用于确定燃料喷射器的基准电流曲线以及用于确定燃料喷射器的预定打开状态的时间点的方法和装置

摘要

本发明涉及一种用于确定机动车辆的内燃机的燃料喷射器的基准电流曲线的方法，燃料喷射器设有磁性线圈驱动器。方法包括下面的步骤：（a）向燃料喷射器的磁性线圈驱动器施加第一电压脉冲，使得燃料喷射器打开，（b）向燃料喷射器的磁性线圈驱动器施加保持电压，以便使燃料喷射器保持打开，（c）切断保持电压，（d）等到在预定时间段中基本上没有电流流过磁性线圈驱动器，其中，预定时间段短至使燃料喷射器保持打开，（e）向燃料喷射器的磁性线圈驱动器施加第二电压脉冲，以及（f）在施加第二电压脉冲的过程中，记录流过磁性线圈驱动器的电流的安培数随时间的进程，其中，记录的随时间的进程构成基准电流曲线。本发明还涉及一种用于确定燃料喷射器的预定打开状态的时间点和控制燃料喷射器的方法，一种装置，一种发动机控制器，以及一种计算机程序。

说明书

技术领域

本发明涉及驱动燃料喷射器的技术领域。本发明尤其涉及一种确定机动车辆的内燃机的燃料喷射器的基准电流走向（Referenz-Stromverlaufs）的方法，所述燃料喷射器具有螺线管驱动器。本发明进一步涉及一种在所确定的基准电流走向的基础上确定设有螺线管驱动器的燃料喷射器的预定打开状态的时刻的方法。本发明还涉及确定设有螺线管驱动器的燃料喷射器的基准电流走向和/或确定设有螺线管驱动器的燃料喷射器的预定打开状态的时刻的一种相应的装置、一种发动机管理系统还有一种计算机程序。

背景技术

当设有螺线管驱动器的燃料喷射器操作时，由于电公差、磁性公差、机械和液压公差的缘故，各个喷射器会出现不同的临时打开和关闭行为，并且因此出现相应喷射量的变化。

当喷射时间变得更短时，喷射器之间的喷射量的相对差异增大。迄今为止，这些相对的数量差异较小，没有实际意义。但是由于喷射量趋向于变少而喷射时间趋向于变短，因此相对数量差异的影响可能无法再被忽视。

燃料喷射器打开过程期间电流强度的时间走向（其中电压脉冲（升压电压）施加于螺线管驱动器）取决于螺线管驱动器的电感。除了螺线管驱动器的改变的自电感之外（由于非线性铁磁体磁性材料的作用），还有一个运动电感的分量，其起因是电枢的运动。运动电感分量随打开阶段的开始（电枢/针运动开始）而开始，并且随着打开阶段的结束（电枢/针运动结束）而结束。如果喷射器例如通过机械夹紧而固定在预定位置（例如，关闭、半开或全开），则受到电感变化的影响，电流走向同样也发生变化。已经证实，可以通过分析一个或更多个这样的电流走向（基准电流走向）并且分析所获取的实际时间电流走向来确定预定打开状态的时刻。

可以在实验室里对单个燃料喷射器或多个燃料喷射器执行测量，来确定基准电流走向。但是这样的实验室测量成本很高，只提供平均值，而且无法考虑到个体燃料喷射器的使用寿命期间因为使用发生的燃料喷射器行为的变化。

发明内容

本发明所基于的目的是提供一种改善的燃料喷射器驱动器，它能够有效地、简单地并且精确地补偿公差导致的相对喷射量差异。

通过独立权利要求的主题可以实现这个目标。从属权利要求中说明本发明的有利实施例。

根据本发明的第一方面，说明一种用于确定机动车辆的内燃机的燃料喷射器的基准电流走向的方法，其中，所述燃料喷射器设有螺线管驱动器。所说明的方法包括下面的步骤：（a）向所述燃料喷射器的所述螺线管驱动器施加第一电压脉冲，使得所述燃料喷射器打开，（b）向所述燃料喷射器的所述螺线管驱动器施加保持电压，以便使所述燃料喷射器保持打开，（c）切断所述保持电压，（d）一直等待在预定时间段中基本上没有电流流过所述螺线管驱动器的时间，所述预定时间段短至使所述燃料喷射器保持打开，（e）向所述燃料喷射器的所述螺线管驱动器施加第二电压脉冲，以及（f）获取在施加所述第二电压脉冲期间流过所述螺线管驱动器的电流的电流强度的时间走向，所获取的时间走向构成所述基准电流走向。

所说明的方法背后的发现是，如果在保持阶段期间短暂地切断线圈电流，然后向螺线管驱动器重新施加电压脉冲（升压电压），则可以获取对应于喷射器已经固定（例如通过机械夹紧）在打开位置的状态下的螺线管驱动器的电感行为的基准电流走向。这里重要的是，预定时间段很短，不会导致喷射器发生液压关闭反应。换而言之，利用喷射器的延迟的磁力反应，以便在燃料喷射器从开始起打开的状态下向喷射器的螺线管驱动器供给电流。

在这个打开状态下（其中电枢位于具有（电枢与邻接面之间的）最小气隙的位置中），燃料喷射器的电流曲线（也就是说基准电流走向）从电流供给开始起展现出具有更强的电感行为的时间行为，因为磁路从开始起就展现出较小的磁阻。

因此，可以容易在喷射过程中确定基准电流走向。

在本文档中，（第一和第二）“电压脉冲”具体表示为了快速打开燃料喷射器设置的所谓的升压脉冲。

在本文档中，“保持电压”具体指代基本上恒定的电压，其低于升压电压，并且是为了使燃料喷射（例如，板上电池供电电压）期间燃料喷射器保持打开（保持阶段）的目的设置的。

预定时间段可以具体在从大约100μs到200μs的范围内。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包含存储所确定的基准电流走向。

通过例如在连接至发动机管理系统的存储器中存储所确定的基准电流走向，可以在任何时间存取基准电流走向。

根据本发明的第二方面，说明了一种用于确定机动车辆的内燃机的燃料喷射器的预定打开状态的时刻的方法，所述燃料喷射器设有螺线管驱动器。所说明的方法包括下面的步骤：（a）获取流过所述螺线管驱动器的电流的电流强度的时间走向，（b）在所获取的电流强度的的时间走向和基准电流走向的基础上确定差分走向，其中，通过应用根据第一方面或根据上述实施例中的一个的方法来确定基准电流走向，以及（c）确定所述差分走向展现出极值的时刻，所确定的时刻就是所述预定打开状态的时刻。

所说明的方法背后的概念是燃料喷射器打开过程期间电流强度的时间走向（其中电压脉冲（升压电压）施加于螺线管驱动器）取决于螺线管驱动器的电感。除了螺线管驱动器的改变的自电感之外（由于非线性铁磁体磁性材料的作用），还有一个运动电感的分量，其起因是电枢的运动。运动电感分量随打开阶段的开始（电枢/针运动开始）而开始，并且随着打开阶段的结束（电枢/针运动结束）而结束。如果喷射器已经固定在打开位置，则同样将通过改变的电感影响来改变电流走向（基准电流走向）。通过短暂地切断线圈电流以及随后向螺线管驱动器再次施加（第二）电压脉冲，可以在燃料喷射器操作时确定基准电流走向。因此，通过在个体燃料喷射器的当前行为的基础上分析差分走向（所获取的时间电流走向与基准电流走向之间的差值），可以非常精确地确定预定打开状态的时刻。

在本文档中，“极值”具体是指随时间而变的差分走向的局部或全局极值。

具体可以通过使用数值方法来确定差分走向展现极值的时刻。

通过确定差分走向展现极值的时刻，现在能够确定燃料喷射器的预定打开状态的时刻。通过比较所确定的时刻与预定时刻（也即，理想地获取预定打开状态的时刻），可以确定并且在适当的情况下补偿与燃料喷射器的理想打开走向的偏差。

根据本发明的另一实施例，所述方法还包含：（a）在所获取的所述电流强度的时间走向和另一基准电流走向的基础上确定另一差分走向，所述另一基准电流走向对应于在所述燃料喷射器已固定在关闭位置的状态下流过所述螺线管驱动器的电流的电流强度的时间走向，以及（b）确定所述另一差分走向展现极值和/或所述差分走向与所述另一差分走向之间存在预定相关的另一时刻。

在这个实施例中，所述另一基准电流走向对应于燃料喷射器的关闭位置。在这种状态下（其中电枢位于具有最大气隙（电枢与邻接面之间）的位置），燃料喷射器的电流曲线（也就是说，另一基准电流走向）展现具有较轻微的电感行为的时间行为，因为磁路从电枢的一般可能的运动开始起展现更高的磁阻。

在这个实施例中，尤其当两个差分走向在基本上相同的时刻展现极值时，差分走向与另一差分走向之间可能存在相关。例如，如果两个差分走向在相同时刻展现出局部的或全局的最大值或最小值，或者如果在相同时刻差分走向中的一个展现出最大值而另一个差分走向展现出最小值，则存在这样的相关。

根据本发明的另一实施例，燃料喷射器的预定打开状态的所确定的时刻是打开或关闭燃料喷射器的过程的开始时刻或结束时刻。

在本文档中，“打开燃料喷射器的过程”尤其表示一个过程，它在关闭的燃料喷射器因为电流流过螺线管驱动器而开始打开的时刻开始，并且在燃料喷射器已经完全打开时的时刻结束。

在本文档中，“关闭燃料喷射器的过程”尤其表示一个过程，它在打开的燃料喷射器因为电流停止流过螺线管驱动器而开始关闭的时刻开始，并且在燃料喷射器已经再次完全关闭时的时刻结束。

通过确定打开过程和关闭过程的开始时刻和结束时刻，可以确定打开过程或关闭过程是否按照规定进行。如果不是这样的情况，例如，因为燃料喷射器的电、磁性、机械和液压参数公差导致偏差，则可以补偿走向，以免于与规定喷射量发生偏差。

根据本发明的第三方面，说明一种用于驱动机动车辆的内燃机的燃料喷射器的方法，所述燃料喷射器设有螺线管驱动器。所说明的方法包括下面的步骤：（a）通过应用根据第二方面或根据上述实施例中的一个的方法，确定燃料喷射器的预定打开状态的时刻，（b）确定所确定的时刻与基准时刻之间的差值，以及（c）驱动所述燃料喷射器，其中，将电压脉冲施加于所述螺线管驱动器，所述电压脉冲的开始时间和/或时间段是在所确定的差值的基础上确定的。

所说明的方法背后的概念是，可以在所确定的时刻与基准时刻之间的确定的差值的基础上调适燃料喷射器的驱动，其调适方式可以使喷射量的偏差最小化。

在本文档中，“基准时刻”尤其表示在理想情况下将发生燃料喷射器的预定打开状态的时刻。因此，所确定的时刻与基准时刻之间的所确定的差值构成预定打开状态的实际发生时刻从理想或期望时刻偏差的程度的衡量标准。

例如，如果确定了打开过程的开始已经在时间上偏移，则可以相应地偏移施加于螺线管驱动器的电压脉冲的开始时间。

例如，如果确定了打开过程的结束已经在时间上偏移，则可以调适喷射时间段以便确保喷射了规定量的燃料。换而言之，在燃料喷射器的打开延迟的情况下，电压脉冲的时间段可以延长，以防喷射的燃料过少。类似地，在燃料喷射器的打开过早的情况下，电压脉冲的时间段可以缩短，以防喷射的燃料过多。

可以有利地针对每个个别脉冲执行上述校正–也就是说，针对每个个别打开过程执行上述校正。

而且，校正或时间偏移可以考虑到物理系统参数，诸如（例如）燃料温度、螺线管温度、与先前喷射过程的间隔等等。例如通过使用适当的导向特性或导向场（Vorsteuerkennlinienbzw.-Felder），或者通过使用模型，可以执行这一操作。

因为所确定的时刻是基于具体燃料喷射器的最新基准电流走向，所以可以对喷射量实现非常精确的调适。

根据本发明的第四方面，说明一种用于确定机动车辆的内燃机的燃料喷射器的基准电流走向的装置，所述燃料喷射器设有螺线管驱动器。所说明的装置包括下面的部件：（a）施加单元，其已配置成：（aa）向所述燃料喷射器的所述螺线管驱动器施加第一电压脉冲，使得所述燃料喷射器打开，（ab）向所述燃料喷射器的所述螺线管驱动器施加保持电压，以便使所述燃料喷射器保持打开，（ac）切断保持电压，（ad）一直等待在预定时间段中基本上没有电流流过所述螺线管驱动器的时间，所述预定时间段短至使所述燃料喷射器保持打开，以及（ae）向所述燃料喷射器的所述螺线管驱动器施加第二电压脉冲；以及（b）获取单元，用于获取在施加所述第二电压脉冲期间流过所述螺线管驱动器的电流的电流强度的时间走向，所获取的时间走向构成所述基准电流走向。

所说明的装置背后的发现与上文结合第一方面和第二方面说明的一样。

所述施加单元尤其可以设置成产生电压脉冲，其与车辆电池电压相比典型地展现出更高的升压电压，并且还设置成产生较低的保持电压以便驱动燃料喷射器的螺线管驱动器。

所获取单元尤其可以设有FADC（快速模/数转换器），其适合于获取在给定情况下正在操作的燃料喷射器的线圈电流。

所说明的装置因此可以在燃料喷射器操作期间确定基准电流走向。这个操作可以有利地以有规律的间隔执行，例如每月或每半年，配合车间车辆维护，或根据车辆里程执行。

根据本发明的第五方面，说明了一种车辆用的发动机管理系统。所说明的发动机管理系统已设置成执行根据第一方面或第二方面的方法或根据上述实施例中的一个的方法。

利用这种发动机管理系统，通过简单的低成本的手段，就可以使几个燃料喷射器情况下的喷射量的变动最小化。

根据本发明的第六方面，说明了一种用于确定机动车辆的内燃机的燃料喷射器的预定打开状态的时刻的计算机程序，所述燃料喷射器设有螺线管驱动器。所说明的计算机程序设置成在其由微控制器执行时，实行根据第一方面或第二方面或根据上述实施例中的一个的方法。

在本文件的含义当中，提到这样的计算机程序，就相当于程序元件、计算机程序产品和/或计算机可读介质的概念，其包括一些指令，用于控制计算机系统以便用合适的方式协调系统或方法的操作模式，以便获取根据本发明的方法的相关效果。

可以将计算机程序实施为用诸如（例如）Java、C++等等之类的任何合适的程序设计语言编写的计算机可读指令代码。所述计算机程序可以存储在计算机可读存储介质（CD-ROM、DVD、蓝光光盘、可更换驱动组件、易失性或非易失性存储器、内置存储器/处理器等等）。所述指令代码能够用执行期望功能的方式给计算机或其它可编程器具诸如尤其是机动车辆的发动机用的控制单元编程。此外，所述计算机程序可以在网络上获取——诸如（例如）因特网，使用者需要时可以从网络上下载这个计算机程序。

可以通过计算机程序（即，软件）、以及通过一个或更多个专用电路（即，用硬件，或用任意混合形式，即通过软件部件和硬件部件）来实现本发明。

请注意如下事实，已经参照本发明的不同主题说明了本发明的实施例。具体来说，已经用方法权利要求说明了本发明的一些实施例，并且用装置权利要求说明了本发明的其它实施例。然而，本领域的技术人员在阅读本申请后很快就能明白，除非另有明确声明，否则，除了属于本发明的一种主题的特征组合之外，属于本发明的不同类型的主题的任意特征组合也是可能的。

通过下面对优选实施例的示例性说明，可以得到本发明的更多优点和特征。

附图说明

图1示出了正常喷射过程期间燃料喷射器的随时间而变的线圈电流和针阀升程。

图2示出了根据本发明的确定基准电流走向期间燃料喷射器的随时间而变的线圈电流和针阀升程。

具体实施方式

请注意，下文说明的实施例仅仅表示本发明的有限的一系列可能的实际变型。

图1示出了正常喷射过程期间燃料喷射器的随时间而变的线圈电流101和针阀升程102。

喷射过程开始时（在时刻T1），电压脉冲（升压电压）施加于燃料喷射器的螺线管驱动器。这个电压脉冲使得线圈电流101开始上升。如果，在短时间（在时刻T2）之后，线圈电流101达到某个值，则针阀升程102开始上升，因为喷射器阀针在打开位置的方向上的运动开始。在时刻T3，施加于螺线管驱动器的电压降低到较低值（保持电压）。这样的结果是，线圈电流101再次减少，直到在时刻T4线圈电流达到稳定值为止。在这个时刻，针阀升程102也在短暂的阶段之后稳定化，并且燃料喷射器现在处在其打开状态。然后通过保持电压在时刻T5切断的事实结束喷射阶段，从而使得线圈电流再次下降并且达到其最低值（基本上为0A）。针阀升程然后也在某个延迟后下降，直到燃料喷射器再次关闭为止。

图2示出了根据本发明的确定基准电流走向期间燃料喷射器的随时间而变的线圈电流201和针阀升程202。直到时刻T4为止，图2示出的线圈电流201和针阀升程202的走向与图1示出的走向相同或非常相似。因此，这里将不赘述直到时刻T4为止的走向。

与图1中不同（其中在喷射阶段期间直到关闭过程起始为止，线圈电流保持在基本上恒定的值（对应于保持电压）），本图中保持电压短暂地切断，从而使得线圈电流201下降到大约0A。在这之后很短的时间，在时刻T1’再次向螺线管驱动器施加升压脉冲，使得线圈电流201再次上升。线圈电流为0A的时间非常短（大约50-100μs），使得针阀升程202保持不变，因此在电流供给暂停期间，仍然持续地喷射燃料。测量从T1’起的线圈电流201的上升走向，并且存储为基准电流走向（通过测量装置和存储装置，这些装置未示出）。在时刻T3’，再次向螺线管驱动器施加保持电压，并且在时刻T4’，线圈电流再次达到对应于保持电压的稳定值。从这个时刻起，走向再次对应于图1示出的走向。

由于燃料喷射器的螺线管驱动器的这种修改后的激活，以及向螺线管驱动器重新（第二）施加升压电压期间对线圈电流的时间走向的同时测量，可以容易地“在操作时”确定基准电流走向，而不会影响到燃料喷射。这个基准电流走向对应于线圈电流的走向，如果燃料喷射器已经固定在其打开位置，则在实验室中可以测量到这个走向。通过有规律地重复上文配合图2说明的方法，可以确保不通过实验室测量，基准电流走向不断地得到更新。因此可以非常精确地确定开始时刻和终止时刻，例如通过分析实际的线圈电流走向与基准电流走向之间的差值，并且在适当的情况下可以执行必要的校正。