DE102014100933A1

DE102014100933A1 - Vorrichtung zur Korrektur von Injektorcharakteristiken in einem Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102014100933A1
Application number: DE201410100933
Authority: DE
Inventors: Choong Seob Park; Hyung Ju Lee; Hak Mo Yoo; Ji Haeng Lee; Doo Jin Jang; Kang Hee Cho; Si Kwang Lee
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp; Hyundai Autron Co Ltd
Current assignee: Hyundai Motor Co; Hyundai Mobis Co Ltd; Kia Corp
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2014-01-28
Publication date: 2015-04-30
Also published as: CN104595048A; US20150115059A1; KR101509958B1; CN104595048B; US9458787B2

Abstract

Eine Technik zur Korrektur von Injektorcharakteristiken ist bereitgestellt. Insbesondere ist eine Mikrosteuerungseinheit (100) konfiguriert, um einen Steuerpuls zum Steuern des Betriebs eines Injektors (300) zu erzeugen, und ist ein Treiberhalbleiter (200) konfiguriert, um eine den Betrieb des Injektors (300) betreffende Charakteristik zu erfassen und zu berechnen, und um in Übereinstimmung mit einer Abweichung der Einspritzzeitsteuerung die Einspritzzeitsteuerung des Injektors (300) zu kompensieren.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Die Anmeldung basiert auf der am 30. Oktober 2013 beim Koreanischen Amt für geistiges Eigentum eingereichten koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2013-0130128 und beansprucht deren Priorität, deren Offenbarung durch diese Bezugnahme in Gänze hierin mitaufgenommen ist.
Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Korrektur von Injektorcharakteristiken, und insbesondere eine Technologie, welche in der Lage ist, eine Abweichungskompensation-Antwortgeschwindigkeit mittels Ausführens einer Abweichungskorrekturfunktion auf einem Treiberhalbleiter während des Betriebs eines Injektors zum Einspritzen von Kraftstoff zu verbessern.
Beschreibung des Stands der Technik
Mit technologischem Fortschritt wurde begonnen, dass Motoren (z.B. Verbrennungsmotoren) in Fahrzeugen (z.B. in Kraftfahrzeugen) Daten von zahlreichen Sensoren des Motors empfangen, wenn dem Motor während einer Verbrennung Kraftstoff zugeführt wird. Insbesondere ermittelt eine Motorsteuerungsvorrichtung (ECU) basierend auf Daten die Menge des zugeführten Kraftstoffs und welcher Injektor eine vorbestimmte Menge von Kraftstoff einspritzen wird.
Kraftstoffinjektoren, welche Kraftstoff in eine Verbrennungskammer (bzw. den Brennraum) einspritzen, sind typischerweise in oder um jede spezifische Verbrennungskammer herum angeordnet, um der Kammer bei Bedarf effektiv die angemessene Menge von Kraftstoff bereitzustellen.
In einem Gemeinsame-Leitung-System (bzw. in einem Common-Rail-System, d.h., einem Typ von Kraftstoffeinspritzsystem) wird einer Leitung Kraftstoff von einer Hochdruckpumpe zugeführt. In diesem Systemtyp steuert eine ECU den Druck der Leitung basierend auf Daten, welche von einem Drucksensor empfangen werden, der den Druck der Leitung misst und ein Kraftstoffeinspritzsignal ausgibt, so dass der Kraftstoff angemessen eingespritzt wird.
Beim Gemeinsame-Leitung-System ist ein Beschleunigungsaufnehmer in der Mitte eines Motorblocks angebracht, und Signale, welche vom Beschleunigungsaufnehmer erzeugt werden, werden (stündlich) erfasst, so dass die Menge von Pilotkraftstoff angepasst wird, um die Stellung (bzw. den Zustand) des Injektors angemessen einzustellen. Obwohl dies eine relativ kleine Einspritzmenge ist, sollte diese innerhalb einer Zielabweichung (bzw. einer Sollabweichung) bewerkstelligt werden, sogar wenn der Kraftstoff wiederholt vom gleichen Injektor eingespritzt wird, so dass der Injektor weiterhin wie entwickelt funktionieren kann; und deshalb ist die Zielabweichung ein sehr wichtiger Faktor im angemessenen Bewerkstelligen der Menge von Kraftstoff in der Voreinspritzung (Piloteinspritzung) oder der Nacheinspritzung.
Weiter haben neue, erweiterte Abgasvorschriften die Fahrzeughersteller veranlasst, ihre Aufmerksamkeit auf die Entwicklung einer Technologie zu fokussieren, welche umweltfreundlichere Motoren erzielen wird. Zum Beispiel haben einige Regierungen mittels Verlangens einer weiteren Reduktion der Zahl von ausgestoßenen Feinpartikeln die Abgasvorschriften weiter verschärft. Die wichtigste Technologie zur Reduktion der Zahl von ausgestoßenen Feinpartikeln ist die Mehrfacheinspritzung. Die Mehrfacheinspritzung ist ein Verfahren des mehrfachen Einspritzens einer kleinen Menge von Kraftstoff in einen Motor hinein bei Ziel-Kraftstoffeinspritzsteuerzeiten (bzw. Soll-Kraftstoffeinspritzsteuerzeiten), im Gegensatz zum einmaligen Einspritzen einer großen Menge von Kraftstoff in einen Motor hinein. Dies ermöglicht es die Zahl der ausgestoßenen Feinpartikel im Vergleich zur einmaligen Einspritzung einer großen Menge von Kraftstoff zu reduzieren
Der Schlüssel zur Mehrfacheinspritzungsverfahrenstechnologie ist es eine kleine Menge von Kraftstoff genau für eine kurze Zeit in einen Motor hinein einzuspritzen, verglichen mit den existierenden Verfahren, in welchen es notwendig ist den Injektor, der den Kraftstoff einspritzt, präzise zu steuern.
Zum Beispiel zeigt 1 die Beziehung zwischen der Kraftstoffeinspritzmenge und der Kraftstoffeinspritzzeit eines gewöhnlichen Injektors. Bezug nehmend auf die 1 kann für den gewöhnlichen Injektor gesehen werden, so wie die Kraftstoffeinspritzzeit (dann) abnimmt, dass die Beziehung zwischen der Kraftstoffeinspritzmenge und der Kraftstoffeinspritzzeit eine Nichtlinearität zeigt. Mit der Nichtlinearität der Beziehung der Kraftstoffeinspritzmenge und der Kraftstoffeinspritzzeit ist es schwierig die Menge des während dieser Zeitspanne verwendeten Kraftstoffs präzise abzuschätzen oder zu steuern. Dementsprechend ist es notwendig eine Technologie zu entwickeln, welche die Nichtlinearität kompensieren kann, um eine genauere und effektivere Steuerung zu erlauben.
Erläuterung der Erfindung
Dementsprechend wurde die vorliegende Erfindung getätigt, um die oben erwähnten, im Stand der Technik auftretenden Probleme zu lösen, während die Vorteile, welche im Stand der Technik erreicht wurden, intakt erhalten bleiben.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Korrektur von Injektorcharakteristiken bereitzustellen, welche in der Lage sind eine Abweichungskompensationsgeschwindigkeit zu verbessern und die Berechnungsbelastung von der MCU (Mikrosteuerungseinheit) zu reduzieren mittels Ausführens einer Abweichungskorrekturfunktion auf einem Treiberhalbleiter (bzw. einem den Injektor betreibenden Halbleiter) während des Betriebs eines Injektors, der Kraftstoff einspritzt.
In einem Aspekt einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Korrektur von Injektorcharakteristiken bereitgestellt, aufweisend: eine Mikrosteuerungseinheit, welche konfiguriert ist, um einen Steuerpuls zu erzeugen, um den Betrieb (bzw. die Betätigung) eines Injektors zu steuern, und einen Treiberhalbleiter (bzw. einen Betätigungshalbleiter), welcher konfiguriert ist, um eine Betriebscharakteristik (bzw. eine Betätigungscharakteristik) des Injektors zu ermitteln und zu berechnen und um eine Einspritzzeitsteuerung (bzw. eine Einspritz-Steuerzeit) des Steuerpulses in Übereinstimmung mit einer Abweichung in der Einspritzzeitsteuerung des Injektors zu kompensieren.
Der Treiberhalbleiter kann aufweisen: einen Injektorcharakteristikdetektor, welcher konfiguriert ist, eine Betriebscharakteristik des Injektors zu erfassen, einen Datenprozessor, welcher konfiguriert ist, um eine Ausgabe des Injektorcharakteristikdetektors in einen Datenwert umzuwandeln, eine Mikroprozessoreinheit (bzw. eine Mikrokerneinheit), welche konfiguriert ist, um Abweichungskorrekturdaten (bzw. einen Abweichungskorrekturwert) für die Einspritzzeitsteuerung des Injektors in Übereinstimmung mit den Daten vom Datenprozessor zu erzeugen, eine Steuerungsvorrichtung, welche einen Korrekturtakt mittels Anwendens der Abweichungskorrekturdaten auf den Steuerpuls erzeugt, und eine Ausgabetreibereinheit, welche den Betrieb (bzw. die Betätigung) des Injektors in Übereinstimmung mit dem Korrekturtakt steuert.
Der Injektorcharakteristikdetektor kann aufweisen: einen Spannungssensor, welcher konfiguriert ist, um die Betriebsspannung (bzw. die Betätigungsspannung) des Injektors zu erfassen, einen Stromsensor, welcher konfiguriert ist, um den Betriebsstrom (bzw. den Betätigungsstrom) des Injektors zu erfassen, und eine Auswahlvorrichtung, welche konfiguriert ist, um zwischen den Ausgaben des Spannungssensors und des Stromsensors auszuwählen.
Der Datenprozessor kann aufweisen: einen Datenumwandler, welcher konfiguriert ist, um ein Signal vom Injektorcharakteristikdetektor in Digitaldaten (bzw. in Digitalwerte) umzusetzen, einen Digitalfilter, welcher konfiguriert ist, um die Digitaldaten vom Digitalumwandler zu filtern, und eine Speichereinheit, welche konfiguriert ist, um Ausgangsdaten vom Digitalfilter zu speichern.
Die Mikroprozessoreinheit kann konfiguriert sein, um den Treiberhalbleiter zu initialisieren, wenn die Abweichungskorrekturdaten vom Zielwert (bzw. Sollwert) abweichen. Als solcher kann der Treiberhalbleiter weiter aufweisen eine Schnittstelleneinheit, welche mit der Mikrosteuerungseinheit gekoppelt ist. Diese Schnittstelleneinheit kann z.B. Seriell-Parallel-Schnittstellenkommunikation (SPI) ausführen.
Die Mikroprozessoreinheit kann eine Abweichung korrigieren, um eine Betriebszeitsteuerung (bzw. eine Betriebs/Betätigungssteuerzeit) des Injektors zu erhöhen, wenn der Einspritzwert des Injektors eine übermäßig kleine Zeitsteuerung (bzw. Steuerzeit) ist (d.h., kleiner als eine Ziel-Steuerzeit), und kann eine Abweichung korrigieren, um die Betriebszeitsteuerung des Injektors zu verringern, wenn der Einspritzwert des Injektors eine übermäßig große Steuerzeit ist (d.h., größer als eine Ziel-Steuerzeit).
Dazu kann die Mikrosteuerungseinheit aufweisen: eine Treibersteuerungsvorrichtung (bzw. eine Betriebssteuerungsvorrichtung), welche konfiguriert ist, um Signalkorrekturinformationen vom Treiberhalbleiter zu empfangen und um das Signal in den Informationen zu verarbeiten, und einen Steuerpulsgenerator, welcher von der Treibersteuerungsvorrichtung gesteuert wird und welcher konfiguriert ist, um den Steuerpuls zu erzeugen.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Korrektur einer Injektorcharakteristik bereitgestellt, aufweisend: einen Injektorcharakteristikdetektor, welcher eine Betriebscharakteristik (bzw. Betätigungscharakteristik) des Injektors erfasst, einen Datenprozessor, welcher eine Ausgabe vom Injektorcharakteristikdetektor in einen Datenwert umwandelt, eine Mikroprozessoreinheit, welche Abweichungskorrekturdaten für die Einspritzzeitsteuerung/Einspritzsteuerzeit des Injektors in Übereinstimmung mit den Daten vom Datenprozessor erzeugt, eine Steuervorrichtung, welche konfiguriert ist, um einen Korrekturtakt mittels Anwendens der Abweichungskorrekturdaten auf den Steuerpuls zu erzeugen, und eine Ausgabetreibereinheit, welche konfiguriert ist, um den Betrieb (bzw. die Betätigung) des Injektors in Übereinstimmung mit dem Korrekturtakt zu steuern.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die obigen und anderen Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden mit der folgenden detaillierten Beschreibung, gemeinsam mit den begleitenden Zeichnungen, deutlicher werden, in welchen:
Die 1 ein Diagramm ist, welches die Beziehung zwischen der Kraftstoffeinspritzmenge und der Kraftstoffeinspritzzeit eines gewöhnlichen Injektors zeigt,
2 ein Diagramm ist, welches die Konfiguration einer Vorrichtung zur Korrektur einer Injektorcharakteristik gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
3 ein Diagramm ist, welches die Detailkonfiguration eines Treiberhalbleiters von 2 zeigt,
4 ein Diagramm ist, welches die Beziehung zwischen der Kraftstoffeinspritzmenge und der Kraftstoffeinspritzzeit eines Injektors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
5 ein Diagramm ist, welches die Detailbeschreibung einer Mikrosteuerungseinheit von 2 zeigt,
6 ein Diagramm ist, welches Abweichungen für jeden der Injektoren in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
7 ein Diagramm ist, welches die Kompensation einer Zeitsteuerung/Steuerzeit zeigt, die übermäßig kleiner als ein Zielwert ist, und
8 ein Diagramm ist, welches die Kompensation einer Zeitsteuerung/Steuerzeit zeigt, die übermäßig größer als ein Zielwert ist.
Detaillierte Beschreibung
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Detail mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Es ist zu verstehen, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder „Fahrzeug-...“ oder irgendein ähnlicher Begriff, welcher hier verwendet wird, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen einschließt wie z.B. Personenkraftfahrzeuge, einschließlich sogenannter Sportnutzfahrzeuge (SUV), Busse, Lastwagen, zahlreiche kommerzielle Fahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielzahl von Booten und Schiffen, Flugzeuge und dergleichen, und einschließlich Hybridfahrzeuge, elektrische Fahrzeuge, Verbrennungsfahrzeuge, Plug-in hybrid-elektrische Fahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge, Brennstoffzellenfahrzeuge, und andere Fahrzeuge für alternative Treibstoffe (z.B. Treibstoffe, welche aus anderen Ressourcen als Erdöl hergestellt werden).
Außerdem ist es zu verstehen, dass die unten genannten Verfahren von zumindest einer Steuerungsvorrichtung, einem Computer, einer Steuerungseinheit oder dergleichen ausgeführt werden. Die Begriffe Steuerungsvorrichtung, Computer, Steuerungseinheit oder dergleichen beziehen sich auf eine Hardwarevorrichtung, welche eine Speichereinheit und eine Prozessoreinheit aufweist und konfiguriert ist, um einen oder mehrere Schritte/Prozesse auszuführen, die als ihre Algorithmusstruktur zu interpretieren sind. Die Speichereinheit ist konfiguriert, um Algorithmusschritte zu speichern und der Prozessor ist spezifisch konfiguriert, um die besagten Algorithmusschritte auszuführen, um einen oder mehrere Prozesse auszuführen, welche weiter unten beschrieben sind. Außerdem, obwohl die beispielhaften Ausführungsformen als von einer Mehrzahl von Prozessoreinheiten, Steuerungseinheiten, etc. ausgeführt beschrieben sind, ist es klar, dass solch ein Verfahren ebenfalls von einer (einzigen) Einzel-Steuerungskonfiguration ausgeführt werden kann, ohne von der allgemeinen Ausführungsform abzuweichen.
Darüber hinaus kann die Steuerungslogik der vorliegenden Erfindung als ein nicht vorübergehender, computerlesbarer Inhalt (bzw. ein beständiger, computerlesbarer Inhalt) auf einem computerlesbaren Medium ausgedrückt sein, welcher ausführbare Programminstruktionen enthält, die von einer Prozessoreinheit, einer Steuerungsvorrichtung, oder dergleichen ausgeführt werden. Beispiele für computerlesbare Medien, die jedoch nicht darauf beschränkt sind, sind: ROM, RAM, Compact-Disc(CD)-ROMs, Magnetbänder, Disketten, Flash-Laufwerke, Speicherkarten und optische Datenspeichervorrichtungen. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium kann ebenfalls in/auf netzwerkgekoppelten Computersysteme verteilt sein, so dass die computerlesbaren Inhalte in einer verteilten Weise gespeichert sind und ausgeführt werden, zum Beispiel mittels eines Telematikservers oder eines CAN-Busses.
Die hier verwendete Terminologie dient nur dem Zweck der Beschreibung besonderer Ausführungsformen und ist nicht dazu gedacht, um die Erfindung zu limitieren. Die wie hier verwendeten Singularformen „ein/eine“ und „der/die/das“ sind dazu gedacht, um ebenfalls die Pluralformen zu beinhalten, außer der Kontext zeigt klar das Gegenteil. Es ist weiter zu verstehen, dass die Begriffe „umfassen“ oder „umfassend“, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, das Vorhandensein von genannten Merkmalen, Ganzzahlen (bzw. Datentypen), Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten spezifizieren, jedoch nicht die Anwesenheit oder Zusätze von einem oder mehreren anderen Merkmalen, Ganzzahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon unmöglich machen. Der wie hier verwendete Begriff „und/oder“ weist jeden und alle Kombinationen von einem oder mehreren der assoziierten aufgezählten Elemente auf.
Die 2 ist ein Diagramm, welches die Konfiguration einer Vorrichtung zur Korrektur einer Injektorcharakteristik gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine MCU (Mikrosteuerungseinheit) 100, einen Treiberhalbleiter 200 und einen Injektor 300 auf.
Die MCU 100 in der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist konfiguriert, um ein Schnittstellensignal vom Treiberhalbleiter 200 zu empfangen und einen Steuerpuls zum Steuern des Betriebs (bzw. der Betätigung) des Injektors 300 zu erzeugen.
Der Treiberhalbleiter 200 kompensiert eine Einspritzzeitsteuerung (bzw. eine Einspritzsteuerzeit) des Injektors 300 und gibt ein Betriebssteuersignal in Übereinstimmung mit einem Steuerpuls aus, welcher von der MCU 100 bereitgestellt wird. Der Treiberhalbleiter 200 als solcher erfasst und berechnet ein Signal, welches die Betriebscharakteristik des Injektors 300 zeigt, und, wenn eine Kompensation einer Einspritzsteuerzeitabweichung des Injektors 300 erforderlich ist, dann kompensiert der Treiberhalbleiter 200 diese entsprechend. Das heißt, der Treiberhalbleiter 200 erfasst die Charakteristik des Injektors 300 wann immer der Injektor betrieben wird und stellt dann die Kraftstoffeinspritzsteuerzeit des Injektors 300 basierend auf den erfassten Informationen bei der nächsten Einspritzung ein.
In Übereinstimmung mit der obigen Steuerung spritzt der Injektor 300 Kraftstoff bei/mit der kompensierten Einspritzzeitsteuerung/Einspritzsteuerzeit ein, als Antwort auf das Empfangen des Betriebssteuersignals vom Treiberhalbleiter 200. Der Injektor 300 gibt ein Signal aus, welches die Betriebscharakteristik (bzw. die Betätigungscharakteristik) dem Treiberhalbleiter 200 zeigt. Dieses Signal, welches die Betriebscharakteristik des Injektors 300 zeigt, kann zum Beispiel die während der Einspritzung vom Injektor 300 benötigte Spannung oder der vom Injektor 300 verbrauchte Strom sein.
Die 3 ist ein Diagramm, welches die Detailkonfiguration des Treiberhalbleiters 200 von 2 zeigt. Der Treiberhalbleiter 200 kann aufweisen einen Injektorcharakteristikdetektor 210, einen Datenprozessor 220, eine Mikroprozessoreinheit 230, eine Steuerungsvorrichtung 240, eine Ausgabetreibereinheit 250 und eine Schnittstelleneinheit 260.
Der Injektorcharakteristikdetektor 210 kann konfiguriert sein, um die Betriebsspannung oder den Betriebsstrom des Injektors 300 zu erkennen/erfassen, und gibt diese Daten an den Datenprozessor 220 aus. Als solcher kann der Injektorcharakteristikdetektor 210 einen Spannungssensor 211, einen Stromsensor 212 und eine Auswahlvorrichtung 213 aufweisen.
In solch einer Ausführungsform kann der Spannungssensor 211 mit beiden Endknoten (bzw. Anschlusspunkten) des Injektors 300 verbunden sein und konfiguriert sein, um den während des Betriebs des Injektors 300 benötigten Spannungswert zu erkennen/erfassen. Gleichermaßen kann der Stromsensor 212 mit der Injektortreibereinheit 310 verbunden sein und kann die während des Betriebs (bzw. der Betätigung) des Injektors 300 verbrauchte Menge an Strom erkennen/erfassen.
Die Auswahlvorrichtung 213 kann konfiguriert sein, um zwischen den Ausgaben des Spannungssensors 211 und des Stromsensors 212 auszuwählen und um die ausgewählten Daten an den Datenprozessor 220 auszugeben. Diese Auswahl der Auswahlvorrichtung 213 kann von der Mikroprozessoreinheit 230 gesteuert sein. Der Datenprozessor 220 wandelt dann den Wert der Spannung oder des Stroms des Injektorcharakteristikdetektors in einen Datenwert um und gibt den umgewandelten Wert an die Mikroprozessoreinheit 230 und die Schnittstelleneinheit 260 aus. Der Datenprozessor 220 als solcher kann einen Datenumwandler 221, einen Digitalfilter 222 und eine Speichereinheit 223 aufweisen.
Der Datenumwandler 221 kann den Spannungswert oder den Stromwert vom Injektorcharakteristikdetektor 210 in Digitaldaten umwandeln. Der Digitalfilter 222 kann konfiguriert sein, um Störungen mittels Filterns der Digitaldaten des Datenumwandlers 221 zu entfernen. Die Speichereinheit 223 kann konfiguriert sein, um Daten zu speichern, sobald sie mittels des Digitalfilters 222 gefiltert wurden.
Die Mikroprozessoreinheit 230 in der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann Abweichungskorrekturdaten (bzw. einen Abweichungskorrekturwert) für die Einspritzsteuerzeit des Injektors 300 mittels Auslesens der Daten, welche in der Speichereinheit 223 gespeichert sind, erzeugen. Genauer gesagt überprüft die Mikroprozessoreinheit 230 die Betriebscharakteristik des Injektors 300 unter Verwendung der Daten in der Speichereinheit 223 und korrigiert eine Abweichung mittels Änderns eines Betriebssteuersignals, wenn solch eine Korrektur erforderlich ist. Wenn der Betrag der Abweichungskorrektur nicht ein Zielwert ist (z.B. darüber ist), kann die Mikroprozessoreinheit 230 den Treiberhalbleiter 200 mittels Feststellens, dass ein Problem in einer externen Last vorliegt, initialisieren.
Die Steuerungsvorrichtung 240 in der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung empfängt von der MCU 100 einen Steuerpuls zum Steuern der Einspritzzeitsteuerung/Einspritzsteuerzeit des Injektors 300. Weiter erzeugt die Steuerungsvorrichtung 240 einen Korrekturtakt mittels Anwendens des Steuerpulses der MCU 100 auf die Korrekturdaten (bzw. den Korrekturwert) von der Mikroprozessoreinheit 230. Die Ausgabetreibereinheit 250 betreibt (bzw. betätigt) dann den Injektor 300 mittels Steuerns der Injektortreibereinheit 310 in Antwort auf den Korrekturtakt von der Steuerungsvorrichtung 240.
Die Schnittstelleneinheit 260 ist mit der MCU 100 mittels Auslesens der Daten in der Speichereinheit 223 gekoppelt. Auf diese Weise überträgt die Schnittstelleneinheit 260 die Korrekturdaten in der Speichereinheit 223 an die MCU 100. Die Schnittstelleneinheit 260 kann Daten zu/von der MCU 100 übermitteln/empfangen, beispielsweise mittels Seriell-Parallel-Schnittstellenkommunikation (SPI-Kommunikation).
Die 4 ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Kraftstoffeinspritzmenge und der Kraftstoffeinspritzzeit eines Injektors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Bezug nehmend auf die 4 gemäß der vorliegenden Erfindung ist, da die Abweichung zur (bzw. bezogen auf die) Kraftstoffeinspritzzeit vom Treiberhalbleiter 200 eingestellt wird, nur wenig Unterschied zwischen der gewünschten Einspritzmenge und der tatsächlichen Einspritzmenge. Insbesondere wird während der Mehrfacheinspritzung, in welcher eine kleine Menge von Kraftstoff mehrmals mittels Teilens der Kraftstoffeinspritzzeit eingespritzt wird, die Einspritzmenge gesteuert, um für die anfängliche Kraftstoffeinspritzzeit gering (d.h., klein) zu sein.
Das heißt, in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der korrigierte Wert sehr schnell widergespiegelt, da die Abweichung in der Einspritzzeitsteuerung (bzw. der Einspritzsteuerzeit) direkt mittels des Treiberhalbleiters 200 korrigiert wird und nicht durch die MCU 100. Dementsprechend ist es möglich, die Einspritzmenge während der mittleren oder der frühen Zeitpunkte der Mehrfacheinspritzung in Übereinstimmung mit dem Abweichungswert der Betriebszeit (bzw. der Betätigungszeit) des Injektors 300 einzustellen.
Wie in der 1 gezeigt, welche die bezogene Technik zeigt, so wie die Kraftstoffeinspritzungszeit während des Betriebs (bzw. der Betätigung) des Injektors 300 reduziert wird, kann die Beziehung zwischen der Kraftstoffeinspritzmenge und der Kraftstoffeinspritzzeit eine Nichtlinearität zeigen. Jedoch wird in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Einspritzcharakteristik gesteuert, um mittels Reduzierens der Einspritzmenge für die frühen (z.B. kleineren) Einspritzzeiten linear zu sein. Wenn die Linearität der Beziehung zwischen der Kraftstoffeinspritzmenge und der Kraftstoffeinspritzzeit erreicht ist, ist es möglich, die Kraftstoffmenge genau abzuschätzen oder zu steuern.
Die 5 ist ein Diagramm, welches die Detailbeschreibung der MCU 100 von 2 zeigt. Die MCU 100 weist einen Steuerpulsgenerator 110 und eine Treibersteuerungsvorrichtung 120 auf. Der Steuerpulsgenerator 110 erzeugt einen Steuerpuls zum Steuern des Betriebs des Injektors 300 in Übereinstimmung mit der Steuerung der Treibersteuerungsvorrichtung 120 und übermittelt den Steuerpuls an den Treiberhalbleiter 200. Die Treibersteuerungsvorrichtung 120 empfängt die Korrekturdaten (bzw. den Korrekturwert) von der Schnittstelleneinheit 260 des Treiberhalbleiters 200 und ist konfiguriert, um zu ermitteln, ob eine Signalkorrektur vom Treiberhalbleiter 200 und die Signalkorrekturinformationen vorliegen. Zum Beispiel kann die Treibersteuerungsvorrichtung 120 mittels der SPI-Kommunikation mit dem Treiberhalbleiter 200 Daten senden/empfangen.
Weiter steuert die Treibersteuerungsvorrichtung 120 den Betrieb des Steuerpulsgenerators 110 mittels Verarbeitens des Signals in den Signalkorrekturinformationen vom Treiberhalbleiter 200. Wenn der Betrag der Signalkorrektur vom Treiberhalbleiter 200 über einem Zielwert liegt, ermittelt die Treibersteuerungsvorrichtung 120, dass ein Fehler im Treiberhalbleiter 200 vorliegt. Dementsprechend verhindert die Treibersteuerungsvorrichtung 120 die Erzeugung des Steuerpulses mittels Initialisierens des Steuerpulsgenerators 110.
Die 6 ist ein Diagramm, welches Abweichungen für jeden der Injektoren in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In der 6 zeigt (A) die Wellenform eines Einspritzsteuerpulses, welcher in der Mehrfacheinspritzung von der MCU 100 dem Treiberhalbleiter 200 bereitgestellt wird. Wenn der Treiberhalbleiter 200 den Injektor 300 einschaltet, wird der Steuerpuls umgeschaltet, wenn dieser angewendet wird. Weiter steuert der Treiberhalbleiter 200 die Einspritzzeitsteuerung (bzw. die Einspritzsteuerzeit) des Injektors 300 in Gleichlauf mit der Freigabezeit (bzw. der Einschaltzeit) des Steuerpulses (A). Der Treiberhalbleiter 200 legt so wie in (B) einen gewünschten Einspritzwert des Injektors 300 fest.
In der 6 zeigt (C), wenn die Abweichung der Einspritzwerte des Injektors 300 kürzer als ein gewünschter Einspritzwert ist, und zeigt (D), wenn die Abweichung der Einspritzwerte des Injektors 300 länger als der gewünschte Einspritzwert ist.
Die 7 ist ein Diagramm, welches die Kompensation einer Zeitsteuerung (bzw. einer Steuerzeit) zeigt, die übermäßig kleiner als ein Zielwert (bzw. ein Sollwert) ist. Wenn wie in der 7 die Abweichung der Einspritzwerte des Injektors 300 kürzer als ein gewünschter Einspritzwert ist, spiegelt die Mikroprozessoreinheit 230 Korrekturdaten (bzw. einen Korrekturwert) auf den Steuerpuls wider (A). Dementsprechend kompensiert die Steuerungsvorrichtung 240 die Abweichung, so dass die Betriebszeit (bzw. die Betätigungszeit) des Injektors 300 mittels Verzögerns der Einschalt-Zeitsteuerung (niedriges Niveau) des Einspritzbetriebspulses (E) größer als der Steuerpuls (A) wird. In diesem Fall kann die Wellenform (F) mittels Kompensierens einer übermäßig kleinen Steuerzeit (kleiner als eine Ziel-Steuerzeit) des tatsächlichen Einspritzwerts zum gewünschten Einspritzwert des Injektors hin erreicht werden. Es wird deutlich, dass die Einspritzwellenform (F) nach der Korrektur fast gleich dem gewünschten Einspritzwert (B) ist.
Die 8 ist ein Diagramm, welches die Kompensation einer Zeitsteuerung (bzw. einer Steuerzeit) zeigt, die übermäßig größer als ein Zielwert (bzw. ein Sollwert) ist. Wenn wie in der 8 die Abweichung der Einspritzwerte des Injektors 300 länger als ein gewünschter Einspritzwert ist, spiegelt die Mikroprozessoreinheit 230 Korrekturdaten (G) auf den Steuerpuls wider (A). Dementsprechend kompensiert die Steuerungsvorrichtung 240 die Abweichung, so dass die Betriebszeit des Injektors 300 mittels Steuerns der Einschalt-Steuerzeit (niedriges Niveau) des Einspritzbetriebspulses (G) kürzer als der Steuerpuls (A) wird. In diesem Fall kann die Wellenform (H) mittels Kompensierens einer übermäßig langen Steuerzeit (größer als eine Ziel-Steuerzeit des tatsächlichen Einspritzwerts zum gewünschten Einspritzwert des Injektors erreicht werden. Es wird deutlich, dass die Einspritzwellenform (H) nach der Korrektur fast gleich dem gewünschten Einspritzwert (B) ist.
Die vorliegende Erfindung stellt folgende Wirkungen bereit.
Erstens kann ein Treiberhalbleiter einen Algorithmus implementieren gemäß dem es möglich ist direkt Änderungen in Charakteristiken eines externen Injektors zu identifizieren und frei den implementierten Algorithmus entsprechend zu ändern. Zweitens ist es möglich eine Reaktionsgeschwindigkeit zu verbessern, um eine Abweichung nach der Identifikation der Charakteristik mittels Ausführens einer Abweichungskorrekturfunktion auf einem Treiberhalbleiter zu verbessern, wenn der Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff betrieben (bzw. betätigt) wird. Drittens, da der Treiberhalbleiter die Berechnung zum Abschätzen einer Injektorcharakteristik ausführt, ist es möglich, die Berechnungsbelastung einer MCU (Mikroprozessoreinheit) zu reduzieren. Viertens ist es möglich den Energieverbrauch des Treiberhalbleiters mittels Verhinderns von unnötigem Energieverbrauch mit einer Verringerung einer Anzahl von Zeitsignalen, welche an eine Hauptmikroprozessoreinheit übermittelt werden, zu verringern.
Die beispielhaften Ausführungsformen der wie oben beschriebenen vorliegenden Erfindung wurden zu darstellenden Zwecken bereitgestellt. Deshalb ist es für den Fachmann klar, dass zahlreiche Modifikationen, Abwandlungen, Ersetzungen und Zusätze möglich sind, ohne vom Umfang und vom Sinn der Erfindung, wie sie durch die angehängten Ansprüche definiert ist, abzuweichen; und dass solche Modifikationen, Abwandlungen, Ersetzungen und Zusätze im Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten sind.
Bezugszeichenliste

200: Treiberhalbleiter
210: Injektorcharakteristikdetektor
220: Datenprozessor
230: Mikroprozessoreinheit
240: Steuerungsvorrichtung
250: Ausgabetreibereinheit
260: Schnittstelleneinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

KR 10-2013-0130128 [0001]

Claims

Eine Injektorcharakteristikkorrekturvorrichtung, aufweisend: eine Mikrosteuerungseinheit (100), welche konfiguriert ist, um einen Steuerpuls zu erzeugen, der einen Betrieb eines Injektors (300) steuert, und einen Treiberhalbleiter (200), welcher konfiguriert ist, um eine Betriebscharakteristik, die den Injektor (300) betrifft, zu erfassen und zu berechnen, und welcher eine Einspritzsteuerzeit des Steuerpulses basierend auf einer Abweichung der Einspritzsteuerzeit des Injektors (300) kompensiert.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Treiberhalbleiter (200) aufweist: einen Injektorcharakteristikdetektor (210), welcher konfiguriert ist, um eine Betriebscharakteristik des Injektors (300) zu erfassen, einen Datenprozessor (220), welcher konfiguriert ist, um eine Ausgabe des Injektorcharakteristikdetektors (210) in einen Datenwert umzuwandeln, eine Mikroprozessoreinheit (230), welche konfiguriert ist, um Abweichungskorrekturdaten für die Einspritzzeitsteuerung des Injektors (300) basierend auf den Daten des Datenprozessors (220) zu erzeugen, eine Steuerungsvorrichtung (240), welche konfiguriert ist, um einen Korrekturtakt mittels Anwendens der Abweichungskorrekturdaten auf den Steuerpuls zu erzeugen, und eine Ausgabetreibereinheit (250), welche konfiguriert ist, um den Injektor (300) in Übereinstimmung mit dem Korrekturtakt zu steuern.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der Injektorcharakteristikdetektor (210) aufweist: einen Spannungssensor (211), welcher konfiguriert ist, um eine Betätigungsspannung des Injektors (300) zu erkennen, einen Stromsensor (212), welcher konfiguriert ist, um einen Betätigungsstrom des Injektors (300) zu erkennen, und eine Auswahlvorrichtung (213), welche konfiguriert ist, um zwischen den Ausgaben des Spannungssensors (211) und des Stromsensors (212) auszuwählen.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei der Datenprozessor (220) aufweist: einen Datenumwandler (221), welcher konfiguriert ist, um ein Signal des Injektorcharakteristikdetektors (210) in Digitaldaten umzuwandeln, einen Digitalfilter (222), welcher konfiguriert ist, um die Digitaldaten der Datenumwandlers (221) zu filtern, und eine Speichereinheit (223), welche Ausgangsdaten des Digitalfilters (222) speichert.
Die Vorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Mikroprozessoreinheit (230) den Treiberhalbleiter (200) initialisiert, wenn die Abweichungskorrektur von einem Zielwert abweicht.
Die Vorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der Treiberhalbleiter (200) weiter eine Schnittstelleneinheit (260) aufweist, welche mit der Mikrosteuerungseinheit (100) gekoppelt ist.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei die Schnittstelleneinheit (260) Seriell-Parallel-Schnittstellenkommunikation (SPI) ausführt.
Die Vorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die Mikroprozessoreinheit (230) konfiguriert ist, um eine Abweichung zu korrigieren, um eine Betätigungssteuerzeit des Injektors (300) zu erhöhen, wenn der Einspritzwert des Injektors (300) kleiner als eine Ziel-Steuerzeit ist, und um eine Abweichung zu korrigieren, um die Betätigungssteuerzeit des Injektors (300) zu verringern, wenn der Einspritzwert des Injektors (300) größer als die Ziel-Steuerzeit ist.
Die Vorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Mikrosteuerungseinheit (100) aufweist: eine Treibersteuerungsvorrichtung (120), welche konfiguriert ist, um Signalkorrekturinformationen vom Treiberhalbleiter (200) zu empfangen und um das Signal in der Information zu verarbeiten, und einen Steuerpulsgenerator (110), welcher von der Treibersteuerungsvorrichtung (120) gesteuert wird, um den Steuerpuls zu erzeugen.
Eine Injektorcharakteristikkorrekturvorrichtung, aufweisend: einen Injektorcharakteristikdetektor (210), welcher konfiguriert ist, um eine Betriebscharakteristik eines Injektors (300) zu erfassen, einen Datenprozessor (220), welcher konfiguriert ist, um eine Ausgabe des Injektorcharakteristikdetektors (210) in einen Datenwert umzuwandeln, eine Mikroprozessoreinheit (230), welche konfiguriert ist, um Abweichungskorrekturdaten für die Einspritzsteuerzeit des Injektors (300) in Übereinstimmung mit den Daten des Datenprozessors (220) zu erzeugen, eine Steuerungsvorrichtung (240), welche konfiguriert ist, um einen Korrekturtakt mittels Anwendens der Abweichungskorrekturdaten auf den Steuerpuls zu erzeugen, und eine Ausgabetreibereinheit (250), welche konfiguriert ist, um den Injektor (300) basierend auf dem Korrekturtakt zu steuern.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei der Injektorcharakteristikdetektor (210) aufweist: einen Spannungssensor (211), welcher konfiguriert ist, um eine Betätigungsspannung des Injektors (300) zu erkennen, einen Stromsensor (212), welcher konfiguriert ist, um einen Betätigungsstrom des Injektors (300) zu erkennen, und eine Auswahlvorrichtung (213), welche konfiguriert ist, um zwischen den Ausgaben des Spannungssensors (211) und des Stromsensors (212) auszuwählen.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei der Datenprozessor (220) aufweist: einen Datenumwandler (221), welcher konfiguriert ist, um ein Signal des Injektorcharakteristikdetektors (210) in Digitaldaten umzuwandeln, einen Digitalfilter (222), welcher konfiguriert ist, um die Digitaldaten vom Datenumwandler (221) zu filtern, und eine Speichereinheit (223), welche Ausgangsdaten vom Digitalfilter (222) speichert.
Die Vorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 10 bis 12, welche weiter eine Schnittstelleneinheit (260) aufweist, die konfiguriert ist, um mit einer externen Mikrosteuerungseinheit (100) gekoppelt zu sein.
Ein nicht vorübergehendes, computerlesbares Medium, welches Programmanweisungen enthält, die von einem Prozessor oder einer Steuerungsvorrichtung ausgeführt werden, wobei das nicht vorübergehende, computerlesbare Medium aufweist: Programmanweisungen, welche eine Betriebscharakteristik, die einen Injektor (300) in einem Fahrzeug betrifft, verwenden und berechnen, Programmanweisungen, welche eine Abweichungseinspritzsteuerzeit des Injektors (300) identifizieren, und Programmanweisungen, welche eine Einspritzsteuerzeit eines Steuerpulses, der von einer externen Mikrosteuerungseinheit (100) basierend auf der Abweichungseinspritzsteuerzeit des Injektors (300) erzeugt wird, kompensieren.