CN102251866A - 控制电磁燃料喷射器的方法 - Google Patents

控制电磁燃料喷射器的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102251866A
CN102251866A CN2011100916565A CN201110091656A CN102251866A CN 102251866 A CN102251866 A CN 102251866A CN 2011100916565 A CN2011100916565 A CN 2011100916565A CN 201110091656 A CN201110091656 A CN 201110091656A CN 102251866 A CN102251866 A CN 102251866A
Authority
CN
China
Prior art keywords
time
coil
voltage
shut
liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011100916565A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102251866B (zh
Inventor
G·塞拉
M·帕罗托
S·亚美尼
L·圣阿马托
A·里奥尼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Marelli Europe SpA
Original Assignee
Magneti Marelli SpA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Magneti Marelli SpA filed Critical Magneti Marelli SpA
Publication of CN102251866A publication Critical patent/CN102251866A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102251866B publication Critical patent/CN102251866B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0625—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures
    • F02M51/0664—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding
    • F02M51/0671—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto
    • F02M51/0675—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto the valve body having cylindrical guiding or metering portions, e.g. with fuel passages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425—Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2451—Methods of calibrating or learning characterised by what is learned or calibrated
    • F02D41/2464—Characteristics of actuators
    • F02D41/2467—Characteristics of actuators for injectors
    • F02D41/247—Behaviour for small quantities

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

一种控制电磁燃料喷射器的方法，该方法包括下述步骤：确定目标燃料喷射量；使用第一喷射规律确定作为目标燃料喷射量的函数的液体供给时间，所述第一喷射规律提供作为目标燃料喷射量的函数的液体供给时间；使用第二喷射规律确定作为液体供给时间的函数的估计的关闭时间，所述第二喷射规律提供作为液体供给时间的函数的估计的关闭时间；确定作为液体供给时间和估计的关闭时间的函数的喷射时间；及使用所述喷射时间引导所述喷射器。

Description

控制电磁燃料喷射器的方法
技术领域
本发明涉及控制电磁燃料喷射器的方法。
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(mobile keeper)，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、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(pilot)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EP0559136A1描述了一种电磁燃料喷射器的控制方法，其中通过累加第一贡献Tv到第二贡献Tq来计算喷射器线圈的引导脉冲的宽度Td。第一贡献Tv是将阀23从与阀座24脱离的位置移动到与阀座24接触的位置所需的时间，即电磁阀24的关闭时间；第一贡献Tv是实质上恒定的。第二贡献Tq是关闭电磁阀20之后开始喷射和在已喷射所需量的燃料之后停止喷射所需的时间；第二贡献Tq可以是正的或负的。
专利申请WO2005066477A1描述了一种电磁燃料喷射器的控制方法，其中通过减去修正时间t修正(tkorrektur)来修正额定喷射时间ti，额定(ti，Nom)，该修正时间是作为控制误差Δt的函数，即根据所需喷射时间tNO，Soll和实际喷射时间tNO，Ist之间的差值来确定的。
发明内容
本发明的目的是提供一种控制电磁燃料喷射器的方法，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，提供一种控制电磁燃料喷射器的方法。
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(shutterhead)。
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去激励时(degenerated)，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，且在结束喷射器4的逻辑引导信号c(t)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(annul)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(供给时间T液体总是正的)。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，在设计与调节步骤期间，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(估计的关闭时间TC-估计总是正的)。
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液体的函数直接估计的关闭时间TC-估计，该第二喷射规律提供根据液体供给时间T液体估计的关闭时间TC-估计。估计的关闭时间TC-估计是直接作为液体供给时间T液体的函数确定的，即不用其它量的大小修正或改变液体供给时间T液体(换言之，仅将液体供给时间T液体用于确定估计的关闭时间TC-估计而没有对液体供给时间T液体自身进行修正或改变的其它量的大小的干预)。
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(如上所述，估计的关闭时间TC-估计和液体供给时间T液体两者总是为正，因此喷射时间T喷射总是短于液体供给时间T液体)。换言之，喷射时间T喷射等于液体供给时间T液体减去估计的关闭时间TC-估计。
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)。
上述控制方法具有很多优点。
首先，上述控制方法在弹道区域中也允许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，上述控制方法在现有的电子控制单元实现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 (15)

1.一种用于控制电磁燃料喷射器(4)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：
确定目标燃料喷射量(Q喷射-目标)；
确定直接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)并使用第一喷射规律(IL1)，所述第一喷射规律(IL1)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)；
确定作为液体供给时间(T液体)的函数的估计的关闭时间(TC-估计)并使用第二喷射规律(IL2)，所述第二喷射规律(IL2)提供作为液体供给时间(T液体)的函数的估计的关闭时间(TC-估计)；
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)，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)；及
使用所述喷射时间(T喷射)引导所述喷射器(4)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第一喷射规律(IL1)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)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第二喷射规律(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)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一喷射规律(IL1)是建立所述目标燃料喷射量(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。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括下述步骤：
确定喷射器(4)在执行燃料喷射之后的实际关闭时间(TC-实际)；及
使用所述实际关闭时间(TC-实际)更新所述第二喷射规律(IL2)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，确定所述实际关闭时间(TC-实际)的步骤还包括下述步骤：
确定所述喷射器(4)的关闭时间(t3)；及
计算作为所述喷射器(4)的关闭时间(t3)和喷射的结束时间(t2)之间的差值的所述实际关闭时间(TC-实际)，所述喷射的结束时间(t2)是喷射时间(T喷射)的终点。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，确定所述喷射器(4)的关闭时间(t3)的步骤还包括下述步骤：
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)之后线圈(16)两端的电压(v)的扰动(P)的时间(t3)一致。
8.根据权利要求7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。
9.根据权利要求7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)的步骤还包括在撤销流过线圈(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的步骤。
10.根据权利要求9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)的步骤还包括使用由低通滤波器和高通滤波器组成的带通滤波器对所述线圈(16)两端的电压(v)的时间上的一阶导数进行滤波的步骤。
11.根据权利要求9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；及
当所述线圈(16)两端的电压(v)的时间上的一阶导数的绝对值超过第一阈值(S1)时，识别扰动(P)。
12.根据权利要求9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)。
13.根据权利要求11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。
14.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括在所述扰动(P)的时间(t3)应用预定的时间提前以补偿应用于线圈(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。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在同一内燃发动机(2)有多个喷射器(4)的情况下，第一喷射规律(IL1)普适于所有喷射器(4)，而对于每个喷射器(4)存在对应的第二喷射规律(IL2)，该第二喷射规律(IL2)潜在地不同于其它喷射器(4)的第二喷射规律(IL2)。
CN201110091656.5A 2010-04-07 2011-04-07 控制电磁燃料喷射器的方法 Active CN102251866B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ITBO2010A000208 2010-04-07
ITBO2010A000208A IT1399312B1 (it) 2010-04-07 2010-04-07 Metodo di controllo di un iniettore elettromagnetico di carburante

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102251866A true CN102251866A (zh) 2011-11-23
CN102251866B CN102251866B (zh) 2016-06-08

Family

ID=43063665

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110091656.5A Active CN102251866B (zh) 2010-04-07 2011-04-07 控制电磁燃料喷射器的方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20110278369A1 (zh)
EP (1) EP2375037B1 (zh)
CN (1) CN102251866B (zh)
IT (1) IT1399312B1 (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104040154A (zh) * 2012-01-16 2014-09-10 日立汽车系统株式会社 内燃机的控制装置
CN104185731A (zh) * 2012-04-04 2014-12-03 大陆汽车有限公司 基于各电气测量变量的时间进程的评估确定燃料喷射器的随时间变化的运动性能
CN104421026A (zh) * 2013-08-22 2015-03-18 通用汽车环球科技运作有限责任公司 由电磁燃料喷射器来提高密集隔开的多重喷射性能的方法
CN105697176A (zh) * 2014-12-15 2016-06-22 福特环球技术公司 用于固定和可变压力燃料喷射的方法和系统
CN106988916A (zh) * 2016-01-20 2017-07-28 罗伯特·博世有限公司 用于确定燃料喷射器的打开延迟持续时间的方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010021169B4 (de) * 2010-05-21 2012-03-08 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des tatsächlichen Einspritzbeginns eines Piezo-Kraftstoff-Einspritzventils
IT1402820B1 (it) * 2010-11-10 2013-09-27 Magneti Marelli Spa Metodo per determinare la legge di iniezione di un iniettore di carburante
EP2650518A1 (en) * 2012-04-12 2013-10-16 Delphi Automotive Systems Luxembourg SA Method of controlling an injection time of a fuel injector
EP2685074B1 (en) * 2012-07-13 2018-04-18 Delphi Automotive Systems Luxembourg SA Fuel injection control in an internal combustion engine
US9726106B2 (en) * 2014-12-15 2017-08-08 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for high pressure port fuel injection
IT201800005765A1 (it) * 2018-05-28 2019-11-28 Metodo per determinare un tempo di apertura di un iniettore elettromagnetico di carburante
IT201800005760A1 (it) * 2018-05-28 2019-11-28 Metodo per determinare un istante di chiusura di un iniettore elettromagnetico di carburante

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0559136A2 (en) * 1992-03-04 1993-09-08 Zexel Corporation Fuel-injection device
WO2002076139A1 (de) * 2001-03-16 2002-09-26 Siemens Aktiengesellschaft Elektronische vermittlungsstelle und testeinheit zum überprüfen einer elekronischen vermittlungsstelle
WO2005066477A1 (de) * 2004-01-08 2005-07-21 Siemens Aktiengesellschaft Regelverfahren und regeleinrichtung für einen aktor einer einspritzanlage
CN101595296A (zh) * 2007-01-29 2009-12-02 罗伯特·博世有限公司 用于气体燃料和液体燃料工作的内燃机的气体喷射系统运行的方法及设备
DE102008041528A1 (de) * 2008-08-25 2010-03-04 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6848626B2 (en) * 2001-03-15 2005-02-01 Siemens Vdo Automotive Corporation End of valve motion detection for a spool control valve
ITTO20040512A1 (it) 2004-07-23 2004-10-23 Magneti Marelli Powertrain Spa Iniettore di carburante provvisto di spillo ad elevata flessibilita'

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0559136A2 (en) * 1992-03-04 1993-09-08 Zexel Corporation Fuel-injection device
WO2002076139A1 (de) * 2001-03-16 2002-09-26 Siemens Aktiengesellschaft Elektronische vermittlungsstelle und testeinheit zum überprüfen einer elekronischen vermittlungsstelle
WO2005066477A1 (de) * 2004-01-08 2005-07-21 Siemens Aktiengesellschaft Regelverfahren und regeleinrichtung für einen aktor einer einspritzanlage
CN101595296A (zh) * 2007-01-29 2009-12-02 罗伯特·博世有限公司 用于气体燃料和液体燃料工作的内燃机的气体喷射系统运行的方法及设备
DE102008041528A1 (de) * 2008-08-25 2010-03-04 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104040154A (zh) * 2012-01-16 2014-09-10 日立汽车系统株式会社 内燃机的控制装置
CN104185731A (zh) * 2012-04-04 2014-12-03 大陆汽车有限公司 基于各电气测量变量的时间进程的评估确定燃料喷射器的随时间变化的运动性能
CN104185731B (zh) * 2012-04-04 2017-04-05 大陆汽车有限公司 基于各电气测量变量的时间进程的评估确定燃料喷射器的随时间变化的运动性能
US10330068B2 (en) 2012-04-04 2019-06-25 Continental Automotive Gmbh Determining the movement behavior over time of a fuel injector on the basis of an evaluation of the chronological progression of various electrical measurement variables
CN104421026A (zh) * 2013-08-22 2015-03-18 通用汽车环球科技运作有限责任公司 由电磁燃料喷射器来提高密集隔开的多重喷射性能的方法
CN104421026B (zh) * 2013-08-22 2017-12-08 通用汽车环球科技运作有限责任公司 由电磁燃料喷射器来提高密集隔开的多重喷射性能的方法
CN105697176A (zh) * 2014-12-15 2016-06-22 福特环球技术公司 用于固定和可变压力燃料喷射的方法和系统
US10718289B2 (en) 2014-12-15 2020-07-21 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for fixed and variable pressure fuel injection
CN105697176B (zh) * 2014-12-15 2020-11-20 福特环球技术公司 用于固定和可变压力燃料喷射的方法和系统
CN106988916A (zh) * 2016-01-20 2017-07-28 罗伯特·博世有限公司 用于确定燃料喷射器的打开延迟持续时间的方法
CN106988916B (zh) * 2016-01-20 2021-08-17 罗伯特·博世有限公司 用于确定燃料喷射器的打开延迟持续时间的方法

Also Published As

Publication number Publication date
IT1399312B1 (it) 2013-04-16
EP2375037B1 (en) 2023-05-31
US20110278369A1 (en) 2011-11-17
EP2375037A1 (en) 2011-10-12
ITBO20100208A1 (it) 2011-10-08
CN102251866B (zh) 2016-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102213172A (zh) 用于确定电磁燃料喷射器的关闭时间的方法
CN102251866A (zh) 控制电磁燃料喷射器的方法
CN101769217B (zh) 用于内燃机的具有高操作可重复性和高操作稳定性的燃料喷射系统
EP0987431B1 (en) Fuel injector
CN104976407B (zh) 具有非周期控制的致动器
EP0823549B1 (en) Injector
CN105009232A (zh) 用于对电磁喷射器的喷射过程进行控制的方法
CN101910605B (zh) 降低了操作中随时间的变化的发动机和控制阀组件
EP3575584B1 (en) Method to determine a closing instant of an electromagnetic fuel injector
CN105275695A (zh) 燃料喷射器
KR20130105599A (ko) 내연 기관용 연료 분사 이온 시스템
CN106030096A (zh) 用于操作尤其是用于蓄压器喷射系统的阀的方法和装置
CN104105861A (zh) 用于在内燃机的高压区域中进行压力调节的方法
CN102076950A (zh) 具有两件式衔铁的燃料喷射器
EP3575583B1 (en) Method to determine an opening time of an electromagnetic fuel injector
DE112016006055B4 (de) Steuervorrichtung für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung
CN101137838A (zh) 控制阀组件及使用该组件的燃料喷射器
US9719474B2 (en) Direct fuel injectors with variable injection flow rate
CN103380289A (zh) 阀组件
CN105392982A (zh) 喷射器装置
US6662783B2 (en) Digital valve
CN104929833B (zh) 具有前馈控制的致动器
JP7013181B2 (ja) 燃料噴射装置
CN105937460A (zh) 用于控制共轨喷射系统的方法
GB2623975A (en) Fuel injector

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C53 Correction of patent of invention or patent application
CB02 Change of applicant information

Address after: Italy corbetta

Applicant after: Magnetti-Marelli

Address before: Italy Borati

Applicant before: Magnetti-Marelli

C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant