CN101526040B - 用于驱动内燃机的螺线管致动燃料喷射器的方法 - Google Patents

用于驱动内燃机的螺线管致动燃料喷射器的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于驱动内燃机的螺线管致动燃料喷射器的方法。柴油发动机或汽油发动机内螺线管操作燃料喷射器的精确控制需要比通常应用到喷射器的可用电池电压(Vbatt)高的吸合电压(Vpull-in)，且喷射尽可能迅速地结束，以便燃料喷射紧紧遵循螺线管电流轮廓。当初始吸合电压比期望额定值低时，出现相喷射燃料量对于额定数量的偏差。通过监测所选参数的实际值，诸如初始吸合电压(Vpull-in)的实际值，克服这种不方便，且喷射起动时间(te)和螺线管激励时间(ET)相应地被修改。

Description

用于驱动内燃机的螺线管致动燃料喷射器的方法
技术领域
本发明涉及内燃机的燃料喷射。
更具体地，本发明涉及用来驱动螺线管致动燃料喷射器的方法。
背景技术
用于内燃机的燃料喷射器的控制系统和方法在本领域是众所周知的，例如从US-A-4459670，US-A-4355619以及EP-A-0114378。
传统的螺线管燃料喷射器具有螺线管致动器，并包括具有电流线圈和电连接的阀外壳以及具有喷嘴和可移动阀针的阀座。当向这种喷射器提供能量时，即向螺线管致动器提供电流时，线圈产生磁场，该磁场提升阀针离开它的阀座，从而允许燃料流经喷射器并从喷嘴流出以喷向相应汽缸的燃烧室。当喷射器被去能时，即电流不再提供至螺线管致动器时，阀针被压在阀座上。
为了产生燃料喷射，用于喷射的额定起动时间和用于喷射器的额定激励时间(ET)通过电子喷射控制单元并考虑到若干参数而预先确定，这些参数例如包括待喷射的燃料量、发动机速度、发动机功率、废气排放。参见图1的曲线，具有预定额定起动值Vpull-in(吸合(pul-in)电压)的电压V在额定激励时间(te)施加到喷射器螺线管处从而在所述螺线管内产生激励电流I的流动，激励电流在一段时间内非常迅速地从零增大到预定峰值(Ipull-in或吸合电流)，该段时间定义为“吸合期间”。为了允许喷射器喷针的起动运动，激励电流的快速增加允许线圈产生足够强的力以移动喷射器内的机械锚。
为了实现锚的快速运动，螺线管电流I必须尽可能快速地达到峰值Ipull-in。为此，将具有Vpull-in的初始电压施加到喷射器是常见的措施，Vpull-in(例如，在50V和70V之间)比电动汽车的电池可用的典型电压值VBATT(例如，12V)高。较高的初始电压值可用本身已知的增压电路得到。
仍然参见图1的曲线图，在吸合期间的末尾，当打开锚提升时，通常不再有任可将电流I保持在峰值的需要，因为燃料自身压力现能够提供部分力，这对保持锚打开是必需的。由于这个原因，喷射器电流可被减小，如图1的上部曲线图所示，其中，喷射器螺线管内的电流逐渐减小至随后的较低水平。
在吸合期间内，螺线管电流I的梯度基本上与施加到喷射器的电压Vpull-in值成正比。电压V的Vpull-in值通常通过硬件设置，但由于操作中的一些原因，它会比期望值低，因为一些参数诸如环境温度的变化、硬件部件的老化等。如果吸合电压Vpull-in的实际值比期望额定值低，吸合期间内电流I的转换速度或梯度相应地减小，且吸合期间的相应持续时间增加，如图2中提供的三个示例性曲线图所示。结果，锚提升运动相应地延迟，在图2中，通过三个示例性曲线图显示了锚的位移L(其中Lc表示喷射器关闭时锚的位置，Lo表示喷射器打开时锚的位置)。
这样，当吸合电压比期望额定值低时，实际喷射起动相对于额定激励时间具有一定延时，且实际喷射的燃料数量不同于，特别地，小于预期的量。
在通过喷射控制单元所设置的激励时间末，为了减小任何进一步的时延以及燃料实际喷射量与期望量之间的差别，喷射器螺线管内的电流I必须尽可能快地恢复为零。
为了把喷射器电流I尽可能快地带到零，具有相同初始吸合电压值的电压被方便地施加到喷射器，但是具有相对或相反极性。
依照现有技术的方法可能出现另一种问题，该问题通过两个后续喷射之间的时间间隔表示。在某些情况下，由于闭合位移内锚的低速，当两个后续喷射彼此非常接近时，两个喷射时刻会融合到一起，产生远离期望数量的燃料喷射总量。
发明内容
考虑到上述问题，本发明的一个目的是提高驱动螺线管致动燃料喷射器的精确度。
该目的和其它目的根据本发明的方法实现，本发明的主要特征由权利要求1限定。
在一个实施例中，本发明的方法的特征在于，监测初始(吸合)电压的实际值，且喷射起动时间和螺线管激励时间作为所述初始(吸合)电压值的函数而被修改，从而至少部分地补偿所述初始电压的实际值相对于它的额定值的偏差。
根据另一个实施例，螺线管电流初始从零到所述峰值需要的时间期间(吸合期间)的实际持续时间被监测，且喷射起动时间和螺线管激励时间作为它的函数被修改。
附图说明
根据下文的描述，本发明的进一步特性和优点将变得明显，其仅通过非限制性例子并参照附图提供，其中：
图1，其已经被描述，示出了两个曲线图，表示施加到燃料喷射器的螺线管上电压V的示例性时间变化和所述螺线管内电流I流量的相应变化；
图2，其已经被描述，示出了螺线管电流I的变化以及由于施加到喷射器上的吸合电压V的变化引起的喷射器锚的位移L的变化；以及
图3是一方框图，其示出了根据本发明的方法运行的喷射控制系统。
具体实施方式
在第一实施例中，根据本发明的方法基本基于监测吸合(pull-in)电压的实际值：当所述电压的实际值比期望值低，即比预定额定值低时，喷射起动时间和螺线管激励时间被修改从而至少部分地补偿吸合电压的实际值相对于额定值的偏差。特别地，喷射起动时间(或相应的曲柄角度值)相对于额定喷射时间被预测为基本正比于检测到的吸合电压减小的量，且螺线管激励时间ET相对于它的额定值增加基本上正比于吸合电压的减小的量。
通常，吸合电压的减小、喷射起动时间的相应提前以及螺线管激励时间的增加之间的函数关系可以通过简单的实验方法提前获得，且可以映射在喷射控制单元的存储器里。
参照图3，这样的电子单元ECU可包括主处理器1，其连接至喷射硬件块2，该喷射硬件块2实际上驱动喷射器螺线管3。该主处理器1接收多个输入信号，提供关于一些预定参数值，诸如发动机速度，所需发动机功率等的信息。考虑到发生的燃料喷射，处理器1的主计算块4以本身已知的方式计算喷射额定起动时间te以及喷射器螺线管3的额定激励时间ET，其是所述参数值的函数。
主处理器1进一步包括补偿块5，该补偿块5在输入5a处接收信号或指示所选参数实际值的数据，在当前所描述的第一实施例中，这些参数是初始吸合电压Vpull-in的值。
补偿块5检查所述所选参数的当前值是否实际上对应于预定额定值。如果所述参数的实际值比相应的额定值低，补偿块通过预先存储在存储装置内的上述映射产生Δt信号，该信号表示通过其相对于相应的额定值预测喷射起动时间(或曲柄角度)的量。
另外，补偿块5也提供了ΔET信号，其表示待加入到相应的额定值的螺线管激励时间ET的增加。
Δt和ΔET信号或数据被提供给计算块4，计算块4顺次相应地向喷射硬件块2输出螺线管激励时间和喷射起动时间的修改值。
在汽车中，电控单元通常设置在机罩的下方，即充满螺线管噪音的环境中。由于这个原因，所监测的吸合电压在提供给补偿块5之前在模拟或者数字滤波器(在图3中以6表示)中进行低通滤波是方便的。在某些情况下，由此得到的过滤后的电压可能不够准确以执行上面描述的补偿方法。
在这种情况下，根据本发明方法的替代实施例，选取的待监测的参数是吸合期间的实际持续时间，即螺线管电流I从零到峰值所需要的时间期间，峰值在图1中表示为Ipull-in。通常，除监测吸合期间的实际值外，也监测喷射器电流下降期间的实际持续时间(即螺线管电流I最终下降为零所需的时间，见图1)，且两个监测参数(吸合期间和下降期间)被用于根据以前的存储映射确定喷射起动时间和螺线管致动时间的相应补偿值。
在以上描述的任一个实施例中，本发明的方法可以包括监测同一喷射器的两个相继燃料喷射之间的时间间隔，以及当所述时间间隔比预定最小阈值小时，将两个相继燃料喷射合并为单个喷射。在这种情况下，所获得的单个喷射具有与两个额定单独喷射的合并相等的激励时间。
正如上面已经指出的，本发明允许提高喷射起动时间和喷射器激励时间的控制精度，且适用于柴油发动机和汽油发动机。

Claims (3)

1.一种用于驱动内燃机的螺线管致动燃料喷射器(3)的方法，其中，为产生燃料喷射，用于喷射的额定起动时间(te)和用于喷射器(3)的额定激励时间(ET)被作为预定参数的函数预先确定，且具有初始预定额定值(Vpull-in)的电压(V)在额定起动时间(te)被施加到所述螺线管(3)，从而导致在螺线管(3)内激励电流(I)的流动，该激励电流从零增大到一预定峰值(Ipull-in)，
其特征在于，
监测至少一个所选参数的实际值，所选参数与螺线管电流(I)从零到所述峰值(Ipull-in)所需要的时间期间相关，以及
改变作为所述至少一个所选参数值的函数的喷射起动时间(te)和螺线管激励时间(ET)，从而至少部分地补偿所述所选参数的实际值相对于预定额定值的偏差，
其中，所述至少一个所选参数是螺线管电流(I)从零至所述峰值(Ipull-in)所需要的时间期间的实际持续时间。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述螺线管电流(I)最后降为零所需的时间期间的实际持续时间作为另一所选参数被监测。
3.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，监测同一喷射器的两次相继燃料喷射之间的时间间隔，且当所述时间间隔比预定最小阈值小时，所述两次相继燃料喷射被合并为一次单次喷射。
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