CN106471239A - 用于确定喷射阀的状态的方法 - Google Patents

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Abstract

描述了用于确定内燃发动机的喷射阀的状态的方法，其中阀的喷嘴针由压电致动器致动。压电致动器以脉宽调制方式被控制。为了确定所述状态，评估压电致动器的脉宽调制压电输出阶段的T通和/或T断切换时间，并且由获得的结果推出喷射阀的状态。

Description

用于确定喷射阀的状态的方法
技术领域
本发明涉及用于确定内燃发动机的喷射阀的状态的方法，其中阀的喷嘴针借助于压电致动器来激活，所述压电致动器以脉宽调制方式被致动。
背景技术
对于这样的喷射阀，在所有操作条件下且在相关车辆的整个服役寿命期间对喷射量的准确性和稳健性具有非常高的要求。为了确定喷射阀状态，可以从电压或电荷或电流（例如借助于对极限值的局部确定）识别出显著特征。不过，在公知的评估方法中，需要考虑大量的影响因素，即，方法是非常复杂的，因为必须将所有相关干扰变量过滤去除。当代的构思使用来自压电致动器的某一程度的反馈信号（例如电压或电荷）来识别在实际喷射过程期间喷嘴针位置的各个静态点（通过使用压电效应）。然而，该信息经受大的干扰变量影响，原因在于压电喷射器同时被用作致动器和传感器。
发明内容
本发明是基于使得在开始时描述的类型的方法可用的目标，且用该方法可能以对干扰变量不敏感的方式特别简单地识别喷射阀状态。
这个目标根据本发明用具体说明的类型的方法实现，其中，评估压电致动器的脉宽调制压电输出阶段的T通和/或T断切换时间，并且由获得的结果推出喷射阀的状态。
通过评估脉宽调制压电输出阶段的切换时间的方法可能以对干扰变量不敏感的方式容易地识别喷射阀状态。
在根据本发明的方法中，脉宽调制优选地通过评估比较器阈值来执行。比较器比较主要线圈的期望设定点电流与相关联的ACT电流。如果例如在开关T1接通（T1通）之后在压电致动器充电期间，ACT电流超出预定的设定点电流，则比较器输出将开关T1关断（T1断）并且电流再次减小。如果ACT电流之后到达过零点（zero crossing），则开关T1被再次接通。这个过程重复直到达到预定的充电时间为止。能够以等价的方式考虑放电过程的脉冲调制（开关T2通/T2断）。
除了比较器操作之外，也能够针对脉宽调制执行其它具体操作模式（例如，基于所用的开关的最小切换时间行为的第一脉冲的受控脉冲操作）。
可能的是由脉冲调制的方法推出电流梯度对切换行为具有显著影响。电流的上升供能（rise function）主要受到终端电压UDCDC和压电电压UP之间的电压差异的影响。该影响被用于在所述方法中检测喷射阀状态。
具体地，由于压电电压的非均匀变化导致的电压差异UDCDC-UP（终端电压减压电电压）的偏移（shift）作为切换时间行为的变化被检测和评估。压电电压的这种非均匀变化是由外部力（例如针冲击）的变化引起的。
能够以各种方式执行根据本发明所执行的用于通过评估压电输出阶段（CC–电流受控-输出阶段）的T通/T断时间来探测喷射阀状态的方法。例如，在第一实施例中，通过测量ON时间（T通）来映射喷射器处的预先规定的值和/或真实电压。
在另一实施例中，测量ON（T通）时间和OFF（T断）时间。这导致如上文所描述的第一实施例中的行为。
在第三实施例中，在致动路径中测量ON（T通）时间和OFF（T断）时间。具体地，在门驱动器的上游和/或直接在功率MOS的门处测量时间。在这种背景中，优选地测量致动脉冲的平均值，例如在门驱动器信号处用低通滤波器。
显著的优点在于干扰的抑制以及借助于低通滤波器进一步滤波。与典型的控制特性曲线（在各种方法中是不同的）的必要比较可能是不利的。在两种情况下，负载的内部阻抗将作为特性曲线的偏离/偏移被考虑。
附图说明
随后将结合附图使用示例性实施例详细地解释本发明，附图中：
图1示出CC压电输出阶段的基础电路；
图2示出充电过程的比较器行为；以及
图3示出在真实喷射器负载的情况下和在电子等价负载的情况下T通时间之间的差异。
具体实施方式
根据本发明的用于识别喷射阀状态的方法基于压电输出阶段的使用，其例如基于二象限降压转换器（buck converter）（也被公知为降压式转换器（step-down converter））或者升压转换器（boost converter）（也被公知为升压式转换器（step-up converter））。能够借助于降压转换器（TSS）和升压转换器（HSS）的反并联以简化方式来描述所使用的这种CC（电流受控）输出阶段的拓扑结构。操作模式的特征在于，在降压转换器模式中，主要电感的线圈电流iL是>0的，并且在升压转换器模式中iL是<0的。在CC输出阶段，在两种操作模式之间不存在重叠，并且导致仅一个线圈就足够，如图1中所示。在降压转换器操作模式中，压电致动器被充电，即开关T1通过脉宽调制被交替地接通和断开。在T1的接通时间（T1通）期间，二极管D2初始地具有阻塞效应并且线圈中的电流上升。在这种背景下，能量在线圈（磁性蓄能器）中聚集。电流在此根据规则（1）均匀上升，并且线圈电压近似地对应于充电过程开始时的UDCDC（终端电压）的值。
在T1的接通阶段中，能够根据（2）描述主要电感的差动电流：
。
在断开阶段（T1断）期间，电感中储存的能量减小。于是二极管D2以续流方式（free-wheeling manner）起作用，并且使得负载电流能够继续流动。由于输出电压现在出现在线圈处，因此线圈电压的极性变化并且因此输出电流连续减小。在这种情况下，压电致动器由线圈馈电。因此，根据（3）的规则可应用于在断开阶段期间主要电感处的电流的差动考量：
。
利用升压转换器（iL<0）执行压电致动器的放电，其中压电致动器用作电压源，并且因此预先规定终端电压的水平。如在降压转换器的情况中，也以脉冲调制方式操作升压转换器。在T2的接通阶段（T2通）期间，首先发生续流模式，即，电流经由开关T2流动，并且线圈（4）中的电流因此上升。在T2的断开阶段中，经由两个二极管D1/D2发生通向正向电压转换器（direct voltage converter）（源）的中间电路的反馈。在这种情况下，电流从消耗器（压电）经由线圈流回源。
因此以下规则（5）可应用于断开阶段（T2断）期间的电流：
。
由于二象限转换器的运转方法，在带有减小水平的压电电压的放电阶段期间由转换器进行的功率转换被减小。这导致出现显著更长的放电时间并且在某些情形中压电致动器不完全放电。为了避免这些现象，在放电时，电流调节的阻抗与压电致动器并联连接。
如已经在上文陈述的那样，通过评估比较器阈值以简化方式制订出脉宽调制（T通/T断）。已经在上文解释了其细节。
图2中图示充电过程的比较器行为。
图3示出真实测量的T通时间和电子等价负载（带有与电子等价负载相对的反馈的喷射器）的T通时间的并列。

Claims (8)

1.一种用于确定内燃发动机的喷射阀的状态的方法，其中借助于压电致动器激活所述阀的喷嘴针，所述压电致动器以脉宽调制方式被致动，其特征在于，评估所述压电致动器的脉宽调制压电输出阶段的T通和/或T断切换时间，并且由获得的结果推出所述喷射阀的状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过评估比较器阈值执行脉宽调制。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，由于压电电压的非均匀变化导致的电压差异UDCDC-UP（终端电压减压电电压）的偏移作为切换时间行为的变化被检测和评估。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，通过测量ON时间（T通）来映射喷射器处的预先规定值和/或真实电压。
5.根据权利要求1-3中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，测量ON（T通）时间和OFF（T断）时间。
6.根据权利要求1-3中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，在致动路径中测量所述ON（T通）时间和所述OFF（T断）时间。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在门驱动器的上游和/或直接在功率MOS的门处测量所述时间。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，测量致动脉冲的平均值。
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