CN107532536B - 确定燃料喷射器的预定打开状态的时间点 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定具有用于机动车辆的内燃发动机的螺线管驱动装置的燃料喷射器的预定打开状态的时间点的方法。方法包括以下：感测在升压阶段期间流动通过螺线管驱动装置的电流的电流强度的瞬时发展，其中在升压阶段的第一部分期间第一电压被施加到螺线管驱动装置并且在升压阶段的第二部分期间第二电压被施加到螺线管驱动装置，并且其中第二电压被选择为使得在升压阶段的第二部分期间流动通过螺线管驱动装置的电流的电流强度基本上保持不变，以及确定电流强度的所感测的瞬时发展具有极值的时间点，其中所确定的时间点是预定的打开状态的时间点。本发明还涉及用于控制燃料喷射器的方法并且涉及发动机控制器和计算机程序。

Description

确定燃料喷射器的预定打开状态的时间点

技术领域

本发明涉及燃料喷射器的致动的技术领域。本发明特别地涉及一种用于确定包括螺线管驱动装置（solenoid drive）的燃料喷射器的预定打开状态的时间点的方法。本发明还涉及用于致动包括用于机动车辆的燃烧发动机的螺线管驱动装置的燃料喷射器的方法、发动机控制器以及计算机程序。

背景技术

在具有螺线管驱动装置的燃料喷射器的操作期间，由于电气容差（electricaltolerance），出现单个喷射器的不同瞬时打开行为并且因此出现各自喷射量的变化。

喷射器与喷射器之间喷射量的相对差异随着喷射时间变得更短而增大。迄今为止，所述量的相对差异是小的并且实际上并不显著。然而，由于朝向更小喷射量和更短喷射时间发展，量的相对差异的影响无法再被忽略。

在燃料喷射器打开过程期间电流水平的时间分布（其中螺线管驱动装置经受电压脉冲（升压电压））取决于螺线管驱动装置的电感。除了改变的螺线管驱动装置的固有电感之外（由于非线性铁磁性磁体材料），由于电枢（armature）移动而出现运动电感分量（inductance component）。运动电感分量开始于打开阶段的开始处（电枢/针体移动开始）并且结束于打开阶段的结束处（电枢/针体移动结束）。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于确定包括用于机动车辆的燃烧发动机的螺线管驱动装置的燃料喷射器的预定打开状态的时间点的改进和简单方法。

在下文中描述本发明的有利实施例。

根据本发明的第一方面，描述了一种用于确定包括用于机动车辆的燃烧发动机的螺线管驱动装置的燃料喷射器的预定打开状态的时间点的方法。所描述的方法包括以下：（a）检测在升压阶段（boost phase）期间流动通过螺线管驱动装置的电流的电流水平的时间分布，其中螺线管驱动装置在升压阶段的第一部分期间经受第一电压以及在升压阶段的第二部分期间经受第二电压，以及其中第二电压被选择为使得流动通过螺线管驱动装置的电流的电流水平在升压阶段的第二部分期间基本上保持不改变，以及（b）确定电流水平的所检测的时间分布具有极值的时间点，其中所确定的时间点是预定的打开状态的时间点。

所描述的方法是基于如下认识：如果流动通过螺线管驱动装置的电流（线圈电流）保持近似不变，则交联磁通量（linked magnetic flux）的随时间的变化主要取决于运动电感。所述运动电感以某些方式与所限定的移动状态相关联地改变，并且因此可以通过分析电流水平的时间分布来确定对应的时间点，特别是识别电流水平的时间分布中的极值。

换言之，根据以下普通电磁方程来设置线圈电流：

在这里

指示电压并且

是作为时间的函数的线圈电流。R _Coil 是线圈驱动装置的电阻，

是交联磁通量，并且

是螺线管驱动装置的可移动电枢的位置。

在以上方程中，交联磁通量的随时间的变化可以划分如下：

在这里L _Coil 指示线圈的电感，并且

指示可移动电枢的速度。在基本上恒定的线圈电流的情形中（即

），移动项

起支配作用。因此，例如可以从线圈电流的时间分布中的相对极值检测喷射器的打开的运动状态的开始和结束。

在该文献中，“升压阶段”特别地指示使螺线管驱动装置经受与车辆电压相比具有升高电压并且也被设计用于通过快速地移动电枢来打开燃料喷射器的电压脉冲。升压阶段在这里由两个连续部分或区段构成，其中在第一部分中，施加第一电压，并且在第二部分中，施加第二电压。

确定电流水平的所检测时间分布具有极值的时间点由数值分析来实现，例如形成电流水平的所检测时间分布的梯度和/或求其微分。

在所描述的方法中，在喷射的开始期间，设置具有与电池电压相比增大的第一升压电压的电流分布，其中线圈电流增大。在升压阶段的第二部分中，升压电压被设置到第二电压，所述第二电压与电池电压相比也是增大的并且进一步被选择成使得线圈电流（在电枢自由移动的情况下）保持基本上恒定。在该情形中，线圈电流中的改变可以追溯至电枢速度的改变，从而例如可以由在止挡部处电枢速度的突然下降来检测打开过程的结束。

根据本发明的示例性实施例，第二电压小于第一电压。

在升压阶段的第一部分中高电流水平因此快速地达到，并且随后在升压阶段的第二部分中基本上保持恒定。

根据本发明的另外的示例性实施例，当流动通过螺线管驱动装置的电流的电流水平达到预定值时，升压阶段的第一部分结束并且升压阶段的第二部分开始。

所述电流水平的预定值（也已知为峰值电流）取决于喷射器电感（L _Coil ）并且足够大以便提供用于打开喷射器的充足的力。

根据本发明的另外的示例性实施例，流动通过螺线管驱动装置的电流的电流水平在螺线管驱动装置的电枢开始移动之前达到预定值。

换言之，调节升压阶段的第一部分的持续时间以使得实际的燃料喷射器打开过程（随着电枢移动）仅出现在升压阶段的第二部分中。因此确保了也可以精确地确定电枢移动的开始。

根据本发明的另外的示例性实施例，第一电压的水平大约65V并且第二电压的水平在25V至50V的范围中。

第二电压的准确值取决于燃料喷射器，但是通常稍微低于第一电压并且与此同时高于车辆中的车载电压（12V）。

根据本发明的另外的示例性实施例，燃料喷射器的预定打开状态的所确定的时间点是燃料喷射器打开过程的开始或结束时间。

打开过程的开始例如发生在当电枢的移动开始时，并且可以通过检测由电枢速度的对应改变所引起的线圈电流的改变而被检测。可选地，打开过程的开始发生在当已经在移动的电枢克服空转之后将喷射器针体驱动成随着其时。在这里也存在线圈电流中的可检测的改变。

打开过程的结束发生在当电枢的移动被止挡部制动时，并且也可以通过检测由电枢速度的对应改变所引起的线圈电流的改变而被检测。

根据本发明的第二方面，描述了一种用于致动包括用于机动车辆的燃烧发动机的螺线管驱动装置的燃料喷射器的方法。所描述的方法包括以下：（a）通过使用根据第一方面或以上示例性实施例中的一个的方法来确定燃料喷射器的预定打开状态的时间点；（b）确定在所确定的时间点与参考时间点之间的差异，以及（c）致动燃料喷射器，其中螺线管驱动装置经受电压脉冲，基于所确定的差异来确定其开始时间和/或其持续时间。

致动燃料喷射器的电压脉冲有利地包括具有第一电压和第二电压的两个部分并且因此构成了在第一方面中所使用的升压阶段。

换言之，以相同方式实现预定打开状态的时间点的致动和检测。

如果确定了所检测的时间点偏离对应的参考时间点，则调节电压脉冲的开始时间和/或持续时间，从而预定的打开状态出现在各自的期望时间点处，并且可以确保准确地实现所规定的喷射量。

根据本发明的第三方面，描述了用于机动车辆的燃烧发动机的发动机控制器，其中发动机控制器被设计用于实现根据第一和第二方面和/或以上示例性实施例中的一个的方法。

所述发动机控制器允许以简单的方式确定燃料喷射器的预定打开状态的时间点并且允许在致动期间对其进行考虑以便实现精确的喷射。

根据本发明的第四方面，描述了一种计算机程序，当由处理器执行时其被设计用于实现根据第一和第二方面和/或以上示例性实施例中的一个的方法。

为了该文献的目的，所述计算机程序的命名与包含用于控制计算机系统的指令以便以合适的方式协调系统或方法的操作的术语程序单元、计算机程序产品和/或计算机可读介质相同，以便实现与根据本发明的方法组合的效果。

计算机程序可以实施为以任何合适的编程语言（诸如例如JAVA、C++等）的计算机可读指令代码。计算机程序可以存储在计算机可读存储介质（CD-ROM、DVD、蓝光盘、可替换盘驱动装置、易失性或非易失性存储器、整体存储器/处理器等）上。指令代码可以对计算机或其它可编程单元编程，诸如特别是用于机动车辆的发动机的控制单元，从而实施了期望的功能。此外，可以在网络（诸如例如互联网）中提供计算机程序，如由用户所需可以从网络下载计算机程序。

本发明可以借由计算机程序（即软件）并且也借由一个或更多个特殊电气电路（即以硬件、或者以任何混合形式）两者来实施，即借由软件部件与硬件部件来实施。

应该注意的是，已经参考本发明的不同主题描述了本发明的实施例。然而，当阅读本申请时，对于本领域技术人员而言，立即清楚的是，如果没有以其它方式明确地陈述，则除了属于本发明类型的主题的特征的组合之外，属于本发明不同类型的主题的特征的任意组合是可能的。

本发明的另外的优点和特征由优选实施例的以下示例性描述产生。

附图说明

附图1示出了根据本发明在燃料喷射器的致动期间作为时间的函数的电压、电流水平、以及燃料输入量的分布的示例。

具体实施方式

应该注意的是，以下所描述的实施例仅代表本发明实施例的可能版本的有限选集。

附图1示出了根据本发明在燃料喷射器的致动期间、特别是在升压阶段B期间作为时间t的函数的电压110、电流水平120以及燃料输入量130的分布。

升压阶段B开始于第一部分B1，其中燃料喷射器的螺线管驱动装置经受第一升压电压U1。第一电压U1显著大于车辆电池的电压并且例如大约是65V。在升压阶段B的第一部分B1期间，流动通过螺线管驱动装置的电流的电流水平120急剧增大并且在升压阶段B的第一部分B1结束处达到预定的最大值（峰值电流）122。在所述时间点处，升压阶段B的第二部分B2开始，并且燃料喷射器的螺线管驱动装置现在经受第二升压电压U2，其稍微低于U1，例如在25V至50V的范围中。第二升压电压U2被选择成使得在升压阶段B的第二部分B2期间线圈电流120的分布基本上水平，即线圈电流120基本上保持恒定。因此，在运动电感中的重大变化引起线圈电流120中显著的可检测的变化，如上已经描述的。

在升压阶段B的第二部分B2开始不久之后，燃料喷射器的实际打开过程开始并且燃料输入量130开始上升，如在132处可见。打开过程的结束在134处结束，其中燃料输入量130达到其最大值。维持所述最大值直至后续关闭过程的开始。

对电流水平120的分布取样并且使用数学和/或数值方法来识别极值。如电流图120所示，尽管在升压阶段B的第二部分B2期间电流值基本上恒定，在打开阶段的开始132和结束134两者处均存在电流水平120的局部最小值。所述最小值被检测并且与开始132和结束134相关联。

发动机控制单元现在可以将所检测的时间点与参考值进行比较，并且确定是否需要修正以便实现所规定的喷射量。取决于所述比较的结果，发动机控制单元随后修正致动的开始时间和/或持续时间。如果打开的时间点移动，则发动机控制单元相应地移动致动的开始，并且如果打开的结束的时间点移动，则发动机控制单元相应地调节喷射持续时间。

有利地脉冲特定地（pulse-specifically）实现修正。此外，在修正期间，可以考虑另外的物理系统参数，诸如例如燃料温度以及从之前喷射算起的时间。为此，修正可以有利地被存储在控制单元中作为先导控制特性曲线（pilot control characteristic curve）/字段（field）或者使用合适的模型来计算。

附图标记列表

110 升压电压

120 线圈电流

122 峰值电流

130 燃料输入量

132 打开阶段的开始

134 打开阶段的结束

B 升压阶段

B1 升压阶段的第一部分

B2 升压阶段的第二部分

U1 第一升压电压

U2 第二升压电压

t 时间轴线。

Claims (7)

1.一种用于确定包括用于机动车辆的燃烧发动机的螺线管驱动装置的燃料喷射器的预定打开状态的时间点的方法，所述方法包括

检测在升压阶段期间流动通过所述螺线管驱动装置的电流的电流水平的时间分布，其中，所述螺线管驱动装置在所述升压阶段的第一部分期间经受第一电压并在所述升压阶段的第二部分期间经受第二电压，并且其中，所述第二电压被选择成使得在所述升压阶段的第二部分期间流动通过所述螺线管驱动装置的电流的电流水平基本上保持不变，以及

确定所述电流水平的所检测的时间分布具有极值的时间点，其中，所确定的时间点是所述预定打开状态的时间点，

其中，所述燃料喷射器的预定打开状态的所确定的时间点是燃料喷射器打开过程的开始或结束时间点。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二电压低于所述第一电压。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，当流动通过所述螺线管驱动装置的电流的电流水平达到预定值时，所述升压阶段的第一部分结束并且所述升压阶段的第二部分开始。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，流动通过所述螺线管驱动装置的电流的电流水平在所述螺线管驱动装置的电枢开始移动之前达到所述预定值。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一电压是65V并且所述第二电压在25V至50V的范围中。

6.一种用于致动包括用于机动车辆的燃烧发动机的螺线管驱动装置的燃料喷射器的方法，所述方法包括

通过使用根据前述权利要求中任一项所述的方法来确定所述燃料喷射器的预定打开状态的时间点，

确定在所确定的时间点与参考时间点之间的差异，以及

致动所述燃料喷射器，其中，所述螺线管驱动装置经受电压脉冲，基于所确定的差异来确定其开始时间和/或其持续时间。

7.一种用于机动车辆的燃烧发动机的发动机控制器，其中，所述发动机控制器被设计用于实现根据前述权利要求中任一项所述的方法。

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