用于燃料喷射阀的驱动系统和驱动方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及用于燃料喷射阀的驱动系统和驱动方法，该驱动系统和驱动方法使设置在内燃机中的燃料喷射阀打开或关闭。
【背景技术】
[0002]已知一种驱动系统，所述驱动系统包括将电池的电压升压的升压电路和用通过所述升压电路升压的电压充电的电容器。在如此构造的驱动系统中，电容器和电池中的一个被选择性地用作燃料喷射阀的电源。
[0003]例如，日本专利申请公开N0.2004-251149(JP 2004-251149A)描述了燃料喷射阀通过电容器通电，所述电容器能够从通电开始时刻起到经历了预先确定的时间的时刻施加高于电池电压的电压，并且在此之后，燃料喷射阀被电池通电。JP 2004-251149A也描述了当电源从电容器改变为电池时，电容器用从电池供给的电流充电，由于燃料喷射阀的通电而降低的电容器的电压被恢复。
【发明内容】
[0004]在从多个燃料喷射阀依次喷射燃料时，存在如下的情况，即，燃料喷射阀中的当前喷射燃料的一个燃料喷射阀的通电开始时刻和在当前燃料喷射前已经开始燃料喷射的上个燃料喷射阀的通电开始时刻之间的间隔极短。在该情况中，当前燃料喷射阀的通电可能在如下状态下开始，即，在所述状态中电容器的电压仍低于基于电容器的电容确定的上限电压。
[0005]S卩，当通电开始的间隔极短时，当前燃料喷射阀从电容器的通电可能在上个燃料喷射阀正从电容器通电时开始或可能在电容器的电压正通过从电池充电电容器而被恢复时开始。在该情况中，当前燃料喷射阀的通电在如下状态下开始，即，电容器的电压低于上限电压。因此，与当前燃料喷射阀的通电在电容器的电压处于等于上限电压的水平的状态中开始的情况相比，流过燃料喷射阀的螺线管的激励电流的上升速度变慢，并且发生燃料喷射阀的打开延迟。因此，燃料喷射量可能降低。
[0006]构思了如下方法作为抑制由于燃料喷射阀的该打开延迟而导致的燃料喷射量降低的方法，其中使用检测系统例如传感器来监测电容器的电压，并且基于由检测系统检测到的电压的检测值来设定每个燃料喷射阀的通电时间。利用该方法，通过当由检测系统检测到的电压检测值降低时将每个燃料喷射阀的通电时间延长，可抑制燃料喷射量的降低。
[0007]然而，当每个燃料喷射阀从电容器通电时或当电容器通过充电恢复时，电容器的电压变化速度是显著高的，因此以上所述的检测系统可能无法监测电容器的该电压变化。例如，当每个燃料喷射阀从电容器通电时，在使用检测系统的电容器的电压检测中发生延迟，因此通过检测系统检测到的电压的检测值趋向于是比电容器的实际电压值高的值。通过以该方式使用指示了比实际电压的值高的检测值设定的通电时间短于基于电容器的实际电压的通电时间。因此，当基于通过使用电压的检测值而设定的通电时间来控制每个燃料喷射阀时，可能无法从每个燃料喷射阀以适合于所要求的喷射量的足够的量来喷射燃料。
[0008]本发明提供了用于燃料喷射阀的驱动系统和驱动方法，所述驱动系统和驱动方法通过将每个燃料喷射阀的通电时间设为适合于在通电开始时刻时的电容器的实际电压的时间长度，可导致燃料喷射阀以适合于所要求的喷射量的足够的量喷射燃料。
[0009]本发明的第一方面提供了燃料喷射阀的驱动系统。驱动系统包括电池、电容器、驱动控制单元和电子控制单元。所述电容器被构造成用从所述电池供给的电力充电。所述驱动控制单元被构造成选择性地使用所述电池和所述电容器中的一个作为电源，并且被构造成通过控制多个燃料喷射阀从所述电池和所述电容器中的一个的通电来打开或关闭所述多个燃料喷射阀。电子控制单元被构造成:(a)通过经由对所述驱动控制单元的控制而对所述多个燃料喷射阀通电来使所述多个燃料喷射阀喷射燃料，(b)当在从所述多个燃料喷射阀依次喷射燃料时在所述燃料喷射阀中的首先开始通电的上一个燃料喷射阀的通电开始和所述燃料喷射阀中的随后开始通电的当前一个燃料喷射阀的通电开始之间的通电开始间隔长于或等于所述燃料喷射阀中的上一个燃料喷射阀的峰值到达时间时，在所述通电开始间隔缩短时延长所述燃料喷射阀中的所述当前一个燃料喷射阀的通电时间，并且(c)当所述通电开始间隔短于所述峰值到达时间时，在所述通电开始间隔缩短时缩短所述燃料喷射阀中的所述当前一个燃料喷射阀的通电时间。所述峰值到达时间是第一通电开始时刻和峰值达到时刻之间的时间间隔。所述第一通电开始时刻是所述燃料喷射阀中的所述上一个燃料喷射阀的通电开始的时刻。所述峰值达到时刻是流过所述燃料喷射阀中的所述上一个燃料喷射阀的螺旋管的激励电流达到峰值电流值的时刻，所述峰值电流值在所述燃料喷射阀中的所述上一个燃料喷射阀的燃料喷射时设定。所述通电开始间隔是所述第一通电开始时刻和第二通电开始时刻之间的时间间隔，所述第二通电开始时刻是所述燃料喷射阀中的所述当前一个燃料喷射阀的通电开始的时刻。
[0010]通过根据本发明的第一方面的驱动系统，当燃料喷射阀中的每个燃料喷射阀的通电结束时，电容器的电压通过用从电池供给的电力充电而恢复。因此，当作为第一通电开始时刻和第二通电开始时刻之间的时间间隔的通电开始间隔长于或等于作为从第一通电开始时刻到峰值达到时刻的时间间隔的峰值到达时间时，在通电开始间隔缩短时允许恢复电容器的电压的时间缩短。因此，当通电开始间隔长于或等于峰值到达时间时，可估计到在通电开始间隔缩短时在第二通电开始时刻的电容器的电压降低。
[0011]取决于每个燃料喷射阀的喷射模式，因为通电开始间隔明显地短，所以通电开始间隔可以短于峰值到达时间。即，在燃料喷射阀中的任意一个燃料喷射阀从电容器通电时，燃料喷射阀中的依次执行燃料喷射的另一个燃料喷射阀的通电可从电容器开始。在该情况中，依次执行燃料喷射的燃料喷射阀从电容器的通电开始，而不等待电容器的电压通过充电的恢复的开始。因此，当通电开始间隔短于峰值到达时间时，在第二通电开始时刻的电容器的电压可被估计为在通电开始间隔延长时该电压降低。
[0012]因此，在以上的构造中，当通电开始间隔长于或等于峰值到达时间时，在通电开始间隔缩短时，通电从第二通电开始时刻开始的燃料喷射阀的通电时间被延长。另外，当通电开始间隔短于峰值到达时间时，在通电开始间隔缩短时，通电从第二通电开始时刻开始的燃料喷射阀的通电时间缩短。通过以该方式考虑到通电开始间隔和峰值到达时间之间的关系，可设定通电从第二通电开始时刻开始的当前燃料喷射阀的通电时间，在所述设定中考虑了电容器的电压从第一通电开始时刻降低的实际模式，所述第一通电开始时刻是上个燃料喷射阀的通电开始时刻。即，与基于由检测系统例如传感器检测到的电容器的电压的检测值来设定通电时间的情况不同，可设定通电时间而不受到电容器的电压的实际变化速度和通过检测系统检测到的的电压的检测值的变化速度之间的偏差的任何影响。因此，通过基于通电开始间隔和峰值到达时间来设定通电时间，可使通电时间接近适合于在第二通电开始时刻的电容器的实际电压的时间。通过基于以上通电时间来控制每个燃料喷射阀，可导致每个燃料喷射阀以适合于要求的喷射量的足够的量喷射燃料。
[0013]在根据本发明的第一方面的驱动系统中，电子控制单元可以被构造成:(d)当所述通电开始间隔长于或等于所述峰值到达时间时，在所述通电开始间隔缩短时减小在所述第二通电开始时刻的所述电容器的电压估计值，(e)当所述通电开始间隔短于所述峰值到达时间时，在所述通电开始间隔缩短时增大在所述第二通电开始时刻的所述电容器的所述电压估计值，并且(f)在所述第二通电开始时刻的所述电容器的所述电压估计值减小时，将所述燃料喷射阀中的从所述第二通电开始时刻开始通电的所述当前一个燃料喷射阀的通电时间延长。
[0014]当通电开始间隔长于或等于峰值到达时间时，在上个燃料喷射阀通电结束之后开始燃料喷射阀通过电容器的通电。因此，在从峰值达到时刻到第二通电开始时刻的时段中，允许通过以用电池供给的电力对电容器进行充电来恢复电容器的电压。在此时，在通电开始间隔缩短时，允许恢复电容器的电压的时间缩短。因此，可估计到允许恢复电容器的电压的时间缩短时，即在通电开始间隔缩短时，在第二通电开始时刻的电容器的电压降低。因此，在以上的构造中，当通电开始间隔长于或等于峰值到达时间时，在通电开始间隔缩短时，在第二通电开始时刻的电容器的电压估计值降低。因此，当通电开始间隔长于或等于峰值到达时间时，考虑到电容器的通过充电的电压恢复，可计算出在第二通电开始时刻的电容器的电压估计值。
[0015]另一方面，当通电开始间隔短于峰值到达时间时，燃料喷射阀中的一个燃料喷射阀从电容器的通电开始而燃料喷射阀中的另一个燃料喷射阀正在从电容器通电。在燃料喷射阀中的另一个燃料喷射阀正在从电容器通电的情况中，电容器的电压从第一通电开始时刻经过了一段时间后降低。因此，可估计到在通电开始间隔缩短时，在第二通电开始时刻的电容器的电压增加。因此，在以上的构造中，当通电开始间隔短于峰值到达时间时，在通电开始间隔缩短时，在第二通电开始时刻的电容器的电压估计值增加。因此，在通电开始间隔短于峰值到达时间时，可考虑到在通电开始间隔延长时电压降低的事实来计算出在第二通电开始时刻的电容器的电压估计值。
[0016]通过基于如上所述计算的电容器的电压估计值来设定通电从第二通电开始时刻开始的燃料喷射阀的通电时间，可合适地调整从燃料喷射阀的燃料喷射量。
[0017]在根据本发明的第一方面的驱动系统中，电子控制单元可以被构造成:当所述通电开始间隔长于或等于所述峰值到达时间时，通过将通过从在所述第一通电开始时刻的所述电容器的电压值减去电压下降量而获得的一个值和通过将所述通电开始间隔的值与电容器电压上升速度相乘而获得的一个值加在一起，来计算在所述第二通电开始时刻的所述电容器的所述电压估计值。电压下降量可以是由于在从所述第一通电开始时刻到所述峰值达到时刻期间所述燃料喷射阀中的所述上一个燃料喷射阀从所述电容器通电导致的所述电容器的电压下降量。所述电容器电压上升速度可以是在所述电容器的电压通过用从所述电池供给的电力对所述电容器进行充电而恢复时所述电容器的电压恢复速度。电容器的电压下降量与在从第一通电开始时刻到峰值到达时间期间从电容器供给到燃料喷射阀中的上一个燃料喷射阀的螺旋管的电荷的量对应，并且通过将通电开始间隔的值与电容器电压上升速度相乘获得的乘积与在从第一通电开始时刻到第二通电开始时刻期间来自电池的存储在电容器中的电荷的量对应。因此，当通电开始间隔长于或等于峰值到达时间时，可考虑到电容器的直至峰值达到时刻的电压下降量和电容器的通过充电的电压恢复量其后通过执行将电容器的电压下降量和乘积加在一起的计算过程来计算在第二通电开始时刻的电容器的电压估计值。
[0018]另一方面，当通电开始间隔短于峰值到达时间时，依次执行燃料喷射的燃料喷射阀的从电容器的通电开始，而燃料喷射阀中的另一个燃料喷射阀正在从电容器通电。即，在第一通电开始时刻和第二通电开始时刻之间不存在用于电容器的电压恢复的时段。因此，如果可估计从第一通电开始时刻到第二通电开始时刻的时段中从电容器放电的电荷量或与该量对应的值，则可估计在第二通电开始时刻的电容器的电压。即，在从第一通电开始时刻到第二通电开始时刻的时段中从电容器放电的电荷量或与该量对应的值降低时，可估计到在第二通电开始时刻的电容器的电压增加。
[0019]在根据本发明的第一方面的驱动系统中，电子控制单元可以被构造成:当所述通电开始间隔长于或等于所述峰值到达时间时，通过将通过从在所述第一通电开始时刻的所述电容器的电压值减去电压下降量而获得的一个值和通过将所述通电开始间隔的值与电容器电压上升速度相乘而获得的一个值加在一起，来计算在所述第二通电开始时刻的所述电容器的所述电压估计值。在该情况中，以上的乘积变成与在从第一通电开始时刻到第二通电开始时刻的时段中从电容器供给到燃料喷射阀的电荷的量对应的值。因此，当通电开始间隔短于峰值到达时间时，能够通过执行基于以上乘积的计算过程来计算在第二通电开始时刻的电容器的电压估计值，所述计算中考虑到基于在从第一通电开始时刻到第二通电开始时刻的时段中从电容器放电的电荷的量的电压的下降量。
[0020]在峰值到达时间延长时，燃料喷射阀从电容器通电的时间延长，因此可估计到从电容器向燃料喷射阀的通电结束的峰值达到时刻，电容器的电压低。在根据本发明的第一方面的驱动系统中，电子控制单元可以被构造成计算电压下降量，使得在峰值到达时间延长时电压下降量增加。因此，可考虑到由于峰值到达时间的长度导致的影响来计算电压下降量。
[0021 ] 在针对上一个燃料喷射阀的燃料喷射设定的峰值电流值增加时，较大的电流流过燃料喷射阀中的另一个燃料喷射阀的螺旋管，因此从电容器供给到燃料喷射阀中的另一个燃料喷射阀的电荷的量增加。以该方式，在从电容器供给到上个燃料喷射阀的电荷的量增加时，电压下降量增加。在根据本发明的第一方面的驱动系统中，电子控制单元可以被构造成计算电压下降量，使得在针对从上个燃料喷射阀的燃料喷射设定的峰值电流值增加时，电压下降量增加。通过以该方式计算电压下降量，可考虑到由于峰值电流值的幅值导致的影响来计算电压下降量。
[0022]当恒定量的电荷从电容器供给到具有等同的电阻值的对象时，具有小电容的电容器的电压比具有大电容的电容器的电压容易下降。因此，电压下降量可随着对每个燃料喷射阀通电的电容器的电容而变化。在根据本发明的第一方面的驱动系统中，电子控制单元可以被构造成计算电压下降量，使得在电容器的电容降低时，电压下降量增加。通过以该方式计算电压下降量，可考虑到由于电容器的电容导致的影响来计算电压下降量。
[0023]流过燃料喷射阀的螺线管的激励电流的上升速度可随在该时刻的螺旋管的电阻值等变化。在螺旋管的电阻值增加时，激励电流的上升速度降低，因此峰值到达时间趋向于延长。在根据本发明的第一方面的驱动系统中，电子控制单元可以被构造成计算峰值到达时间的值，使得在从第一通电开始时刻到升高检测时刻的时间延长时，峰值到达时间的值增加。所述升高检测时刻可以是流过所述燃料喷射阀中的所述上一个燃料喷射阀的螺旋管的激励电流在所述激励电流上升的过程中超过比所述峰值电流值小的预先规定的电流值的时刻。通过以该方式计算峰值到达时间，可考虑到此时激励电流的上升速度来计算峰值到达时间。
[0024]在峰值电流值增加时，直至流过燃料喷射阀的螺旋管的激励电流达到峰值电流值的时间趋向于延长。即，允许基于针对燃料喷射阀的燃料喷射设定的峰值电流值的幅值来估计峰值到达时间。在根据本发明的第一方面的驱动系统中，电子控制单元可以被构造成计算峰值到达时间，使得在峰值电流值增加时，峰值到达时间延长。通过以该方式计算峰值到达时间，可考虑到针对从燃料喷射阀的燃料喷射设定的峰值电流值的幅值的影响来计算峰值到达时间。
[0025]在电容器的特征方面，电容器的电压趋向于在电容器的电容降低时波动。在根据本发明的第一方面的驱动系统中，电子控制单元可以被构造成计算电容器电压上升速度，使得在电容器的电容降低时电容器电压上升速度增加。通过使用由此计算的电容器电压上升速度，可考虑到由于电容器的电容变化导致的影响来高度精确地估计在第二通电开始时刻的电容器的电压。
[0026]在对电容器进行充电时，在用作电源的电池的电压增加时，可更迅速地结束电容器的充电。因此，可估计到在电池的电压增加时电容器电压上升速度增加。在根据本发明的第一方面的驱动系统中，电子控制单元可以被构造成计算电容器电压上升速度，使得在电池的电压增加时，电容器电压上升速度增加。通过使用由此计算的电容器电压上升速度，可考虑到由于电池的电压变化导致的影响来高度精确地估计在第二通电开始时刻的电容器的电压。
[0027]顺便提及的是，当从电容器向具有等同的电阻值的对象供给相同量的电荷时，具有小电容的电容器的电压比具有大电容的电容器的电压更容易降低。因此，允许基于在正在从电容器对每个燃料喷射阀通电时的电容器的电压下降速度来估计电容器的电容。
[0028]与电压的实际下降速度相比，通过检测系统例如传感器检测到的电压的检测值的下降速度趋向于降低，并且基于电容器的电容变化。即，通过使用电压的检测值的下降