CN103124840A

CN103124840A - 用于控制内燃机的通过线圈操纵的喷射阀的控制器和方法

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Publication number: CN103124840A
Application number: CN2011800431204A
Authority: CN
Inventors: H.格鲁贝尔
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2010-09-07
Filing date: 2011-09-07
Publication date: 2013-05-29
Anticipated expiration: 2031-09-07
Also published as: CN103124840B; KR20130105650A; DE102010040311A1; WO2012032076A1; DE102010040311B4; KR101770305B1

Abstract

本发明涉及一种控制器和一种用于借助该控制器来控制内燃机的通过线圈操纵的喷射阀（A、B、C；A′、B′、C′、D′、E′）的方法，其中，通过控制电路（3；30）在内燃机的工作循环期间，分别在2*T/N的时长期间通过对分别配设的驱动电路（1、2；10、20）和选择开关（11、12；21、22、23、24）或选择开关（13、14；25、26）之一的控制，来操纵N个喷射阀（A、B、C；A′、B′、C′、D′、E′）中的每个喷射阀的时长T，其中，配设有两个选择开关（13、14；25、26）的喷射阀（C；E′）在配属于它的控制时间间隔的第一半内通过一个选择开关（13；25）和一个驱动电路（1；10）来操纵，而在该控制时间间隔的第二半内通过另一个选择开关（14；26）和另一个驱动电路（2；20）来操纵。

Description

用于控制内燃机的通过线圈操纵的喷射阀的控制器和方法

本发明涉及一种用于控制内燃机的通过线圈操纵的喷射阀的控制器，该控制器具有多个用于由电源给喷射阀供应能量的驱动电路和多个选择开关，其中每个待控制的喷射阀都配设有至少一个选择开关，从而可以通过对选择开关的操纵把能量从电源经由配设的驱动电路和选择开关输送给喷射阀。本发明还涉及一种用于借助这种控制器来控制内燃机的喷射阀的方法。

这种控制器和控制方法由DE 10 2008 040 860 A1已知。在其实施例中，喷射阀的线圈一方面通过驱动电路与电源正极连接，另一方面通过相应的选择开关与电源负极连接。在这里，除了合适的开关部件外，驱动电路通常还具有功率晶体管，该功率晶体管集成有反向二极管、自由振荡二极管，这些二极管能实现在切断驱动电路和/或选择开关情况下使得蓄存在线圈中的磁能可以经由这些自由振荡二极管优选回流到电源中。

为了借助电磁喷射阀把燃料喷射到内燃机的气缸中，通常执行复杂的控制方法。因而，如在DE 10 2008 040 860 A1中详细地记载，首先由电源给喷射阀线圈供应以大电流，从而快速地建立起磁场，该磁场使得阀克服弹力相应快速地打开。然后在打开状态下，较小的保持电流便足以使得阀保持打开。为了实现尽可能精确的燃料配给，阀最后必须尽快地关闭，为此必须使得喷射阀线圈中的磁场尽快消失。为此需要相应复杂地控制驱动电路和选择开关。但这意味着，驱动电路在这种时间间隔期间只能控制一个线圈，即仅控制一个喷射阀。

对于如今几乎仅仅是常见的四冲程发动机而言，一个工作循环持续两圈，即720°。为了在同时使得功率较高的情况下减少燃料消耗和燃烧残余物，期望在工作循环内增加多次喷射，其中，在一定的工作条件下，在燃烧之后也可以喷射到待排出的废气中，以便实现后燃烧和相应地提高废气温度。但这意味着，原则上希望每个喷射阀都具有一个自己的驱动器，从而全部720°的工作循环都供喷射过程使用。这例如通过根据DE 10 2008 040 860 A1的图4的电路布置方式得以实现。

但由此需要大量功率晶体管，其昂贵且需要在印制电路板上占用地方，这进一步提高了成本。因此也可以如上述文献的图3中所示，针对两个喷射阀仅使用一个驱动电路，但由此只有一个缩短的时间间隔供喷射过程使用，这是因为驱动电路在一段时间始终都只能给喷射阀的所连接的线圈中的一个线圈由电源供应以电流。在该文献的实例中，第一驱动电路只能在一个工作循环的第一个360°期间给第一喷射阀供电，这是因为它在第二个360°期间必须供第三喷射阀使用。通过选择开关分别选择应通过相应的驱动电路给哪一个喷射阀供电。

除了希望减少所需功率晶体管的数量外，发动机本身也日益减小，其方式为，使用较少的气缸。因而，三缸和五缸发动机如今已经普及，其中不应排除其它变型。这种发动机一方面可以相应地使用三个或五个驱动电路，或者有时也仅使用两个驱动电路，于是，在三缸发动机情况下，必须一个驱动电路给两个喷射阀供电，另一个驱动电路给一个喷射阀供电，或者在五缸发动机情况下，必须一个驱动电路给三个喷射阀供电，另一个驱动电路给两个喷射阀供电，从而相应缩短的时间间隔尤其也不同的时间间隔供各个气缸的喷射过程使用。

因此，本发明的目的是，在相比于喷射阀的数量减少驱动电路数量的情况下，一方面具有一致的持续时间间隔，另一方面有尽可能长的时间间隔可供使用。

该目的通过一种根据权利要求1的控制设备和一种根据权利要求2的方法得以实现。

据此，针对于被设置用于控制的多于一个且奇数的多个喷射阀，仅设置两个驱动电路，其中，喷射阀之一配设有两个选择开关，用于有选择地通过驱动电路之一供应以能量，而其它喷射阀分别仅配设一个选择开关，用于仅通过驱动电路之一供电，其中设置有控制电路，用于控制驱动电路和选择开关。

由于按照本发明给一个喷射阀配设有两个选择开关，从而能够通过两个驱动电路由电源给这一个喷射阀供应以能量，所以可以在一个时间间隔内切换驱动电路，并通过这种方式实现时间间隔的均匀化，同时加长时间间隔。

在此按照本发明的方法，在一个时间间隔的第一半内，控制电路对第一选择开关和第一驱动电路进行控制，从而利用第一驱动电路给通过相应的选择开关与两个驱动电路连接的喷射阀供电。

在相关的控制时间间隔的第二半内，控制电路对第二驱动电路和第二选择开关进行控制，从而现在通过第二驱动电路进行供电，且在这种情况下，第一驱动电路又可自由地用于给另一喷射阀供电。由此可以在工作循环时长为T且喷射阀数量为N时以2*T/N的时长实现控制时间间隔。这对于三缸发动机而言意味着每一个喷射阀的控制时间间隔为480°，而对于五缸发动机而言始终为288°。

下面借助实施例参照附图详述本发明。其中：

图1为本发明的用于三缸发动机的控制器的一部分的方框图；

图2为本发明的用于五缸发动机的控制器的一部分的方框图；

图3为三缸发动机的驱动电路和选择开关的控制时间顺序图；和

图4为五缸发动机的相应的时间顺序图。

图1以极其简化的视图示出了三个喷射阀A、B、C，这些喷射阀只通过两个仅示意性地示出的驱动电路1、2来控制。为了能够选择应利用哪一个驱动电路1、2来控制哪一个喷射阀A、B、C，设置有选择开关11、12、13、14。

在这里，如由现有技术已知，驱动电路1、2可以由功率晶体管来形成，在相应的控制情况下，磁性喷射阀A、B、C的线圈的一个接头与—未示出的—电源的正极连接。为了确定在根据图1的电路中哪一个喷射阀A或C应通过第一驱动电路1与电源连接，也可以构造成功率晶体管的第一选择开关11与喷射阀A的线圈的未连接在驱动电路1上的接头连接，且在适当的控制情况下使得线圈的该接头与电源的负极连接，这用一接地线（Massestrich）标出。

为了能够选择第三喷射阀C，第一驱动电路1通过第三选择开关13与第三喷射阀C的线圈连接。线圈的未与选择开关13连接的接头与—未示出的—电源的负极连接。采用同样的方式，第三喷射阀C通过第四选择开关14与第二驱动电路连接。

第二喷射阀B的线圈的第一接头直接与第二驱动电路2连接，而该喷射阀的线圈的另一接头通过第二选择开关12与电源的负极连接。

通过控制电路3既可以适当地控制驱动电路1、2的晶体管，又可以适当地控制选择开关11-14，从而可以控制每个喷射阀A、B、C相同长的时间，同时该时间尽可能地长。

此点的实现方式由图3可见。那里用时间点t1-t9绘出了时间束（Zeitstrahl）以及用双箭头示出了时间间隔，其中，实线双箭头表示用第一驱动电路1进行控制，虚线双箭头表示用第二驱动电路2进行控制。这里的（控制）时间间隔表示曲轴旋转一定的转角所用的时间，因而该时间间隔的长度取决于转速。

在时间点t1，电源通过第一驱动电路1和第一选择开关11给第一喷射阀A供应以能量，为此，通过控制电路3来控制第一驱动电路1和第一选择开关11，从而它们可以闭合，且电流可以从电源流入到喷射阀A的线圈中。

就三缸四冲程发动机而言，在720°的工作循环（Arbeitsspiel）情况下，必须全部240°都用来控制下一个喷射阀。这意味着，在时间点t2，即经过240°的旋转之后，利用控制电路3通过相应的控制使用第二驱动电路2和第二选择开关12来使得第二喷射阀B切换至引导电流的状态。喷射阀B由此关闭，并开始喷射过程。

再经过240°的旋转之后，第三喷射阀C必须关闭，这意味着，通过第一驱动电路1对第一喷射阀A进行的控制必须结束，因为该第一驱动电路现在必须为给第三喷射阀C输送能量之用。为此，通过控制电路3使得第一选择开关11打开，且使得第三选择开关13关闭。

但经过720°的旋转之后，即经过两圈完整的旋转之后，在时间点t4必须又给第一喷射阀A供应能量。由于按照本发明给第三喷射阀C设置有两个选择开关1、2，所以现在可以使用第二驱动电路2通过第四选择开关14针对控制时间间隔的第二半给第三喷射阀C供电。为此，利用控制电路使得第二选择开关12打开，相应地使得第四选择开关14关闭。该过程于是周期性地重复，如由图3可见。可清楚地看到，按照本发明来设计控制器即可实现480°的控制间隔，而其喷射过程可以通过喷射阀来实现。

图2为用于五个喷射阀A′-E′的相应的示意性方框图，它们也可以仅通过两个驱动电路10、20由-同样未示出的-电源供应以能量。

为了能够对分别有待通过驱动电路10、20供电的喷射阀A′-E′进行相应的选择，采用与根据图1的电路相应的方式设置有选择开关21-26。第一驱动电路10与第一和第三喷射阀A′和C′的线圈连接，而第二驱动电路20与第二和第四喷射阀B′和D′的线圈连接。

头四个选择开关21-24分别与相应的喷射阀A′-D′的线圈的未连接在驱动电路10、20上的接头连接，且与电源的负极连接，这比如在图1中用接地线示出。利用控制电路30进行相应的控制，由此，无论相应的驱动电路10、20还是相应的选择电路21-24都可以受控制或者关闭。

采用本发明的方式，对于用于五缸发动机的带有五个喷射阀的这种电路来说，也使得第五喷射阀E′分别通过选择开关25、26与每一个驱动电路10、20连接。由此也可以由电源通过两个驱动电路10、20给该喷射阀E′供应能量，以便－如采用与图3相应的方式借助图4所示－在控制时间间隔期间切换驱动器。

在图4中采用与图3相应的方式同样示出对各个喷射阀的控制的时间间隔的重叠情况，一方面，最大程度地利用驱动电路10、20的工作时长，由此能实现用于相应喷射阀A′-E′的最长的控制时间，同时，全部五个喷射阀A′-E′都被控制相同长的时间，其中只需要两个驱动电路10、20。

如同图3中采用时间束一样，图4中示出了多个时间点t1-t10，其中这些时间点t1-t10不应表示固定的时间，而是针对两圈的等于720°的工作循环应表示720°/5即144°的角度。例如，这些工作循环可以在时间点t1和t6重新开始，这意味着，视转速而定，时间点t1-t10之间的时间间隔可以较大或者较小，但始终都等于144°的旋转角度。

在所示实例中，第一喷射阀A′在时间点t1由第一驱动电路10供应能量。为此，第一驱动电路10和第一选择开关21必须受控制电路30控制。用于相应时间间隔的实线表示第一驱动电路10。经过144°的旋转之后，开始用于第二喷射阀B′的时间间隔，由于第一驱动电路10仍必须供第一喷射阀A′使用，所以现在可以利用第二驱动电路20和相应的第二选择开关22通过相应的控制由电源给所述第二喷射阀供应能量。再经过144°的旋转之后，在时间点t3必须对第三喷射阀C′进行控制，该第三喷射阀也必须通过第一驱动电路10和相应的选择开关23被供应能量，这是因为第二驱动电路20仍必须供第二喷射阀B′使用。采用相应的方式，在时间点t4又通过第二驱动电路20和第四选择开关24给第四喷射阀D′供应能量，且在时间点t5首先通过第一驱动电路10和第五选择开关25给第五喷射阀E′供应能量，但这里仅供应至时间点t6，因为在这里开始第二工作循环，且第一喷射阀A′又必须通过第一驱动电路10供应能量。但由于用于第四喷射阀D′的控制时间间隔在时间点t6结束，所以第二驱动电路20又可供使用，且可以在用于第五喷射阀E′的控制时间间隔的第二半中通过选择开关26给第五喷射阀E′供应能量。该控制方法周期性地重复，如在图4中用点示出。

在图3和4中假定，在时间点t1、t4、t7开始用于根据图3的三缸或三喷射阀布置方式的工作循环，而在时间点t1、t6等开始用于五缸或五喷射阀布置方式的工作循环。由此，在一个工作循环结束时分别是利用可切换的驱动电路1、2或10、20的控制时间间隔。但工作循环可以在任一时间点t1-t10开始，从而也可以在工作循环之初或之内控制喷射阀，该喷射阀可以通过两个选择开关13、14或25、26来控制。

在所示的用于480°三缸布置方式和288°五缸布置方式的持续控制时间周期期间，控制阀当然不必持续地受控，但可以实现多个控制过程，这是因为在该时间期间有驱动电路可供使用。

在图1和2中，驱动电路1、2或10、20被实现为所谓的高端开关，这是因为它们设置在电源正极与喷射阀线圈之间。相应地，选择开关11、12或21、24被设计成低端开关，这是因为它们使得喷射阀线圈与电源负极连接。在本发明的范围内当然也可以把驱动电路实现为低端开关，而把选择开关实现为高端开关。

Claims

1.一种用于控制内燃机的通过线圈操纵的喷射阀（A、B、C；A′、B′、C′、D′、E′）的控制器，该控制器具有多个用于由电源给喷射阀（A、B、C；A′、B′、C′、D′、E′）供应能量的驱动电路（1、2；10、20）和多个选择开关（11、12、13、14；21、22、23、24、25、26），其中每个待控制的喷射阀（A、B、C；A′、B′、C′、D′、E′）都配设有至少一个选择开关（11、12、13、14；21、22、23、24、25、26），从而可以通过对选择开关（11、12、13、14；21、22、23、24、25、26）的操纵把能量从电源经由配设的驱动电路（1、2；10、20）和选择开关（11、12、13、14；21、22、23、24、25、26）输送给喷射阀（A、B、C；A′、B′、C′、D′、E′），

其特征在于，

被设置用于控制的喷射阀（A、B、C；A′、B′、C′、D′、E′）的数量N大于1且为奇数，

设置两个驱动电路（1、2；10、20），

喷射阀（C；E′）之一配设有两个选择开关（13、14；25、26），用于有选择地通过驱动电路（1、2；10、20）之一供应以能量，而其它喷射阀（A、B；A′、B′、C′、D′）分别仅配设一个选择开关（11、12；21、22、23、24），用于仅通过驱动电路（1、2；10、20）之一供电，

设置有控制电路（3；30），用于控制驱动电路（1、2；10、20）和选择开关（11、12、13、14；21、22、23、24、25、26）。

2.一种用于借助根据权利要求1的控制器来控制内燃机的通过线圈操纵的喷射阀（A、B、C；A′、B′、C′、D′、E′）的方法，其中，通过控制电路（3；30）在内燃机的工作循环期间，分别在2*T/N的时长期间通过对分别配设的驱动电路（1、2；10、20）和选择开关（11、12；21、22、23、24）或选择开关（13、14；25、26）之一的控制，来操纵N个喷射阀（A、B、C；A′、B′、C′、D′、E′）中的每个喷射阀的时长T，其中，配设有两个选择开关（13、14；25、26）的喷射阀（C；E′）在配属于它的控制时间间隔的第一半内通过一个选择开关（13；25）和一个驱动电路（1；10）来操纵，而在该控制时间间隔的第二半内通过另一个选择开关（14；26）和另一个驱动电路（2；20）来操纵。