CN105840330B - 用于获知燃料喷射器的注入过程的特征性的时间点的方法 - Google Patents

用于获知燃料喷射器的注入过程的特征性的时间点的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于获知内燃机的第一燃料喷射器的注入过程的特征性的时间点的方法，所述获知借助于第一传感器（120），所述第一传感器设置用于检测所述第一燃料喷射器的打开和/或关闭，其中，所述第一传感器（120）的信号被检测，其中，第二传感器（220）的信号被检测，所述第二传感器设置用于检测所述内燃机的第二燃料喷射器的打开和/或关闭，其中，构成所述第一传感器（120）的信号与所述第二传感器（220）的信号之间的差值，并且其中，由该差值推断出所述注入过程的特征性的时间点。

Description

用于获知燃料喷射器的注入过程的特征性的时间点的方法
技术领域
本发明涉及一种用于获知内燃机燃料喷射器的注入过程的特征性的时间点的方法。
背景技术
现代内燃机具有燃料喷射器，燃料可以利用这些燃料喷射器有目的地被置入到燃烧室中。为了准确地控制所述内燃机必须尽可能准确地检测注入过程的特征性的时间点，尤其是燃料喷射器的注入阀的打开和关闭。
在直接通过磁阀、压电致动器或类似装置进行所述打开和关闭的燃料喷射器的情况下可以为了检测这样的特征性的时间点而经常使用电的操控参量。
在首先操控伺服阀的燃料喷射器的情况下，与之相反在燃料喷射器的电操控参量与注入阀的打开或关闭时间点之间不存在直接关系。因此，在这样的燃料喷射器中使用了附加的传感器，它们例如检测燃料喷射器的控制室中的燃料压力。
例如由DE 10 2010 000 827 A1或DE 10 2010 063 681 A公知了这样的系统，它们具有一个在最后公开的燃料喷射器的注入过程中用于检测特征性的时间点的传感器。
在机动车中大多追求的是，在几何上并联铺设这样的传感器的在燃料喷射器与控制设备之间的传感器线路以及用于具有彼此很小间距的、用于燃料喷射器的通常彼此绞合的操控线路。由此，在操控线路与传感器线路之间存在耦合电容。
但是，由于操控所述燃料喷射器时的过耦合，借助于传感器识别特征性的时间点会被干扰，如果控制设备中的切换过程与这些时间点在时间上接近的话。尤其在打开伺服阀时发生该情况。
因此值得期待的是，在这样的燃料喷射器的情况下能够实现注入过程的特征性的时间点的尽可能准确的检测。
发明内容
根据本发明，建议一种具有权利要求1的特征的方法。有利的设计方案是从属权利要求以及下面的说明书的主题。
发明优点
根据本发明的方法适用于获知内燃机的第一燃料喷射器的注入过程的特征性的时间点，所述获知借助于第一传感器，该第一传感器设置用于检测所述第一燃料喷射器的打开和/或关闭。在此检测第一传感器的信号和第二传感器的信号，所述第二传感器设置用于检测内燃机的第二燃料喷射器的打开和/或关闭，并且构成所述第一传感器的信号与所述第二传感器的信号之间的差值。由该差值推断出所述注入过程的特征性的时间点。
本发明基于在内燃机中在时间上错开地运转所使用的多个燃料喷射器的注入过程并由此用于所属的燃烧室的所使用的多个燃料喷射器的注入过程。因此，第一传感器在刚好发生一注入过程的第一燃烧喷射器中检测到改变，该改变例如表明打开或关闭，而第二燃料喷射器的第二传感器没有经历这样的改变。在操控所述第一燃料喷射器时产生并作用到所述第一传感器的信号线路上的干扰信号与之相反也以相同或可能方式也略微减少或增强表现地作用到所述第二传感器的信号线路上。因此可以通过构成差值从所述信号中、至少部分从所述信号中去除干扰信号。由此，剩余保留的信号比具有干扰信号的信号、也就是仅来源于一传感器的信号明显更好地适用于确定注入过程的特征性的时间点。
优选地，第一传感器的信号和第二传感器的信号时间一致地被检测。因此，这两个信号可以直接彼此相减并且信号处理可以尽可能快速地进行。此外，由于在两个传感器情况下通过操控所述燃料喷射器产生的干扰信号是相同的干扰信号。由此产生出比在例如不同的操控过程情况下更好的信号，即使干扰信号之后仍然是可比较的。
有利地，第一传感器的信号在第一燃料喷射器的注入过程期间被检测，其中，所述第二传感器的信号在第二燃料喷射器的注入间歇期间被检测。以这种方式可以确保第二传感器的信号在检测该第二传感器信号的时间点上除了干扰信号之外不包含其它的信号。
有利的是，第一燃料喷射器和第二燃料喷射器借助于一公共的端部级（Endstufe）被操控。例如为此可以在一端部级的相同高侧输出端上联接两个燃料喷射器。在操控所述第一燃料喷射器时的干扰信号到两个传感器的信号线路上的耦入然后与用于具有第一传感器的第一燃料喷射器的线路的铺设和用于具有第二传感器的第二燃料喷射器的线路无关地进行，只要燃料喷射器和传感器的归于一起（zusammengehörig）的线路分别彼此接近地铺设。可能的电位改变然后在操控所述第一燃料喷射器的情况下也施加在第二燃料喷射器的所属线圈接口上，即使该第二燃料喷射器没有被操控。
优选地，该差值借助于一模拟式的差值放大器或模拟式地在一继续处理之前或之时借助于一公共的模拟-数字转换器或数字式地在继续处理之后借助于分开的模拟-数字转换器针对第一和第二信号构成。准确的实施方式例如可以根据已经存在的或预期的电路或构件来选择。
有利地，作为第一传感器和作为第二传感器分别使用压电传感器。压电传感器涉及通常在这样的燃料喷射器中使用的传感器。但是，例如也可以使用压阻或感应传感器作为传感器。压电传感器在机械激励时主动给出负载，而压阻传感器改变他们的欧姆电阻。
当第一燃料喷射器和第二燃料喷射器分别包括一伺服阀、尤其是一磁伺服阀或一压电伺服阀时，特别有利地能够使用本发明。但是，根据本发明的方法也能够使用在没有伺服阀的燃料喷射器中。如已经在开头提到的那样，在借助于伺服阀工作的燃料喷射器中，注入过程的特征性的时间点的识别刚好是困难的。在这里但是利用根据本发明的方法能够实现更好的识别。但是，根据本发明的方法也能够有利地使用在没有伺服阀的燃料喷射器中。
根据本发明的计算单元，例如机动车的控制设备、尤其马达控制设备，尤其程序技术上地设置用于执行根据本发明的方法。
所述方法以软件的形式的执行也是有利的，因为其引起了特别小的费用，特别是当实施的控制设备还用于其它任务且因此无论如何都存在时。用于提供计算机程序的合适的数据载体特别是软盘、硬盘、闪存、EEPROMs、CD-ROMs、DVDs等。经由计算机网络（互联网、内部网等）下载程序也是可行的。
本发明的其它优点和设计方案从说明书和附图中给出。
要理解的是，前面提到的和后面的还待阐释的特征不仅能够在对应说明的组合中，而且能够在不离开本发明的框架的情况下在其它的组合中或者以单独的形式应用。
附图说明
本发明参照附图中的实施例示意性示出并且随后在参考附图的情况下被描述。
图1示意性示出了用于一燃料喷射器的电路布置，该燃料喷射器具有磁线圈和配属的传感器；
图2a至2c示出了用于传感器和传感器线路布置的等效电路图；
图3示意性示出了用于一燃料喷射器的电路布置，该燃料喷射器具有配属的传感器；
图4a和4b示出了针对根据图3的电路布置而言的等效电路图；
图5示意性示出了一电路布置，其具有两个燃料喷射器或这两个燃料喷射器的磁线圈和配属的传感器，利用该电路布置能够在一优选实施方式中执行根据本发明的方法；
图6示意性示出了另一电路布置，其具有两个燃料喷射器或这两个燃料喷射器的磁线圈和配属的传感器，利用该电路布置能够在另一优选实施方式中执行根据本发明的方法。
具体实施方式
在图1中示例性地示出了用于第一燃料喷射器110的电路布置，该第一燃料喷射器具有第一磁线圈115和配属的第一传感器120。所述第一燃料喷射器110配置给一内燃机100。所述第一磁线圈115用作用于操控第一燃料喷射器110中的伺服磁阀的磁线圈。
第一传感器120在此以如下方式布置在第一燃料喷射器110中，即，例如可以检测一控制室中的压力，该控制室可以借助于伺服磁阀被打开。
第一磁线圈115以两个操控线路，即一个高侧线路HS和一个低侧线路LS连接到构造为马达控制设备150的计算单元的端部级155上。高侧线路HS和低侧线路LS分别通过一电容器（例如具有针对低侧的4.7nF的电容和具有针对高侧的4.7nF的整数倍的电容）接地。
第一传感器120、例如具有压电元件的压电传感器通过两个输入端连接到所述马达控制设备150上，其中，这些输入端中的一个输入端通过第一燃料喷射器110的壳体和内燃机100与车辆电池105的负极连接或接地。在马达控制设备150中，第一传感器120与第一输入端电容Cin并联连接，后面跟着第一输入端线路布置160、例如+5V的正电压和第一模拟-数字转换器161。
第一输入端线路布置160可以如示出的那样具有电阻和电容。但是，该输入端线路布置的准确设计方案对于本发明而言不是重要的并且因此不会细节地描述。
在图1中示出的布置或电路涉及这样的布置或电路，就像其对于常规的注入过程和识别这样的注入过程的特征性的时间已经被使用的那样。
在图2a中，在右侧上示出了用于第一传感器120的等效电路图，该第一传感器在左侧示出。第一传感器120相应地可以看做电流源isens，该电流源给出电负载，该电负载与作用到第一传感器120上的力F成比例。在此，电流的值例如为isens=d33·dF/dt。在此，d33是重要的压电常数并且dF/dt是传感器上的力F的时间导数。该电负载使具有第一传感器120的自有电容Csens的电容器充电。
在图2b中示出了用于第一传感器和配属的传感器线路布置的等效电路图，该配属的传感器线路布置已经在图1中示出。相对于马达控制设备中的配属的第一输入端线路布置160和第一传感器120的电路布置，在这里仅仅通过图2a中示出的等效电路替换了第一传感器120。
由于输入端电容Cin，所示出的电路布置的开路电压以一个系数Csens/(Csens+Cin)下降。在此情况下能够看出，输入端电容Cin也可以删去。在该情况下，对于所示电路的值Cin可以简单地设置到零。
在图2c中示出了图2b的等效电路图的另一简化。电流源isens被转换到具有这样的内电阻的电压源U1中，该内电阻通过C1=Csens+Cin构成。在此适用U1=d33·F/(Csens+Cin)。以这种方式，对于第一传感器120的电路布置能够更容易地理解。
在图3中现在重新示出了图1的电路布置，其中，鉴于简化起见，替代所述第一燃料传感器110仅还示出了对于电路布置而言重要的第一磁线圈115。
此外现在画入了电容CHS和CLS，它们表示了高侧线路或低侧线路HS或LS与用于第一传感器120的传感器线路之间的耦合。这些耦合例如通过大多绞合的高侧线路和低侧线路及传感器线路的彼此接近的并且尤其是通常并联的铺设来实现。跨整个线路长度构成的这些耦合可以通过该电路布置中的这两个示出的电容CHS和CLS示出。
在图4a中示出了一等效电路图，其用于来自图3的电路布置的、对于第一传感器120的线路布置而言重要的部分。在此，分别具有一配属的电压源UHS和ULS的电容CHS和CLS连接到图2c中示出的线路布置上，这些电压源表示由端部级155施加在第一磁线圈115上的电压。
不仅图3的电路布置而且图4a的等效电路图示出：现在给第一传感器120的、即电压源U1的实际传感器信号叠加来自于高侧线路或低侧线路相对于地的电位UHS和ULS的干扰信号或过耦合（Überkopplung）。
这些电位可以在马达控制设备中例如被切换到零值、一升压电压（Boostspannung）值（通常在40V和50V之间）之间。附加地，UHS也可以假设为电池电压的值。由于这些过耦合，特征性的时间点的识别可能被干扰，如果马达控制设备中的切换过程与这些时间点在时间上接近的话。尤其在打开伺服阀时是该情况，因为以对此时间非常接近的方式终止了所述升压（Boosten）并因此使升压电压的、也就是40V和50V之间的电压UHS跃到零或电池电压。
在图4b中示出了另一等效电路图，其中所述电容C1、CHS和CLS组合成一个电容C2=C1+CHS+CLS。同样地，配属的电压U1、UHS和ULS组合成U2=d·F/C2+CHS·UHS/C2+CLS·ULS/C2。以这种方式可以简单地示出施加在第一模拟-数字转换器161的输入端上的电压。
图5中示出了一电路布置，其用于两个燃料喷射器和配属的传感器，利用该电路布置能够在一优选实施方式中执行根据本发明的方法。
针对第一磁线圈115和第一传感器120的电路布置相应于图3的电路布置。此外现在示出了第二磁线圈215和第二传感器220，它们属于鉴于概览性未示出的第二燃料喷射器。
第二磁线圈215通过高侧线路HS'和低侧线路LS'连接到马达控制设备150的端部级155上。在此，高侧线路HS'连接在就像第一磁线圈115的高侧线圈HS那样的端部级155的相同接口上，低侧线路LS和LS'与之相反连接在多个分开的接口上，由此能够实现两个磁线圈的分开操控。
属于第二磁线圈215的第二输入端线路布置260以及第二模拟-数字转换器261例如可以刚好就像针对第一磁线圈115的第一输入端线路布置160或第一模拟-数字转换器161那样构建。
此外示出了电容C'HS和C'LS，它们表示高侧线路HS'或低侧线路LS'与第二传感器220的传感器线路之间的耦合。
电容C'HS和C'LS的值与配属的线路长度和它们的准确铺设方案相关。但是通常地，第二传感器220的传感器线路和高侧线路HS'或低侧线路LS'的线路长度以及它们的铺设方案与相应的线路HS、LS的和第一传感器120的传感器线路的线路长度以及铺设方案类似。因此，电容C'HS和C'LS与电容CHS或CLS类似。
因此，如下的等效电路图适用于第二传感器220，这些等效电路图与第一传感器120的在图4a和4b中示出的等效电路图类似。
在操控第一燃料喷射器或第一燃料喷射器的第一磁线圈115时，现在可能在第一传感器120和第二传感器120的传感器线路中出现干扰。尤其在高侧线路HS上的、也就是第一磁线圈115的电压UHS中的电位改变的情况下出现在两个传感器线路中的干扰，这是因为高侧线路HS上的电位改变同样作用在高侧线路HS'上。也就是说也出现了这样的电压改变U'HS，其能够在第二模拟-数字转换器261中测量到。
但是，基于作用到传感器上的力的电压信号仅在第一传感器120中出现，与之相反在第二传感器220中不出现，这是因为在那里不发生操控进而注入过程。
由此，由第一模拟-数字转换器161检测到一个信号，该信号虽然基于操纵所述燃料喷射器例如包括一个指示了打开或关闭的信号，但是叠加了一个干扰信号。与之相反，模拟-数字转换器261仅仅检测到一个干扰信号。因为电容CHS或CLS和C'HS或C'LS就像上面提到的那样分别是类似的或甚至分别近似相同，所以两个干扰信号近似是一致的。
通过两个模拟-数字转换器161和261的两个数字输出信号的适当接线，也就是两个信号的差值构成，由此可以消除所述干扰信号并剩余保留一个明显的信号，该信号提供了关于第一燃料喷射器中的注入过程的特征性的时间点的信息。
图6中示出了另一电路布置，其用于两个燃料喷射器和配属的传感器，利用该电路布置能够在另一优选实施方式中执行根据本发明的方法。
该电路布置与根据图5的电路布置的不同之处在于，替代两个分开的模拟-数字转换器161和261设置一个公共的模拟-数字转换器162，不仅第一传感器120，而且第二传感器220连接到其上。在此，第一传感器120连接到未反转（invertierenden）的输入端上并且第二传感器220连接到反转的输入端上。以这种方式已经在该模拟-数字转换器中的模拟-数字转换中构成了两个信号的差值。
由此也可以消除干扰信号并剩余保留一个明显的信号，该信号提供了关于第一燃料喷射器中的注入过程的特征性的时间点的信息。

Claims (10)

1.用于借助于第一传感器（120）获知内燃机（100）的第一燃料喷射器（110）的注入过程的特征性时间点的方法，所述第一传感器（120）设置用于检测所述第一燃料喷射器（110）的打开和/或关闭，其中，设置第二传感器（220），用于检测所述内燃机（100）的第二燃料喷射器的打开和/或关闭，
其特征在于，所述方法包括下列步骤：
操控所述第一燃料喷射器（110）且不操控所述第二燃料喷射器，
检测所述第一传感器（120）的信号并检测所述第二传感器（220）的信号，
构成所述第一传感器（120）的信号与所述第二传感器（220）的信号之间的差值，并且
由该差值推断出所述注入过程的特征性时间点。
2.按照权利要求1所述的方法，其中，所述第一传感器（120）的信号和所述第二传感器（220）的信号时间一致地被检测。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一传感器（120）的信号在所述第一燃料喷射器（110）的注入过程期间被检测，并且其中，所述第二传感器（220）的信号在所述第二燃料喷射器的注入间歇期间被检测。
4.按照权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一燃料喷射器（110）和所述第二燃料喷射器借助于一公共的端部级（155）来操控。
5.按照权利要求1或2所述的方法，其中，所述差值借助于一模拟式的差值放大器或模拟式地在一继续处理之前或之时借助于一公共的模拟-数字转换器（162）或数字式地在继续处理之后借助于分开的模拟-数字转换器（161、261）针对所述第一传感器（120）的信号和所述第二传感器（220）的信号构成。
6.按照权利要求1或2所述的方法，其中，分别将压电传感器、压阻传感器或感应传感器用作第一传感器（120）和第二传感器（220）。
7.按照权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一燃料喷射器（120）和所述第二燃料喷射器分别包括一伺服阀。
8.按照权利要求7所述的方法，其中，所述伺服阀是一磁伺服阀或一压电伺服阀。
9.计算单元（150），其设置用于执行按照权利要求1-8之一所述的方法。
10.机器可读的存储介质，具有存储在其上的计算机程序，当计算机程序在计算单元（150）上实施时，其促使计算单元（150）来执行按照权利要求1至8之一所述的方法。
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