JP6359185B2 - スイッチング可能な少なくとも１つの弁を制御するための方法、コンピュータプログラム、記憶媒体および制御装置 - Google Patents

Description

従来技術
本発明は、独立請求項の上位概念に記載の方法及び装置に関する。

独国特許出願公開第１０２００９０００１３２号明細書（DE10 2009 000 132 A1）から、スイッチング可能な少なくとも１つの弁を制御するための方法が公知である。同明細書では、少なくとも１つの弁を制御する際に、弁の動きを緩慢にさせる制動パルスが形成される。制動パルスの位置及び／又は長さは、弁のスイッチング時点に基づいて設定される。この場合、スイッチングノイズに対する効果は、制動パルスの位置及び期間に実質的に依存している。

独国特許出願公開第１０２００９０００１３２号明細書

制動パルスが正しい時点に正しい期間で実施されない場合には、制動パルスは自身の完全な効果を発揮しない。極端なケースでは、制動パルスは全く効果を有さなくなる。弁における条件変化及び／又は経年劣化影響に起因して、スイッチング時点が発生する時点は変化する。制動パルスが自身の完全な効果を発揮する時点も、これに伴って変化する。

発明の開示
発明の利点
これに対して、独立請求項に記載の特徴を有する本発明に係る方法は、例えば、弁に印加される電圧、燃料の圧力、及び、温度のような境界条件が変化した場合にも、ノイズに対する効果が維持されるという利点を有する。

少なくとも１つの弁を制御するための方法において、制動パルスの少なくとも１つのパラメータが、制動パルスの位置及び／又は長さを決定し、制動パルスのパラメータを変化させて、測定値の反応、又は、測定値から導出される特徴的な目印の反応を評価する場合には、特に有利である。このような適合によって、ノイズを非常に良好に減少させると同時に、弁の挙動を全く妨げない又は僅かにしか妨げない制動パルスを、設定することが可能となる。僅かな障害は、簡単に補償することが可能である。

上記の手法において特に有利には、本方法は、活性化された制動パルスと共に機能し、従って、継続的な適合のために使用することが可能である。定期的な再パラメータ化は必要ない。なぜなら、パラメータが持続的に調整されるからである。これによって適合にかかるコストも低減される。なぜなら、如何なる特性曲線等をもデータ化する必要がなくなるからである。

特に有利な１つの実施形態では、少なくとも１つのパラメータが変化させられ、測定値の推移が評価される。この場合には、その他のパラメータを一定に又はほぼ一定に維持することができる。この場合には、推移を記録し、この推移を、所定の特徴に関して評価することができる。

これに代えて、測定値の変化挙動のみを評価することも可能である。即ち、測定値が変化時に増加するかどうかがチェックされる。これが該当しない場合には、パラメータは自身の最適な値に到達している。測定値又は基準の定義に応じて、他の特徴を局所的な最大値として使用することも可能である。

測定値の推移に基づいてパラメータの値を選択し、当該値を弁の制御のために使用する場合には、特に有利である。このことは、測定値の推移が所定の特徴、例えば局所的な最大値を有しているときのパラメータが、以後の制御に使用されるということを意味している。

本発明によれば、測定値が局所的な最大値を有しているときのパラメータが、最適な制動パルスをもたらすことが判明した。弁の構造に応じて、他の特徴を評価することも可能である。従って、例えば、測定値の推移が、局所的な最小値、変換点、及び／又は、屈曲点を有するかどうかをチェックすることも可能である。

変化させられるパラメータが、制動パルスの位置（ＩＴ０，Ｐ１）である場合には、特に有利である。しかしながら、本方法は、これに限定されていない。変化させられるパラメータとして、制動パルスの期間を使用することも可能である。

測定値が弁に流れる電流である場合には、特に有利である。パラメータの最適な値は、電流推移において特に良好に識別することが可能である。しかしながら、例えば弁に印加される電圧のような他の測定値を評価することも可能である。

簡単な１つの実施形態では、弁のスイッチング時点が識別されるまで、制動パルスの開始がシフトされる。その後、このようにして特定されたスイッチング時点に基づいて、制動パルスのパラメータが設定される。弁のスイッチング時点は、特徴的な目印から導出される。これは、好ましくは電流推移から特定される目印である。

従属請求項に記載された特徴によって、独立請求項に記載された方法を有利に発展させること又は改善することが可能である。

本発明は、別の１つの態様では、制御装置上に構築可能なコンピュータプログラム、特に、コンパイル命令及び／又はリンク命令を有するソースコードを作成するための処理命令を有するプログラムコードであって、前記プログラムコードは、前記処理命令に基づいて実行可能なコンピュータプログラムに変換される場合、即ち特にコンパイル及び／又はリンクされる場合に、記載された本方法の全てのステップを実施するためのコンピュータプログラムを生成する、プログラムコードに関する。このプログラムコードは、特に例えばインターネット上のサーバからダウンロード可能なソースコードによって生成することができる。

図面の簡単な説明
本発明の実施例が図面に図示されており、以下の記載においてより詳細に説明されている。

弁を制御するための装置の本質的な要素を示す図である。 時間軸上にプロットされた複数の異なる信号を示す図である。 開弁時における、時間軸上にプロットされた電流推移を示す図である。 制動パルスの位置に基づいた閉弁時における、電流強度値とバルブニードルの速度との間の依存性を示す図である。 本発明に係る方法の１つの実施形態のフローチャートである。

発明を実施するための形態
図１には、弁１００を制御するための装置が示されている。弁１００は、図示された実施形態では、電流供給部の２つの端子１３０と１３５との間でスイッチング手段１１０及び測定手段１２０と直列に接続されている。制御装置１４０によってスイッチング手段１１０に制御信号Ａが印加される。測定手段１２０は、制御装置１４０に測定値を供給する。さらには、制御装置１４０にセンサ信号を送信するセンサ１５０が設けられている。

直列に接続された各要素の順序及び個数は、単なる例示として図示されている。測定手段１２０とスイッチング手段１１０と弁１００とを、別の順序で配置することも可能である。さらには、別のスイッチング手段又は他の回路要素を設けることも可能である。

制御装置１４０は、種々のセンサ信号と、制御装置に存在する別の特性量とに基づいて、スイッチング手段１１０に印加するための制御信号Ａを計算する。スイッチング手段１１０の位置に応じて、弁１００に電流が流れる。この電流に基づいて、弁における電圧降下が発生する。電流測定手段１２０を用いて、特に弁１００に流れる電流が測定される。これに代えて、適当な測定手段１２０を用いて、弁１００における電圧降下を検出することも可能である。

通電に基づく弁の開弁時又は閉弁時には、スイッチングノイズが発生する。このスイッチングノイズは、スイッチオン時に制御を中断することによって、又は、スイッチオフ後に短期間再びスイッチオンすることによって、格段に低減されることが知られている。この場合、スイッチングノイズに対する効果は、２つのいわゆる制動パルスの時点及び期間に依存している。

図２ａでは、時間ｔ軸上に制御信号Ａがプロットされている。図２ｂには、弁のストロークＨがプロットされており、図２ｃには、弁に流れる電流Ｉがプロットされている。時点ｔ０に、弁の制御が開始される。この時点から、スイッチング手段１１０に制御信号Ａが印加される。弁に流れる電流Ｉは、時間の経過と共に増加する。時点ｔ１に制御信号Ａが中断され、時点ｔ２に再びスイッチオンされる。この結果、時点ｔ１とｔ２の間で電流が減少する。この時点ｔ１は、時点ｔ１とｔ２の間にバルブニードルが自身の新しい位置の方向に移動するように選択されている。時点ｔ３に、噴射を終了するために制御信号Ａが再び取り消される。時点ｔ３から電流が減少し、バルブニードルは緩慢に自身の初期位置に戻る。時点ｔ４にスイッチング手段１１０が再び制御され、時点ｔ５にこの制御が終了する。即ち、電流の流れが時点ｔ４とｔ５の間に再びスイッチオンされる。

時点ｔ０とｔ１の間の、弁が通電される第１期間は、ＩＴ０と呼ばれる。時点ｔ２とｔ３の間の、弁が通電される第２期間は、ＩＴ１と呼ばれる。時点ｔ４とｔ５との間の、弁が通電される第３期間は、ＩＴ２と呼ばれる。時点ｔ１とｔ２との間の第１休止期間Ｐ０には、弁はスイッチオフされている。時点ｔ３とｔ４との間の第２休止期間Ｐ１にも、弁はスイッチオフされている。

図３では、時間ｔ軸上に電流推移Ｉがプロットされている。ここでは、通電の開始を伴うスイッチオンプロセスが図示されている。時点ｔ０に、弁に電流を流すために制御が開始される。まず、電流が増加する。バルブニードルが動き始めると直ちに弁のインダクタンスが変化し、電流の流れは、これまでの推移から相違する。図示された実施形態では、それどころか電流は短期間減少する。バルブニードルがストッパに到達すると、電流の勾配が再び変化する。このことは、時点ｔｓに発生する。時点ｔ０における通電の開始と、このスイッチング時点ｔｓとの間の間隔は、開弁遅延ｔａｎと呼ばれる。開弁プロセスにおける具体的な電流推移は、それぞれの電磁弁ごとに異なっている。しかしながら、全ての電磁弁において、スイッチング時点を表している特徴的な目印が現れる。図３の図示された実施形態の場合、この特徴的な目印は、電流推移における時点ｔｓの屈曲点である。大抵の弁において、電流推移は、スイッチング時点ｔｓに屈曲点又は同様の目印を有する。対応する目印は、制御の終了時にも現れる。制御の終了と、弁の閉弁との間の期間は、閉弁遅延ｔａｂと呼ばれる。この場合には、弁の誘導電圧の推移から対応する目印を特定することが可能である。

これに代えて、スイッチオフ時点を、適切な配線によって電流信号において可視化させることも可能である。このためには、閉弁期間の間、バルブニードルを再び浮上させることなく弁を通電しなければならない。

弁の開弁遅延ｔａｎ及び閉弁遅延ｔａｂは、好ましくは制動パルスがない状態で特定される。開弁遅延は、制御の開始から接触子が内部極に当接するまでの期間として定義されている。この場合、好ましくは、電流における特徴的な勾配の変化が、特徴的な目印として使用される。閉弁遅延ｔａｂは、制動パルスがない状態での制御の終了からニードルが弁座に当接するまでの期間として定義されている。閉弁遅延ｔａｂは、好ましくはスイッチオフ時の誘導電圧の評価によって特定される。この場合には、電圧信号における勾配の変化が、特徴的な目印として使用される。

スイッチオン時又はスイッチオフ時の制動パルスは、２つのパラメータによって設定される。その２つのパラメータとは、制動パルスの位置と、制動パルスの期間である。スイッチオン時の制動パルスの位置は、時点ｔ１に一致する。この時点ｔ１は、時点ｔ０における制御の開始の後の期間ＩＴ０によって設定される。スイッチオン時の制動パルスの期間は、時点ｔ１とｔ２との間の期間Ｐ０に一致する。

これら２つのパラメータは、好ましくは特徴的な目印と、場合によっては別の特性量とに基づいて設定される。この設定は、好ましくは制御装置において、測定手段１２０の測定値と、センサ１５０のセンサ信号とに基づいて実施され、なお、開弁遅延ｔａｎは、測定手段１２０の測定値に基づいて特定される。別の特性量として、好ましくは、電圧、燃料圧力、吸気管圧力、及び、温度が使用される。電圧として、好ましくは端子１３０と１３５との間の供給電圧が使用される。圧力として、好ましくは燃料圧力と吸気管圧力との間の圧力差が使用される。温度として、例えば周囲温度、エンジン温度、又は燃料温度のような種々の温度値を使用することができる。弁温度を使用することが特に有利であり、この弁温度は、センサ又は適当なモデルによって求めることができる。制動パルスの位置及び長さを設定する際にこれらの特性量を使用することにより、ノイズ放射が格段に低減される。

本発明によれば、境界条件が変化することが判明した。開弁遅延ｔａｎは、例えば、内燃機関の動作の過程で、又は、時間の経過と共に、経年劣化又は環境影響の変化に基づいて変化する。この結果、制動パルスはもはや最適な時点に実施されなくなる。

従って、本発明によれば、開弁遅延ｔａｎが新たに特定される。通常、制動パルスを用いて動作する場合には、開弁遅延ｔａｎを直接的に特定することはできない。なぜなら、スイッチング時点は、期間Ｐ０の間の制御フェーズ中に発生するからである。この結果、特徴的な電流推移を識別することができなくなり、ひいては評価することもできなくなる。

極端なケースでは、境界条件の変化によって開弁遅延ｔａｎが短縮する可能性もある。これにより、電流における特徴的な目印が、既に時点ｔ１よりも前に、即ち、フェーズＩＴ０中に現れる可能性がある。このケースでは、これに応じて期間ＩＴ０が短縮される。境界条件の変化によって開弁遅延ｔａｎが延長される場合には、電流における特徴的な目印が、時点ｔ２よりも後に現れる可能性がある。このケースでは、これに応じて期間ＩＴ０が延長される。これら２つの極端なケースでは、制動パルスが用いられているにも拘わらず、開弁遅延ｔａｎを識別すること、ひいては考慮することが可能である。

本発明の１つの実施形態では、制動パルスが継続的にシフトされる。即ち、制動パルスは、それぞれの噴射ごとに所定の時間だけより早い時点又はより遅い時点へとシフトされる。このことは、電流推移において特徴的な目印が識別可能となるまで実施される。こうして識別された特徴的な目印に基づいて、開弁遅延ｔａｎ又は閉弁遅延ｔａｂが特定される。開弁遅延ｔａｎが特定されると、後続の制御時に、この新たに計算された開弁遅延ｔａｎに基づいて制動パルスが計算される。制動パルスの最適な設定を保証するために、開弁遅延ｔａｎのこのような測定が時折繰り返される場合には、特に有利である。この場合、再測定は、固定的な時間間隔で、又は、車両の所定の走行性能に基づいて実施することができる。

これに代わる１つの実施形態では、制動パルスの位置決めエラーが識別された場合に、制動パルスをスイッチオフして、特徴的な目印を特定することによって、開弁遅延ｔａｎの再測定を実施するようにすることも可能である。

このことは、即ち、測定された特徴的な目印に基づいて、制動パルスの補正された位置及び／又は長さが特定されるということを意味する。

有利な１つの実施形態では、弁のスイッチオフ時にも制動パルスが設定される。スイッチオフ時の制動パルスは、パラメータである位置及び期間によって設定されている。スイッチオフ時の制動パルスの位置は、時点ｔ４によって設定されており、時点ｔ４は、時点ｔ３における制御の終了からの期間Ｐ１によって設定されている。スイッチオフ時の制動パルスの期間は、時点ｔ４とｔ５との間の期間ＩＴ２に一致する。

制動パルスのこれら２つのパラメータＰ１及びＩＴ２、又は、位置及び期間も、閉弁遅延ｔａｂと、電圧、温度、及び、圧力のような別の境界条件とに基づいて設定される。ここでも閉弁遅延ｔａｂは、開弁遅延の場合と同様に、時折新たに計算される。スイッチオフ時に制動パルスを設定する際の手法は、スイッチオン時に制動パルスを設定する際の手法と同様である。但し、スイッチオフ時には、開弁遅延ｔａｎの代わりに閉弁遅延ｔａｂが使用される。

本発明の別の１つの実施形態では、制動パルスのパラメータの適合は、所定の時点における電流強度値を評価することによって実施される。電流強度値に基づいて、制動パルスのパラメータ化のエラーが識別され、補正される。このために、電流強度値の、制動パルスのパラメータに対する依存性が、所定の特徴に関してチェックされる。電流強度値が所定の特徴を有しているときのパラメータの値が使用される。これに代わる実施形態では、電流強度値が所定の特徴を示すまで、電流強度値が変化させられる。電流強度値の代わりに、例えば弁に印加される電圧のような他の測定値を使用することも可能である。

この場合、制動パルスを用いずに弁を制御する必要はない。パラメータの適合は、弁のスイッチング挙動に対して影響を与えることなく、又は、非常に僅かな影響しか与えることなく実施することが可能である。さらには、適合が簡単になる。なぜなら、適合の枠内ではただ１つのパラメータ、例えば制動パルスの長さＩＴ２だけが設定され、その他のパラメータはこの適合によって調整されるからである。

第１実施形態では、時間間隔ＩＴ２における電流推移の、期間Ｐ１に対する依存性が考慮され、なお、この期間Ｐ１は、通電のスイッチオフ時における制動パルスの位置を決定する期間である。

第２実施形態では、時間間隔ＩＴ１における電流推移の、期間ＩＴ０に対する依存性が考慮され、なお、この期間ＩＴ０は、通電のスイッチオン時における制動パルスの位置を決定する期間である。

これら２つの実施形態では、制動パルスの１つのパラメータが一定に維持される。これら２つの実施形態では、このパラメータは、制動パルスの期間である。制動パルスの位置は緩慢に変化させられ、そして、所定の時点における電流値が評価される。電流強度値に基づき、制動パルスの最適な位置に到達したかどうかが識別される。これが該当する場合には、この値が、以後の制御のために使用される。

１つの実施形態では、制動パルスの位置を一定に維持したまま、制動パルスの期間の方を変化させることも可能である。

図４には、電流強度値Ｉの、制動パルスの位置Ｐ１に対する依存性がプロットされている。期間Ｐ１の長さが増加するにつれて、電流強度値は局所的な最小値まで減少する。この最小値の後、期間Ｐ１が増加するにつれて電流強度値は再び増加し、その後、局所的な最大値に到達する。局所的な最大値の後、電流強度値は再び減少する。

図４ｂには、ここでも期間Ｐ１の長さを横軸にして、バルブニードルの衝突速度ｖがプロットされている。電流強度値の最小値まで、バルブニードルの速度はほぼ一定の値を有する。その後、速度は急激に減少し、再び急激に増加する。速度の局所的な最小値は、電流強度値が自身の局所的な最大値に達するときの期間Ｐ１の値において達成される。

本発明によれば、電流強度値の局所的な最大値が存在するときの期間Ｐ１の値は、制動パルスの最適な位置に一致する。

制動パルスを適合するためにパラメータが変化させられ、測定値の推移が記録される。測定値の推移に基づいてパラメータの値が選択され、この値が弁の制御のために使用される。

記載された実施例では、パラメータとして制動パルスの位置が使用され、測定値として所定の時点における電流の値が使用される。好ましくは、時間間隔ＩＴ２の終了時における電流の値が使用される。好ましくは、時点ｔ５の直前における電流の値が使用される。

電流強度値の局所的な最大値が存在するときの期間Ｐ１の値を求めるためには、例えば図５に図示されているように進めることができる。

第１ステップ６００では、パラメータＰ１の開始値が設定される。次いで、ステップ６１０では、電流強度値Ｉｎｅｕが求められる。次のステップ６２０では、パラメータＰ１が、小さな値ＤＰ１だけ低減される。次のステップ６３０では、これまでの電流強度値Ｉｎｅｕが、古い電流強度値Ｉａｌｔとして保存される。次のステップ６４０では、現在の電流強度値Ｉｎｅｕが検出される。次の試問６５０は、新しい電流強度値Ｉｎｅｕが古い電流強度値Ｉａｌｔよりも小さいかどうかをチェックする。これが該当しない場合には、改めてステップ６２０が実施される。これが該当する場合には、ステップ６６０において、値Ｐ１を変化させたときの変化分である値ＤＰ１に、−１が乗算される。次いで、ステップ６２０が同様に実施される。

このことは、次のことを意味する。即ち、パラメータＰ１の値は、比較的大きい値から出発して、電流強度値が減少するまで少しずつ低減される。パラメータＰ１の低減時に電流強度値の減少が識別されると、パラメータＰ１が増加される。このことも、電流強度値の減少が識別されるまで実施される。即ち、パラメータＰ１は、電流強度値の局所的な最大値が存在するときの値の領域内で変動する。好ましい１つの実施形態では、局所的な最大値の付近においては、刻み幅、即ち、パラメータＰ１を小さくすることが可能である。

局所的な最大値を、これに代わる別の方法で求めることも可能である。

スイッチオン時の制動パルスのパラメータを適合する場合にも、対応する方法で進められる。この場合、好ましくは、制動パルスの位置を維持する期間ＩＴ０が変化させられ、期間ＩＴ１における電流強度値が評価される。好ましくは、電流強度値が検出される時点は、期間ＩＴ１の開始直後に位置する。好ましくは、この時点は、時点ｔ２の直後に位置する。

Claims (11)

1. スイッチング可能な少なくとも１つの弁を制御するための方法であって、
   前記少なくとも１つの弁を制御する際に、前記弁の動きを緩慢にさせる制動パルスを形成し、
   前記制動パルスの少なくとも１つのパラメータは、前記制動パルスのタイミング及び／又は長さを含む、
   方法において、
   前記制動パルスのパラメータを変化させて、前記弁の電流又は電圧に関する測定値の推移を所定の特徴に関して評価する、
   ことを特徴とする方法。
2. 前記測定値の推移は特徴的な目印を有し、前記特徴的な目印は、前記測定値の推移における極大値、極小値、変換点及び／又は屈曲点である、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記測定値の推移に基づいて前記パラメータの値を選択し、当該値を前記弁の制御のために使用する、
   請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記測定値が前記所定の特徴を有しているときの前記パラメータを使用する、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
5. 変化させられる前記パラメータは、前記制動パルスのタイミング（ＩＴ０，Ｐ１）である、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記測定値の推移において前記特徴的な目印が識別されるまで、前記制動パルスの開始をシフトする、
   請求項２、又は、請求項２を引用する請求項３乃至５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記制動パルスのタイミング及び長さを、前記特徴的な目印と別の特性量とに基づいて設定する、
   請求項６に記載の方法。
8. 前記別の特性量として、電圧、燃料圧力、吸気管圧力、及び、温度の量を使用する、
   請求項７に記載の方法。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法の全てのステップを実施するために構成された、コンピュータプログラム。
10. 請求項９に記載のコンピュータプログラムが記憶されている、機械可読記憶媒体。
11. 請求項９に記載のコンピュータプログラムを実行するように構成された、制御装置。

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