CN105378252A - 求取燃油喷射器的预定打开状态的时间点 - Google Patents

Abstract

介绍用于求取汽车内燃机的具有线圈驱动机构的燃油喷射器的预定打开状态的时间点的方法。该方法具有：（a）给燃油喷射器的磁线圈驱动机构施加第一电压脉冲；（b）检测流经线圈驱动机构的电流的电流强度的第一时间曲线（20）；（c）给燃油喷射器的磁线圈驱动机构施加第二电压脉冲；（d）检测流经线圈驱动机构的电流的电流强度的第二时间曲线（30）；（e）基于检测的电流强度第一时间曲线（20）和检测的电流强度第二时间曲线（30）确定差额曲线（40）；（f）求取当差额曲线（40）具有极值时所在的时间点（T2），求取的时间点就是预定的打开状态的时间点。还介绍用于控制燃油喷射器的方法以及装置、发动机控制机构和计算机程序。

Description

求取燃油喷射器的预定打开状态的时间点

本发明涉及燃油喷射器的控制技术领域。本发明尤其涉及用于求取汽车内燃机燃油喷射器的预定打开状态的时间点的方法，该燃油喷射器具有线圈驱动机构。本发明还涉及用于求取燃油喷射器的预定打开状态的时间点的相应的装置、发动机控制机构以及计算机程序，该燃油喷射器具有线圈驱动机构。

在带有线圈驱动机构的燃油喷射器工作时，由于电的、磁的、机械的和液压的误差，各个喷射器会出现在时间上不同的打开/关闭特性，进而造成相应的喷射量发生变化。

在喷射时间变短时，喷射器之间的喷射量相对差异增大。以前，这种相对的量差异较小，没有实际意义。然而，朝向更小喷射量和更短喷射时间的发展趋势会导致无法再忽视相对的量差异的影响。

本发明的目的在于，提出对燃油喷射器予以改善性的控制，其能够有效地补偿由误差引起的相对的喷射量差异。

该目的通过独立权利要求的主题得以实现。本发明的有利的实施方式在从属权利要求中给出。

根据本发明的第一方面，介绍一种用于求取汽车内燃机燃油喷射器的预定打开状态的时间点的方法，该燃油喷射器具有线圈驱动机构。所介绍的该方法具有：（a）给燃油喷射器的磁线圈驱动机构施加以第一电压脉冲；（b）检测流经线圈驱动机构的电流的电流强度的第一时间曲线；（c）给燃油喷射器的磁线圈驱动机构施加以第二电压脉冲；（d）检测流经线圈驱动机构的电流的电流强度的第二时间曲线；（e）基于检测到的电流强度第一时间曲线和检测到的电流强度第二时间曲线，确定差额曲线；（f）求取当差额曲线具有极值时所在的时间点，其中，所求取的时间点就是预定的打开状态的时间点。

所述方法基于如下认识：在燃油喷射器的打开过程（在该过程中给线圈驱动机构施加以电压脉冲（助推电压））期间电流强度的时间曲线与线圈驱动机构的电感有关。除了（由于非线性的铁磁性的磁体材料）线圈驱动机构的变化的固有电感外，由于衔铁运动会出现一部分运动电感。这部分运动电感随着打开阶段的开始（衔铁/针运动开始）而开始，且在打开阶段结束（衔铁/针运动结束）时结束。如果现在该喷射器以两个略微不同的电流曲线工作，这些电流曲线在其电流方面的磁性类似，则通过改变电感影响，电流曲线也改变，然而是类似的。采用所述方法因而能够简化对明显的电流梯度（还有电压梯度）的分析，因为通过曲线类似性，这些明显的梯度被剔除或者至少减小，与其相比较小的通过衔铁运动引起的变化，现在作为在形成差之后的极值存在。

在本文中，“第一电压脉冲”和“第二电压脉冲”尤其系指所谓的助推电压脉冲，其适合于在短暂的时间内打开燃油喷射器。

在施加以相应的电压脉冲之后，喷射器优选在喷射阶段期间保持打开一段时间。

检测电流强度的（第一和第二）时间曲线，优选既在施加以相应的电压脉冲期间（即在助推阶段期间）进行，又在其后（即在喷射阶段和/或关闭阶段期间）进行。

在本文中，“极值”尤其系指作为时间函数的差额曲线的局部的或全局的最大值或最小值。

尤其可以采用数字方法来求取当差额曲线具有极值时所在的时间点。

于是，可以通过求取当差额曲线具有极值时所在的时间点来确定燃油喷射器的预定打开状态的时间点。把所求取的时间点与预定的时间点即当理想地应达到预定的打开状态时所在的时间点相比较，就可以确定且必要时补偿相对于燃油喷射器的理想的打开曲线的偏差。

根据本发明的一个实施例，第一电压脉冲在第一时间点结束，在该第一时间点，流经线圈驱动机构的电流的电流强度已达到第一最大值，第二电压脉冲在第二时间点结束，在该第二时间点，流经线圈驱动机构的电流的电流强度已达到第二最大值。

换句话说，电流强度的所检测的两个时间曲线的区别在于，它们具有不同的最大值（也叫峰值电流）。

根据本发明的另一实施例，第一最大值与第二最大值之间的差介于约0.1A和约1A之间，特别是介于约0.2A和约0.8A之间，特别是介于约0.3A和约0.7A之间，特别是介于约0.4A和约0.6A之间，特别是约为0.5A。

换句话说，相比于约11安培的通常的峰值电流，第一与第二最大值之间的差相当地小。因此，进行两次通电只需在给磁线圈驱动机构施加以第一和第二电压脉冲时略微改变调节。

根据本发明的另一实施例，在确定差额曲线时，基于第一时间点和第二时间点使得电流强度的第一时间曲线和电流强度的第二时间曲线相互同步。

换句话说，在确定差额曲线时，第一和第二时间点分别用作在电流强度的第一时间曲线和电流强度的第二时间曲线之间的同步点（或共同的点）。

根据本发明的另一实施例，以0.5μs~5μs范围内的采样率进行数字采样，以此方式检测电流强度的第一时间曲线和电流强度的第二时间曲线。

数字采样允许对第一和第二时间曲线的精确显示内容予以存储和后续处理。

根据本发明的另一实施例，燃油喷射器的预定的打开状态的所求取的时间点是燃油喷射器的打开或关闭过程的起始时间点或终止时间点。

在本文中，“燃油喷射器的打开过程”尤其系指一种过程，在其起始时间点，关闭的燃油喷射器由于流经线圈驱动机构的电流而开始打开，在其终止时间点，燃油喷射器完全打开。

在本文中，“燃油喷射器的关闭过程”尤其系指一种过程，在其起始时间点，打开的燃油喷射器由于流经线圈驱动机构的电流的切断而开始关闭，在其终止时间点，燃油喷射器又完全关闭。

通过求取打开过程的或关闭过程的起始时间点和终止时间点，可以确定打开过程或关闭过程是否像以前规定的那样进行。如果情况并非如此，例如由于在燃油喷射器的电的、磁的、机械的和液压的参数方面因误差引起偏差，则可以对该过程予以补偿，以便避免偏离于预定的喷射量。

根据本发明的第二方面，介绍一种用于控制汽车内燃机燃油喷射器的方法，该燃油喷射器具有线圈驱动机构。所介绍的该方法具有：（a）采用根据第一方面或根据上述实施例之一的方法，求取燃油喷射器的预定的打开状态的时间点；（b）确定所求取的时间点与参考时间点之间的差；（c）控制燃油喷射器，其中，给线圈驱动机构施加以电压脉冲，该电压脉冲的起始时间和/或持续时间基于所确定的差来确定。

所述方法基于如下构思：可以调整基于所求取的时间点与参考时间点之间的所确定的差对燃油喷射器的控制，从而能使得喷射量的偏差最小。

在本文中，“参考时间点”尤其系指当燃油喷射器的预定的打开状态在理想情况下应出现时所在的时间点。所求取的时间点与参考时间点之间的所确定的差因而是表示预定的打开状态的实际出现时间点相对于理想的或所希望的时间点的偏差有多大的一种量度。

如果例如确知打开过程在时间上延迟开始，则可以相应地使得电压脉冲的起始时间延迟，线圈驱动机构被施加以所述电压脉冲。

如果例如确知打开过程在时间上延迟结束，则可以调整喷射持续时间，以便确保喷入规定的燃油量。换句话说，在燃油喷射器延迟打开的情况下，电压脉冲的持续时间可以被延长，以便避免喷入太少的燃油。以类似的方式，在燃油喷射器提前打开的情况下，电压脉冲的持续时间可以被缩短，以便避免喷入太多的燃油。

上述矫正可以有利地按各个脉冲来进行，也就是说，针对每个单独的打开过程来进行。

所述矫正或时间延迟还可以考虑到物理的系统参数，比如燃油温度、相距先前的喷射过程的间隔等。这例如可以通过采用相应的预控制特征曲线或曲线族或者采用模型来进行。

根据本发明的第三方面，介绍一种用于求取汽车内燃机燃油喷射器的预定打开状态的时间点的装置，该燃油喷射器具有线圈驱动机构。所介绍的该装置具有：（a）施加单元，其被设计用来（a1）给燃油喷射器的磁线圈驱动机构施加以第一电压脉冲和（a2）给燃油喷射器的磁线圈驱动机构施加以第二电压脉冲；（b）检测单元，其被设计用来（b1）检测流经线圈驱动机构的电流的电流强度的第一时间曲线和（b2）检测流经线圈驱动机构的电流的电流强度的第二时间曲线；（c）确定单元，用于基于检测到的电流强度第一时间曲线和检测到的电流强度第二时间曲线来确定差额曲线；（d）求取单元，用于求取当差额曲线具有极值时所在的时间点，其中，所求取的时间点就是预定的打开状态的时间点。

所述装置基于与上面结合第一和第二方面所述相同的认识。

在一个实施例中，检测单元例如具有FADC（快速模拟-数字转换器），其适合于检测分别在当前工作的燃油喷射器的线圈电流。

确定单元和求取单元可以有利地利用微处理器系统来实施，该系统可以执行必需的数学运算，以便确定差额曲线和极值。该系统也可以具有被设计用来存储参考电流曲线、预控制特性曲线、模型等的存储单元。

该装置能以简单的方式求取打开过程的起始时间和终止时间，从而可以调整对相应燃油喷射器的控制，进而可以使得相对的喷射量差异最小。

根据本发明的第四方面，介绍一种用于车辆的发动机控制机构。所介绍的该发动机控制机构被设计用来实施根据第一或第二方面或根据上述实施例之一的方法。

该发动机控制机构能实现采用既简单又成本低廉的机构来使得多个燃油喷射器的喷射量变化最小。

根据本发明的第五方面，介绍一种用于求取汽车内燃机燃油喷射器的预定打开状态的时间点的计算机程序，该燃油喷射器具有线圈驱动机构。所介绍的该计算机程序被设计用来在其被处理器或μ控制器执行时实施根据第一或第二方面或根据上述实施例之一的方法。

在本文的意义下，这种计算机程序的名称含义与术语程序元、计算机程序产品和/或计算机可读的介质是相同的，所述介质含有用于控制计算机系统的指令，以便以合适的方式协调系统的或方法的工作方式，以便实现与本发明的方法相关联的效果。

计算机程序可以被实施为计算机可读的采用任何合适的编程语言比如汇编、JAVA、C++等的指令代码。计算机程序可以存储在计算机可读的存储介质（CD-Rom、DVD、蓝光磁盘、移动硬盘、易失性或非易失性存储器、嵌入式存储器/处理器等）上。指令代码可以对计算机或其它可编程的设备比如特别是汽车发动机控制器予以编程，从而执行所希望的功能。计算机程序还可以从网络比如因特网上提供，在需要时，可以由使用者从网络上下载计算机程序。

本发明既可以借助计算机程序即软件来实现，又可以借助一个或多个专用的电路即以硬件形式来实现，或者以任何混合形式即借助于软件组元和硬件组元来实现。

需要指出，本发明的实施方式已针对不同的发明主题予以介绍过了。特别是，本发明的有些实施方式以方法权利要求来描述，而本发明的其它实施方式以装置权利要求来描述。但在本申请的教导下，本领域技术人员立即清楚，只要未明确地做出其它说明，除了属于一种发明主题的那些特征的组合外，还可以对属于不同发明主题的特征予以任意组合。

本发明的其它优点和特征可由对优选实施方式的如下示范性说明得到。

唯一的附图（图1）结合以本发明的一个实施例示出了用于燃油喷射器的电压曲线、针行程、两个线圈电流曲线和差额曲线，作为时间的函数。

需要指出，后述实施方式仅仅是对本发明的可能的变形设计的有限选择。

图1根据一个实施例示出了用于燃油喷射器的电压曲线10、第一电流曲线20、第二电流曲线30、差额曲线40以及针行程曲线50，作为时间的函数。需要注意，第一电流曲线30在燃油喷射器的第一打开过程期间检测，第二电流曲线40在燃油喷射器的第二打开过程期间检测，然后对它们予以同步。电压曲线10和针行程曲线50对于两个打开过程来说基本上是相同的。

附图左边的三分之一（直到时间点T1）表示助推阶段结束，在该助推阶段，电压10被调节至例如65V的助推电压。在时间点T1，比如用箭头12标出，助推阶段通过切断助推电压而结束，电压10快速地下降至较低的值（所谓的保持电压，其例如是12V的汽车车载电网电压）。无论在助推阶段的所示结束期间，还是在此后一段时间，燃油喷射器的针行程50都上升，并与线52相交，这条线表示在打开状态下的针行程（在随后的喷射阶段），也就是在短暂的振荡阶段结束之后的针行程。

第一打开过程与第二打开过程的不同之处在于，当线圈电流20已达到第一最大值（第一峰值电流）I1时，在第一打开过程中的助推电压被切断，其中，当线圈电流30已达到略低的第二最大值（第二峰值电流）I2时，在第二打开过程中的助推电压被切断。

两条电流曲线20和30被采样和存储，然后利用助推电压的切断的相应的时间点（T1）被同步。图1中所示的电流曲线20和30是同步的。在同步之后，从第一电流曲线20减去第二电流曲线30，由此算得差额曲线40。然后采用数字方法来分析差额曲线40，以便（相对于共同的同步时间点T1）确定一些时间点，差额曲线40在这些时间点具有极值（最大值或最小值）。

图1中所示的差额曲线40示出在时间点T1的第一最大值和在时间点T2的第二最大值。该差额曲线还示出了T1与T2之间的最小值。如同样由箭头42标出，第二（局部）最大值大致在相同的时间点出现，在那里，针行程50第一次与线52相交，也就是说，在该时间点，燃油喷射器已达到其打开状态。换句话说，与燃油喷射器的打开阶段结束相应的时间点，可以通过求取时间点T2即当差额曲线具有第二最大值时所在的时间点来确定。

现在，求取时间点T2能实现对控制的矫正，如果该时间点T2不同于预定的值，从而能确保喷射量等于预定量。如果确知T2太小（打开过程过早地结束）或太大（打开过程过晚地结束），则这可以通过相应地缩短或延长喷射持续时间得以补偿。

结果可以实现每个燃油喷射器都以较高的精确度为每个喷射过程提供预定的喷射量，从而在喷射器之间不会出现或者仅仅出现很小的相对的量差异。

必需的补偿以简单的方式通过延长或缩短喷射持续时间来进行。因此，本身并不需要在打开和关闭过程期间改变电流曲线形状。

附图标记清单

10电压曲线

12箭头

20第一电流曲线

22最大值

30第二电流曲线

32最大值

40差额曲线

42箭头

50针行程曲线

52线

T1时间点

T2时间点

I1第一最大值

I2第二最大值

Claims (10)

1.一种用于求取汽车内燃机燃油喷射器的预定打开状态的时间点的方法，该燃油喷射器具有线圈驱动机构，该方法具有：

给燃油喷射器的磁线圈驱动机构施加以第一电压脉冲；

检测流经线圈驱动机构的电流的电流强度的第一时间曲线（20）；

给燃油喷射器的磁线圈驱动机构施加以第二电压脉冲；

检测流经线圈驱动机构的电流的电流强度的第二时间曲线（30）；

基于检测到的电流强度第一时间曲线（20）和检测到的电流强度第二时间曲线（30），确定差额曲线（40）；

求取当差额曲线（40）具有极值时所在的时间点（T2），其中，所求取的时间点就是预定的打开状态的时间点。

2.如前述权利要求所述的方法，其中，

第一电压脉冲在第一时间点结束，在该第一时间点，流经线圈驱动机构的电流的电流强度已达到第一最大值（I1），

第二电压脉冲在第二时间点结束，在该第二时间点，流经线圈驱动机构的电流的电流强度已达到第二最大值（I2）。

3.如前述权利要求所述的方法，其中，第一最大值（I1）与第二最大值（I2）之间的差介于0.1A和1A之间。

4.如前述权利要求2或3所述的方法，其中，在确定差额曲线（40）时，基于第一时间点和第二时间点使得电流强度的第一时间曲线（20）和电流强度的第二时间曲线（30）相互同步。

5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，以0.5μs~5μs范围内的采样率进行数字采样，以此方式检测电流强度的第一时间曲线（20）和电流强度的第二时间曲线（30）。

6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，燃油喷射器的预定的打开状态的所求取的时间点是燃油喷射器的打开或关闭过程的起始时间点或终止时间点。

7.一种用于控制汽车内燃机燃油喷射器的方法，该燃油喷射器具有线圈驱动机构，该方法具有：

采用根据前述权利要求中任一项的方法，求取燃油喷射器的预定的打开状态的时间点；

确定所求取的时间点与参考时间点之间的差；

控制燃油喷射器，其中，给线圈驱动机构施加以电压脉冲，该电压脉冲的起始时间和/或持续时间基于所确定的差来确定。

8.一种用于求取汽车内燃机燃油喷射器的预定打开状态的时间点的装置，该燃油喷射器具有线圈驱动机构，该装置具有：

施加单元，其被设计用来：给燃油喷射器的磁线圈驱动机构施加以第一电压脉冲；和给燃油喷射器的磁线圈驱动机构施加以第二电压脉冲；

检测单元，其被设计用来：检测流经线圈驱动机构的电流的电流强度的第一时间曲线；和检测流经线圈驱动机构的电流的电流强度的第二时间曲线；

确定单元，用于基于检测到的电流强度第一时间曲线和检测到的电流强度第二时间曲线来确定差额曲线；

求取单元，用于求取当差额曲线具有极值时所在的时间点，其中，所求取的时间点就是预定的打开状态的时间点。

9.一种用于汽车内燃机的发动机控制机构，其中，该发动机控制机构被设计用来实施根据权利要求1~7中任一项的方法。

10.一种用于求取汽车内燃机燃油喷射器的预定打开状态的时间点的计算机程序，该燃油喷射器具有线圈驱动机构，其中，该计算机程序被设计用来在其被处理器执行时实施根据权利要求1~7中任一项的方法。