CN103154477B - 用于监控在机动车中的喷射装置用的控制器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于监控在机动车中的喷射装置用的控制器的方法，其中在所述控制器的运行时间中确定并且监控用于所述控制器的最大允许的触发频率，其中在所述控制器的相应工作点中确定限制最大的触发频率的因素并且直接输入到对所述最大允许的触发频率的确定中。此外本发明还涉及一种相应的控制模块以及一种具有这种控制模块的控制器。

Description

用于监控在机动车中的喷射装置用的控制器的方法

技术领域

本发明涉及一种用于监控在机动车中的喷射装置用的、尤其是电磁阀喷射器和/或压电阀喷射器用的控制器的配置的方法。此外，本发明还涉及一种用于实施按照本发明提供的方法的合适的控制模块以及一种集成有这种控制模块的控制器。

背景技术

对于在控制器中用于所谓的共轨电磁阀喷射器和压电阀喷射器的喷射末级来说，存在关于可供使用的最大输出功率的不同的局限或者说限制。在此限制的元件或者说因素为：

a)有待使用的直流电压变换器或者说作为相应控制器的一部分的DC/DC变换器的最大输出功率，或者说连接的缓冲电容（也被称为阻尼电容（Pufferkondensator））的容量。在压电阀喷射器（PV）中需要这种变换器，以便产生用于加载执行器所必需的电压（直到245V）；并且在电磁阀喷射器中需要这种变换器，以便达到所谓的放大电压（大约45V）。根据阀，每次触发消耗的能量取决于不同的参数。对于压电阀喷射器来说这例如是所谓的轨道压力，对于电磁阀喷射器来说这是相应的喷射器温度，所述喷射器温度就其方面而言意味着延长的放大阶段。在两种情况中，所述变换器功率本身取决于相应的蓄电池电压；

b)最大有效电流，对于所述有效电流来说，释放在相应的控制器中的喷射末级的分别设置的不同的构件。所述有效电流按照定义分别是通过相应的构件的均方根电流。对于相应的有效电流来说，允许的最大值是取决于温度的。根据构件，所述最大值在低温区域中最大程度地恒定不变，并且在确定的温度阈值以上强烈地降低。如果超过允许的电流（最大有效电流），则由此降低相应构件的寿命；

c)在控制器中的损耗功率和控制器的最大的、取决于安装位置的冷却，所述损耗功率和冷却基本上影响控制器温度，所述控制器温度相应地不允许超过最大的释放值。

最后，由该限制因素造成最大的触发数量，所述最大的触发数量通常以每个汽缸和载荷循环给出，所述触发能够由控制器实施，而不会由此使控制器受到损害。通常根据所谓的轨道压力和有待触发的内燃机的转速给出最大的触发数量。

另一方面，对触发数量的需求越来越大。通过变化的喷射策略，例如像分开的后喷射（Nacheinspritzung）或者多次预喷射（Voreinspritzung），并且通过所述触发要求的、不带喷射的附加功能，例如在没有压力损失（DRV）的电磁阀喷射器中、在所谓的空白喷射功能中，目前通常将控制器加载到可能的限度。

先前虽然根据不同的边界条件或者说限制因素、通过相应的模块非常精确地计算出相应的控制器的效率；但是，目前在用于过载保护控制器的意义上不存在合理的监控。仅仅所谓的“缓冲平衡监控（Bufferbilanzüberwachung）”不仅在电磁阀喷射器中而且在压电阀喷射器中避免，由于加载干扰（ladungseinbruch）在相应喷射末级的缓冲电容中由于过多的触发任意地取消喷射。此外，能够通过一种非常昂贵的离线方法检查应用，以便找到在其上不遵循控制器的相应配置的工作点。当然，这在应用终止之后、即在可能的措施实际上不再可行的时刻时才能够有意义，。

罗伯特博世公司的文献DE102004012428A1涉及一种用于运行内燃机的方法和一种用于运行内燃机的控制器。该内燃机包括多个汽缸，所述汽缸由控制器通过分别单独配属的执行器触发。在该方法中，应该通过调节装置避免由于热负荷引起的对控制器或者说对位于其中的DC/DC变换器的破坏。该调节装置为此构造，即求得在内燃机的执行器中所需的平均电功率，并且当所述功率大于预先设定的、正如代表从控制器可给出到执行器上的标称功率那样的额定功率时，要求减小在控制器中的这种功率。

在罗伯特博世公司的文献DE19240493A1中描述了用于运行内燃机的另一种方法。这里为内燃机的至少一个喷射阀配备由控制器控制的、压电的调节元件。在此规定，对此规定的触发信号根据由压电的调节元件接收的触发功率而变化。此外，由此转化到控制器的功率末级的损耗能量降低，由此降低了控制器的温度。

由电装公司的文献DE102005042530A1已知一种用于内燃机的燃料喷射系统。这里控制单元控制对燃料喷射器的电磁执行器的螺线管的电流供给。首先实现供给峰值电流，并且接着实现第一恒定电流和第二恒定电流的供给。由此将用于供给第一恒定电流的额定值调整到基本上位于蓄电池电压以下的值，从而不再需要对蓄电池电压的持续的监控。此外由此得出，电子控制的负荷被降低。

在所提到的现有技术的背景下，目前值得期望的是规定一种方法，所述方法能够避免在控制器的运行时间期间从控制器方面而言实施比相应控制器的配置所允许的数量的触发更多的触发。

发明内容

在该背景下本发明提供了一种用于监控在机动车中的喷射装置用的控制器的方法，其中在所述控制器的运行时间中计算并且监控用于所述控制器的最大允许的触发频率，其中在所述控制器的相应工作点中确定限制最大的触发频率的因素并且直接输入到对所述最大允许的触发频率的确定中，其中确定每次触发的能量需求作为限制因素并且通过所述限制防止多次的触发。还提供一种控制模块，尤其是用于所述的用于监控在机动车中的喷射装置用的控制器的方法的控制模块，所述控制模块实现为此而设立的功能，即在所述控制器的运行时间中确定并且监控用于所述控制器的最大允许的触发频率，其中在所述控制器的相应工作点中确定限制最大的触发频率的因素并且直接输入到对所述最大允许的触发频率的确定中。还提出一种控制器，所述控制器具有所述的控制模块。

由说明书给出了本发明的其他设计方案。

在此，按照本发明提供了一种用于监控在机动车中的喷射装置用的控制器的方法，其中在控制器的运行时间中确定并且监控控制器的最大允许的触发频率，其中在控制器的相应工作点中确定限制最大触发频率的因素，并且直接输入到对最大允许的触发频率的确定中。

借助按照本发明的方法尤其能够监控相应的控制器的配置（Auslegung）。

在此，优选至少确定集成在控制器中的构件的最大允许的有效电流、最大允许的控制器温度、用于至少一个有待使用的直流变换器（DC/DC变换器）的最大输出功率以及每次触发的能量需求作为限制因素，并且整合（einbinden）到对最大允许的触发频率的确定中。

按照本发明提供的方法规定，在相应的控制器中在运行时间中计算最大允许的触发频率，这能够实现，准确地描绘对于相应的控制器配置要考虑的限制。因此在控制器的每个工作点中保证实施不多于相应控制器的配置所允许的数量的触发。在此通过相应的限制和优先权（Priorisierung）避免超过触发的数量。因此，总是能够加载所述控制器直到允许的上限，但是不超出上限。因此，在另一方面也不需要安全移前量（Sicherheitsvorhalt）或者类似的措施，这些措施以不可接受的程度降低输出功率。

因为借助按照本发明的方法在控制器的运行时间中尤其能够持续地监控其配置，也即在相应控制器的应用阶段中，超过控制器的输出功率的工作点已经较早地突显出来，因此能够如此早地确定并且实施相应措施。

通过按照本发明的方法实现了，对喷射的限制严格地遵循相应控制器的配置。由此实现了，有效地监控所有对于保护相应控制器来说重要的参数。此外，不必实施对相应的参数化、也就是说数据实施（Datenimplementierung）的昂贵的离线检查（Offline-Prüfung）。通过转换到最大允许的触发频率的离散的合理性计算也能够总是无延迟地示出实际的最大值。这对于压力降低功能“空白喷射（blankshot）”来说尤其重要，因为该压力降低功能不需要“每个载荷循环的触发”而是需要“每个时间单位的触发”。

按照本发明提供的方法原则上不仅对于压电阀喷射器而且对于电磁阀喷射器来说是最大程度地相同的。由此造成在相应开发中的维护费用大大降低。此外，所述方法允许通过将温度传感器整合在控制器的特别关键的构件中而使相应的配置更接近技术上可示出的极限并且也遵守所述极限。

可以考虑的是，在按照本发明的方法中首先确定用于控制器的最大允许的触发频率，所述触发频率则利用取决于转速的因素转换成每个汽缸和载荷循环的最大允许的触发数量。

此外，本发明还涉及一种控制模块，尤其是一种用于实施用于监控在机动车中的喷射装置用的控制器的方法的控制模块，正如之前描述的那样。在此尤其能够监控控制器的配置。所述控制模块在此实现为此而设立的功能，即在控制器的运行时间中确定并且监控用于控制器的最大允许的触发频率，其中在控制器的相应工作状态中确定限制最大触发频率的因素并且直接输入到对最大允许的触发频率的确定中。可以考虑的是，所述控制模块是构成有待监控的控制器整体的组成部分。此外可以考虑的是，构造所述控制模块专门用于压电阀喷射器。同样可以考虑的是，构造所述控制模块专门用于电磁阀喷射器。

此外，本发明也涉及一种具有之前描述的控制模块的控制器。

本发明的其他的优点和设计方案由说明书和附图给出。

可以理解的是，不仅能够以相应给出的组合形式也能够以其他的组合形式或者单独地使用之前提到的和之后还有待阐述的特征，而不会离开本发明的范围。

附图说明

图1以示意图示出了在按照本发明的控制模块中实现的功能的一种实施方式，所述实施方式特别适用于压电阀喷射器；

图2以示意图示出了直流变换器的输出功率与相应的蓄电池电压的关系；

图3以示意图示出了在按照本发明的控制模块中实现的功能的另一种实施方式，所述实施方式尤其能够用于电磁阀喷射器；

图4以示意图示出了在触发电磁阀喷射器时的电流曲线（Stromprofil）；

图5以示意图示出了用于限制在电磁阀末级中的过载运行的积分器的变化曲线。

根据实施方式在附图中示意性地示出了本发明，并且接下来参照所述附图详细地描述本发明。

相关联地并且全面地描述所述附图，相同的附图标记表示相同的组件。

具体实施方式

在图1中详细地示出了用于压电阀末级的、在按照本发明的控制模块中实现的功能的一种可能的实施方式。所示出的功能首先计算在层级11中示出的最大允许的触发频率，所述压电阀末级在考虑所有限制的情况下能够调整所述最大允许的触发频率。内部参量以“单位时间的触发数量”的单位存在，这相当于压电阀末级的技术要求，直到在所述功能的输出端处以“每个汽缸和载荷循环的触发数量”的单位以与转速有关的因素S重新标定（Umskalierung）表示为N_MAX。

图1基本上划分为两块。在上半部中（在虚线上方）示出了根据控制器的最大允许的、有效的电流负载的限制因素。在此，最大频率取决于所谓的轨道压力P_RAI，因为所述控制器的相应触发电压同样取决于该轨道压力P_RAI。因此，所述轨道压力P_RAI描述了用于所述功能的输入参量。所有其他对于用于达到期望的电压的必需的电流的影响参量或者说限制因素，例如像压电阀喷射器的ISA级和电容、用于所需电压的温度和寿命漂移补偿的电压超前等等，都反映在这里示出的特性曲线KL1的参数化（Bedatung）中。

温度传感器能够与按照本发明规定的控制模块耦合或者也能够集成在所述控制模块中，所述温度传感器能够作为附加的安全元件降低触发频率。这意味着，如果同样作为用于功能的输入参量输入的控制器内部温度T_ECU变得过高，那么能够通过一个显示在特性曲线KL2中的因素相应地降低最大触发频率，从而不再通过压电阀末级进一步加热控制器。

在这两条路径上或者说通过KL1和KL2得出的限制的结果受到最小频率f_MIN的限制。这种下限的意义是，即使当由此顾及相应控制器的另外的加热时，由于车辆可用性也对每个汽缸和载荷循环的触发实施最低数量。相应地必须由转速和汽缸数计算所述最小限制频率f_MIN。限制仅作用到这里示出的功能的有效电流部分上，因为在通过DC/DC变换器功率的限制中，下限无法描述压电阀末级的特性，因为DC/DC变换器功率与温度无关。

现在在考虑提到的最小频率f_MIN的情况下，由示出的特性曲线KL1和KL2得出第一最大中间触发频率，这里在层级10中以MAX表示。

图1在虚线下方示出了功能块，在所述功能块中，通过DC/DC变换器功率和每次触发的所需能量计算相应的限制。DC/DC变换器的输出功率不仅在压电阀系统中也在电磁阀系统中仅仅取决于相应的蓄电池电压U_BATT。在特性曲线KL3中描绘该相关性，一个具体的相关性的实施例在接下来的图2中进行阐述。

在压电阀喷射器中，每次触发过程消耗的能量关于轨道压力P_RAI取决于触发电压。特性曲线KL4用于描述这种相关性。

在特性曲线KL4的应用中，与在特性曲线KL1中类似地考虑喷射器专用的数据。通过功率的分配或者说划分，通过能量直接得到该路径的最大触发频率。

因为该块的结果指出最多能够实施多少次触发，所以对最小值的限制则没有意义，因为正如已经说明的那样，在极端情况中，尽管对在所述功能中的最小值有限制，但是DC/DC变换器功率同样也仅足够用于较少的触发，并且喷射可能随意地取消。

但是，这里也能够对至少一个触发进行限制，这在图1中未示出，以便在受限的蓄电池电压范围中也可实现发动机起动。

最后形成两个功能块的最小值，这描述了期望的限制的准确值，其在此通过层级11显示出。此后，所得到的最大允许的触发频率以取决于转速的因素S重新标定，从而得到每个汽缸和载荷循环的触发的最大允许的数量N_MAX。

正如已经提到的那样，图2示出了单位为P[W]的DC/DC变换器的输出功率与相应蓄电池电压U_BATT[V]的相关性。

图3示出了在按照本发明的控制模块中实现的功能的另一种实施方式，正如其例如能够用于电磁阀末级那样。该功能与在图1中示出的、用于压电阀末级的功能在结构上相同地构造，但是与所述用于压电阀末级的功能在以下细节中有所不同。在此基本上也通过所示出的两个功能块给出所述功能，所述两个功能块彼此通过虚线进行划分。

在图3的上半部中（在虚线上方）再次示出了根据控制器的最大允许的有效电流负载的限制因素。因为在计算控制器的有效电流时，电流以方波（Quadrat）的形式进入，首先重要的是所谓的放大阶段（Boost-Phase），正如在接下来的图4中示出的那样。该放大阶段的持续时间和电流高度取决于其他的触发参数，因此允许的最大触发频率f_NOR近似为常数。但是对于有限的时间来说，允许使用更高的频率f_OvrLd。例如当空白喷射功能为了调节压力而需要比f_NOR更多的触发时，于是上述情况是必需的，所述空白喷射功能在没有压力阀DRV的系统中通过触发降低轨道压力P_RAI，在所述系统中不打开每个喷射器，并且仅将触发量给出到回程中。仅在需要时通过开关S1实现过载释放。开关S1则通过积分器监控。积分器在开关位置1处升高，在开关位置0处降低。如果达到上限，则发生强制停顿S1=0，从而必要时能够冷却所述末级。在接下来的图5中示例性地示出积分器的变化曲线，并且所述变化曲线同样是这里描述的功能的组成部分。

在图3的下半部中DC/DC变换器的均衡（Bilanzierung）同样适用。每次触发的能量消耗W_NOR也由放大阶段形成，因为电流仅在所述放大阶段中由DC/DC变换器激励。在起动电流阶段和保持电流阶段中，所述电流直接由相应的汽车电器网络蓄电池供给。这里在低温（所谓的TSC=temperaturespecificcurrent（温度特定的电流））时的起动是例外。如果所述功能有效，通过开关S2切换到能量W_HIGH上，因为起动电流阶段在所述运行中同样由DC/DC变换器或者说附属的缓冲电容供给。所述功能的剩余部分与所述与图1有关的、已经描述的、用于压电阀末级的功能相同。在上半部中，在考虑最小频率f_MIN的情况下得出第一最大中间触发频率，这里在层级100中表示为“MAX”。与在图1中的情况相似，最后形成两个功能块的最小值“MIN”，这描述了对于期望的限制的适当的值，这里通过层级110指出。此后，所述得到的最大允许的触发频率以与转速相关的因素S重新标定，从而得到每个汽缸和载荷循环的最大允许的触发数量N_MAX。

图4示出了在触发电磁阀喷射器时的电流曲线，其中这里描述关于以[μs]为单位的时间的、以安培[A]为单位的电流。这里能够划分为三个阶段。阶段1是所谓的放大阶段，所述放大阶段在结束时达到放大电流I_1的顶点（gipfeln），阶段2是具有略微变化的起动电流I_2的起动阶段，并且阶段3是具有略微变化的保持电流I_3的保持阶段。

图5示出了积分器或者说相应的积分器值（y轴）关于时间（x轴）的变化曲线，所述积分器监控所描述的、与图3相关的开关。在开关位置1处积分器升高，在开关位置0处积分器降低。如果达到上限（t1、t3），则如此长地降低积分器值，直到所述积分器值达到一定的阈值（+3、+4）。由此发生强制停顿，在所述强制停顿中必要时能够冷却所述末级，因为不允许过载运行。

Claims (9)

1.一种用于监控在机动车中的喷射装置用的控制器的方法，其中在所述控制器的运行时间中计算并且监控用于所述控制器的最大允许的触发频率，其中在所述控制器的相应工作点中确定限制最大的触发频率的因素并且直接输入到对所述最大允许的触发频率的确定中，其中确定每次触发的能量需求作为限制因素并且通过所述限制防止多次的触发，其中确定用于所述控制器的至少一个最大允许的有效电流、最大允许的控制器内部温度以及用于至少一个有待使用的直流变换器的最大输出功率作为限制因素，并且输入到对所述最大允许的触发频率的确定中。

2.按权利要求1所述的方法，其中在考虑用于所述控制器的最大允许的有效电流和最大允许的控制器内部温度的情况下确定第一最大中间触发频率，并且在考虑用于所述至少一个有待使用的直流变换器的最大输出功率的情况下确定第二最大中间触发频率，并且确定每次触发的能量需求，并且将最大的触发频率确定为所述第一最大中间触发频率和所述第二最大中间触发频率的最小值。

3.按权利要求1或2所述的方法，其中首先确定用于所述控制器的最大允许的触发频率，所述最大允许的触发频率则利用取决于转速的因素转换成每个汽缸和载荷循环的最大允许的触发数量。

4.一种控制模块，用于按权利要求1至3中任一项所述的、用于监控在机动车中的喷射装置用的控制器的方法的控制模块，所述控制模块实现为此而设立的功能，即在所述控制器的运行时间中确定并且监控用于所述控制器的最大允许的触发频率，其中在所述控制器的相应工作点中确定限制最大的触发频率的因素并且直接输入到对所述最大允许的触发频率的确定中。

5.按权利要求4所述的控制模块，所述控制模块是所述控制器的整体的组成部分。

6.按权利要求4或5所述的控制模块，构造所述控制模块专门用于压电阀喷射器。

7.按权利要求4或5所述的控制模块，构造所述控制模块专门用于电磁阀喷射器。

8.按权利要求4或5所述的控制模块，借助所述控制模块首先能够确定用于所述控制器的最大允许的触发频率，所述最大允许的触发频率则利用取决于转速的因素能够转换成关于每个汽缸和载荷循环的最大允许的触发数量。

9.一种控制器，所述控制器具有按权利要求4至8中任一项所述的控制模块。