CN107709739B - 用于确定用于致动燃料喷射器的参考电流值的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定用于致动机动车辆的内燃机的包括螺线管驱动器的燃料喷射器的参考电流值的方法。该方法包括以下内容：（a）通过燃料喷射器的反复致动获取多个电流分布，其中，每个电流分布具有流过螺线管驱动器的电流的电流强度的时间进展，以及其中，燃料喷射器的每次致动包括以下步骤：（aa）施加升压电压至燃料喷射器的螺线管驱动器直至流过螺线管驱动器的电流的电流强度达到第一预定值，（ab）在第一续流阶段期间等待电流强度达到第二预定值，（ac）再次施加升压电压至螺线管驱动器直至电流强度达到第一预定值，以及（ad）在第二续流阶段期间等待电流强度达到第二预定值，其中，对于每次致动第一预定值变化；该方法还包括（b）确定多个磁通量分布，其中，每个磁通量分布对应于多个所获取的电流分布，以及（c）在分析相关联的电流分布和磁通量分布的基础上选择参考电流值。

Description

用于确定用于致动燃料喷射器的参考电流值的方法

技术领域

本发明涉及燃料喷射器的致动的技术领域。其特别地涉及一种用于确定用于致动包括螺线管驱动器的燃料喷射器的参考电流值的方法。本发明还涉及一种用于致动用于机动车辆的内燃机的包括螺线管驱动器的燃料喷射器的方法，涉及一种发动机控制器，以及涉及一种计算机程序。

背景技术

在具有螺线管驱动器的燃料喷射器（也称作线圈喷射喷射器）的操作期间，电气和机械容差导致各个喷射器的不同时间的打开特性并且因此导致相应喷射量的变化。

当喷射时间变得更短时，喷射器之间的喷射量的相对差值变得更大。在过去，这些量的相对差值是小的并且实际上并不显著。然而，在更小的喷射量和喷射时间的方向上的研发意味着量上的相对差值不能再被忽略。

特定的时间电压分布或电流分布被施加的喷射器以用于对其进行操作。特别地，施加增加的电压（升压电压）至喷射器以便打开喷射器。当线圈电流达到特定的参考电流值（称作峰值电流）时该电压脉冲结束。然而，在该时刻，喷射器可能已经打开或者尚未完全打开。这使其难以精确地实现预定的喷射量。

在燃料喷射器的打开过程期间（在此期间施加电压脉冲（升压电压）至螺线管驱动器）的电流强度的时间进展取决于螺线管驱动器的电感。除了改变螺线管驱动器的本征电感之外（由于磁体的非线性铁磁材料），作为电枢移动的结果出现一部分移动电感。该一部分移动电感开始于打开阶段的起始（电枢移动/针移动开始）并且结束于打开阶段的结束（电枢移动/针移动结束）。

发明内容

本发明基于能够获得改进的且简单的方法的目标，利用该方法，通过选择合适的参考电流值能够实现燃料喷射器的更精确致动。

该目标借由独立权利要求的主题而实现。本发明的有利实施例描述在从属权利要求中。

根据本发明的第一方面，一种用于确定用于致动机动车辆的内燃机的包括螺线管驱动其的燃料喷射器的参考电流值的方法被描述。所述方法包括以下内容：（a）利用燃料喷射器的反复致动获取多个电流分布，其中，每个电流分布具有流过螺线管驱动器的电流的电流强度的时间进展（temporal progression），以及其中，燃料喷射器的每次致动包括以下步骤：（aa）施加升压电压至燃料喷射器的螺线管驱动器直至流过螺线管驱动器的电流的电流强度达到第一预定值，（ab）在第一续流阶段期间等待电流强度达到第二预定值，（ac）再次施加升压电压至螺线管驱动器直至电流强度达到第一预定值，以及（ad）在第二续流阶段期间等待电流强度达到第二预定值，其中，对于每次致动第一预定值发生变化；该方法还包括（b）确定多个磁通量分布，其中，每个磁通量分布对应于多个所获取的电流分布中的一个，以及（c）在分析相关联的电流分布和磁通量分布的基础上选择参考电流值。

所述方法基于以下认识：线圈电流和磁通量之间的关系取决于燃料喷射器的可移动部件（即，电枢和针）是否移动。因此，通过分析电流分布和磁通量分布能够确定例如在第一续流阶段期间喷射器是否已经完全打开（无移动）或并未完全打开（移动）。这随后允许参考电流值的量化选择，其结果是，打开过程的结束和升压阶段的结束能够尽可能相互靠近地发生。

在该文档中，“参考电流值”特别地表示流过螺线管驱动器并且在操作模式中致动燃料喷射器时用于结束升压阶段的电流的电流强度的值。换言之，在电流强度达到参考电流值时关断升压电压。参考电流值也称作峰值电流。

在该文档中，术语“续流（free-wheeling）阶段”表示其中没有其他电能被馈送至螺线管驱动器的阶段，其中，线圈电流将随着时间而降低。

利用所述方法执行燃料喷射器的一系列致动，其中，电流强度的第一预定值发生变化（例如，增量式地增加），以及其中，两次施加升压电压至螺线管驱动。两个升压阶段由第一续流阶段分离，并且第一续流阶段之后接着第二续流阶段。在每次致动时（即，对于第一预定值的每个值）测量并采样电流强度，其结果是获取对应的电流分布。以此方式，获取多个电流分布，其中，每个电流分布对应于电流强度的第一预定值。此外，对于每个电流分布确定对应的磁通量分布，即，确定磁通量的时间进展。随后，执行对所有相关联的电流分布和磁通量分布的分析，并且在此基础上选择用于燃料喷射器的致动的合适的参考电流值。

有利地能够通过形成磁相空间来分析电流分布和磁通量分布，其中，为每一对电流分布和磁通量分布存储磁通量和电流强度的相关联的值。换言之，为第一预定值的每个值形成相空间。该磁相空间中的每个点对应于电流强度和磁通量的可能组合，即，燃料喷射器的物理系统的状态。

根据本发明的一个示例性实施例，对相关联的电流分布和磁通量分布的分析包括比较第一续流阶段期间的电流强度和磁通量之间的第一关系与第二续流阶段期间的电流强度和磁通量之间的第二关系。

换言之，将第一续流阶段的电流强度和磁通量之间的关系与第二续流阶段的电流强度和磁通量之间的关系进行比较。关于上面提到的磁相空间，这意味着将对应于第一续流阶段的磁相空间的部分与对应于第二续流阶段的磁相空间的部分进行比较。

因此，能够以容易的方式检测在第一续流阶段中是否出现移动。在第一情形中，第一关系（对应于相空间中的进展）将不同于第二关系，并且在第二情形中将相同。

换言之，如果第一关系并未不同于第二关系，则在第一续流阶段开始之前打开过程已经结束。然而，如果打开过程仅在第一续流阶段的过程中结束，则第一关系将不同于第二关系。

根据本发明的另一示例性实施例，参考电流值的选择包括选择第一预定值的最低值，在该最低值处，第一关系与第二关系基本上相同。

换言之，在该示例性实施例中，在第一续流阶段期间没有移动时第一预定值的最低值被选择作为参考电流值。因此，打开过程的结束时间与升压阶段的结束时间彼此非常靠近地定位。

根据本发明的另一示例性实施例，在螺线管驱动器的电流强度、电压和电阻的基础上，通过计算而执行多个磁通量分布的确定。

优选地与电流强度I一起测量、采样并存储电压U。假设螺线管驱动器的电阻R（即，线圈电阻）是已知的。也能够通过求解已知的微分方程而从这些值（作为时间的函数）计算磁通量Φ的时间进展

其中，N是线圈绕组的数量。

根据本发明的另一示例性实施例，该方法还包括在分析电流分布和对应的磁通量分布的基础上为所获取的电流分布中的一个确定燃料喷射器的打开时间。

在该示例性实施例中，分析电流分布和相关联的磁通量分布以便确定燃料喷射器的打开时间。通过了解精确的打开时间，在某些情形下能够改变燃料喷射器的致动。

根据本发明的另一示例性实施例，负电流分布以及对应的磁通量分布的分析包括确定相关联的一对电流强度和磁通量，其中，在第一续流阶段期间的电流强度和磁通量之间的第一关系不同于在第二续流阶段期间的电流强度和磁通量之间的第二关系。

换言之，确定磁相空间中的点，在该点处，第一续流阶段期间的进展与第二续流阶段期间的进展分离。

根据本发明的第二特征方面，一种用于致动机动车辆的内燃机的包括螺线管驱动的燃料喷射器的方法被描述。所述方法包括以下内容：（a）通过执行根据第一方面或者前述权利要求之一所请求保护的方法而确定参考电流值，以及（b）施加升压电压至燃料喷射器的螺线管驱动器直至流过螺线管驱动器的电流的电流强度达到所确定的参考电流值。

在本发明的该方面中，根据第一方面和/或上述示例性实施例的方法被用于确定最佳峰值电流，其结果是，升压阶段的结束与打开过程的结束尽可能地靠近地发生。换言之，首先确定参考电流值（峰值电流）。这能够在正常操作期间进行。随后在燃料喷射器的致动期间使用所确定的参考电流值。

根据本发明的第三方面，一种用于车辆的发动机控制器被描述，该发动机控制器被构造成使用根据第一或第二方面和/或以上示例性实施例之一的方法。

该发动机控制器允许以容易的方式实现精确且均衡的喷射。

根据本发明的第四方面，一种计算机程序被描述，该计算机程序被构造成在由处理器执行时实施根据第一或第二方面和/或以上示例性实施例之一的方法。

根据该文档，该计算机程序的名称等同于程序元件、计算机程序产品和/或包含指令的计算机可读介质的概念，以用于控制计算机系统以便以合适的方式协调系统的操作模式或方法，从而实现与根据本发明方法相关联的效果。

计算机程序能够以任何合适的编程语言（诸如例如，JAVA、C++等）实施为计算机可读指令代码。计算机程序能够存储在计算机可读存储介质（CD-ROM，DVD，蓝光光盘，可移除驱动器，易失性或非易失性存储器，内嵌存储器/处理器等）。指令代码能够对计算机或者其他可编程装置（特别地，诸如用于机动车辆的发动机的控制单元）进行编程以使得执行所需功能。此外，计算机程序能够可应用于网络（诸如例如，互联网），由此在需要时其能够由用户下载。

本发明能够借由计算机程序（即，软件包），或者借由一个或多个专用电路（即，使用硬件），或者以任何所需混合形式（即，借由软件部件和硬件部件）而实施。

要注意的是，已经关于不同的发明主题描述了本发明的实施例。特别地，采用方法权利要求描述本发明的一些实施例，而采用装置权利要求描述本发明的其他实施例。然而，在阅读本申请时对于本领域技术人员而言将立即变得明显的是，除非另有明确说明，除了与一种类型的发明主题相关联的特征的组合之外，与不同类型的发明主题相关联的特征的任何期望的组合也是可能的。

附图说明

从优选实施例的以下示例性描述中得到本发明的其他优点和特征。

图1示出了根据本发明的用于确定参考电流值的多个电流分布的示意图。

图2示出了对应于图1中所示的电流分布的多个声音信号的示意图。

图3示出了对应于图1中所示的电流分布的磁相空间的示意图。

要注意的是，以下所述实施例仅构成了本发明可能实施例变型例的有限选择。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的用于确定参考电流值的多个电流分布111至116的示意图101。电流分布111至116在示意图101中被设置成使得它们在时刻t＝0处均达到它们的第一最大值（或者第一预定值）。

根据本发明，发动机控制单元采用每个电流分布111至116以使得升压电压（即，与车载电源系统电压相比增加的电压，例如40V至60V）首先被施加至燃料喷射器的螺线管驱动器。通过控制单元测量、采样并且存储流过螺线管驱动器的电流的电流强度。如果电流强度达到第一预定值（分布的峰值电流），则切断升压电压并且燃料喷射器进入第一续流阶段，在该阶段中不提供其他电能。这导致电流强度随着时间降低的情形。如果电流强度达到第二预定值，第一续流阶段结束并且再次施加升压电压至螺线管驱动器，其结果是电流强度再次上升。如果电流强度随后再次达到第一预定值，则再次切断升压电压并且接着是第二续流阶段直至电流强度再次达到第二预定值。随后是保持阶段，在该阶段中，在闭合过程开始前，通过向燃料喷射器施加保持电压而使燃料喷射器保持打开直至达到所需的喷射量。

换言之，通过施加第二升压阶段而产生每个单独的电流分布111至116。因此，每个电流分布也具有两个续流阶段。通过比较这两个续流阶段，随后可能的是得出关于燃料喷射器的打开时间的有价值的信息，如下面更详细地描述的。有利地，能够在燃料喷射器的正常操作期间获取电流分布111至116。

图1中所示的六个电流分布111至116的不同之处特别地在于：对于每个电流分布111至116，不同地选择升压阶段结束的电流强度的预定值。自然，这也影响了升压阶段的持续时间。对于电流分布111，第一预定值约为10A（安培）；对于电流分布112，第一预定值约为12A；对于电流分布113，第一预定值约为14A；对于电流分布114，第一预定值约为16A；对于电流分布115，第一预定值约为18A；以及对于电流分布116，第一预定值约为20A。

图2示出了来自燃料喷射器的声学传感器的多个声音信号221至226的示意图202，这些声音信号对应于图1中所示的电流分布111至116。更精确地，声音信号221对应于图1中所示的电流分布111；声音信号222对应于图1中所示的电流分布112；声音信号223对应于图1中所示的电流分布113；声音信号224对应于图1中所示的电流分布114；声音信号225对应于图1中所示的电流分布115；以及声音信号226对应于图1中所示的电流分布116。

声学传感器被安装成使得其能够感测由燃料喷射器的移动而产生的声音，例如，当电枢在打开过程结束时碰撞时。从示意图202明显可知，对于具有高的第一预定值的电流分布，打开过程的结束出现较早，并且对于具有较低的第一预定值的电流分布出现较晚。特别地，曲线226、225和224示出的是，对于对应的电流分布116、115和114，打开过程的结束出现在第一升压阶段结束（t＝0）之前。此外，曲线222和221示出的是，对于对应的电流分布112和111，打开过程的结束出现在第一升压阶段结束（t＝0）之后。然而，对于曲线223，打开过程的结束基本上与第一升压阶段结束（t＝0）重合，其结果是，对于电流分布113，用等于第一预定值的峰值电流值致动燃料喷射器将导致打开过程的结束与对应的升压阶段的结束在时间上非常接近地出现的情形。

图2中的示意图基于已经特定地使用了声学传感器的实验室测量结果。这仅用于图示说明的目的并且并非作为根据本发明的方法的一部分。

图3示出了磁相空间的示意图303，即，磁通量Φ与电流强度I之间的关系，其与时间分离，对应于图1中所示的电流分布111至116。优选地，通过控制单元在相应的电流分布、电压分布和线圈电阻的基础上计算磁通量。

首先参照图1中的电流分布111更详细地解释磁通量和线圈电流之间的关系。在第一升压阶段开始之前，磁通量是0 mWb（毫韦伯），并且线圈电流是0 A。图1中的电流分布111的电流的首次上升（从t≈-0.3 ms（毫秒）至t＝0 ms）沿着图3中的曲线段330行进。在电流强度恰好在10A以上的情形中，切断升压电压并且电流强度和磁通量现在沿着曲线段331a和337下降直至点338，其对应于第一续流阶段的结束。第二升压阶段中的电流的后续上升随后沿着曲线段339行进直至在第二升压阶段结束时再次达到恰好在10A以上的电流强度。后续的第二续流阶段随后沿着曲线段331b（在此处的磁通量稍微大于在曲线段331a处的磁通量）和337行进并且再次结束于点338。最终，燃料喷射器的闭合沿着曲线段340行进。

如从图3能够推定，对于图1中的电流分布111的情况是，在第一续流阶段（曲线段331a）期间的电流和磁通量之间的关系（第一关系）不同于在第二续流阶段（曲线段331b）期间的电流和磁通量之间的关系（第二关系）。这能够归因于下述事实：如以上结合图2所述，在第一续流阶段开始之前打开过程尚未完成。换言之，在第一续流阶段的过程期间，燃料喷射器中仍然发生移动。

对于图1中的电流分布112和113，能够在图3中观察到类似的特性，如刚刚已经参照电流分布111所述。更具体地，沿着曲线段332a和333a能够看到磁通量和电流之间的第一关系，并且沿着曲线段332b和333b能够看到磁通量和电流之间的第二关系。

对于图1中的电流分布114、115和116，不再能够看到续流阶段之间的差异。更具体地，在两个续流阶段中的磁通量和电流之间的关系基本上相同。对于电流分布114，两个续流阶段沿着曲线段334和337行进；对于电流分布115，两个续流阶段沿着曲线段335和337行进；以及对于电流分布116，两个续流阶段沿着曲线段336和337行进。

根据本发明，发动机控制器因此选择电流分布114的第一预定值（即，16A）作为用于致动燃料喷射器的峰值电流，以便使升压阶段的结束与打开过程的结束尽可能靠近地定位。通过升压阶段与打开过程的该同步能够非常精确地控制喷射量。

此外，对于每个单独的电流分布111至113，发动机控制器能够确定打开过程结束的准确时刻。更具体地，发动机控制器确定在磁相空间中不同的曲线段331a/b、332a/b和333a/b再次合并在一起并连接至共同曲线段337的点。对应于第一续流阶段内的磁相空间中的该点处的电流强度的对应的电流分布中的时间则是所搜索的打开时间。

此外，对于每个单独的电流分布111至116，发动机控制器能够确定在打开过程期间所执行的功或冲程功（stroke work）。这能够通过沿着第一续流阶段的曲线段和沿着第二续流阶段的曲线段在相空间中的积分以及通过减去这两个积分值而实现。在已知螺线管驱动器的弹簧常数的情况下，则能够确定燃料喷射器的冲程。

总之，根据本发明的方法以容易的方式并且在未使用其他硬件（诸如例如，声学传感器或加速度传感器）的情况下允许燃料喷射器的致动，其中，打开过程的结束和升压阶段的结束（基本上）在时间上重合。此外，对于所选择的或单个电流分布，能够在根据本方法记录的测量数据的基础上确定已经执行的打开时间和冲程功。

附图标记列表

101 电流分布的示意图

111 电流分布

112 电流分布

113 电流分布

114 电流分布

115 电流分布

116 电流分布

202 声音信号的示意图

221 声音信号

222 声音信号

223 声音信号

224 声音信号

225 声音信号

226 声音信号

303 磁相空间的示意图

330 曲线段

331a 曲线段

331b 曲线段

332a 曲线段

332b 曲线段

333a 曲线段

333b 曲线段

334 曲线段

335 曲线段

336 曲线段

337 曲线段

338 保持状态

339 曲线段

340 曲线段

Claims (9)

1.一种用于确定用于致动机动车辆的内燃机的包括螺线管驱动器的燃料喷射器的参考电流值的方法，所述方法包括：

利用所述燃料喷射器的反复致动而获取多个电流分布，其中，每个电流分布具有流过所述螺线管驱动器的电流的电流强度的时间进展，以及其中，所述燃料喷射器的每次致动包括以下步骤：

（a）施加升压电压至所述燃料喷射器的所述螺线管驱动器直至流过所述螺线管驱动器的电流的电流强度达到第一预定值；

（b）在第一续流阶段期间等待所述电流强度达到第二预定值；

（c）再次施加所述升压电压至所述螺线管驱动器直至所述电流强度达到所述第一预定值；以及

（d）在第二续流阶段期间等待所述电流强度达到所述第二预定值；

其中，对于每次致动，所述第一预定值发生变化，所述方法还包括：

确定多个磁通量分布，其中，每个磁通量分布对应于所获取的多个电流分布中的一个，以及

在分析相关联的电流分布和磁通量分布的基础上选择所述参考电流值。

2.根据前述权利要求所述的方法，其中，对所述相关联的电流分布和磁通量分布的分析包括比较所述第一续流阶段期间的所述电流强度和所述磁通量之间的第一关系与所述第二续流阶段期间的所述电流强度和所述磁通量之间的第二关系。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述参考电流值的选择包括选择所述第一预定值的最低值，在所述最低值处，所述第一关系与所述第二关系基本上相同。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述螺线管驱动器的所述电流强度、电压和电阻的基础上，通过计算而执行多个磁通量分布的确定。

5.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：

在分析所述电流分布和对应磁通量分布的基础上为所获取的电流分布中的一个确定所述燃料喷射器的打开时间。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，对所述电流分布和所述对应磁通量分布的分析包括确定一对相关联的电流强度和磁通量，其中，所述第一续流阶段期间的所述电流强度和所述磁通量之间的第一关系不同于所述第二续流阶段期间的所述电流强度和所述磁通量之间的第二关系。

7.一种用于致动用于机动车辆的内燃机的包括螺线管驱动器的燃料喷射器的方法，所述方法包括：

通过执行根据前述权利要求的任一项所述方法而确定参考电流值，以及

施加升压电压至所述燃料喷射器的螺线管驱动器直至流过所述螺线管驱动器的电流的电流强度达到预定的参考电流值。

8.一种用于机动车辆的发动机控制器，所述发动机控制器被构造成使用根据前述权利要求的任一项所述的方法。

9.一种计算机存储介质，在该计算机存储介质中存储计算机程序，所述计算机程序在由处理器执行该计算机程序时实施根据权利要求1至7的任一项所述的方法。

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