DE19803414B4

DE19803414B4 - System zur Steuerung einer Treibstoff-Einspritzvorrichtung

Info

Publication number: DE19803414B4
Application number: DE19803414A
Authority: DE
Inventors: Tetsushi Watanabe
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-04-18
Filing date: 1998-01-29
Publication date: 2009-11-19
Anticipated expiration: 2018-01-30
Also published as: JP3836565B2; JPH10288078A; KR100318704B1; US5934258A; KR19980079553A; DE19803414A1

Abstract

System zur Steuerung einer Treibstoff-Einspritzvorrichtung einer Zylinder-Brennkraftmaschine, welche mehrere Zylinder (#1 bis #6) und mehrere Treibstoff-Einspritzeinrichtungen (61 bis 66) aufweist zum Einspritzen von Treibstoff in die jeweiligen Zylinder (#1 to #6) der Brennkraftmaschine, wobei das System umfasst:
eine Sensoreinrichtung (1) zum Erfassen des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine und Ausgeben einer entsprechenden Betriebszustands-Information (D);
eine Steuerparameter-Berechnungseinrichtung (2) zum Berechnen einer Treibstoff-Zuführungsmenge und einer Treibstoff-Einspritzzeit auf der Grundlage der Betriebszustands-Information (D) und zum Ausgeben entsprechender Steuersignale (C1, ..., C6);
eine Treiberschaltung (5) zum elektrischen Treiben der Treibstoff-Einspritzeinrichtungen (61 to 66) durch Ausgeben von Treibstoff-Einspritzsignalen (J1, ... J6) an die Treiberschaltung (5) in Abhängigkeit von den von der Steuerparameter-Berechnungseinrichtung (2) empfangenen Steuersignalen (C1, ..., C6); und
eine Spannungserzeugungsschaltung (4) zum Steuern der Treiberschaltung (5);
wobei die Spannungserzeugungsschaltung (4) umfasst:
Hochspannungs-Erzeugungseinrichtungen (4H1; 4H2) zum Abgeben von Übererregungssignalen (E1, ..., E6) in einer Anfangsphase der Treibstoff-Einspritzsignale (J1, ..., JE); und...

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Steuerung einer Treibstoff-Einspritzvorrichtung einer Zylinder-Brennkraftmaschine, welche mehrere Zylinder und mehrere Treibstoff-Einspritzeinrichtungen aufweist zum Einspritzen von Treibstoff in die jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine. Vorzugsweise umfasst dieses System:
eine Sensoreinrichtung zum Erfassen des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine und Ausgeben einer entsprechenden Betriebszustands-Information,
eine Steuerparameter-Berechnungseinrichtung zum Berechnen einer Treibstoff-Zuführungsmenge und einer Treibstoff-Einspritzzeit auf der Grundlage der Betriebszustands-Information und zum Ausgeben entsprechender Steuersignale,
eine Treiberschaltung zum elektrischen Treiben der Treibstoff-Einspritzeinrichtungen durch Ausgeben von Treibstoff-Einspritzsignalen an die Treiberschaltung in Abhängigkeit von den von der Steuerparameter-Berechnungseinrichtung empfangenen Steuersignalen, und
eine Spannungserzeugungsschaltung zum Steuern der Treiberschaltung.
Ein derartiges System zur Steuerung der Treibstoffeinspritzung ist aus der DE 196 17 264 A1 bekannt. Insbesondere wird dort eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ansteuern von wenigstens zwei elektromagnetischen Verbrauchern beschrieben, mit denen sich die in den Verbrennungsmotor einzuspritzende Kraftstoffmenge steuern lässt. Die Verbraucher sind über eine Brückenschaltung mit einer Spannungsquelle verbunden. Ferner ist eine Vorrichtung für eine Spannungshochsetzung vorgesehen, die parallel zu einer Spannungsquelle geschaltet ist.
Ferner sind in der DE 44 11 789 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoffzumessung in einer Brennkraftmaschine durch einen elektromagnetischen Verbraucher beschrieben. Bei der Kraftstoffzumessung in einem Zylinder ist pro Nockenwellenumdrehung wenigstens ein erster und ein zweiter Abschnitt zu unterscheiden. Der Verbraucher ist in den beiden Abschnitten mit unterschiedlichen elektrischen Werten ansteuerbar.
Aus der DE 22 47 546 A1 ist es bekannt, beispielsweise bei einer Brennkraftmaschine mit mehreren Spulen einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung einen mit einem Stromregler zusammenarbeitenden Spannungsregler vorzusehen, welcher einen Differentialverstärker aufweist, um die Spannung am Ausgang einer Leistungsstufe auf einen vorbestimmten Wert zu begrenzen.
Zum Stand der Technik wird ferner auf die JP 07-026701 B verwiesen. Dort ist eine Anordnung beschrieben, bei welcher eine einzige Hochspannungs-Erzeugungsvorrichtung gemeinsam für alle zu steuernden Treibstoffeinspritzer vorgesehen ist, um deren Übererregung zu Beginn der Treibstoffeinspritzung zu erreichen. Zusätzlich wird eine Konstantstromquelle, welche direkt von einer an Bord eines Kraftfahrzeugs befindlichen Batterie gespeist wird, als Niederspannungs-Erzeugungsvorrichtung verwendet, zur Lieferung eines konstanten Stroms eines niedrigen Pegels an den Treibstoffeinspritzer, um den Einspritzer nach dessen Übererregung in dem geöffnetem Zustand zu halten. In diesem Zusammenhang wird bemerkt, dass im Fall eines Mehrzylindermotors, welcher bis zu sechs oder acht Zylinder enthalten kann und mit einer entsprechenden Anzahl von separaten Treibstoffeinspritzern für die jeweiligen einzelnen Zylinder ausgerüstet ist, das Zeitintervall zwischen den aufeinanderfolgenden Stromzuführungen für die elektrische Erregung der einzelnen Treibstoffeinspritzer während einer Umdrehung der Motorwelle sehr kurz ist beispielsweise im Vergleich mit einem Vierzylinder-Motor. Somit muss die Hochspannungs-Erzeugungsvorrichtung, welche gemeinsam für alle Treibstoffeinspritzer vorgesehen ist, wie oben erwähnt, so ausgelegt sein, dass sie in der Lage ist, einen hohen Strombedarf zu decken. Zu diesem Zweck muss die Hochspannungs-Erzeugungsvorrichtung mit einer hohen Energieversorgungs-Kapazität bzw. Energieversorgungs-Fähigkeit ausgestattet sein, was in der Praxis jedoch schwer einzurichten ist. Auch wird ein intensiver Stromfluss (d. h. eine Konzentration des elektrischen Stroms) in der Spannungserzeugungsschaltung (welche die Hochspannungs-Erzeugungsvorrichtung und Niederspannungs-Erzeugungsvorrichtung einschließt) bei jeder Betätigung auftreten. Mit anderen Worten, es kann ein übermäßig großer Strom durch die Spannungserzeugungsschaltung fließen, was zur Erzeugung einer großen Wärmemenge führt. Der Wärmeverlust führt zu einem großen Nachteil, der dem Wunsch nach wirtschaftlicher bzw. effizienter Ausnutzung der elektrischen Energie entgegensteht.
Eine solche Konzentration des Stroms und intensive Wärmeerzeugung wird auch bei der Niederspannungs-Erzeugungsvorrichtung bewirkt oder verstärkt.
In manchen Verbrennungsmotoren, welche vier oder weniger Zylinder haben, sind solche Treibstoff-Einspritzungssysteme gewählt, bei welchen die Treibstoffeinspritzung in jeden der Zylinder mehrmals über eine Vielzahl von Takten durchgeführt wird, um eine ausreichend große Treibstoffeinspritzung sicherzustellen, insbesondere während eines Hochgeschwindigkeits-Betriebs des Motors. Eine solche Treibstoffeinspritzung für jeden Zylinder über mehrere Takte ist als Teilungs- oder Verteilungs-Treibstoffeinspritzung bekannt. Dabei wird die Treibstoffeinspritzung geteilt oder verteilt sowohl im Ansaugtakt als auch im Verdichtungstakt, im Gegensatz zum konventionellen Direkt-Treibstoffeinspritzungssystem, bei welchem die Treibstoffeinspritzung nur im Verdichtungstakt effektiv wird. Folglich wird bei solchen Motoren die Treibstoffeinspritzung gleichzeitig ausgeführt für den Zylinder, welcher sich im Verdichtungstakt befindet, was der Energieversorgungsschaltung eine schwere Last aufgebürdet. Aus diesem Grund leidet das Teilungs-Direkttreibstoffeinspritzsystem unter einer Beschränkung in der Ansprechfähigkeit oder Ansprechleistungsfähigkeit zur Erzeugung einer vorbestimmten Spannung, welche zur Durchführung der gleichzeitigen Teil-Treibstoffeinspritzungen für die beispielsweise zwei Zylinder erforderlich ist, obwohl eine solche Beschränkung von der Fähigkeit bzw. Kapazität der Hochspannungs-Erzeugungsvorrichtung und Niederspannungs-Erzeugungsvorrichtung abhängt.
Zu Beginn (oder in der Anfangsphase) der elektrischen Erregung des Treibstoffeinspritzers für dessen Betätigung, ist es erforderlich, der elektromagnetischen Spule des Treibstoffeinspritzers einen großen Strom zuzuführen, indem eine hohe Spannung angelegt wird, um mit hoher Zuverlässigkeit die Öffnung des Ventils des Treibstoffeinspritzers sicherzustellen. Wird die Hochspannungs-Erzeugungsvorrichtung kontinuierlich während der Übererregungsperiode angetrieben, wird eine erhöhte Menge elektrischer Energie ohne Wirkung verbraucht, d. h. der Verbrauch ungenutzter Energie nimmt zu. Auch ist damit zu rechnen, dass eine Anhebe-Schaltung, welche zur Erzeugung einer Hochspannung verwendet wird, Rauschen erzeugt, welches einen nachteiligen Einfluss auf die Steuereinheit und die peripheren Vorrichtungen, welche am Motor und am Fahrzeug angeordnet sind, ausüben kann.
Somit leidet ein Kraftstoffeinspritzer-Steuersystem dieser Art unter Problemen, welche in der praktischen Anwendung schwer zu lösen sind, weil die Leistungsfähigkeit der Hochspannungs-Erzeugungsvorrichtung und der Niederspannungs-Erzeugungsvorrichtung nicht ausreichend ist, um die Einspritzer mit hoher Zuverlässigkeit zu betreiben, und weil eine hohe Wärmeerzeugung in der Spannungserzeugungsschaltung insbesondere in dem Fall eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors auftritt, bei welchem das Zeitintervall zwischen den elektrischen Erregungen der Treibstoffeinspritzer kurz ist, oder in dem Fall eines Verbrennungsmotor, bei welchem ein Teilungs-Treibstoffeinspritzsystem verwendet wird.
Ein weiteres Problem bekannter Treibstoffeinspritzer-Steuersysteme ist darin zu sehen, dass häufig eine große Menge elektrischer Energie sinnlos verbraucht wird, und dass elektromagnetisches Rauschen bzw. Funkrauschen während der Übererregungsperiode zu Beginn der elektrischen Erregung einer Spule des Treibstoffeinspritzers erzeugt wird.
Demnach liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein System zur Steuerung der Treibstoffeinspritzung bei einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine zu schaffen, das eine vergleichsweise kurze Stromzuführungsdauer und eine vergleichsweise geringe Wärmeerzeugung ermöglicht bei Vermeidung eines unerwünscht hohen Energieverbrauchs.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem System zur Steuerung einer Brennstoff-Einspritzvorrichtung einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Mit der Anordnung des Treibstoffeinspritzer-Steuersystem. für den Verbrennungsmotor des Zylindereinspritztyps nach der Erfindung, bei welchem eine Vielzahl von Stromzuführungsquellen (wovon jede eine Hochspannungs-Erzeugungsvorrichtung und eine Niederspannungs-Erzeugungsvorrichtung enthält) im Zusammenhang mit Gruppen der zu steuernden Treibstoffeinspritzern vorgesehen sind, kann das Treibstoffeinspritzer-Steuersystem vorteilhaft und gewinnbringend in Mehrzylinder-Verbrennungsmotoren, wie Sechszylinder- oder Achtzylinder-Motoren verwendet werden, in welchen das elektrische Erregungsintervall für die Treibstoffeinspritzer kurz ist, ohne unter Problemen wie einer hohen Wärmeerzeugung in der Spannungserzeugungsschaltung zu leiden. Zusätzlich kann das Treibstoffeinspritzer-Steuersystem nach der Erfindung vorteilhaft auf Benzinmotoren des Zylindereinspritztyps angewendet werden, welche vier oder weniger Zylinder haben, oder auf Dieselmotoren, für welche die Teilungs-Treibstoffeinspritzung gewählt wurde.
Da die Periode, während welcher der Treibstoffeinspritzer elektrisch erregt wird, vergleichsweise kurz ist, um mit der Begrenzung der Leistungsfähigkeit der Spannungserzeugungsschaltung und mit der vorher erwähnten geringen Wärmeerzeugung in der Spannungserzeugungsschaltung umzugehen, kann ein Treibstoffeinspritzer-Steuersystem verwirklicht werden, welches in der Lage ist, nicht nur für den Mehrzylindermotor gewählt zu werden, bei welchem das periodische Treibstoffeinspritzintervall kurz ist und bei welchem die Hochspannungs-Erzeugungsvorrichtung und die Niederspannungs-Erzeugungsvorrichtung unabdingbar sind, sondern auch für den Motor, bei welchem die Teilungs- Treibstoffeinspritzsteuerung durchgeführt wird, oder für Brennkraftmaschinen vom Typ des Dieselmotors.
In einem bevorzugten Modus zur Durchführung der Erfindung können die Gruppen von Zylindern, welche von der Hochspannungs-Erzeugungsvorrichtung und Niederspannungs-Erzeugungsvorrichtung gruppenweise erregt werden, durch die Zylinder gebildet werden, für welche die Treibstoffeinspritzsequenz um zwei Takte beabstandet ist.
Aufgrund der Anordnung des Treibstoffeinspritzer-Steuersystems, mit einer Vielzahl von Energieversorgungen separat und einzeln für die elektrische Erregung der Einspritzergruppen, wovon jede aus einer Vielzahl von Treibstoffeinspritzern besteht, für welche die Treibstoffeinspritzsequenz um zwei Takte beabstandet ist und für welche die Einspritzerspulenerregungs-Startzeiten um mindestens eine vorbestimmte Zeit beabstandet sind (welche von der Ansprechfähigkeit oder Ansprechleistungsfähigkeit der Hochspannungs-Erzeugungsvorrichtung und der Niederspannungs-Erzeugungsvorrichtung abhängt), kann die Spannungserzeugungsfähigkeit der Hochspannungs-Erzeugungsvorrichtung und der Niederspannungs-Erzeugungsvorrichtung auf ein mögliches Minimum verringert werden.
In einem weiteren bevorzugten Modus zur Durchführung der Erfindung kann die Antriebsschaltung eine Vielzahl von Hemmvorrichtungen enthalten, um einzeln Hochspannungs-Ausgaben der Hochspannungs-Erzeugungsvorrichtung während der Ausgabeperioden der Übererregungssignale jeweils zu hemmen, wobei die Hemmvorrichtung so ausgelegt ist, dass sie die Erzeugung der Hochspannung durch die Hochspannungs-Erzeugungsvorrichtung ansprechend auf die Übererregungssignale für die zu steuernden Zylindergruppen hemmt.
Mit der oben beschriebenen Anordnung kann das Treibstoffeinspritzer-Steuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung vorteilhaft und gewinnbringend sowohl auf Mehrzylinder-Motoren als auch auf Dieselmotoren angewendet werden, während ein nutzloser Energieverbrauch in der Übererregungsperiode zu Beginn der elektrischen Erregung der Treibstoffeinspritzer vermieden wird, und die Unterdrückung von Funkrauscherzeugung mit hoher Zuverlässigkeit sichergestellt wird.
Bevorzugte Ausführungen der Erfindung werden nachfolgend in einer detaillierten Beschreibung und anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, zusammen mit weiteren Merkmalen und Vorteilen der Erfindung.
In den Zeichnungen zeigen:
1 ein Blockdiagramm, welches allgemein eine Systemkonfiguration für ein Treibstoffeinspritzer-Steuersystem für einen Verbrennungsmotor des Zylindereinspritztyps gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ein Blockdiagramm, welches konkret eine Struktur einer in 1 gezeigten Spannungserzeugungsschaltung zeigt;
3 ein Blockdiagramm, welches konkret eine Struktur einer in 1 gezeigten Antriebsschaltung zeigt; und
4 ein Zeitdiagramm, welches verschiedene Signalformen zeigt, um den Betrieb des Treibstoffeinspritzer-Steuersystems zur veranschaulichen.
Die bevorzugten Ausführungsformen werden nachfolgend näher beschrieben.
Ausführung 1
1 ist ein Blockdiagramm, welches allgemein eine Systemkonfiguration eines Treibstoffeinspritzer-Steuersystems für einen Verbrennungsmotor des Zylindereinspritztyps gemäß einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.
In 1 ist der Verbrennungsmotor des Zylindereinspritztyps mit einer Vielzahl von Sensoren 1 ausgestattet, zur Erfassung der Betriebszustände des Motors, um dadurch Betriebszustandsinformation D auszugeben. Als Betriebszustandsinformation können Informationen über den Betätigungshub eines Gaspedals eines Kraftfahrzeugs, welches mit einem Verbrennungsmotor des Zylindereinspritztyps ausgestattet ist, der Öffnungsgrad eines Drosselventils, die Temperatur des Kühlwassers, die Einlassluft-Strömungsgeschwindigkeit und andere erwähnt werden. Diese Sensoren sind im Stand der Technik bekannt.
Das System enthält eine Steuerparameter-Arithmetikvorrichtung 2, welche durch einen Mikrocomputer und dergleichen gebildet sein kann, zur Durchführung von arithmetischen Operationen zur Bestimmung einer Vielzahl von Steuerparametern für den Verbrennungsmotor auf der Grundlage der Betriebszustandsinformation D, welche von den oben erwähnten, verschiedenen Sensoren 1 zur Verfügung gestellt wird, wie der Treibstoffzuführungsmenge und Treibstoffeinspritzzeit, um dadurch ein Steuersignal C auszugeben, zum Betreiben oder Öffnen von Treibstoffeinspritzventilen (welche hier als die Treibstoffeinspritzer bezeichnet werden).
Eine Batterie 3, welche in dem Kraftfahrzeug montiert ist, liefert eine Batteriespannung VB. Zum Zwecke der Erzeugung einer Hochspannung VH und einer Niederspannung VL auf der Grundlage der Batteriespannung VB ist eine Spannungserzeugungsschaltung 4 vorgesehen. Nebenbei sei erwähnt, daß die Hochspannung VH1 durch anheben der Batteriespannung VB erzeugt wird, während die Niederspannung VL, welche auf einem konstanten Spannungspegel gehalten wird, durch Erniedrigung oder Abstufung der Batteriespannung VB erzeugt wird.
Eine Antriebsschaltung 5 erzeugt ein Treibstoffeinspritzsignal J ansprechend auf das Steuersignal C, auf der Grundlage der Hochspannung VH und der Niederspannung VL, und erzeugt zusätzlich ein Hemmsignal K, zur Hemmung der Ausgabe der Hochspannung VH während einer Übererregungsperiode (wird später beschrieben). Zu diesem Zweck wird das Hemmsignal K, welches von der Antriebsschaltung 5 ausgegeben wird, der Spannungserzeugungsschaltung 4 zugeführt.
Der Verbrennungsmotor ist mit einer Vielzahl von Einspritzern 6 des Zylindereinspritztyps (Direkt-Treibstoffeinspritzung) ausgestattet, welche individuell elektrisch angetrieben werden, ansprechend auf das Treibstoffeinspritzsignal J, welches von der Spannungserzeugungsschaltung 4 mittels der Antriebsschaltung 5 zugeführt wird, zur Einspritzung des Treibstoffs direkt in die individuellen Zylinder des Verbrennungsmotors.
Es braucht nicht erwähnt zu werden, daß das Treibstoffeinspritzsignal J die Treibstoffeinspritzer in Übereinstimmung mit der Treibstoffeinspritzmenge und der Treibstoffeinspritzzeit steuert, welche von der Steuerparameter-Arithmetikvorrichtung 2 Zylinder für Zylinder bestimmt werden.
2 ist ein Blockdiagramm, welches schematisch eine Konfiguration der Spannungserzeugungsschaltung 4 zeigt.
In 2 enthält die Spannungserzeugungsschaltung 4 ein Paar von Hochspannungs-Erzeugungsvorrichtungen 4H1 und 4H2. Jede der Hochspannungs-Erzeugungsvorrichtungen 4H1 und 4H2 ist dafür ausgelegt ein Übererregungssignal (wird später beschrieben) zu Beginn einer Periode oder Dauer des Treibstoffeinspritzsignals J zu liefern. Ferner enthält die Spannungserzeugungsschaltung 4 ein Paar von Niederspannungs-Erzeugungsvorrichtungen 4L1 und 4L2, welche jeweils dafür ausgelegt sind, den Erregungsstrom auf einem niedrigen konstanten Strompegel zu halten.
Die Hochspannungs-Erzeugungsvorrichtungen 4H1; 4H2 und die Niederspannungs-Erzeugungsvorrichtungen 4L1; 4L2 sind parallel in einer Anzahl vorgesehen, welche jener der Gruppen von zu steuernden Zylindern entspricht, und sind jeweils mit der Anode der Batterie 3 verbunden. Im Falle des Treibstoffeinspritzer-Steuersystems für den Verbrennungsmotor des Zylindereinspritztyps, welcher nun betrachtet wird, wird angenommen, daß die Motorzylinder in zwei Gruppen klassifiziert sind. Dementsprechend sind die Hochspannungs-Erzeugungsvorrichtungen 4H1; 4H2 und die Niederspannungs-Erzeugungsvorrichtungen 4L1; 4L2 jeweils in Paaren vorgesehen, wie oben erwähnt.
Hohe Spannungen werden von den Hochspannungs-Erzeugungsvorrichtungen 4H1 und 4H2 erzeugt und jeweils durch VH1 und VH2 dargestellt, während niedrige Spannungen von den Niederspannungs-Erzeugungsvorrichtungen 4L1 und 4L2 erzeugt werden, und jeweils durch VL1 und VL2 dargestellt werden.
Andererseits werden Hemmsignale K1 und K2 von der Antriebsschaltung 5 erzeugt, um individuell und unabhängig die Hochspannungsausgaben der jeweiligen Hochspannungs-Erzeugungsvorrichtungen 4H1 und 4H2 zu hemmen, während einer Periode, in welcher das Übererregungssignal ausgegeben wird. Im folgenden wird diese Periode auch als die Übererregungsperiode bezeichnet.
3 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konfiguration der in 1 gezeigten Antriebsschaltung 5 zeigt, unter der Annahme, daß der nun betrachtete Verbrennungsmotor ein Sechszylinder-Motor ist, welcher auch als Motor des V-Typs bezeichnet wird.
In 3 sind Treibstoffeinspritzer 61, ..., 66 jeweils in Zusammenhang mit den Motorzylindern #1, ..., #6 vorgesehen. Jeder der Treibstoffeinspritzer ist mit einer Erregungsspule ausgestattet, um das Einspritzerventil anzutreiben. Dementsprechend werden zur Vereinfachung der Darstellung die Treibstoffeinspritzer in 3 jeweils in der Form von Erregungsspulen gezeigt.
Steuersignale C1, ..., C6 werden für die Zylinder #1, ..., #6 erzeugt, um jeweils für diese die Treibstoffeinspritzungen zu steuern, während Treibstoffeinspritzsignale oder Erregungströme J1, ..., J6 dazu gebracht werden, jeweils durch die Erregungsspulen der Treibstoffeinspritzer 61, ..., 66 zu fließen.
Übererregungssignal-Erzeugungsvorrichtungen 11, ..., 16 sind so ausgelegt, daß sie Übererregungssignale E1, ..., E6 für jeden der Zylinder #1, ..., #6 ansprechend auf die Steuersignale C1, ..., C6 jeweils erzeugen.
Schaltvorrichtungen 21, ..., 26 dienen dem Ein/Aus-Schalten der Hochspannung VH1 oder VH2, jeweils ansprechend auf die Übererregungssignale E1, ..., E6.
Genauer gesagt wird die von der Hochspannungs-Erzeugungsvorrichtung 4H1 erzeugte Hochspannung VH1 an die Treibstoffeinspritzer 61, 63 und 65 der Zylinder #1, #3 und #5 angelegt, jeweils mittels der Schaltvorrichtungen 21, 23 und 25.
Andererseits wird die von der Hochspannungs- Erzeugungsvorrichtung 4H2 ausgegebene Hochspannung VH2 an die Einspritzer 62, 64 und 66 der Zylinder #2, #4 und #6 angelegt, jeweils mittels der Schaltvorrichtungen 22, 24 und 26.
Haltestrom-Erzeugungsvorrichtungen 31, ..., 36 arbeiten als Schaltvorrichtungen zum Ein/Aus-Schalten der Niederspannung VL1 oder VL2 ansprechend auf das Steuersignal C1, ..., C6, um damit den Treibstoffeinspritzern 61, 63, 65; 62, 64, 66 der individuellen Zylinder #1, ..., #6 konstante Halteströme zuzuführen, indem die Niederspannung VL1 oder VL2 angelegt wird.
Genauer gesagt wird der aus den Niederspannungen VL1 und VL2, welche von der Niederspannungs-Erzeugungsvorrichtung 4L1 erzeugt werden, abgeleitete Haltestrom den Treibstoffeinspritzern 61, 63, und 65 der Zylinder #1, #3 und #5 zugeführt, jeweils mittels der Haltestrom-Erzeugungsvorrichtungen 31, 33 und 35.
Andererseits wird der Haltestrom, welcher aus der Niederspannung VL2 abgeleitet wird, die von der Niederspannungs-Erzeugungsvorrichtung 4L2 erzeugt wird, den Einspritzern 62, 64 und 66 der Zylinder #2, #4 und #6 zugeführt, jeweils mittels der Haltestrom-Erzeugungsvorrichtungen 32, 34 und 36.
Hochgeschwindigkeits-Stromunterbrechungsvorrichtungen 41, ..., 46 sind jeweils parallel mit den Erregungsspulen der Treibstoffeinspritzer 61 bis 66 der Zylinder #1 bis #6 eingefügt, um schnell die Erregungsströme für die Treibstoffeinspritzer 61 bis 66 zu unterbrechen, welche jeweils durch die Treibstoffeinspritzsignale J1 bis J6 dargestellt werden.
Ferner sind Dioden D1 bis D6 zwischen den Haltestrom-Erzeugungsvorrichtungen 31 bis 36 und den Treibstoffeinspritzern 61 bis 66 jeweils eingefügt, um es den Halteströmen zu gestatten zu den Treibstoffeinspritzern 61 bis 66 zu fließen, während verhindert wird, daß die Ströme aufgrund der Hochspannungen VH1 und VH2 umgekehrt zu den Haltestrom-Erzeugungsvorrichtungen 31 bis 36 über die Schaltvorrichtungen 21 bis 26 fließen.
Die Hemmvorrichtungen 51; 52 erzeugen jeweils die Hemmsignale K1; K2, um individuell den Betrieb der Hochspannungs-Erzeugungsvorrichtungen 4H1; 4H2 während der Übererregungsperiode (d. h. der Ausgabeperioden der Übererregungssignale E1, ..., E6) jeweils zu hemmen.
Genauer gesagt erzeugt die Hemmvorrichtung 51, welche in Zusammenhang mit den Zylindern #1, #3 und #5 vorgesehen ist, daß Hemmsignal K1 für die Hochspannungs-Erzeugungsvorrichtung 4H1 ansprechend entweder auf das Übererregungssignal E1, E3 oder E5.
Andererseits erzeugt die Hemmvorrichtung 52, welche mit den Zylindern #2, #4 und #6 zusammenhängt das Hemmsignal K2 für die Hochspannungs-Erzeugungsvorrichtung 4H2 ansprechend entweder auf das Übererregungssignal E2, E4 oder E6.
Die Hochspannungs-Erzeugungsvorrichtung 4H1 und die Niederspannungs-Erzeugungsvorrichtung 4L1 sind in Zusammenhang mit der Zylindergruppe vorgesehen, welche die Zylinder #1, #3 und #5 enthält, während die Hochspannungs-Erzeugungsvorrichtung 4H2 und Niederspannungs-Erzeugungsvorrichtung 4L2 mit einer anderen Zylindergruppe vorgesehen sind, welche die Zylinder #2, #4 und #6 enthält.
4 ist ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung des Betriebs des Treibstoffeinspritzer-Steuersystems für den Verbrennungsmotor des Zylindereinspritztyps nach der vorliegenden Ausführung der Erfindung, und es zeigt Veränderungen in den Steuersignalen C1 bis C6, den Treibstoffeinspritzsignalen J1 bis J6 und den Hochspannungen VH1 und VH2, als Funktion des Zeitverlaufs.
Im Falle des Verbrennungsmotors des Zylindereinspritztyps wird die Treibstoffeinspritzungs-Steuerung für die individuellen Zylinder #1 bis #6 im Verdichtungstakt der vier Takte, d. h. der Ansaugtakt, der Verdichtungstakt, der Zündungstakt und dann der Auspufftakt, durchgeführt.
Ferner, in dem Fall des Sechszylinder-Motors des V-Typs, wird die elektrische Stromzuführung an die Treibstoffeinspritzer 61, ..., 66 im allgemeinen in der Sequenz der Zylinder #1, #2, #3, #4, #5 und #6 gesteuert. In anderen Worten, die Treibstoffeinspritzsignale J1, ..., J6 werden in der oben erwähnten Sequenz erzeugt.
Dementsprechend besteht jede der oben erwähnten Zylindergruppen aus den Zylindern, deren Takte um zwei Takte in dem Viertakt-Motor beabstandet sind. Genauer gesagt bilden die Zylinder, für welche die Treibstoffeinspritzung bei jedem zweiten Takt gesteuert wird oder deren Verdichtungstakte um zwei Takte beabstandet sind, Sätze von Zylindern, die gruppenweise zu steuern sind.
Im folgenden wird der Satz der Zylinder #1, #3 und #5, welcher als Gruppe oder gruppenweise gesteuert werden soll, als eine erste Gruppe bezeichnet, während der Satz der Zylinder #2, #4 und #6, welche gruppenweise gesteuert werden sollen, als zweite Gruppe bezeichnet wird.
Als nächstes richtet sich die Beschreibung auf den Betrieb des Treibstoffeinspritzer-Steuersystems für den Verbrennungsmotor des Zylindereinspritztyps gemäß der vorliegende Ausführung der Erfindung, welche in den 1 bis 3 gezeigt ist, unter Bezugnahme auf 4.
Als erstes heben die Hochspannungs-Erzeugungsvorrichtungen 4H1 und 4H2, welche Teil der Spannungserzeugungsschaltung 4 sind, die Batteriespannung VB an, um dadurch die Hochspannungen VH1 und VH2 zu erzeugen, welche höher sind als die Batteriespannung VB.
Andererseits dienen die Niederspannungs-Erzeugungsvorrichtungen 4L1 und 4L2, welche Bestandteil der Spannungserzeugungsschaltung 4 sind, dazu, die Batteriespannung VB zu erniedrigen bzw. abzustufen, um dadurch die konstanten Niederspannungen VL1 und VL2 zu erzeugen, welche niedriger sind als die Batteriespannung VB.
Die Übererregungssignal-Erzeugungsvorrichtungen 11, ..., 16 erzeugen die Übererregungssignale E1, ..., E6 für die Treibstoffeinspritzer 61 bis 66 der individuellen Zylinder #1, ..., #6, ansprechend auf die Steuersignale C1, ..., C6, welche aus der Steuerparameter-Arithmetikvorrichtung 2 zu Beginn der Treibstoffeinspritzsignale J1, ..., J6 jeweils zugeführt werden (siehe 4).
Die Hemmvorrichtung 51 erzeugt das Hemmsignal K1 während der Übererregungsperiode der ersten Gruppe (d. h. der Ausgabeperioden der Übererregungssignale E1, E3 und E5) um dadurch vorübergehend die Anhebe-Funktion der Hochspannungs-Erzeugungsvorrichtung 4H1 zu sperren bzw. abzuschalten.
Ähnlich erzeugt die Hemmvorrichtung 52 das Hemmsignal K2 während der Übererregungsperiode der zweiten Gruppe (d. h. der Ausgabeperioden der jeweiligen Übererregungssignale E2, E4 und E6) um dadurch die Anhebe-Funktion der Hochspannungs-Erzeugungsvorrichtung 4H2 vorübergehend zu sperren bzw. abzuschalten.
Auf diese Weise wird die Hochspannung VH1 für die erste Gruppe ansprechend auf die Übererregungssignale E1, E3 und E5 abgeschaltet, während die Hochspannung VH2 für die zweite Gruppe ansprechend auf die Übererregungssignale E2, E4 und E6 abgeschaltet wird, wie aus 4 ersichtlich ist.
Die Schaltvorrichtungen 21, 23 und 25 werden eingeschaltet (geschlossen) ansprechend auf die Übererregungssignale E1, E3 und E5, um die Hochspannung VH1 jeweils an die Treibstoffeinspritzer 61, 63 und 65 der ersten Gruppe zu liefern.
Andererseits werden die Schaltvorrichtungen 22, 24 und 26 ansprechend auf die jeweiligen Übererregungssignale E2, E4 und E6 geschlossen, um die Hochspannung VH2 an die Treibstoffeinspritzer 62, 64 und 66 der zweiten Gruppe jeweils zu liefern.
Die Haltestrom-Erzeugungsvorrichtungen 31, 33 und 35 werden eingeschaltet (geschlossen) ansprechend auf die Steuersignale C1, C3 und C5, um die konstante Niederspannung VL1 an die Treibstoffeinspritzer 61, 63 und 66 der ersten Gruppe zu liefern, um dadurch die Treibstoffeinspritzer 61, 63 und 65 in dem Zustand mit offenem Ventil zu halten.
Ähnlich werden die Haltestrom-Erzeugungsvorrichtungen 32, 34 und 36 eingeschaltet bzw. betätigt ansprechend auf die Steuersignale C2, C4 und C6, um die konstante Niederspannung VL2 den Treibstoffeinspritzern 62, 64 und 66 der zweiten Gruppe zuzuführen, um dadurch die Treibstoffeinspritzer 61, 63 und 66 in dem Zustand mit offenem Ventil zu halten.
Während der Haltestrom-Zuführungsperiode, welche dem Ende der Übererregungsperiode folgt, nehmen die Hochspannungs-Erzeugungsvorrichtungen 4H1 und 4H2 den Spannungsanhebebetrieb wieder auf, um erneut die Hochspannungen VH1 und VH2 zu erzeugen.
Mit den Hochgeschwindigkeits-Stromunterbrechungsvorrichtungen 41 bis 46 kann die Unterbrechung des Stroms mit hoher Geschwindigkeit bei der Entregung der Treibstoffeinspritzer 61, ..., 66 verwirklicht werden (d. h. wenn die Stromzuführung zum Treibstoffeinspritzer 61, ..., 66 unterbrochen werden soll).
Nun wird die Stromzuführungssteuerung für den Treibstoffeinspritzer 61 des Zylinders #1, welcher zur ersten Gruppe gehört, konkreter beschrieben.
Zunächst erzeugt die Übererregungssignal-Erzeugungsvorrichtung 11 das Übererregungssignal E1 nur für eine vorbestimmte Zeit in der Anfangsphase des Treibstoffeinspritzsignals J1 ansprechend auf das Steuersignal C1.
Als Ergebnis wird die Schaltvorrichtung 21 eingeschaltet, wodurch die Hochspannung VH1 an den Treibstoffeinspritzer 61 durch die Schaltvorrichtung 21 angelegt wird. Somit wird der Treibstoffeinspritzer 61 aufgrund des Übererregungsstroms, welcher dem Übererregungssignal E1 entspricht, geöffnet.
In der Folge, wenn die An-Zeit-Dauer des Steuersignals C1 länger ist als die vorbestimmte Zeit des vorher erwähnten Übererregungssignals E1, wird die Haltestrom-Erzeugungsvorrichtung 31 durch das Steuersignal C1 eingeschaltet, woraus folgt, daß der Treibstoffeinspritzer 61 über die Diode D1 mit der konstanten Niederspannung VL1 versorgt wird.
Auf diese Weise wird die Erregung des Treibstoffeinspritzsignals J1 bei einem vorbestimmten Stromwert gehalten, welcher es dem Treibstoffeinspritzer 61 erlaubt in dem geöffneten Zustand gehalten zu werden.
Danach, wenn das Steuersignal C1 gelöscht wird indem die Energiezuführung an den Treibstoffeinspritzer 61 beendet wird, wird die Haltestrom-Erzeugungsvorrichtung 31 abgeschaltet indem das Treibstoffeinspritzsignal oder der Strom J1 durch die Hochgeschwindigkeits-Stromunterbrechungsvorrichtung 41 schnell unterbrochen wird.
Die Stromzuführungs- oder Erregungs-Steuerung für den Treibstoffeinspritzer 62 des Zylinders #2, welcher der zweiten Gruppe angehört, wird auf ähnliche Weise durchgeführt wie im Fall des Treibstoffeinspritzers 61 für die oben beschriebene erste Gruppe, außer daß die Hochspannung VH2 für die Übererregung und die Niederspannung VL2 für den Haltestrom verwendet werden, anstelle jeweils der Hochspannung VH1 und der Niederspannung VL1. In jenem Fall wird das Treibstoffeinspritzsignal J2 ansprechend auf das Steuersignal C2 durch Zusammenarbeit der Übererregungssignal-Erzeugungsvorrichtung 12, der Schaltvorrichtung 22, der Haltestrom-Erzeugungsvorrichtung 32, der Diode D2 und der Hochgeschwindigkeits-Stromunterbrechungsvorrichtung 42 erzeugt.
In der Folge wird die Stromzuführungs-Steuerung ähnlich in der Reihenfolge des Zylinders #3, welcher zur ersten Gruppe gehört, des Zylinders #4, welcher zur zweiten Gruppe gehört, usw. durchgeführt.
Auf diese Weise wird die Stromzuführungs- oder Erregungs-Steuerung für den Treibstoffeinspritzer 61 bis 66 der Zylinder #1 bis #6 sequentiell durchgeführt.
In der Spannungserzeugungsschaltung 4, welche für die Zuführung der elektrischen Ströme an die individuellen Treibstoffeinspritzer 61 bis 66 vorgesehen ist, sind die Hochspannungs-Erzeugungsvorrichtung 4H1 zur Zuführung des Übererregungsstroms, und die Niederspannungs-Erzeugungsvorrichtung 4L1 zur Zuführung des Haltestroms, für die Treibstoffeinspritzer 61, 63 und 65 der ersten Gruppe vorgesehen.
Andererseits sind die Hochspannungs-Erzeugungsvorrichtung 4H2 zur Zuführung des Übererregungsstroms und die Niederspannungs-Erzeugungsvorrichtung 4L2 zur Zuführung des Haltestroms, für die Treibstoffeinspritzer 62, 64 und 66 der zweiten Gruppe vorgesehen.
Um es anders auszudrücken, sind die Hochspannungs-Erzeugungsvorrichtung und die Niederspannungs-Erzeugungsvorrichtung unabhängig von den Treibstoffeinspritzern der Zylinder eingerichtet, deren Treibstoffeinspritzzeit um zwei Takte beabstandet ist, wie oben beschrieben. Aufgrund dieser Anordnung können die Spannungen VH1 und VH2 abwechselnd wirksam gemacht werden.
Somit, selbst wenn das Zeitintervall, welches zwischen den Zeitpunkten zum Starten der Stromzuführung an die Treibstoffeinspritzer 61 bis 66 der individuellen Zylinder #1, ..., #6 liegt, kurz wird, kann die Stromzuführung an die individuellen Treibstoffeinspritzer 61, ..., 66 ohne die Notwendigkeit zur Verbesserung der Ansprechfähigkeit oder Ansprechleistungsfähigkeit der Hochspannungs-Erzeugungsvorrichtungen 4H1 und 4H2 durchgeführt werden.
Als Ergebnis hiervon, in dem Treibstoffeinspritzer-Steuersystem für einen Mehrzylinder-Verbrennungsmotor des Einspritztyps (z. B. Sechszylinder- oder Achtzylinder-Motor) oder für einen Dieselmotor, wird der Ansprechfähigkeit oder Ansprechleistungsfähigkeit der Hochspannungs-Erzeugungsvorrichtungen 4H1 und 4H2 im wesentlichen keine Beschränkung auferlegt, selbst wenn der Treibstoffeinspritz-Startzyklus kurz wird.
Selbst in dem Vierzylinder-Motor kann eine Teilungs-Treibstoffeinspritzung verteilt über eine Vielzahl von Takten durchgeführt werden, um eine ausreichende Treibstoffeinspritzmenge sicherzustellen. In jenem Fall wird die Treibstoffeinspritzsteuerung für eine Vielzahl von Motorzylindern durchgeführt, deren Takte aufeinanderfolgen. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß, da die Zylinder, welche zu jeder der zu steuernden Zylindergruppen gehören, gemäß der Lehre der Erfindung durch zwei Takte beabstandet sind, die Energiezuführung geteilt durchgeführt werden kann, wodurch die Stromkonzentration verhindert werden kann.
Ferner, da die Ausgabe der Hochspannungen VH1 und VH2 an einer frühen Stufe der Stromzuführung an die Treibstoffeinspritzer 61 bis 66 gehemmt wird, kann ein nutzloser Energieverbrauch während der Übererregungsperiode ausgeschlossen werden.
Es sollte auch erwähnt werden, daß die Hochspannungs-Erzeugungsvorrichtung 4H1; 4H2 gewöhnlich durch einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler eingerichtet wird, welcher eine Spannungsanhebedrossel enthält. Folglich, wenn die Hochspannungs-Erzeugungsvorrichtung 4H1; 4H2 während der Erregungsperiode betätigt wird, kann ein starkes elektromagnetisches Rauschen erzeugt werden. Da jedoch der Ausgabevorgang der Hochspannung VH1; VH2 während der Übererregungsperiode gemäß der Lehre der Erfindung gehemmt wird, kann eine solche Erzeugung von Rauschen unterdrückt werden, was einen weiteren Vorteil darstellt.
Viele Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der ausführlichen Beschreibung hervor, und somit wird durch die angehängten Ansprüche beabsichtigt, alle solche Merkmale und Vorteile des Systems abzudecken, welche in den wahren Geist und Umfang der Erfindung fallen. Ferner, da verschiedene Modifikationen und Kombinationen dem Fachmann leicht in den Sinn kommen werden, ist nicht beabsichtigt, die Erfindung auf die genaue Konstruktion und den genauen Betrieb, welche veranschaulicht und beschrieben wurden, zu beschränken.
Als Beispiel, obwohl die Erfindung in Zusammenhang mit dem Treibstoffeinspritzer-Steuersystem für den Mehrzylinder-Motor beschrieben wurde, welcher sechs oder mehr Zylinder enthält, sollte klar sein, daß die Erfindung genauso gut auf einen Verbrennungsmotor angewendet werden kann, bei welchem die Teilungs-Treibstoffeinspritzung gewählt wurde, selbst wenn die Zahl der Motorzylinder klein ist, wie im Fall eines Motors, welcher vier oder weniger Zylinder hat.
Obwohl die Erfindung in Anwendung bei einem Treibstoffeinspritzer-Steuersystem für einen Verbrennungsmotor des Zylindereinspritztyps beschrieben ist, ist klar, dass die Erfindung genauso gut auf Treibstoffeinspritzer-Steuersysteme anderer Arten angewendet werden kann, in welchen die elektromagnetischen Ventile Lasten darstellen, für welche die Stromzuführung gesteuert werden soll.

Claims

System zur Steuerung einer Treibstoff-Einspritzvorrichtung einer Zylinder-Brennkraftmaschine, welche mehrere Zylinder (#1 bis #6) und mehrere Treibstoff-Einspritzeinrichtungen (61 bis 66) aufweist zum Einspritzen von Treibstoff in die jeweiligen Zylinder (#1 to #6) der Brennkraftmaschine, wobei das System umfasst: eine Sensoreinrichtung (1) zum Erfassen des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine und Ausgeben einer entsprechenden Betriebszustands-Information (D); eine Steuerparameter-Berechnungseinrichtung (2) zum Berechnen einer Treibstoff-Zuführungsmenge und einer Treibstoff-Einspritzzeit auf der Grundlage der Betriebszustands-Information (D) und zum Ausgeben entsprechender Steuersignale (C1, ..., C6); eine Treiberschaltung (5) zum elektrischen Treiben der Treibstoff-Einspritzeinrichtungen (61 to 66) durch Ausgeben von Treibstoff-Einspritzsignalen (J1, ... J6) an die Treiberschaltung (5) in Abhängigkeit von den von der Steuerparameter-Berechnungseinrichtung (2) empfangenen Steuersignalen (C1, ..., C6); und eine Spannungserzeugungsschaltung (4) zum Steuern der Treiberschaltung (5); wobei die Spannungserzeugungsschaltung (4) umfasst: Hochspannungs-Erzeugungseinrichtungen (4H1; 4H2) zum Abgeben von Übererregungssignalen (E1, ..., E6) in einer Anfangsphase der Treibstoff-Einspritzsignale (J1, ..., JE); und Niederspannungs-Erzeugungseinrichtungen (4L1; 4L2) zum Konstanthalten der Treibstoff-Einspritzsignale (J1, J6) bei einem vorbestimmten Strompegel; wobei die Hochspannungs-Erzeugungseinrichtungen (4H1; 4H2) und die Niederspannungs-Erzeugungseinrichtungen (4L1; 4L2) (4L1; 4L2) jeweils in Parallelschaltung in einer Anzahl vorgesehen sind, welche der Anzahl von Gruppen (#1, #3, #5; #2, #4, #6) von Zylindern (#1, ..., #6) entspricht, die jeweils gruppenweise zu steuern sind; und wobei die Treiberschaltung (5) Hemmeinrichtungen (51; 52) aufweist zum individuellen Hemmen von Hochspannungs-Ausgängen der Hochspannungs-Erzeugungseinrichtungen (4H1; 4H2) während der Zeitdauer der Ausgabe von Übererregungssignalen (E1, E6) für die zu steuernden Zylindergruppen (#1, #3, #5; #2, #4, #6).
System nach Anspruch 1, bei welchem die Hemmeinrichtungen (51; 52) die Erzeugung einer Hochspannung durch die Hochspannungs-Erzeugungseinrichtungen (4H1; 4H2) hemmen in Abhängigkeit von Übererregungssignalen (E1, ..., E6) für die zu steuernden Zylindergruppen (#1, #3, #5; #2, #4, #6).
System nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem für die Zylinder (#1, #3, #5; #2, #4, #6), die von den Hochspannungs-Erzeugungseinrichtungen (4H1; 4H2) und den Niederspannungs-Erzeugungseinrichtungen (4L1; 4L2) gruppenweise mit Spannung versorgt werden, die Sequenz der Treibstoff-Einspritzungen jeweils um zwei Takte gegeneinander versetzt ist.