JP2010525230A - 内燃機関の噴射システムを制御するためのインジェクタ固有のデータを読出しおよび／または記憶するための方法およびデータ担体 - Google Patents

Abstract

本発明は、内燃機関の噴射システムを制御するためのインジェクタ固有のデータを読出しおよび／または記憶するための方法およびデータ担体に関する。インジェクタを、設定可能な電圧特性経過で制御ユニットによって充電し、場合によっては制御ユニット自体によって該インジェクタの放電を行うか、またはデータ担体に設けられたパワーセクションによって行い、電圧を制御ユニットによってもデータ担体によっても測定する。設定可能な電圧特性経過に依存して、データ担体の記憶ユニット上に設定可能なデータセットを記憶するか、またはデータ担体の記憶ユニット上の設定可能なデータセットを読み出す。

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載された構成の、インジェクタ固有のデータを読出しおよび／または記憶するための方法と、該方法にしたがって駆動制御されるデータ担体とに関する。

内燃機関を作動させるための燃料噴射装置は、かなり以前から周知である。いわゆるコモンレール噴射システムでは、内燃機関の各燃焼室に燃料がインジェクタによって供給され、とりわけピエゾインジェクタによって供給される。その際には、燃焼品質はとりわけ、インジェクタの噴射精度に依存する。たとえば量公差をより小さく抑える等の要件を遵守できるようにするためには、各個別のインジェクタを製造時に測定しなければならない。その際に検出されて制御ユニットに格納される較正データにより、インジェクタを適切に駆動制御することができる。工場において行われる最初の取付時と、とりわけインジェクタおよび／または制御ユニットの交換時には、インジェクタのこの較正データを制御ユニットに改めて再伝送しなければならない。こうするためには、インジェクタと制御ユニットとの間で通信を行えることを保証しなければならない。

ＤＥ１０００７６９１Ｂ４から、内燃機関の燃料噴射システムのデータを記憶および／または読出しするための方法が公知である。この方法では、データ担体に格納されたインジェクタ固有のデータを、燃料噴射システムの制御に使用する。

この方法では、データ担体は第１の時間区分では制御ユニットに接続され、内燃機関の始動前の第２の時間区分中には電気的および／または機械的に制御ユニットから分離される。

しかしここでは、データ担体の取付時に人為的ミスが生じることによって、データ担体が誤ったインジェクタに割り当てられたり、誤った取付によってデータを読み出せなくなる危険性が存在する。

本発明の基礎となる課題は、インジェクタ固有のデータの記憶および読出しを行うための冒頭に述べた形式の方法を最適化し、インジェクタ固有のデータを記憶および／または読出しするためのデータ担体であって、一度だけ取り付ければよく制御ユニットとデータ担体との間の電気的接続を切断しなくてもよいデータ担体を提供することである。

前記課題は本発明では、方法に関しては請求項１の特徴によって解決され、データ担体に関しては請求項１３の特徴によって解決される。従属請求項に本発明の有利な構成が記載されている。 本発明によって実現される利点はとりわけ、制御ユニットとデータ担体との間の通信を保証するために、たとえばケーブル接続またはコネクタピン等の回路技術的な付加的な手段および／またはたとえば書き込み装置や読出し装置等の付加的なコンポーネントを必要としないことである。ここで必要なのは、測定ユニットからデータが送付されて該データをデータ担体に送信する制御ユニット上のソフトウェアの変更のみである。データ担体と制御ユニットとの間のデータセットの伝送は、インジェクタが接続された線路上で行われる。

本発明の別の有利な構成ではデータ担体は、従来すでにインジェクタで使用されているブリーダ抵抗と同一の構成を有する。ブリーダ抵抗の機能はデータ担体に組み込まれている。それゆえ、インジェクタの製造時に製造機器の設定を変更する必要がなくなる。というのも、ブリーダ抵抗の代わりに同一の構成のデータ担体が使用されるからである。また、ブリーダ抵抗と同じ構成を有さないデータ担体を使用することもできる。その際には、個数が多くなると製造時のコストが削減される。

さらに、通常の噴射運転中にインジェクタの放電を行うためのパワーユニットが、データ担体内に完全に含まれる。このことの利点は、制御ユニット内の損失電力を低減できることである。さらにこのことによって、インジェクタ固有の電磁妨害も低減することができる。このことは、相互にオーバーラップする多重噴射で特に有利である。このようにして、多重噴射を格段にフレキシブルに構成できるようになる。

本発明の別の有利な実施形態として有利であると判明したのは、データ担体上に記憶されたインジェクタ固有のデータとインジェクタとが直接割り当てられるのを常に保証することである。というのも、各インジェクタにそれぞれデータ担体が割り当てられているからである。さらにこのことによって、立法機関によって将来要求される妥当性要件を満たすこともできる。

本発明の別の実施形態では、設定可能なデータセットは内燃機関の遮断前に読出しまたは記憶されるか、または内燃機関の遮断中に読出しまたは記憶されるか、または内燃機関の遮断後に読出しまたは記憶される。このことによって、データ担体の構成要素に課される要件が低減し、および／またはデータ担体の構成要素の数を低減することができる。

本発明の別の有利な実施形態では、データ担体を、インジェクタに接続された高電圧線路に直接接続する。その際には、データ担体に設けられる給電ユニットは、インジェクタにたとえば３．３Ｖの所要電圧を印加し、また、たとえば３５０Ｖのインジェクタ固有の駆動制御電圧を印加できるように構成される。

さらに、本方法は有利には、エネルギーを蓄積するエネルギー蓄積エレメントが制御ユニットに接続されたすべてのシステムに適用することができる。とりわけ、たとえば電磁インジェクタまたは電磁弁等の電磁的なエレメントでも、双対性の原理にしたがって電圧と電流とを入れ替えてすべての電圧信号と電流信号とを入れ替え、並列接続と直列接続とを入れ替え、容量性圧電と誘導性コイルとを入れ替えると、本方法を適用することができる。

本発明の別の有利な実施形態では、たとえばパリティチェック、チェックサムまたは多重伝送等の誤り訂正手法によって、データの伝送確実性を上昇させる。

本発明の別の有利な実施形態では、データ担体に作動データも格納する。このようにして、返品（Ruecklaeufer）、リコールアクション（Rueckrufaktion）または交換プログラムでこの作動データを分析し、この作動データに依存して品質改善手段をとることができる。

図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。

データ担体とインジェクタとを有する第１の実施形態の回路構成を示す。 図１のインジェクタとデータ担体とを有する第２の実施形態の回路構成を示す。 図１に示された回路構成の詳細を示す。 データセットを記憶または読み出すための電圧特性経過を示す。 データ担体からのデータセットの読出しのフローチャートである。 データ担体へのデータセットの記憶のフローチャートである。

図１は、データ担体２およびインジェクタ１の回路構成を示す。この回路構成にはインジェクタ１が含まれ、このインジェクタ１は図中にない制御ユニットによって、０Ｖ〜３０Ｖの電圧値まで充電することができる。インジェクタ１の放電は、データ担体２に設けられたパワーユニットによって行われるか、または制御ユニットによって行われる。その際には、データ担体２はインジェクタ１に並列接続されている。データ担体２は有利にはＡＳＩＣとして構成されている。インジェクタの放電がパワーユニットによって行われる際に、インジェクタ電圧が測定ユニット３によって測定される。データ担体２およびインジェクタ１は接続線路４によって、図中にない制御ユニットに接続されている。

図２は、図１のインジェクタとデータ担体とを有する第２の実施形態の回路構成を示す。ここでは、データ担体２はさらに付加的な端子を有する。データ担体２はここでは、付加的なエネルギー供給線路８を接続するための端子を有する。さらにデータ担体２には、少なくとも１つの測定ユニット６から測定値を受け取るための別の端子も設けられる。データ担体２の別の端子は、アクチュエータ７の駆動および／またはデータユニット５とのデータ交換のために使用される。このデータ交換を行うためには、バス線路を使用するのが有利である。

図３は、インジェクタ１とデータ担体２の個々の構成要素とを有する回路構成を示す。データ担体２はパワーユニット２３を備えており、これによってインジェクタ１の放電が行われる。パワーユニット２３に前置接続された記憶ユニット２２の制御信号２５が、インジェクタ１の放電時点および放電時間を決定する。データ担体はさらにオプションとして、インジェクタ１に並列接続されたアクティベータ２０も有し、このアクティベータ２０は、格納されたインジェクタ電圧パターンが存在する場合にのみ給電ユニット２１をアクティベートする。この給電ユニット２１はここでは、インジェクタ１に接続された線路に接続され、記憶ユニット２２にエネルギーを供給する。記憶ユニット２２にはたとえば、インジェクタ１の上書き可能な較正データが格納されている。

記憶ユニット２２と図中にない制御ユニットとの間のデータ交換は、データ担体のエネルギー供給と同じ線路を介して行われる。したがって記憶ユニット２２には、図中にない制御ユニットとデータ交換を行う前に信号によって線路２４を介して、インジェクタ１の較正データが読出しまたは記憶されるか否かが伝送される。線路２４はここでは、パワーユニット２３に接続された線路の分岐に相応する。

図４に、データセットの記憶過程ないしは読出し過程の際の電圧の時間的特性Ｓｐが示されている。上限閾値Ｕｏと下限閾値Ｕｕとによって、たとえば０Ｖ〜３０Ｖの間の限界領域が定義される。
さらに、以下の関係式を適用するのが有利である：
０Ｖ＜Ｕｕ＜Ｕｏ＜３０Ｖ
この限界領域は、インジェクタが未だ噴射しないように、かつ、制御ユニットがインジェクタに充電して該インジェクタの電圧を測定できるように選択される。

データ担体には制御ユニットによって、インジェクタで測定された電圧特性経過に基づいて、データセットの読出しまたは記憶を行うべきかが通知される。ここではインジェクタの電圧の特性経過は、該インジェクタの充電および／または放電によって検出される。インジェクタの充電は必ず制御ユニットによって行われるのに対し、インジェクタの放電はデータセットの記憶時には制御ユニットによって行われ、データセットの読出し時にはパワーユニットによって行われる。さらにインジェクタの放電は、ｔ２とｔ３との間の時間で行われ、また、制御ユニットによる同期中にも行われる。

両時点ｔ１とｔ２とによって定義された第１の時間が、格納された第１の目標時間より長くなり、インジェクタで測定された電圧特性経過が上限閾値Ｕｏを上回った場合に、データセットの読出しがデータ担体によって識別される。さらに電圧特性経過Ｓｐは、時点ｔ３と時点ｔ４との間の第２の時間にわたって、下限閾値Ｕｕによって定義された限界領域を下回らなければならない。その際には、電圧特性経過が上限閾値Ｕｏを上回る第１の目標時間が５ｍｓであり、該電圧特性経過が下限閾値Ｕｕを下回る第２の時間が１ｍｓとするのが有利である。

さらに、２つの時点ｔ１およびｔ２間の第１の時間が、格納された第２の目標時間を上回った場合、データセットを記憶すべきであることをデータ担体が識別する。さらに付加的に、電圧特性経過Ｓｐは、設定可能な時点ｔ３と時点ｔ４との間の第２の時間にわたって下限閾値Ｕｕを下回らなければならない。その際には、電圧特性経過が上限閾値Ｕｏを上回る第１の目標時間が８ｍｓであり、該電圧特性経過が下限閾値Ｕｕを下回る第２の時間が１ｍｓとするのが有利である。

時点ｔ１と時点ｔ２との間の電圧降下ないしは時点ｔ３と時点ｔ４との間の電圧降下は、データ担体の給電ユニット２１によるインジェクタの放電に起因する。

電圧特性経過が下限閾値Ｕｕを下回る時点ｔ４から、インジェクタは制御ユニットによって充電され、それによって電圧特性経過Ｓｐは上昇して再び上限閾値Ｕｏを上回る。時点ｔ１と時点ｔ４との間の時間で、データセットの読出しまたは記憶が行われるか否かが検出されると、このデータセットを後続のステップで読出すかまたは記憶しなければならない。

読出しまたは記憶が行われるか否かが検出された後はそのたびに、設定可能な第３の時間にわたって、設定可能なデータセットを読み出すかまたは記憶する。読出しまたは記憶されるデータセットはたとえば、それぞれ５ビットのパケットである。その際には各第５のビットは、データを同期するためのストップビットとして使用される。さらに、データ同期をストップビットなしで、格納された符号に基づいて行うことも考えられ、たとえばマンチェスタ符号によって行うことも考えられる。

図４に、時点ｔ４と時点ｔ６との間の時間で１ビットを読出しまたは記憶し、時点ｔ６と時点ｔ８との間の時間にわたって１ビットを読出しまたは記憶するのが示されている。記憶されるビットまたは読み出されるビットが有することができる情報は２つだけである。このビットに含まれる値がとることができるのは０値または１値だけであり、個々のビットの読出しまたは記憶に必要とされる時間は設定可能である。

測定されたインジェクタ電圧特性経過に基づいて、ビットが０値を含むかまたは１値を含むかを識別することができる。その際には１値は、時点ｔ５において電圧値が下方電圧値を下回ることによって識別される。さらに、時点ｔ４と時点ｔ５との間の時間間隔は設定可能であり、１ビットの読出しまたは記憶に使用される時点ｔ４と時点ｔ６との間の時間より小さい。インジェクタが充電される時点ｔ６から時点ｔ７までは、電圧値は上方電圧値を上回る。このことによって、０ビットを読み出しまたは記憶すべきであることをデータ担体が識別する。その際には、時点ｔ６と時点ｔ７との間の時間間隔は時点ｔ４と時点ｔ５との間の時間間隔に相応する。時点ｔ６と時点ｔ７との間の時間間隔も、１ビットを読み出すかまたは記憶するのに使用される時点ｔ６と時点ｔ８との間の時間間隔より小さい。時点ｔ４と時点ｔ５との間の時間は、時点ｔ４と時点ｔ６との間の時間の８０％をとるのが有利であることが判明した。

図５は、データ担体からのデータセットの読出しのフローチャートである。このフローチャートのステップＳ１において、インジェクタで所定の電圧パターンが測定されると、アクティベータひいては電圧ユニットをアクティベートする。ステップＳ２において、電圧特性経過が設定可能な時間にわたって上限閾値を超えるまで待機する。さらにステップＳ３において、カウンタ値が、格納された値を下回ったか否かを検査する。このカウンタ値は、読み出されたビット数に相応し、１ビットが読み出されるごとに増加する。その後はこのカウンタ値によって、同期のためのストップビットが送信される時点を識別することができる。このことは、カウンタ値が格納された値を上回ると直ちに行われる。この場合には、ステップＳ４′においてデータセットの同期用のストップビットを読出し、カウンタ値を初期値にリセットする。

カウンタ値が格納された値より小さい場合、ステップＳ４において、電圧特性経過が所定の上限閾値を下回ったか否かを検査する。電圧特性経過が上限閾値を上回った場合、ステップＳ５において、０値が割り当てられたビットを読出し、そうでない場合にはステップＳ５′において、１値が割り当てられたビットを読み出す。最後にステップＳ７において、ステップＳ４のカウンタ値を１だけ上昇する。

図６は、データ担体へのデータセットの記憶のフローチャートである。このフローチャートではステップＳ１０において、アクティベータひいては給電ユニットをアクティベートする。ステップＳ２０において、電圧特性経過が設定可能な時間にわたって上限閾値を超えるまで待機する。

さらにステップＳ３０において、カウンタ値が、格納された値を下回ったか否かを検査する。このカウンタ値は、読み出されたビット数に相応し、１ビットが記憶されるごとに増加する。このカウンタ値によって、同期のためのストップビットが送信される時点を識別することができる。その際にカウンタ値が、格納された値を上回る場合、ステップＳ４０′において、測定された電圧特性経過が設定可能な下限閾値を下回るまで待機する。さらにステップＳ４００において、カウンタ値を初期点にリセットする。

カウンタ値が格納された値を下回ると、ステップＳ４０において設定可能な時間にわたって待機した後、ステップＳ５０において、測定された電圧特性経過が上限閾値を下回ったか否かを検査する。

電圧特性経過が上限閾値を下回ると、データ担体にステップＳ６０において、１値が割り当てられたビットを記憶する。それに対して、測定された電圧特性経過が上限閾値を下回らない場合、データ担体にステップＳ６０において、０値が割り当てられたビットを記憶する。最後にステップＳ８０において、ステップＳ３０のカウンタ値を増加する。

Claims (23)

1. 内燃機関の噴射システムを制御するためのインジェクタ固有のデータを記憶および／または読み出しするための方法において、
   インジェクタ電圧値を測定し、
   少なくとも１つの設定可能な時間にわたって、その時点で求められた電圧値が、設定可能な限界領域内にあるかまたは該限界領域外にあるかに依存して、設定可能なデータセットを読み出すかまたは記憶することを特徴とする方法。
2. その時点で求められた電圧値が設定可能な第１の時間にわたって上限閾値を超え、かつ該第１の時間の後に、設定可能な第２の時間にわたって該電圧値が下限閾値を下回った場合、設定可能なデータセットを読み出すかまたは記憶する、請求項１記載の方法。
3. その時点で求められた電圧値が、８ｍｓより長い第１の時間にわたって上限閾値を超え、かつ該第１の時間の後に、１ｍｓの第２の時間にわたって該電圧値が下限閾値を下回った場合、設定可能なデータセットを記憶する、請求項１または２記載の方法。
4. その時点で求められた電圧値が、５ｍｓより長い第１の時間にわたって上限閾値を超え、かつ該第１の時間の後に、１ｍｓの第２の時間にわたって該電圧値が下限閾値を下回った場合、設定可能なデータセットを読み出す、請求項１または２記載の方法。
5. 前記下限閾値と前記上限閾値とによって包括される限界領域は、０Ｖ〜３０Ｖの間の電圧値である、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. インジェクタの電圧値が、設定可能な下限閾値を下回った場合、該インジェクタを充電する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 設定可能なデータセットを、前記内燃機関の遮断前または該内燃機関の遮断中または該内燃機関の遮断後に読み出すかまたは記憶する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. ストップビットを含めてそれぞれ４ビットのデータパケットを伝送する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
9. データセットの読出しまたは記憶を行うべきであるか否かを決定した後、１ビットの読み出しまたは記憶に必要な時間より短い第３の時間の経過後に、測定されたインジェクタ電圧値が前記上限閾値を上回ることによって、ビットの０値を識別する、請求項８記載の方法。
10. データセットの読み出しまたは記憶を行うべきであるか否かを決定した後、１ビットの読み出しまたは記憶に必要な時間より短い設定可能な第３の時間の経過後に、測定されたインジェクタ電圧値が前記下限閾値を下回ることによって、１値を識別する、請求項８記載の方法。
11. ストップビットによって、データ担体と制御ユニットとの間のデータ交換を同期する、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
12. 符号または設定可能なビットパターンに基づいて、前記制御ユニットと前記データ担体との間のデータの同期を行う、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
13. データ伝送の検査を誤り訂正手法によって行い、とりわけパリティチェック、チェックサムまたは多重伝送によって行う、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
14. 内燃機関の噴射システムを制御するために制御ユニットによってインジェクタ固有のデータを記憶および／または読み出すためのデータ担体において、
    インジェクタに発生している電圧を連続的に測定するための測定ユニットと、
    データセットの読出しおよび／または記憶を行うための記憶ユニットと、
    前記インジェクタの放電を行うためのパワーユニット
    とを備えており、
    前記測定ユニットでその時点で測定された電圧値が設定可能な時間にわたって設定可能な限界領域内にあるかまたは該限界領域外にあるかに依存して、設定可能なデータセットが前記制御ユニットによって、前記記憶ユニットから読み出されるか、ないしは該記憶ユニットに記憶されるように構成されていることを特徴とする、データ担体。
15. 前記インジェクタは前記制御ユニットによって充電されるように構成されている、請求項１４記載のデータ担体。
16. インジェクタケーシング内に配置されているか、またはインジェクタケーシングに固定的に接続されている、請求項１４または１５記載のデータ担体。
17. ＡＳＩＣとして構成されている、請求項１４から１６までのいずれか１項記載のデータ担体。
18. 測定ユニットおよび／またはアクチュエータユニットとデータ交換を行うための少なくとも１つのインタフェースを備えている、請求項１４から１７までのいずれか１項記載のデータ担体。
19. 前記データ交換を行うために少なくとも１つのバスインタフェースを備えている、請求項１４から１８までのいずれか１項記載のデータ担体。
20. さらに付加的なエネルギー供給を行うためのインタフェースも備えている、請求項１４から１９までのいずれか１項記載のデータ担体。
21. 前記データ担体の構成形態はブリーダ抵抗の構成形態に相応する、請求項１４から２０までのいずれか１項記載のデータ担体。
22. 当該データ担体にエネルギーを供給するために、前記インジェクタに接続された給電ユニットが設けられているか、または当該データ担体に直接組み込まれた給電ユニットが設けられている、請求項１４から２１までのいずれか１項記載のデータ担体。
23. 当該データ担体にエネルギーを供給するために、前記インジェクタに接続された給電ユニットが設けられているか、または当該データ担体に直接組み込まれた給電ユニットが設けられており、
    測定された前記インジェクタ電圧が設定可能なデータパターンを有する場合のみ、前記給電ユニットは、当該データ担体に所属するアクチュエータによってアクティベートされる、請求項１４から２２までのいずれか１項記載のデータ担体。

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