iha2 und dem oberen Grenzschwellenwert Iha1 im Ventilöffnungsabschnitt AR1 gehalten. Als Folge davon erhöht sich eine Ventilöffnungskraft des Magnetventils 1 derart, dass das Magnetventil 1 zum Beispiel auch bei hohem Kraftstoffdruck sanft geöffnet wird.
Als Nächstes wird ein Betrieb des zweiten Schaltelements 3 in einem Ventilöffnungs-Beibehaltungsabschnitt AR2 beschrieben. Wenn die Konstantstromregelung im Ventilöffnungsabschnitt AR1 endet, werden das erste Schaltelement 2 und das zweite Schaltelement 3 abgeschaltet, so dass der Antriebsstrom 11 abnimmt. Wenn der Antriebsstrom I1 bis zu einem unteren Grenzschwellenwert Ihb2 im Ventilöffnungs-Beibehaltungsabschnitt AR2 abnimmt, wird das zweite Schaltelement 3 eingeschaltet, so dass der Antriebsstrom 11 wieder ansteigt.
Wenn der Antriebsstrom I1 einen oberen Grenzschwellenwert Ib1 erreicht, wird das zweite Schaltelement 3 abgeschaltet. Auf diese Weise wird eine Pendelbreite (Hysterese) des Antriebsstroms I1 zwischen dem unteren Grenzschwellenwert Ihab und dem oberen Grenzschwellenwert Ihb1 im Ventilöffnungs-Beibehaltungsabschnitt AR2 gehalten. Als Folge davon wird das Magnetventil 1 in der Ventilöffnungsstellung gehalten.
Aufgrund einer Schwankung in Bezug auf die Eigenschaften der Magnetventilantriebsvorrichtung 18 (zum Beispiel der Betriebseigenschaften jedes Schaltelements), einer Schwankung des Spulenwiderstands des Magnetventils 1 oder dergleichen kann eine Änderung des Antriebsstroms 11 in Bezug auf den Betrieb jedes Schaltelements verzögert sein. Eine gepunktete Linie in 2 ist ein Beispiel für eine solche Verzögerung. Insbesondere wenn ein Zeitpunkt des Übergangs vom Ventilöffnungs-Beibehaltungsabschnitt AR2 zu einem Ventilschließabschnitt AR3 verzögert ist, weicht der Ventilschließzeitpunkt des Magnetventils 1 von einer Anforderung ab, was zu einer Verschlechterung der Abgaswerte oder einer Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs einer Motorvorrichtung führt. Dies wird unter Bezugnahme auf 3 genauer beschrieben.
3 ist eine grafische Darstellung, um den Einfluss einer Verzögerung des Antriebsstroms I1 zu beschreiben. Es wird hier ein Beispiel im Ventilöffnungsabschnitt veranschaulicht. Der obere Teil der 3 ist eine Wellenform der angelegten Spannung V1 an das Magnetventil 1. Der mittlere Teil der 3 ist eine Stromwellenform in einem Fall, in dem der Antriebsstrom I1 in Bezug auf die angelegte Spannung V1 nicht verzögert ist. Der untere Teil der 3 ist eine Stromwellenform in einem Fall, in dem der Antriebsstrom I1 in Bezug auf die angelegte Spannung V1 verzögert ist.
In einem Fall, in dem der Antriebsstrom I1 eine Verzögerung aufweist, obwohl der Antriebsstrom I1 den unteren Grenzschwellenwert Iha2 oder den oberen Grenzschwellenwert Iha1 erreicht, kann sich der Antriebsstrom 11 weiterhin in die gleiche Richtung ändern und infolgedessen jeden Schwellenwert überschreiten. In 3 sind ein oberer Grenzüberschreitungswert Iha1' und ein unterer Grenzüberschreitungswert Iha2' jeweils beispielhaft dargestellt. Dadurch dass dieser Antriebsstrom I1 den Schwellenwert überschreitet, wie durch die gepunktete Linie in 2 veranschaulicht ist, kommt es zu einer Schwankung oder Verzögerung in einem Zeitraum, der für den Übergang vom Ventilöffnungsabschnitt AR1 zum Ventilöffnungs-Beibehaltungsabschnitt AR2 erforderlich ist, oder in einem Zeitraum, der für den Übergang vom Ventilöffnungs-Beibehaltungsabschnitt AR2 zum Ventilschließabschnitt AR3 erforderlich ist.
4 ist ein Flussdiagramm, das einen Vorgang veranschaulicht, bei dem die Magnetventilantriebsvorrichtung 18 eine Hysterese des Antriebsstroms I1 daran hindert, einen Schwellenwert zu überschreiten. Das Flussdiagramm der 4 kann sowohl auf den Ventilöffnungsabschnitt AR1 als auch auf den Ventilöffnungs-Beibehaltungsabschnitt AR2 angewendet werden. Jeder Schritt der 4 wird nachstehend beschrieben.
(Figur 4: Schritt S1)
Die Regeleinheit 16 legt einen Abschnitt, in dem der Antriebsstrom I1 auf einem konstanten Strompegel gehalten wird (Ventilöffnungsabschnitt AR1 oder Ventilöffnungs-Beibehaltungsabschnitt AR2 in 2), als Messabschnitt fest.
(Figur 4: Schritt S2)
Die Regeleinheit 16 erfasst einen Extremwert (zum Beispiel Iha1') der Hysterese des Antriebsstroms I1 in dem festgelegten Messabschnitt durch den Stromerfassungswiderstand 5. Bei dem im vorliegenden Schritt gemessenen Extremwert kann es sich um einen Extremwert (zum Beispiel Iha1') auf der Seite des oberen Grenzschwellenwerts, einen Extremwert (zum Beispiel Iha2') auf der Seite des unteren Grenzschwellenwerts oder um beide Extremwerte handeln. Die Regeleinheit 16 speichert den gemessenen Extremwert über eine Stromüberwachung 19 in der Speichervorrichtung 13.
(Figur 4: Schritt S3)
Die Regeleinheit 16 berechnet einen Vergleichswert (zum Beispiel den Differenzwert Iha1' - Iha1), indem sie den in Schritt S2 in der Speichervorrichtung 13 gespeicherten Extremwert (zum Beispiel Iha1') und den Sollwert 14 (zum Beispiel Iha1) des dem Extremwert entsprechenden Schwellenwerts durch den Komparator 15 miteinander vergleicht. Der Vergleichswert ist im vorliegenden Schritt nicht unbedingt ein Differenzwert, solange der Extremwert und der Sollwert miteinander verglichen werden können. Zum Beispiel kann es sich bei dem Vergleichswert um ein Verhältnis (Iha1'/Iha1) handeln.
(Figur 4: Schritt S4)
Die Regeleinheit 16 ändert den Sollwert 14 des Extremwerts der Hysterese oder ein Zeitintervall zwischen den Extremwerten der Hysterese auf eine solche Weise, dass der nachfolgende Antriebsstrom I1 entsprechend dem in Schritt S3 berechneten Vergleichswert in den Bereich des Schwellenwerts fällt. Im Falle einer Änderung des Sollwerts 14 wird der Sollwert 14 für einen Obergrenzen-Extremwert nach unten korrigiert und wird der Sollwert 14 für einen Untergrenzen-Extremwert nach oben korrigiert. Im Falle einer Änderung des Zeitintervalls zwischen den Extremwerten wird das Zeitintervall eingeengt. Die Antriebssignalerzeugungseinheit 12 gibt die nachfolgenden Antriebssignale T2 und T3 gemäß dem geänderten Wert aus.
(Figur 4: Schritt S5)
Die Regeleinheit 16 führt die Schritte S1 bis S4 wiederholt aus, bis der Vergleichswert 0 oder einen Wert erreicht, der kleiner als ein vorbestimmter Vergleichsschwellenwert ist. In einem Fall, in dem der Vergleichswert 0 oder einen Wert erreicht hat, der kleiner als der vorbestimmte Vergleichsschwellenwert ist, endet das vorliegende Flussdiagramm.
Erste Ausführungsform: Zusammenfassung
Die Magnetventilantriebsvorrichtung 18 gemäß der ersten Ausführungsform bewirkt, dass der Extremwert der nachfolgenden Hysterese in den Bereich des Sollwerts 14 fällt, indem der Sollwert 14 oder das Zeitintervall zwischen den Extremwerten eingestellt wird, wenn der Extremwert der Hysterese des Antriebsstroms I1 den Sollwert 14 in einem Abschnitt überschreitet, in dem der Antriebsstrom I1 in der Nähe des Konstantstroms gehalten wird. Als Folge davon wird eine Schwankung (Pulsationsbreite) des Antriebsstroms I1 insbesondere am Ende eines Erregungszeitraums verringert und eine Schwankung einer Ventilschließverzögerungszeit ab dem Ende des Erregungszeitraums bis zum Schließen des Magnetventils 1 verringert. Dadurch wird die Steuer- bzw. Regelgenauigkeit eines Einspritz-Endzeitpunkts verbessert. Wenn die Regelgenauigkeit eines Einspritzzeitpunkts verbessert wird, wird eine nutzlose Einspritzung verringert. Daher kann der Kraftstoffverbrauch der Motorvorrichtung verbessert und die Verschlechterung der Abgaswerte der Motorvorrichtung unterbunden werden.
Zweite Ausführungsform
In der ersten Ausführungsform ist ein Beispiel beschrieben worden, bei dem der Antriebsstrom I1 in der Nähe eines Ventilöffnungsstroms im Ventilöffnungsabschnitt AR1 gehalten wird und der Antriebsstrom I1 in der Nähe eines Ventilöffnungshaltestroms im Ventilöffnungs-Beibehaltungsabschnitt AR2 gehalten wird. In einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird beschrieben, dass ein Verfahren, das dem der ersten Ausführungsform ähnlich ist, auf die anderen zeitlichen Änderungsmuster eines Antriebsstroms I1 angewendet werden kann. Eine Konfiguration einer Magnetventilantriebsvorrichtung 18 ist ähnlich wie die der ersten Ausführungsform.
5A ist ein Beispiel, bei dem ein Ventilöffnungs-Beibehaltungsabschnitt in mehreren Stufen konfiguriert ist. In einem Fall, in dem der Ventilöffnungs-Beibehaltungsabschnitt in mehreren Stufen konfiguriert ist, wie in 5A veranschaulicht ist, nähert sich ein Pegel des Antriebsstroms I1 unmittelbar vor dem Übergang zu einem Ventilschließabschnitt einem Strompegel zu einem Zeitpunkt des Schließens des Magnetventils, und das Magnetventil 1 kann so schnell in einen geschlossenen Zustand übergehen. Das bedeutet, dass es einen Vorteil dahingehend gibt, dass eine Verzögerung eines Ventilschließzeitpunkts unterbunden werden kann. Auch wird in jeder Stufe des Ventilöffnungs-Beibehaltungsabschnitts, ähnlich wie in der ersten Ausführungsform, ein Extremwert einer Hysterese jedes Ventilöffnungs-Beibehaltungsstroms als Sollwert 14 gehalten, und der Sollwert 14 oder ein Zeitintervall zwischen Extremwerten kann so eingestellt werden, dass der Antriebsstrom i1 in einen Sollwertbereich der Extremwerte fällt.
5B ist ein Beispiel, bei dem ein Antriebsstrom I1 nicht in der Nähe eines Ventilöffnungsstroms in einem Ventilöffnungsabschnitt AR1 gehalten wird. In einem Fall, in dem es nicht notwendig ist, den Antriebsstrom I1 in der Nähe des Ventilöffnungsstroms zu halten, um das Magnetventil 1 sanft zu öffnen, kann das erste Schaltelement 2 sofort abgeschaltet werden, wenn der Antriebsstrom I1 einen Spitzenwert erreicht, wie in 5B veranschaulicht ist. Selbst in diesem Fall kann der Antriebsstrom I1 den Sollwert 14 des Extremwerts im Ventilöffnungsabschnitt überschreiten. Daher kann der Sollwert 14 so eingestellt werden, dass der Antriebsstrom I1 im nächsten Ventilöffnungsabschnitt den Sollwert 14 nicht überschreitet.
Dritte Ausführungsform
6 ist ein Flussdiagramm, das ein anderes Verfahren veranschaulicht, bei dem eine Magnetventilantriebsvorrichtung 18 eine Hysterese eines Antriebsstroms I1 daran hindert, einen Schwellenwert zu überschreiten. Eine Konfiguration der Magnetventilantriebsvorrichtung 18 ist ähnlich wie die der ersten und zweiten Ausführungsform. In 6 wird Schritt S6 anstelle von Schritt S5 ausgeführt. In Schritt S6 bestimmt eine Regeleinheit 16, ob die Schritte S1 bis S4 eine vorbestimmte Anzahl von Malen ausgeführt wurden oder nicht. In einem Fall, in dem die Schritte S1 bis S4 nicht die vorbestimmte Anzahl von Malen ausgeführt wurden, kehrt der Prozess zu Schritt S1 zurück, und eine ähnliche Verarbeitung wird wiederholt. In einem Fall, in dem die Schritte S1 bis S4 eine vorbestimmte Anzahl von Malen ausgeführt wurden, endet das vorliegende Flussdiagramm. Die Bedeutung des vorliegenden Flussdiagramms besteht darin, die Verarbeitung zu vereinfachen, indem es die Anzahl der Wiederholungen innerhalb einer vorbestimmten Anzahl begrenzt, zum Beispiel in einem Fall, in dem das Ändern des Sollwerts 14 oder des Zeitintervalls in einer minimalen Einheit in Schritt S4 wiederholt wird.
In einem Fall, in dem die vorbestimmte Anzahl von Malen in Schritt S6 eins ist, kann das Flussdiagramm der 6 verwendet werden, um eine Einstellung so durchzuführen, dass der Antriebsstrom I1 in den Bereich des Sollwerts 14 fällt, zum Beispiel bei einer Versandinspektion zum Zeitpunkt des Versands der Magnetventilantriebsvorrichtung 18. Da es in diesem Fall nicht notwendig ist, das Flussdiagramm der 6 nach dem Versand der Magnetventilantriebsvorrichtung 18 durchzuführen, kann eine Speichervorrichtung 13 durch einen einmaligen Festwertspeicher (ROM) (ROM, in den Daten nur einmal geschrieben werden können) konfiguriert werden. Dadurch können die Kosten für die Speichervorrichtung 13 klein gehalten werden.
7 ist ein Flussdiagramm eines weiteren Verfahrens, bei dem eine Magnetventilantriebsvorrichtung 18 eine Hysterese eines Antriebsstroms 11 daran hindert, einen Schwellenwert zu überschreiten. Die Konfiguration der Magnetventilantriebsvorrichtung 18 ist ähnlich wie die der ersten und zweiten Ausführungsform. In 7 wird Schritt S7 anstelle von Schritt S5 ausgeführt. In Schritt S7 bestimmt eine Regeleinheit 16, ob ein Betrieb der Magnetventilantriebsvorrichtung 18 beendet werden soll oder nicht. In einem Fall, in dem der Betrieb der Magnetventilantriebsvorrichtung 18 nicht beendet wird, kehrt der Prozess zu Schritt S1 zurück und es wird eine ähnliche Verarbeitung wiederholt. In einem Fall, in dem der Betrieb der Magnetventilantriebsvorrichtung 18 beendet wird, endet das vorliegende Flussdiagramm. Das vorliegende Flussdiagramm wiederholt ständig die Extremwerteinstellung der Hysterese des Antriebsstroms I1, während die Magnetventilantriebsvorrichtung 18 in Betrieb ist. Als Folge davon wird zum Beispiel trotz einer Änderung der Umgebungstemperatur der Magnetventilantriebsvorrichtung 18 eine Hysterese-Einstellung aktualisiert, so dass der Antriebsstrom I1 weiterhin mit hoher Genauigkeit geregelt werden kann.
Vierte Ausführungsform
In einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein spezielles Verfahren zum Einstellen eines Extremwerts einer Hysterese eines Antriebsstroms I1 näher beschrieben. Die Konfiguration einer Magnetventilantriebsvorrichtung 18 ist ähnlich wie die der ersten bis dritten Ausführungsform, so dass hauptsächlich die Einzelheiten eines Verfahrens zum Einstellen eines Extremwerts beschrieben werden.
8 ist eine grafische Darstellung, die ein spezifisches Beispiel für den Zeitpunkt des Einstellens eines Extremwerts einer Hysterese eines Antriebsstroms I1 zeigt. In einem Fall, in dem festgestellt wird, dass der Extremwert der Hysterese des Antriebsstroms I1 einen Sollwert 14 überschreitet, kann eine Regeleinheit 6 den Sollwert 14 oder ein Extremwertintervall sofort ändern. In 8 wird der Sollwert 14 oder das Extremwertintervall geändert, bevor der Antriebsstrom den nächsten Extremwert im gleichen Ventilöffnungsabschnitt AR1 erreicht. Als Folge davon wird der nächste Extremwert bis zu einem gewissen Grad verbessert (eine Überschreitung des Extremwerts in Bezug auf einen Schwellenwert wird reduziert). In einem Fall, in dem der Extremwert trotz der Einstellung immer noch den Schwellenwert überschreitet, kann eine weitere Einstellung durchgeführt werden. In 8 ist ein Beispiel veranschaulicht, bei dem der Antriebsstrom I1 durch zweimalige Einstellung in einen Schwellenwertbereich fällt. Eine ähnliche Verarbeitung kann in einem Ventilöffnungs-Beibehaltungsabschnitt AR2 durchgeführt werden. Eine Verzögerung des Antriebsstroms I1 kann mit dem in 8 veranschaulichten Verfahren schnell korrigiert werden, und die Möglichkeit, dass ein Ventilschließzeitpunkt abweicht, kann weiter verringert werden.
9 ist ein Beispiel, bei dem eine Neigung der Hysterese des Antriebsstroms I1 von einer ursprünglichen Einstellung abweicht. Eine Verzögerung des Antriebsstroms I1 kann als Neigungsabweichung der Hysterese erscheinen. Die Regeleinheit 16 kann die Neigungsabweichung erfassen und die Neigung so einstellen, dass die Neigung zu einer ursprünglichen Neigung wird. Konkret ausgedrückt kann der Sollwert des Zeitintervalls zwischen den Extremwerten der Hysterese in der Speichervorrichtung 13 im Voraus gespeichert werden, kann die Neigung der Hysterese auf der Grundlage eines tatsächlichen Messwerts von jedem der Zeitintervalle zwischen den Extremwerten der Hysterese berechnet werden und kann eine Neigung des Sollwerts berechnet werden, und kann die Neigung auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem tatsächlichen Messwert und dem Sollwert eingestellt werden. Wenn zum Beispiel die Neigung gering ist, wird der Antriebsstrom I1 verzögert, und das Zeitintervall zwischen den Extremwerten wird so eingestellt, dass es enger wird. Ein Verfahren der 9 kann als nützlich in einem Fall angesehen werden, in dem die Verzögerung des Antriebsstroms I1 keinen Schwellenwert zu überschreiten scheint.
Modifikationen der vorliegenden Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt, sondern umfasst verschiedene Modifikationen. Zum Beispiel wurden die oben genannten Ausführungsformen ausführlich beschrieben, um die vorliegende Erfindung in leicht verständlicher Weise zu beschreiben, und beschränken sich nicht notwendigerweise darauf, dass sie alle beschriebenen Bauelemente aufweisen. Darüber hinaus können einige der Bauelemente einer bestimmten Ausführungsform durch Bauelemente einer anderen Ausführungsform ersetzt werden, und Bauelemente einer anderen Ausführungsform können auch zu Bauelemente einer bestimmten Ausführungsform hinzugefügt werden. Darüber hinaus ist es möglich, in Bezug auf einige der Bauelemente der jeweiligen Ausführungsformen andere Bauelemente hinzuzufügen, zu streichen und zu ersetzen.
In den obigen Ausführungsformen kann jedes der Schaltelemente 2 bis 4 ein Transistor sein, wie zum Beispiel ein Bipolartransistor, ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) oder dergleichen. Das Magnetventil 1 ist nicht auf einen Injektor beschränkt, sondern kann zum Beispiel ein Magnetventil einer Kraftstoffpumpe sein, die Kraftstoff unter Druck zuführt. Die Regeleinheit 16 kann so konfiguriert sein, dass sie einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC) verwendet, oder kann so konfiguriert sein, dass sie einen Mikrocomputer und einen ASIC miteinander kombiniert.
In den obigen Ausführungsformen wird ein Maximalwert oder ein Minimalwert der Hysterese als Extremwert behandelt, aber als Extremwert kann statt des Maximalwerts oder des Minimalwerts der Hysterese ein Mittelwert oder ein Effektivwert eines Strompegels über eine bestimmte Zeitdauer in der Nähe des Extremwerts verwendet werden. Als Folge davon ist es möglich, einen übermäßigen Einfluss eines vorübergehenden Ereignisses, wie zum Beispiel einer momentanen Schwellenwertüberschreitung, zu unterbinden.
In den obigen Ausführungsformen wurde beschrieben, den Sollwert 14 oder das Extremwertintervall der Hysterese einzustellen, wenn der Antriebsstrom I1 den Schwellenwert überschreitet, aber der hier erwähnte Ausdruck „den Schwellenwert überschreitet‟ bedeutet, dass ein absoluter Wert des Antriebsstroms I1 einen absoluten Wert jedes Schwellenwerts überschreitet, wie aus der obigen Beschreibung klar ersichtlich ist.
In den obigen Ausführungsformen entsprechen der untere Grenzschwellenwert Iha2, der obere Grenzschwellenwert Iha1, der untere Grenzschwellenwert Ihb2 und der obere Grenzschwellenwert Ihb1 einem Beispiel für einen in den Ansprüchen beschriebenen „Extremwert einer Hysterese“. Der Ventilöffnungsabschnitt AR1 und der Ventilöffnungs-Beibehaltungsabschnitt AR2 können einem in den Ansprüchen beschriebenen Beispiel für eine „Spitzen-Haltezeit“ entsprechen.
Bezugszeichenliste

1: Magnetventil
2: erstes Schaltelement
3: zweites Schaltelement
4: drittes Schaltelement
5: Stromerfassungswiderstand
6: Freilaufdiode
7 bis 9: Schutzdiode
10: Batterie
11: Batterie
15: Komparator
16: Regeleinheit
17: Systemeinheit
18: Magnetventilantriebsvorrichtung
19: Stromüberwachung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2014169652 A [0005]

Claims

Magnetventilantriebsvorrichtung, wobei ein Hysterese-Sollwert oder eine Hysteresezeit auf der Grundlage eines ersten Differenzwerts zwischen einem Extremwert eines Hysteresewerts eines Magnetventilstroms in einem Spitzen-Halteabschnitt des Magnetventilstroms und einem Hysterese-Sollwert eingestellt wird.
Magnetventilantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, umfassend eine Steuer- bzw. Regelvorrichtung, die einen Öffnungs-/Schließbefehl an ein erstes Schaltelement zum Ein-/Ausschalten eines dem Magnetventil zugeführten Antriebsstroms ausgibt, wobei die Regelvorrichtung eine Hysterese des Antriebsstroms erzeugt, indem sie das erste Schaltelement in einem ersten Spitzen-Haltezeitraum wiederholt ein- und ausschaltet, nachdem ein Stromwert des Antriebsstroms einen ersten Strompegel erreicht hat, und die Regelvorrichtung Extremwerte der Hysterese einstellt oder ein Zeitintervall zwischen den Extremwerten der Hysterese so festlegt, dass die Hysterese des Antriebsstroms in einen vorbestimmten Bereich ab dem ersten Strompegel fällt.
Magnetventilantriebsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das erste Schaltelement so konfiguriert ist, dass es den Antriebsstrom an das Magnetventil liefert, indem es das Magnetventil mit einer Batteriespannung versorgt, die Regelvorrichtung einen geöffneten Zustand des Magnetventils unter Verwendung der Batteriespannung aufrechterhält, indem sie das erste Schaltelement im ersten Spitzen-Haltezeitrum ein- und ausschaltet, nachdem der Stromwert des Antriebsstroms einen zweiten Strompegel erreicht hat, der höher als der erste Strompegel ist, und die Regelvorrichtung dafür sorgt, dass der Zeitpunkt, zu dem das Magnetventil vom geöffneten Zustand in einen geschlossenen Zustand übergeht, innerhalb einer zulässigen Zeit nach dem Anweisen zum Ausschalten des ersten Schaltelements liegt, indem bewirkt wird, dass die Hysterese in einen vorbestimmten Bereich ab dem ersten Strompegel im ersten Spitzen-Haltezeitraum fällt.
Magnetventilantriebsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Regelvorrichtung einen Öffnungs-/Schließbefehl an ein zweites Schaltelement ausgibt, um einen dem Magnetventil zugeführten Antriebsstrom ein/auszuschalten, das zweite Schaltelement so konfiguriert ist, dass es das Magnetventil öffnet, indem es eine erhöhte Spannung, die durch Erhöhen einer Batteriespannung erhalten wird, an das Magnetventil liefert, um den Antriebsstrom mit einem zweiten Strompegel, der höher als der erste Strompegel ist, an das Magnetventil zu liefern, und die Regelvorrichtung das zweite Schaltelement so antreibt und steuert, dass ein Extremwert des Antriebsstroms innerhalb eines vorbestimmten Bereichs ab dem zweiten Strompegel fällt.
Magnetventilantriebsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Regelvorrichtung eine Hysterese des Antriebsstroms erzeugt, indem sie das zweite Schaltelement in einem zweiten Spitzen-Haltezeitraum wiederholt ein- und ausschaltet, nachdem der Stromwert des Antriebsstroms den zweiten Strompegel erreicht hat, und die Regelvorrichtung Extremwerte der Hysterese oder ein Zeitintervall zwischen den Extremwerten der Hysterese so festlegt, dass die Hysterese des Antriebsstroms in einen vorgegebenen Bereich ab dem zweiten Strompegel fällt.
Magnetventilantriebsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Regelvorrichtung das zweite Schaltelement abschaltet und einen Messwert des Extremwerts des Antriebsstroms erfasst, wenn der Stromwert des Antriebsstroms den zweiten Strompegel erreicht, und die Regelvorrichtung das zweite Schaltelement entsprechend dem Messwert des Extremwerts des Antriebsstroms so antreibt und regelt, dass der Extremwert des Antriebsstroms in einen vorbestimmten Bereich ab dem zweiten Strompegel fällt, wenn nach dem Ausschalten des zweiten Schaltelements das Magnetventil durch erneutes Einschalten des zweiten Schaltelements geöffnet wird.
Magnetventilantriebsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Regelvorrichtung den ersten Differenzwert zwischen dem Extremwert der Hysterese und einem Sollwert des Extremwerts der Hysterese erfasst, indem sie eine Differenz zwischen einem Messwert des Antriebsstroms und einem Sollwert des Antriebsstroms erfasst, und die Regelvorrichtung die Erfassung des ersten Differenzwerts wiederholt und das Einstellen der Extremwerte der Hysterese oder das Einstellen des Zeitintervalls zwischen den Extremwerten der Hysterese wiederholt, bis der erste Differenzwert gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert wird.
Magnetventilantriebsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Regelvorrichtung den ersten Differenzwert zwischen dem Extremwert der Hysterese und einem Sollwert des Extremwerts der Hysterese erfasst, indem sie eine Differenz zwischen einem Messwert des Antriebsstroms und einem Sollwert des Antriebsstroms erfasst, und die Regelvorrichtung die Erfassung des ersten Differenzwerts wiederholt und das Einstellen der Extremwerte der Hysterese oder das Einstellen des Zeitintervalls zwischen den Extremwerten der Hysterese wiederholt, während die Magnetventilantriebsvorrichtung aktiviert ist.
Magnetventilantriebsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Regelvorrichtung den ersten Differenzwert zwischen dem Extremwert der Hysterese und einem Sollwert des Extremwerts der Hysterese erfasst, indem sie eine Differenz zwischen einem Messwert des Antriebsstroms und einem Sollwert des Antriebsstroms erfasst, und die Regelvorrichtung die Erfassung des ersten Differenzwerts eine vorbestimmte Anzahl von Malen wiederholt und das Einstellen der Extremwerte der Hysterese oder das Einstellen des Zeitintervalls zwischen den Extremwerten der Hysterese eine vorbestimmte Anzahl von Malen wiederholt.
Magnetventilantriebsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Regelvorrichtung einen ersten Extremwert in der Hysterese des Antriebsstroms erfasst, und die Regelvorrichtung die Extremwerte der Hysterese oder das Zeitintervall zwischen den Extremwerten der Hysterese so einstellt, dass ein zweiter Extremwert in derselben Hysterese des Antriebsstroms in den vorbestimmten Bereich in einem Fall fällt, in dem der erste Extremwert nicht in den vorbestimmten Bereich fällt.
Magnetventilantriebsvorrichtung nach Anspruch 2, weiter umfassend eine Speichervorrichtung, die Sollwerte der Extremwerte der Hysterese und einen Sollwert des Zeitintervalls zwischen den Extremwerten der Hysterese speichert, wobei die Regelvorrichtung einen ersten Gradienten der Hysterese des Antriebsstroms unter Verwendung der Extremwerte der Hysterese des Antriebsstroms und des Zeitintervalls zwischen den Extremwerten berechnet und einen zweiten Gradienten der Hysterese unter Verwendung der Sollwerte der Extremwerte der Hysterese und des Sollwerts des Zeitintervalls zwischen den Extremwerten der Hysterese berechnet, und die Regelvorrichtung die Extremwerte der Hysterese oder das Zeitintervall zwischen den Extremwerten der Hysterese so einstellt, dass ein zweiter Differenzwert zwischen dem ersten Gradienten und dem zweiten Gradienten in einem Fall, in dem der zweite Differenzwert nicht im Bereich eines vorbestimmten Gradientenschwellenwerts liegt, in den Bereich des vorbestimmten Gradientenschwellenwerts fällt.
Magnetventilantriebsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Regelvorrichtung einen Mittelwert oder einen Ausführungswert der Extremwerte der Hysterese von einem ersten Zeitpunkt bis zu einem zweiten Zeitpunkt berechnet und eine Differenz zwischen dem berechneten Wert und dem Hysterese-Sollwert als den ersten Differenzwert berechnet.