CN102213172A - 用于确定电磁燃料喷射器的关闭时间的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于确定电磁燃料喷射器的关闭时间的方法；该方法包括下述步骤：在喷射的开始时间将正电压应用于电磁型执行机构的线圈以使电流环绕通过线圈，该电流造成喷射阀的开启；在喷射的结束时间将负电压应用于线圈以便撤销流过线圈的电流；在撤销流过线圈的电流后，检测线圈两端的电压在时间上的趋势；识别线圈两端的电压的扰动；及识别喷射器的关闭时间，该关闭时间与电压的扰动的时间一致。

Description

用于确定电磁燃料喷射器的关闭时间的方法
技术领域
本发明涉及用于确定电磁燃料喷射器的关闭时间的方法。
背景技术
电磁燃料喷射器(例如，专利申请EP1619384A2描述的类型)包括具有执行燃料传送功能的中心输送通道的圆柱形管状主体，并在端部具有由电磁型执行机构(electromagnetic actuator)控制的喷射阀调节的喷嘴。喷射阀具有销，该销刚性地连接到电磁型执行机构的可移动衔铁(mobilekeeper)，该可移动衔铁通过电磁型执行机构的动作克服将销推压到关闭位置的关闭弹簧的偏置力在喷嘴的关闭位置和开启位置之间移动。阀座由密封件界定，该密封件为盘形并在下部液密地封闭支持主体的中心管道并由喷嘴穿过。电磁型执行机构包括围绕管状主体外部设置的线圈，以及由铁磁材料制成并设置在管状主体内以磁性地吸引可移动衔铁的固定磁极。
通常，喷射阀在将销推压到关闭位置的关闭弹簧的作用下关闭，在关闭位置中，该销压住喷射阀的阀座且可移动衔铁与固定磁极存在间距。为了开启喷射阀，即，将销从关闭位置移动到开启位置，激励电磁型执行机构的线圈以产生克服由关闭弹簧施加的弹力朝向固定磁极吸引可移动衔铁的磁场；在开启步骤期间，当可移动衔铁自身撞击固定磁极时，可移动衔铁的行程停止。
如图3所示，电磁喷射器的喷射规律(即，结合引导时间T与燃料喷射量Q并由引导时间T/燃料喷射量Q曲线表示的规律)可划分为三个区域：初始的未开启区域A，其中引导时间T过小且因此提供给电磁体的线圈的能量不足以克服关闭弹簧的力且销在喷嘴的关闭位置上保持静止；弹道区域(ballistic zone)B，其中销从喷嘴的关闭位置朝向完全开启位置(其中和销一体的可移动衔铁设置为邻接靠住固定磁极)移动，但不能达到完全开启位置，且因此在已达到完全开启位置之前就返回关闭位置；及线性区域C，其中销从喷嘴的关闭位置移动到完全开启位置，并在给定时间中保持在该位置。
弹道区域B是高度非线性的，尤其是在喷射器与喷射器之间喷射特征(injection features)有很高的离差(dispersion)；结果，在弹道区域B中使用电磁喷射器有很大的问题，因为不可能以足够的精度确定喷射所需燃料量Q需要的引导时间T。
目前在市场上销售的电磁燃料喷射器通常不能用于以足够的精度喷射少于在一次喷射中可喷射的最大燃料量的约10％的燃料量(因此，在一次喷射中可喷射的最大燃料量的10％是弹道区域B和线性区域C之间的界限)。然而，受控点火内燃发动机(即，根据奥托循环工作的内燃发动机)的制造商要求电磁燃料喷射器能够以足够的精度喷射少得多的燃料量，在1毫克的数量级；这样的要求是由于观察到将燃料喷射分割为若干次不同的喷射可以在燃烧期间减少产生污染物质。结果，还必须在弹道区域B中使用电磁燃料喷射器，因为只有在弹道区域B中可以喷射在1毫克的数量级的燃料量。
在喷射器与喷射器之间在弹道区域B中喷射特征的高离差主要相关于存在于可移动衔铁和电磁体的固定磁极之间的间隔的厚度的离差；然而，由于间隔的厚度的小幅变化对弹道区域B中的喷射特征具有相当大的影响这一事实，通过减小间隔厚度的离差来减小弹道区域B中的喷射特征的离差是非常复杂且因此成本极高的。
燃料喷射器的老化现象使得该问题进一步复杂化，这样的老化会使喷射特征随着时间推移产生蠕变。
专利申请WO2010023104A1和WO2002075139A1描述了电磁燃料喷射器的引导方法，除了其它方面，该方法考虑到通过在撤销(annul)环绕通过线圈的电流之后检测电磁型执行机构的线圈两端的电压在时间上的趋势，并因此识别在撤销环绕通过线圈的电流之后线圈两端的电压的扰动，来确定喷射器的关闭时间。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于确定电磁燃料喷射器的关闭时间的方法，该方法可以克服上述缺点，特别是可以容易且成本高效地实现。
根据本发明，如本申请权利要求所公开，提供一种用于确定电磁燃料喷射器的关闭时间的方法。
附图说明
现参考附图描述本发明，在附图中示出了本发明的非限制性实施例，其中：
-图1是执行本发明的方法的共轨式喷射系统的示意图；
-图2是图1所示喷射系统的电磁燃料喷射器的示意侧视剖面图；
-图3是示出图1所示喷射系统的电磁燃料喷射器的喷射特征的图表；
-图4是示出受控制以在弹道操作区域中喷射燃料的图1所示喷射系统的电磁燃料喷射器的一些物理量大小(physical magnitudes)在时间上的演化的图表；
-图5是图1所示喷射系统的电磁燃料喷射器的线圈两端的电压在时间上的演化的细节的放大尺度视图；
-图6至图9是示出通过对图5所示电磁燃料喷射器的线圈两端的电压进行数学处理获得的相同信号在时间上的演化的图表；及
-图10是在图1所示喷射系统的控制单元中执行的控制逻辑的框图。
具体实施方式
在图1中，标号1整体表示用于直接喷射燃料到具有四个汽缸3的内燃发动机2中的共轨式系统的喷射总成。喷射系统1包括四个电磁燃料喷射器4，其中每个电磁燃料喷射器将燃料直接喷射到发动机2的相应汽缸3中，并从公共轨道5接收加压燃料。喷射系统1包括输送燃料到公共轨道5中并由发动机的驱动轴2通过机械变速器直接驱动的高压泵6，其驱动频率(actuation frequency)与驱动轴的转速直接成比例。进而，高压泵6由设置在燃料箱8中的低压泵7进料。每个喷射器4在电子控制单元9的控制下喷射可变量的燃料到对应的汽缸3中。
如图2所示，每个燃料喷射器4实质上围绕纵轴线10圆柱形对称并在控制下从喷嘴11喷射燃料。喷射器4包括支撑主体12及输送管道13，该支撑主体沿着纵向轴线10具有变截面的圆柱形管状的形状，该输送管道沿着支撑主体12自身的整个长度延伸以朝向喷嘴11输送加压燃料。支撑主体12支撑在其上部的电磁型执行机构14和在其下部的喷射阀15，该阀在下部界定出输送管道13；在使用时，喷射阀15由电磁型执行机构14驱动以调节通过喷嘴11的燃料流，该燃料流是在喷射阀15自身中获得的。
电磁型执行机构14包括线圈16及固定磁极18(也称为“底部”)，该线圈在围绕管状主体12外部设置并封闭于塑料环形壳体17中，该固定磁极由铁磁材料形成并在线圈16处设置于管状主体12内。此外，电磁型执行机构14包括可移动衔铁19，该可移动衔铁具有圆柱形的形状，由铁磁材料制成并适用于在线圈16受到激励(即，电流流过线圈)时被磁极18磁性地吸引。最后，电磁型执行机构14包括管状磁体外壳20及环形磁性垫圈22，该管状磁体外壳由铁磁材料制成，设置在管状主体12外部并包括用于将线圈16容纳于其中的环形座21，该环形磁性垫圈由磁性材料制成并设置在线圈16上以引导磁通量围绕线圈16自身闭合。
可移动衔铁19是可移动柱塞的部分，该可移动柱塞还包括闸(shutter)或销23，该闸或销的上部与可移动衔铁19一体，下部与喷射阀15的阀座24协作以按已知的方式调节通过喷嘴11的燃料流。特别是，销23在端部具有适用于液密地靠住阀座的实质上为球状的闸头(shutter head)。
磁极18中心穿孔并具有中心通孔25，将可移动衔铁19朝向喷射阀15的关闭位置推压的关闭弹簧26部分地容纳于该中心通孔中。特别是，保持关闭弹簧26在磁极18的中心孔25内靠住可移动衔铁19压缩的基准主体27被引导在固定的位置。
在使用时，当电磁型执行机构14去激励(degenerated)时，可移动衔铁19不受磁极18吸引，且关闭弹簧26的弹力将可移动衔铁19向下沿着销23(即，可移动柱塞)推压到较低的限制位置，在该位置上销23的闸头压在喷射阀15的阀座24上，使喷嘴11与加压燃料隔离。当电磁型执行机构14受到激励时，可移动衔铁19被磁极18克服关闭弹簧26的弹性偏置力磁性地吸引，且可移动衔铁19在磁极18自身施加的磁性吸引作用下沿着销23(即，可移动柱塞)向上移动到较高的限制位置，在该位置可移动衔铁19邻接靠住磁极18，且销23的闸头相对于喷射阀15的阀座24升高，允许加压燃料流过喷嘴11。
如图2所示，每个燃料喷射器4的电磁型执行机构14的线圈16馈接到电子控制单元9，将在时间上可变的电压v(t)应用到电子控制单元9，这使得在时间上可变的电流i(t)环绕通过线圈16。
如图3所示，每个燃料喷射器4中的喷射规律(即，结合引导时间T与燃料喷射量Q并由引导时间T/燃料喷射量Q曲线表示的规律)可划分为三个区域：初始的不开启区域A，其中引导时间T过小且因此提供给电磁型执行机构14的线圈16的能量不足以克服关闭弹簧26的力，且销23在喷射阀15的关闭位置上保持静止；弹道区域B，其中销23从喷射阀15的关闭位置朝向完全开启位置(其中和销23一体的可移动衔铁19设置为邻接靠住固定磁极18)移动，但不能达到完全开启位置，且因此在已达到完全开启位置之前就返回关闭位置；及线性区域C，其中销23从喷射阀15的关闭位置移动到完全开启位置，并在给定时间中保持在该位置。
图4中的图表示出受控制以在弹道操作区域B中喷射燃料的燃料喷射器4的一些物理量大小在时间上的演化。换言之，喷射时间T喷射较短(为0.1-0.2毫秒数量级)，因此在电磁型执行机构14产生的电磁吸引作用下，销23(以及可移动衔铁19)从喷射阀15的关闭位置朝向完全开启位置(其中与销23一体的可移动衔铁19设置为邻接靠住固定磁极18)移动，该完全开启位置不是在所有情况下都能达到的，因为电磁型执行机构14在销23(以及可移动衔铁19)达到喷射阀15的完全开启位置之前关闭；结果，当销23仍然“在运动中”(即，在喷射阀15的关闭位置和完全开启位置之间的中间位置)并正在朝向完全开启位置移动时，电磁型执行机构14关闭，且关闭弹簧26产生的推力使得销23朝向喷射阀15的完全开启位置的移动中断，因此使得销23在相反的方向上移动以将销23带到喷射阀15的初始关闭位置。
如图4所示，喷射器4的逻辑引导控制c(t)考虑到在时间t1开启喷射器(将逻辑引导控制c(t)从关(OFF)状态切换到开(ON)状态)及在时间t2关闭喷射器(将逻辑引导控制c(t)从开状态切换到关状态)。喷射时间T喷射等于在时间t1和t2之间经过的时间间隔并且较短；结果，燃料喷射器4在弹道操作区域B中进行操作。
在时间t1，电磁型执行机构14的线圈16受到激励并因此开始产生与关闭弹簧26的力相反的原动力；当电磁型执行机构14的线圈16产生的原动力超过关闭弹簧26的力时，(与可移动衔铁19一体的)销23的位置p(t)开始从喷射阀15的关闭位置(在图4中用词语“关闭”表示)改变到喷射阀15的完全开启位置(在图4中用词语“开启”表示)；在时间t2，销23的位置p(t)尚未达到喷射阀15的完全开启位置，且在喷射器4的逻辑引导控制c(t)终止的作用下，喷射阀15回到关闭位置，在时间t3(即，当销23的闸头紧靠喷射阀15的阀座时)达到该关闭位置。在时间t2和t3之间经过的时间间隔，即在喷射器4的逻辑引导控制c(t)的结束和喷射器4的关闭之间经过的时间间隔，称为关闭时间TC。
在时间t1，增加应用于喷射器4的电磁型执行机构14的线圈16两端的电压v(t)以达到使通过线圈16的电流i(t)快速增加的正的点火峰值(positive ignition peak)；在点火峰值最后，根据“断路器(chopper)”技术控制应用到线圈16两端的电压v(t)，该技术考虑到在正值和零值之间圆柱形地改变电压v(t)以将电流i(t)保持在所需的保持值附近。在时间t2，使应用于线圈16两端的电压v(t)快速减小以达到用于快速撤销通过线圈16的电流i(t)的负的关闭峰值(negative off peak)。一旦电流i(t)已撤销，剩余电压v(t)就按指数规律释放直到撤销，且在电压v(t)的该撤销步骤期间喷射器4关闭(即，在其中销23达到喷射阀15的关闭位置的时间t3)；事实上，仅当关闭弹簧26的力克服由电磁型执行机构14产生并与电流i(t)成比例(即，当撤销电流i(t)时撤销)的电磁吸引力时，销23才开始朝向喷射阀15的关闭位置的关闭行程。
下面描述用于确定电磁燃料喷射器4的关闭时间t3的方法。
如上文参考图4所述，在喷射的开始时间t1，正电压v(t)被应用于电磁型执行机构14的线圈16以使得电流i(t)环绕通过喷射阀的线圈16，这造成喷射阀15的开启，且在喷射的结束时间t2，负电压v(t)被应用于电磁型执行机构14的线圈16以撤销环绕通过线圈16的电流i(t)。
如图5所示，在喷射结束时(即，在喷射的结束时间t2之后)，在撤销环绕通过线圈16的电流i(t)之后且直到撤销电压v(t)本身，控制单元9检测电磁型执行机构14的线圈16两端的电压v(t)在时间上的趋势。此外，在撤销环绕通过线圈16的电流i(t)之后，电子控制单元9识别线圈16两端的电压v(t)的扰动P(由线圈16两端的电压v(t)的高频振荡构成)。通常，线圈16两端的电压v(t)的扰动P具有包括在70kHz附近(neighborhood)的频率。最后，电子控制单元识别喷射器4的关闭时间t3，该关闭时间与在撤销环绕通过线圈16的电流i(t)之后线圈16两端的电压v(t)的扰动P的时间t3一致。换言之，电子控制单元9假定当在撤销环绕通过线圈16的电流i(t)之后线圈16两端的电压v(t)的扰动P发生时，喷射器4关闭。这样的假定基于下述事实，即当销23的闸头冲击喷射阀15的阀座时(即，当喷射器4关闭时)，与销23一体的可移动衔铁19非常快速地改变其运动规律(即，其几乎适时地从相对高速度变为零速度)，且可移动衔铁19的运动规律的这样实质上类似于脉冲的改变会在与线圈16相连的磁场中产生扰动，因此还决定了线圈16两端的电压v(t)的扰动P。
根据优选实施例，计算在撤销环绕通过线圈16的电流i(t)之后线圈16两端的电压v(t)的时间上的一阶导数(first derivative in time)，以便识别扰动P；图6a示出图5所示的线圈16两端的电压v(t)的时间上的一阶导数。接下来，通过由低通滤波器和高通滤波器组成的带通滤波器对时间上的一阶导数进行滤波；图6b示出在通过低通滤波器进行处理之后的线圈16两端的电压v(t)的时间上的一阶导数，图6c示出在通过进一步最优化的低通滤波器进行处理之后的线圈16两端的电压v(t)的时间上的一阶导数，而图6d示出在通过高通滤波器进行处理之后的线圈16两端的电压v(t)的时间上的一阶导数。一般而言，用于对时间上的一阶导数进行滤波的带通滤波器具有在60到110kHz范围的通带。
在上述滤波过程结束时，通过计算其绝对值使线圈16两端的电压v(t)的经滤波的时间上的一阶导数(还在图7a中相对于图6d以放大尺度示出)总是为正；图7b示出线圈16两端的电压v(t)的经滤波的时间上的一阶导数的绝对值。
优选地(但不是必须地)，在识别扰动P之前，通过应用(构成带通滤波器的)移动平均数(a moving average)，对线圈16两端的电压v(t)的经滤波的时间上的一阶导数的绝对值进行进一步滤波；换言之，在识别扰动P之前，将移动平均数应用于线圈16两端的电压v(t)的经滤波的时间上的一阶导数。图8a示出将移动平均数应用于线圈16两端的电压v(t)的经滤波的时间上的一阶导数的绝对值的结果。
优选地(但不是必须地)，在识别扰动P之前和已应用移动平均数之后，对线圈16两端的电压v(t)的经滤波的时间上的一阶导数的绝对值进行归一化(normalized)，以使得在归一化之后，线圈16两端的电压v(t)的经滤波的时间上的一阶导数的绝对值在标准的预定区间内变化。换言之，归一化包括用相同的因子来除(或乘)经滤波的时间上的一阶导数的绝对值，以使得在归一化之后，经滤波的时间上的一阶导数的绝对值包含在标准的预定范围(如，从0到100)内；即，如示出经滤波的时间上的一阶导数的归一化的绝对值的图8b清楚地示出，经滤波的时间上的一阶导数的归一化的绝对值在约为0的最小值到为100的最大值之间变化(即，在标准的预定范围0-100内变化)。
根据第一可能实施例，当线圈16两端的电压v(t)的经滤波的时间上的一阶导数的归一化的绝对值超过预定阈值S1时，识别出扰动P；例如，如图8b所示，当经滤波的时间上的一阶导数的归一化的绝对值超过阈值S1时，识别出(发生在关闭时间t3的)扰动P。
根据第二可能实施例，计算线圈16两端的电压v(t)的经滤波的时间上的一阶导数的归一化的绝对值在时间上的积分(integral)，且当这样的经滤波的时间上的一阶导数的归一化的绝对值在时间上的积分超过第二预定阈值S2时，识别出扰动P；例如，如图9所示，在经滤波的时间上的一阶导数的归一化的绝对值在时间上的积分超过阈值S2的时间，识别出扰动P(其识别出关闭时间t3)。
阈值S1和S2是常数，因为预防性(preventively)地对线圈16两端的电压v(t)的经滤波的时间上的一阶导数进行了归一化(即，经处理后回到标准的预定变化范围内)；若没有对线圈16两端的电压v(t)的经滤波的时间上的一阶导数的绝对值进行预防性的归一化，则阈值S1和S2必须作为经滤波的时间上的一阶导数达到的最大值的函数计算(例如，可以等于经滤波的时间上的一阶导数的绝对值达到的最大值的50％)。
根据优选实施例，在按上文所述确定的扰动P的时间t3中应用预定的时间提前量，应用该提前量以补偿由为识别扰动P而对线圈16两端的电压v(t)的经滤波的时间上的一阶导数进行的所有滤波过程引入的相位延迟。换言之，通过预定的时间间隔提前按上文所述确定的扰动P的时间t3，以考虑到由对线圈16两端的电压v(t)进行的所有滤波过程引入的相位延迟。
值得注意的是，用于确定喷射器4的关闭时间t3的上述方法在喷射器4的任何操作条件下有效，即，当喷射器4在弹道区域B中操作及当喷射器4在线性区域C中操作时均有效，在弹道区域B中，在喷射的结束时间t2，销23尚未达到喷射阀15的完全开启位置，在线性区域C中，在喷射的结束时间t2，销23达到喷射阀15的完全开启位置。然而，当喷射器4在弹道区域B中操作时，喷射器4的喷射特征高度非线性并且有很大离差，知道喷射器4的关闭时间t3特别有用，而当喷射器在线性区域C中操作时，线性喷射器4的喷射特征离差不是很大，知道喷射器4的关闭时间t3总体上不是很有用。
在下文中参考图10中的框图描述至少在喷射器4自身在弹道工作区域B中工作时由电子控制单元9使用的对喷射器4的控制方法。
在设计与调整步骤期间，通过实验确定第一喷射规律IL1，该第一喷射规律提供作为目标燃料喷射量Q喷射-目标的函数的液体供给时间T液体。第一液体供给时间T液体等于喷射时间T喷射(喷射时间T喷射进而等于在喷射的开始时间t1和喷射的结束时间t2之间经过的时间)与关闭时间TC(关闭时间TC进而等于喷射的结束时间t2和喷射器4的关闭时间t3之间经过的时间间隔)之和。
此外，在设计与调整步骤期间，确定第二喷射规律IL2，该第二喷射规律提供作为液体供给时间T液体的函数估计的关闭时间TC-估计。
初始地(即，在燃料喷射之前)，计算框28确定目燃料喷射标量Q喷 射-目标，其表示在喷射步骤期间必须由喷射器4喷射多少燃料；电子控制单元9的目标是引导喷射器4以使实际燃料喷射量Q喷射-实际尽可能接近目标燃料喷射量Q喷射-目标。
目标燃料喷射量Q喷射-目标被传送到计算框29，该计算框在喷射燃料之前使用第一喷射规律IL1确定作为目标燃料喷射量Q喷射-目标的函数的液体供给时间T液体，该第一喷射规律提供作为目标燃料量Q喷射-目标的函数的液体供给时间T液体。
液体供给时间T液体被传送到计算框30，该计算框在喷射燃料之前使用第二喷射规律IL2确定作为液体供给时间T液体的函数估计的关闭时间TC-估计，该第二喷射规律提供作为液体供给时间T液体的函数估计的关闭时间TC-估计。
减法器框31确定作为液体供给时间T液体和估计的关闭时间TC-估计的函数的喷射时间T喷射(即，在喷射的开始时间t1和喷射的结束时间t2之间经过的时间间隔)；特别是，减法器框31通过从液体供给时间T液体中减去估计的关闭时间TC-估计来计算喷射时间T喷射。
使用喷射时间T喷射引导喷射器4，该喷射时间T喷射确定在喷射的开始时间t1和喷射的结束时间t2之间经过的时间间隔的长度。在喷射的结束时间t2之后，在撤销流过线圈16的电流i(t)之后且直到撤销电压v(t)自身，计算框30测量电磁型执行机构14的线圈16两端的电压v(t)在时间上的趋势；线圈16两端的电压v(t)在时间上的趋势由计算框30根据上述处理方法处理以确定作为喷射器4在执行燃料喷射之后的关闭时间t3的函数的关闭时间TC。
由计算框32确定的喷射器4的实际关闭时间TC-实际被传送到计算框30，该计算框在喷射燃料之后使用实际关闭时间TC-实际更新第二喷射规律IL2。优选地，如果实际关闭时间TC-实际和对应的估计的关闭时间TC-估计之间的差值的绝对值小于可接受的阈值，则使用实际关闭时间TC-实际更新第二喷射规律IL2，否则将实际关闭时间TC-实际视为错误(即，假定在关闭时间t3的识别过程期间发生了非预期的意外错误且因此实际关闭时间TC- 实际不可靠)。显然，通过考虑到第二喷射规律IL2的“历史”的统计准则，使用实际关闭时间TC-实际来更新第二喷射规律IL2。以此方式，随着时间推移(并且考虑到时间蠕变)，可以增加第二喷射规律IL2的精度，以便最小化在喷射期间出现的误差，即，以便最小化实际关闭时间TC-实际和对应的估计的关闭时间TC-估计之间的偏差。
根据优选实施例，两个喷射规律IL1和IL2取决于喷射的燃料压力P轨道；换言之，喷射规律IL1和IL2作为喷射的燃料压力P轨道的函数改变。结果，使用第一喷射规律IL确定作为目标燃料喷射量Q喷射-目标和喷射的燃料压力P轨道的函数的液体供给时间T液体；此外，使用第二喷射规律IL2确定作为液体供给时间T液体和喷射的燃料压力P轨道的函数的估计的关闭时间TC-估计。
根据优选实施例，第一喷射规律IL1是建立目标燃料量Q喷射-目标和液体供给时间T液体之间的直接比例的线性规律；换言之，第一喷射规律IL1由下述线性方程式提供：
[IL1]Q喷射-目标＝A(P轨道)*T液体+B(P轨道)
Q喷射-目标目标燃料量；
T液体液体供给时间；
A-B根据实验确定并取决于喷射的燃料压力P轨道的数值参数；
P轨道喷射的燃料压力。
值得注意的是，通过线性方程对第一喷射规律IL1建模允许极大地简化液体供给时间T液体的确定，而同时确保非常高的精度。
根据优选实施例，当存在同一内燃发动机2的若干喷射器4时(如图1所示)，第一喷射规律IL1对于所有喷射器4相同，而对于每个喷射器4，对应的第二喷射规律IL2可能不同于其它喷射器4的第二喷射规律IL2。换言之，第一喷射规律IL1对于所有喷射器4相同，且第一喷射规律IL1在设计步骤期间已通过实验确定之后就不再变化(更新)，因为其对于喷射器4的构造上的离差以及对于喷射器4的时间蠕变实质上不敏感。相反，每个喷射器4具有其自身的第二喷射规律IL2，该第二喷射规律初始地相同于其它喷射器4的第二喷射规律IL2，但在通过实际关闭时间TC-实际执行的更新作用下随着时间推移进行演化，且因此逐渐地不同于其它喷射器4的第二喷射规律IL2以用于跟踪其喷射器4的实际特征和时间蠕变。
值得注意的是，用于确定喷射器4的关闭时间t3的上述方法在喷射器4的任何操作条件下有效，即，当喷射器4在弹道区域B中操作时及当喷射器4在线性区域C中操作时均有效，在弹道区域B中，在喷射的结束时间t2，销23尚未达到喷射阀15的完全开启位置，在线性区域C中，在喷射的结束时间t2，销23达到喷射阀15的完全开启位置。区别在于在弹道区域B中，关闭时间TC是可变的，而在线性区域C中，关闭时间TC实质上是恒定的；实际上，关闭时间TC也在线性区域C中轻微改变；关闭时间TC在线性区域C中的变化小于关闭时间TC在弹道区域B中的变化，并在喷射时间T喷射增加时趋向于恒定值)。
确定电磁燃料喷射器的关闭时间的上述方法具有很多优点。
首先，用于确定电磁燃料喷射器的关闭时间的上述方法允许以高精度识别电磁燃料喷射器的关闭时间；如上所述，在将喷射器用于喷射少量燃料时，知道电磁喷射器的实际关闭时间是非常重要的，因为这允许精确地估计由喷射器在每次喷射中喷射的实际燃料量。以此方式，也能够在弹道区域中使用电磁燃料喷射器喷射非常少量的燃料(在1毫克的数量级)，同时确保足够的喷射精度。值得注意的是，非常少量的燃料的喷射精度不是通过降低喷射器特征的离差(极其复杂、高成本的操作)达到的，而是通过充分利用对喷射器在每次喷射中喷射的实际燃料量(通过知道实际关闭时间估计的实际燃料喷射量)的知识以相对于最优条件立即修正偏差的可能性达到的。
此外，用于确定电磁燃料喷射器的关闭时间的上述方法在现有的电子控制单元中也是简单并且成本高效的，因为相对于通常出现在燃料喷射系统中的硬件不需要附加的硬件，不需要高计算能力，并且也不需要大存储器容量。

Claims (10)

1.一种用于确定电磁燃料喷射器(4)的关闭时间(t3)的方法，所述喷射器(4)包括可在喷射阀(15)的关闭位置和开启位置之间移动的销(23)，及电磁型执行机构(14)，所述电磁型执行机构(14)配备有线圈(16)并适用于确定所述销(23)在所述关闭位置和所述开启位置之间的位移；所述方法包括下述步骤：
在喷射的开始时间(t1)将正电压(v)应用于所述电磁型执行机构(14)的线圈(16)以使电流(i)环绕通过所述线圈(16)，该电流(i)造成所述喷射阀(15)的开启；
在喷射的结束时间(t2)将负电压(v)应用于所述电磁型执行机构(14)的线圈(16)以便撤销流过所述线圈(16)的电流(i)；
在撤销流过线圈(16)的电流(i)之后且直到撤销所述电压(v)，检测所述电磁型执行机构(14)的线圈(16)两端的电压(v)在时间上的趋势；
通过在撤销流过所述线圈(16)的电流(i)之后计算线圈(16)两端的电压(v)的时间上的一阶导数，在撤销流过线圈(16)的电流(i)之后识别所述线圈(16)两端的电压(v)的扰动(P)；及
识别喷射器(4)的关闭时间(t3)，该关闭时间(t3)与在撤销流过所述线圈(16)的电流(i)之后所述线圈(16)两端的电压(v)的扰动(P)的时间(t3)一致；
所述方法的特征在于，识别所述线圈(16)两端的电压(v)的扰动(P)的步骤还包括下述步骤：
计算所述线圈(16)两端的电压(v)的时间上的一阶导数的绝对值；
计算所述线圈(16)两端的电压(v)的时间上的一阶导数的绝对值在时间上的积分；及
当所述线圈(16)两端的电压(v)的时间上的一阶导数在时间上的积分的绝对值超过第二阈值(S2)时，识别扰动(P)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在喷射的结束时间(t2)，所述销(23)尚未达到喷射阀(15)的完全开启位置且因此燃料喷射发生在“弹道区域”中。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述线圈(16)两端的电压(v)的扰动(P)由线圈(16)两端的电压(v)的高频振荡组成。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述线圈(16)两端的电压(v)的扰动(P)由线圈(16)两端的电压(v)的振荡组成，所述振荡具有70kHz附近的频率。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，识别所述线圈(16)两端的电压(v)的扰动(P)的步骤还包括通过使用由低通滤波器和高通滤波器组成的带通滤波器，对线圈(16)两端的电压(v)的时间上的一阶导数进行滤波的步骤。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述带通滤波器具有在60kHz到110kHz之间的带宽。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，识别所述线圈(16)两端的电压(v)的扰动(P)的步骤还包括在识别所述扰动(P)之前，对所述线圈(16)两端的电压(v)的时间上的一阶导数的绝对值预防性地应用移动平均数的步骤。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，识别所述线圈(16)两端的电压(v)的扰动(P)的步骤还包括在识别所述扰动(P)之前，对所述线圈(16)两端的电压(v)的时间上的一阶导数的绝对值进行归一化，以使得在归一化之后，所述线圈(16)两端的电压(v)的时间上的一阶导数的绝对值在预定的标准区间中变化的步骤。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在所述扰动(P)的时间(t3)应用预定的提前时间以补偿应用于线圈(16)两端的电压(v)的所有滤波过程所引入的相位延迟以便识别所述线圈(16)两端的电压(v)的扰动(P)的步骤。
10.一种用于确定电磁燃料喷射器(4)的关闭时间(t3)的方法，所述喷射器(4)包括可在喷射阀(15)的关闭位置和开启位置之间移动的销(23)，及电磁型执行机构(14)，所述电磁型执行机构(14)配备有线圈(16)并适用于确定所述销(23)在所述关闭位置和所述开启位置之间的位移；所述方法还包括下述步骤：
在喷射的开始时间(t1)将正电压(v)应用于所述电磁型执行机构(14)的线圈(16)以使电流(i)环绕通过所述线圈(16)，所述电流(i)造成喷射阀(15)的开启；
在喷射的结束时间(t2)将负电压(v)应用于电磁型执行机构(14)的线圈(16)以便撤销流过线圈(16)的电流(i)；
在撤销流过线圈(16)的电流(i)之后且直到撤销所述电压(v)，检测所述电磁型执行机构(14)的线圈(16)两端的电压(v)在时间上的趋势；
在撤销流过所述线圈(16)的电流(i)之后识别所述线圈(16)两端的电压(v)的扰动(P)；及
识别喷射器(4)的关闭时间(t3)，该关闭时间(t3)与在撤销流过所述线圈(16)的电流(i)之后所述线圈(16)两端的电压(v)的扰动(P)的时间(t3)一致；
所述方法的特征在于，还包括在所述扰动(P)的时间(t3)应用预定的提前时间以补偿应用于线圈(16)两端的电压(v)的所有滤波过程所引入的相位延迟以便识别所述线圈(16)两端的电压(v)的扰动(P)的步骤。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103437931A (zh) * 2013-09-06 2013-12-11 中国第一汽车股份有限公司无锡油泵油嘴研究所 电磁阀运动延迟的测量方法
CN107304727A (zh) * 2016-04-22 2017-10-31 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于电磁启动致动器的最佳驱动信号控制的方法和装置
CN108457790A (zh) * 2018-01-29 2018-08-28 中国第汽车股份有限公司 喷油器开启延迟时间在线检测方法及装置
CN109328265A (zh) * 2016-05-06 2019-02-12 丰田自动车株式会社 燃料喷射控制装置
CN110541769A (zh) * 2018-05-28 2019-12-06 马涅蒂-马瑞利公司 用于确定电磁燃料喷射器的关闭瞬间时刻的方法
CN110541770A (zh) * 2018-05-28 2019-12-06 马涅蒂-马瑞利公司 用于确定电磁燃料喷射器的打开时间的方法
CN111749817A (zh) * 2019-03-28 2020-10-09 马瑞利欧洲公司 用于在内燃发动机中喷射水的喷射方法和系统
CN111857192A (zh) * 2019-04-29 2020-10-30 新奥数能科技有限公司 喷射器的调控方法及装置

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010018290B4 (de) * 2010-04-26 2016-03-31 Continental Automotive Gmbh Elektrische Ansteuerung eines Ventils basierend auf einer Kenntnis des Schließzeitpunkts des Ventils
US20120080536A1 (en) * 2010-10-05 2012-04-05 GM Global Technology Operations LLC Method for controlling a fuel injector
DE102010042467B4 (de) * 2010-10-14 2019-12-05 Continental Automotive Gmbh Ermittlung des Öffnungszeitpunkts eines Steuerventils eines indirekt angetriebenen Kraftstoffinjektors
DE102010063099A1 (de) * 2010-12-15 2012-06-21 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffeinspitzanlage einer Brennkraftmaschine
EP2685074B1 (en) * 2012-07-13 2018-04-18 Delphi Automotive Systems Luxembourg SA Fuel injection control in an internal combustion engine
GB2515359A (en) * 2013-06-19 2014-12-24 Continental Automotive Systems Solenoid-actuator-armature end-of-motion detection
US9453488B2 (en) * 2013-10-29 2016-09-27 Continental Automotive Systems, Inc. Direct injection solenoid injector opening time detection
EP2918816B1 (en) * 2014-03-14 2017-09-06 Continental Automotive GmbH Fuel injector
US9726106B2 (en) * 2014-12-15 2017-08-08 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for high pressure port fuel injection
KR101806354B1 (ko) * 2015-12-07 2018-01-10 현대오트론 주식회사 오프닝 듀레이션을 이용한 인젝터 제어 방법
JP6520815B2 (ja) * 2016-05-06 2019-05-29 株式会社デンソー 燃料噴射制御装置
JP6520814B2 (ja) * 2016-05-06 2019-05-29 株式会社デンソー 燃料噴射制御装置
GB2551382B (en) * 2016-06-17 2020-08-05 Delphi Automotive Systems Lux Method of controlling a solenoid actuated fuel injector
JP6508228B2 (ja) 2017-02-07 2019-05-08 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の燃料噴射制御装置
IT202000004003A1 (it) 2020-02-26 2021-08-26 Marelli Europe Spa Metodo di verifica della ripetibilita' dell'iniezione in un iniettore elettromagnetico di carburante e corrispondente banco di prova

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5345916A (en) * 1993-02-25 1994-09-13 General Motors Corporation Controlled fuel injection rate for optimizing diesel engine operation
US6142121A (en) * 1997-02-07 2000-11-07 Isuzu Motors Limited Method and device for fuel injection of engine
US20090132180A1 (en) * 2007-11-15 2009-05-21 Pearce Daniel A Fault detector and method of detecting faults
US20090279867A1 (en) * 2004-12-02 2009-11-12 Sony Computer Entertainment Inc. Reproducing apparatus, reproducing method, reproducing program, recording medium, and data structure

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05248300A (ja) 1992-03-04 1993-09-24 Zexel Corp 燃料噴射装置
US5747684A (en) * 1996-07-26 1998-05-05 Siemens Automotive Corporation Method and apparatus for accurately determining opening and closing times for automotive fuel injectors
US6848626B2 (en) * 2001-03-15 2005-02-01 Siemens Vdo Automotive Corporation End of valve motion detection for a spool control valve
US7392491B2 (en) * 2003-03-14 2008-06-24 Combustion Dynamics Corp. Systems and methods for operating an electromagnetic actuator
DE102004001358B4 (de) 2004-01-08 2007-10-04 Siemens Ag Regelverfahren und Regeleinrichtung für einen Aktor
ITTO20040512A1 (it) 2004-07-23 2004-10-23 Magneti Marelli Powertrain Spa Iniettore di carburante provvisto di spillo ad elevata flessibilita'
US7560912B2 (en) * 2006-04-25 2009-07-14 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Hybrid filter for high slew rate output current application
JP4577348B2 (ja) * 2007-10-24 2010-11-10 株式会社デンソー 内燃機関制御装置及び内燃機関制御システム
DE102008041528A1 (de) 2008-08-25 2010-03-04 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5345916A (en) * 1993-02-25 1994-09-13 General Motors Corporation Controlled fuel injection rate for optimizing diesel engine operation
US6142121A (en) * 1997-02-07 2000-11-07 Isuzu Motors Limited Method and device for fuel injection of engine
US20090279867A1 (en) * 2004-12-02 2009-11-12 Sony Computer Entertainment Inc. Reproducing apparatus, reproducing method, reproducing program, recording medium, and data structure
US20090132180A1 (en) * 2007-11-15 2009-05-21 Pearce Daniel A Fault detector and method of detecting faults

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103437931A (zh) * 2013-09-06 2013-12-11 中国第一汽车股份有限公司无锡油泵油嘴研究所 电磁阀运动延迟的测量方法
CN103437931B (zh) * 2013-09-06 2015-08-12 中国第一汽车股份有限公司无锡油泵油嘴研究所 电磁阀运动延迟的测量方法
CN107304727A (zh) * 2016-04-22 2017-10-31 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于电磁启动致动器的最佳驱动信号控制的方法和装置
CN107304727B (zh) * 2016-04-22 2021-03-09 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于电磁启动致动器的最佳驱动信号控制的方法和装置
CN109328265A (zh) * 2016-05-06 2019-02-12 丰田自动车株式会社 燃料喷射控制装置
CN108457790A (zh) * 2018-01-29 2018-08-28 中国第汽车股份有限公司 喷油器开启延迟时间在线检测方法及装置
CN110541769A (zh) * 2018-05-28 2019-12-06 马涅蒂-马瑞利公司 用于确定电磁燃料喷射器的关闭瞬间时刻的方法
CN110541770A (zh) * 2018-05-28 2019-12-06 马涅蒂-马瑞利公司 用于确定电磁燃料喷射器的打开时间的方法
CN111749817A (zh) * 2019-03-28 2020-10-09 马瑞利欧洲公司 用于在内燃发动机中喷射水的喷射方法和系统
CN111857192A (zh) * 2019-04-29 2020-10-30 新奥数能科技有限公司 喷射器的调控方法及装置
CN111857192B (zh) * 2019-04-29 2024-03-05 新奥数能科技有限公司 喷射器的调控方法及装置

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US8571821B2 (en) 2013-10-29
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