專利名稱：使用電流積分來控制流經(jīng)閥門的線圈驅(qū)動的電流的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激勵閥門、尤其是用于機動車輛的電機的燃料直接噴射閥門的線圈驅(qū)動。
背景技術(shù)：
為了運行現(xiàn)代內(nèi)燃機和遵循嚴(yán)格的排放極限值，電機控制通過所謂的汽缸填充模型來確定每工作周期在汽缸中封閉的空氣質(zhì)量。根據(jù)所建模的空氣質(zhì)量和空氣量與燃料量之間的所期望的比例(λ )，相應(yīng)的燃料量額定值(MFF_SP)通過噴射閥門被噴入。由此實現(xiàn)要噴射的燃料量被確定為使得針對催化劑中的廢氣后續(xù)處理存在增量的最優(yōu)值。對于具有內(nèi)部混合形成的直接噴射的四沖程電極而言，燃料在40至200巴的壓力下被直接噴射到燃燒室中。除了對不受控制的燃料外流的緊密型和要噴射的燃料的束流處理以外，對噴射閥門的主要要求還有時間上精確地測量預(yù)先控制的噴射量。尤其是在充電的直接噴射四沖程電機的情況下，要求所需燃料量的非常高的量饋送。因此，例如必需針對電機滿負(fù)荷下的充電運行測量每工作循環(huán)的最大燃料量MFFjnax，而在接近續(xù)流的運行中必需測量最小的燃料量MFF_min。在此，兩個標(biāo)稱值MFFjnax和MFFjnin定義噴射閥門的線性工作區(qū)的極限。這意味著，針對該噴射量，在噴射時間(電激勵時長(Ti))與每工作循環(huán)所噴射的燃料量(MFF)之間存在線性關(guān)聯(lián)。對于具有線圈驅(qū)動的直接噴射閥門而言，被定義為最大燃料量MFFjnax與最小燃料量MFFjnin之商的量饋送大約為15。對于具有專注于減少C02的未來電機而言，汽缸容量被縮小，并且電機的標(biāo)稱功率通過相應(yīng)的電機充電機制保持或者甚至提高。因此，對最大燃料量MFFjnax的要求至少對應(yīng)于對具有較大汽缸容量的送氣電機。但是最小燃料量 MFFjnin通過續(xù)流運行以及在汽缸容量方面縮小的電機的最小空氣質(zhì)量被確定并且由此被減小。因此，針對未來的電機得出對量饋送以及最小燃料量MFFjnin的提高的要求。但是在噴射量小于最小燃料量MFF_min的情況下，導(dǎo)致噴射量的不允許的逐脈沖的變化以及導(dǎo)致平均噴射量在電機的不同噴射閥門之間變化。噴射閥門的特征曲線特征曲線定義所噴射的燃料量MFF與電激勵的時長Ti之間
的關(guān)聯(lián)(MFF= f (TD)0該關(guān)系的逆反Ti=g《MFF_SP)用在電機控制中，以便將額定燃
料量(MFF_SP)換算成所需的噴射時間。在此為了簡化而省略引入該計算的附加的影響參數(shù)、比如燃料壓力、在噴射過程期間的汽缸內(nèi)壓、以及供電電壓的可能的變化。圖如示出了直接噴射的特征曲線。在此，根據(jù)電激勵的時長Ti繪出了噴射的燃料量MFF。從圖如中可以看出，針對大于Tijnin的時長Ti存在非常良好地為近似線性的工作區(qū)。這意味著，噴射的燃料量MFF與電激勵的時長Ti成正比。針對小于Tijnin的時長Ti，得出高度非線性的行為。在所示的例子中，Ti_min大約為0. 3ms0特征曲線在非線性工作區(qū)內(nèi)的上升對應(yīng)于噴射閥門的靜態(tài)流速、即在完整的閥門沖程中持久地達(dá)到的燃料流速。針對小于0. 3ms的時長Ti并且針對燃料量MFF<MFF_min的非線性行為的原因尤其是在于噴油器一彈簧質(zhì)量系統(tǒng)的慣性以及在通過線圈建立和減小磁場時的時間行為，該磁場操控噴射閥門的閥針。通過該動態(tài)效應(yīng)，針對Ti<Ti_min不再實現(xiàn)完整的閥門沖程。這意味著，在到達(dá)結(jié)構(gòu)上預(yù)先給定的定義最大閥門沖程的結(jié)束位置以前，閥門再次閉合。為了保證所定義和可再現(xiàn)的噴射量，直接噴射閥門通常工作在線性工作區(qū)。由此得出每噴射脈沖的最小燃料量MFF_min，該最小燃料量MFFjnin必需被最小地給定以便精確地確定噴射量。在圖如中所示的例子中，該最小燃料量MFFjnin稍小于10mg。直接噴射閥門的電激勵通常通過電機控制的電流調(diào)節(jié)全橋輸出級來進行，該電機控制允許給噴射閥門施加機動車輛的車載電源電壓以及附加地施加放大電壓。該放大電壓常常稱為升壓電壓(Vboost)并且例如可以為大約60V。圖4b示出了具有線圈驅(qū)動的直接噴射閥門的典型電流激勵譜。該激勵分為下列階段
A)預(yù)充電階段在時長t_pch的該階段，與機動車輛的車載電壓相對應(yīng)的電池電壓 Vbat通過輸出級的電橋電路施加到噴射閥門的線圈驅(qū)動。在達(dá)到電流額定值I_pch_sp的情況下，電池電壓Vbat通過雙點調(diào)節(jié)器被關(guān)斷，Vbat在低于第二電流閾值的情況下被再次接通。由此在預(yù)充電階段期間導(dǎo)致電流的時間波動，其中最大值又電流額定值I_pch_sp來定義。B)升壓階段預(yù)充電階段之后是升壓階段。為此，由輸出級將放大電壓Vboost施加到線圈驅(qū)動，直到達(dá)到最大電流I_peak。通過快速的電流建立，噴射閥門加速地打開。在達(dá)到I_peak以后，直到t_l的期滿為止接著是續(xù)流階段，在該續(xù)流階段，電池電壓Vbat再次施加到線圈驅(qū)動。電激勵的時長Ti從升壓階段開始起被測量。這意味著，到續(xù)流階段的過渡通過達(dá)到預(yù)先給定的最大電流I_peak來觸發(fā)。升壓階段的時長t_l根據(jù)燃料壓力來預(yù)先給定。C)后換向階段在1_1期滿以后，接著是后換向階段。在此，噴油器的磁場通過施加負(fù)的放大電壓Vboost被快速減小。后換向階段是時間控制的，并且依賴于電池電壓Vbat 和升壓階段的時長t_l。后換向階段在第二時間段t_2期滿以后結(jié)束。D)保持階段在后換向階段之后是所謂的保持階段。在此，再次通過雙點調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)通過電池電壓Vbat來保持電流值I_hold_sp。Ε)關(guān)斷階段通過關(guān)斷電壓，線圈通過續(xù)流二極管放電。噴射閥門通過彈力關(guān)閉， 該彈力由在噴射閥門處施加的燃料壓力來支持。從圖4b可以看出，電激勵的時長Ti被定義成升壓階段與關(guān)斷保持電流的開始之間的時間。在實際中，除了施加在噴射閥門上的燃料壓力的可能變化以外，在實際噴射的燃料量MFF方面的不希望的波動還基于圖4中所示的電流譜的不期望的變化。電流譜的不期望的變化尤其是在小的燃料量的情況下導(dǎo)致噴射燃料量同標(biāo)稱值的大偏差。這尤其是在燃料量MFF小于上述最小燃料量MFFjnin時以特殊的程度成立。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所基于的任務(wù)是，將噴射閥門的電流譜改善得使得在小的燃料量的情況下尤其是在實際噴射量的波動方面也實現(xiàn)可再現(xiàn)的噴射行為。該任務(wù)通過獨立權(quán)利要求的主題來解決。本發(fā)明的有利實施方式在從屬權(quán)利中予以說明。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，描述了一種用于控制流經(jīng)閥門、尤其是用于機動車輛的電機的直接噴射閥門的線圈驅(qū)動的電流的裝置。該裝置具有(a)第一開關(guān)元件，其用于將線圈驅(qū)動與第一電壓源耦合，該第一電壓源提供第一供電電壓；(b)第二開關(guān)元件，其用于將線圈驅(qū)動與第二電壓源耦合，該第二電壓源提供第二供電電壓，第二供電電壓大于第一供電電壓；(c)電流測量設(shè)備，其與線圈驅(qū)動耦合并且在電流流經(jīng)線圈驅(qū)動時輸出表示流經(jīng)線圈驅(qū)動的電流的電流測量信號；以及(d)控制設(shè)備，其與電流測量設(shè)備以及與兩個開關(guān)元件耦合并且具有用于確定電流積分的積分器，該電流積分表示電流測量信號從起始時刻到結(jié)束時刻的積分。根據(jù)本發(fā)明，該控制設(shè)備被安排為使得能夠根據(jù)電流積分來控制兩個開關(guān)元件至少之一的開關(guān)狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的控制裝置所基于的認(rèn)識是，尤其是當(dāng)不是直接將流經(jīng)線圈驅(qū)動的電流、而是將電流的積分用作用于操控第一和/或第二開關(guān)元元件的輸出參數(shù)時，可以特別精確地設(shè)定流經(jīng)線圈驅(qū)動的電流。在此，應(yīng)將術(shù)語“電流”理解成流經(jīng)線圈驅(qū)動的電流的電流強度。該電流通常是依賴于時間的參數(shù)，其在用于機動車輛的電機的直接噴射閥門的線圈驅(qū)動中與當(dāng)前曲軸角在時間上相關(guān)。在根據(jù)本發(fā)明的控制裝置中，電流積分被用于操控第一和/或第二開關(guān)元件。由于電流積分尤其是由于兩個開關(guān)元件的不同電平而進而又依賴于第一和/或第二開關(guān)元件的狀態(tài)，因此電流積分表示反饋控制內(nèi)的反饋信號。因此，根據(jù)本發(fā)明的控制裝置至少在又起始時間和結(jié)束時間所定義的時間間隔內(nèi)具有閉合的控制回路。因此，根據(jù)本發(fā)明的控制裝置也可以用作調(diào)節(jié)裝置。電流測量設(shè)備例如可以是歐姆電阻，其與線圈驅(qū)動串聯(lián)。電流積分可以在電流激勵譜的不同階段內(nèi)針對線圈驅(qū)動測得，并且被用于控制或調(diào)節(jié)線圈驅(qū)動的電壓施加。即使在起始時間與結(jié)束時間之間的時間段相對短，電流積分與簡單的電流測量相比仍然是特別可靠的反饋參數(shù)。將電流積分用作反饋參數(shù)所具有的優(yōu)點是，可以明顯避免在燃料噴射中不期望的所噴射燃料量方面的逐脈沖改變。這尤其是在僅僅應(yīng)當(dāng)噴射比最小燃料量小的特別小的燃料量時成立，其中最小燃料量能夠利用僅在線性工作區(qū)中運行的常規(guī)噴射閥門應(yīng)用到電機的燃燒室中。因此，利用根據(jù)本發(fā)明的控制裝置控制的噴射閥門也可以以高的量精確度噴射較小的燃料量。兩個開關(guān)元件優(yōu)選地可以以彼此相關(guān)的方式來激勵。尤其是可以排除的是，第一開關(guān)元件以及第二開關(guān)元件同時都處于閉合狀態(tài)。也就是說這導(dǎo)致由于兩個電壓源之間的流經(jīng)線圈驅(qū)動的“短路電流”，兩個供電電壓之一將被破壞。當(dāng)然，兩個開關(guān)元件也可能在一定時刻都處于打開狀態(tài)，是的結(jié)果兩個電壓源都不與線圈驅(qū)動耦合。將電流積分用作反饋參數(shù)還具有的優(yōu)點是，可以至少近似地補償溫度波動，其中溫度波動在常規(guī)激勵的直接噴射閥門的情況下對相應(yīng)噴射量以及尤其是在不同噴射過程由同一噴射閥門的噴射量的逐脈沖常數(shù)造成負(fù)面影響。這既對噴射閥門成立，又對用來驅(qū)動噴射閥門的線圈驅(qū)動的電輸出級成立。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，第一供電電壓是機動車輛的車載電源電壓。在此，車載電源電壓可以是機動車輛的電池的充電接線端子電壓，其通過電池的標(biāo)稱電壓來確定。在例如12伏特的典型電池標(biāo)稱電壓的情況下，車載電源電壓例如可以為14伏特。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，第二供電電壓是放大電壓。亦可稱為升壓電壓的放大電壓例如可以以公知方式借助于DC/DC電壓轉(zhuǎn)換從第一供電電壓中生成。放大電壓例如可以是60伏特的電平。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，起始時刻是線圈驅(qū)動的電流時間激勵譜中的放大階段的開始。放大階段尤其可以在線圈驅(qū)動通過閉合第二開關(guān)元件而被施加第二供電電壓時開始。這意味著，閉合第一開關(guān)元元件的時刻與用于確定電流積分的第一時刻重合。在也可以稱為升壓階段的放大階段期間，線圈驅(qū)動短時地以高的線圈電流運行。 在此，提高的線圈電流可能高得使得該線圈電流在將長時間保持的情況下導(dǎo)致線圈驅(qū)動的損壞。應(yīng)當(dāng)指出，由于線圈驅(qū)動的電感，在將供電電壓施加到線圈驅(qū)動時(這標(biāo)記出放大階段的開始時刻)，當(dāng)時不會立刻達(dá)到提高的線圈電流。更確切而言，線圈電流一從初始值出發(fā)一近似線性地向提高的線圈電流的方向上升。在此，不必要求線圈電流也實際上到達(dá)提到的線圈電流。因此，尤其是在又能夠用僅僅非常下的燃料量時，可以在達(dá)到流經(jīng)線圈驅(qū)動的提高的線圈電流以前中斷線圈驅(qū)動與第二供電電壓以及必要時與第一供電電壓的耦
I=I O根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，結(jié)束始時刻是線圈驅(qū)動的電流時間激勵譜中的放大階段的結(jié)束。在此，放大階段的結(jié)束不一定與兩個開關(guān)元件從閉合狀態(tài)到打開狀態(tài)的過渡點重合。這尤其是可能與線圈驅(qū)動的上面已經(jīng)提到的電感有關(guān)聯(lián)，該電感負(fù)責(zé)在促使線圈電流的供電電壓不再存在時不立即破壞曾經(jīng)建立的線圈電流。因此，放大階段的時長以及由此結(jié)束可以通過如下方式來定義在給線圈驅(qū)動進行第一供電電壓或第二供電電壓的電壓施加期間的線圈電流大于所謂的保持電流額定值， 該保持電流額定值負(fù)責(zé)噴射閥門在保持階段期間的恒定打開。該保持電流值例如可以借助于與第一供電電壓一起工作的所謂的時刻調(diào)節(jié)器來生成。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，控制設(shè)備還具有比較器，其用于將電流積分與至少一個電流積分參考值相比較。在此，電流積分參考值可以被確定為使得在達(dá)到預(yù)先確定的峰值電流以前，電流積分達(dá)到該電流積分參考值。該預(yù)先確定的峰值電流例如可以是如下的電流值該電流值在常規(guī)閥門激勵策略中在相對高大的噴射量的情況下導(dǎo)致噴射閥門與第二供電電壓的去耦合。電流積分參考值也可以大小為使得在達(dá)到上述預(yù)先確定的峰值電流以后，電流積分達(dá)到該電流積分參考值。在達(dá)到參考值時，例如可以中斷放大階段內(nèi)的所謂的續(xù)流階段和/或方法階段內(nèi)的關(guān)斷階段。在此，續(xù)流階段可以通過如下方式來確定在放大階段內(nèi)在給線圈驅(qū)動施加第一供電電流的情況下，有大于上述保持電流額定值的電流流經(jīng)線圈驅(qū)動。關(guān)斷階段的特點在于，兩個開關(guān)元件都處于打開狀態(tài)，使得線圈驅(qū)動既不被施加第一供電電壓也不被施加第二供電電壓，并且線圈電流可以通過續(xù)流二極管在第二供電電壓中被放電。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，比較器被安排為將電流積分與第一電流積分參考值比較。這所具有的優(yōu)點是，由此可以精確地設(shè)定最小噴射量的值。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，控制設(shè)備具有另一比較器，其用于將電流測量信號將至少一個電流測量信號參考值比較。這所具有的優(yōu)點是，控制設(shè)備可以不僅根據(jù)電流積分、 而且附加地根據(jù)當(dāng)前給定的電流測量信號來控制第一和/或第二開關(guān)元件的開關(guān)狀態(tài)。電流測量信號參考值例如可以使是預(yù)先確定的峰值電流，該峰值電流在常規(guī)閥門激勵策略中在放大階段內(nèi)的相對大的噴射量的情況下導(dǎo)致線圈驅(qū)動與第二供電電壓去耦合。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，控制設(shè)備的至少一部分借助于微控制器來實現(xiàn)。在此， 控制設(shè)備的該部分可以是積分器、比較器和/或另外的比較器。微控制器可以是可編程處理器，使得控制設(shè)備的該部分可以借助于計算機程序、 即軟件來實現(xiàn)。但是該微控制器也可以借助于一個或多個專用電子電路、即以硬件或任何混合形式、即借助于軟件組件和硬件部件來實現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，積分器借助于有源電子器件來實現(xiàn)。這所具有的優(yōu)點是，電流測量設(shè)備可以借助于小的歐姆電阻來實現(xiàn)，該歐姆電阻可以有利地不免電流測量時的較大損耗功率。與小電阻值相聯(lián)系的小電流測量信號的缺點可以通過如下方式來避免為放大電路使用至少一個有源電器器件，其方法在電阻上下降的電壓。這意味著，測量經(jīng)放大的電路測量信號的積分，使得積分的精確性可以顯著改善。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，積分器具有一個或兩個運算放大器。這所具有的優(yōu)點是，可以以簡單方式實現(xiàn)強大的積分器。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，積分器借助于器件的分立電路來實現(xiàn)。在此，用于分立電路的器件尤其是諸如電阻、電容器之類的無源器件和/或諸如雙極性晶體管之類的有源元件。這意味著，為所述放大電路不使用集成組件、比如例如運算放大器或者專用ASIC (專用集成電路)組件。由此可以以特別廉價的方式積分器來實現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，描述了一種用于控制流經(jīng)閥門、尤其是用于機動車輛的電機的直接噴射閥門的線圈驅(qū)動的電流的方法。該方法具有(a)借助于電流測量設(shè)備測量流經(jīng)線圈驅(qū)動的電流；(b)由電流測量設(shè)備輸出電流測量信號，該電流測量信號表示流經(jīng)線圈驅(qū)動的電流；(c)將電流測量信號輸送給控制設(shè)備，該控制設(shè)備與第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件耦合。在此，第一開關(guān)元件被設(shè)置為將線圈驅(qū)動與提供第一供電電壓的第一電壓源耦合，并且第二開關(guān)元件被設(shè)置為將線圈驅(qū)動與提供第二供電電壓的第二電壓源耦合，第二供電電壓大于第一供電電壓。所述方法還具有(d)借助于被分配給控制設(shè)備的積分器確定電流積分，其中電流積分表示電流測量信號從啟動時刻到結(jié)束時刻的積分；以及(e)借助于控制設(shè)備根據(jù)電流積分來控制兩個開關(guān)元件至少之一的開關(guān)狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的方法所基于的認(rèn)識是，當(dāng)將在預(yù)先確定的時間間隔內(nèi)流經(jīng)線圈驅(qū)動的電流的積分用作用于操控第一和/或第二開關(guān)元元件的輸出參數(shù)時，可以特別精確地設(shè)定流經(jīng)線圈驅(qū)動的電流。在此，電流積分表示用于反饋控制的反饋信號，使得根據(jù)本發(fā)明的控制方法描述借助于閉合控制回路的調(diào)節(jié)。根據(jù)本發(fā)明的方法所具有的優(yōu)點是，可以以高的精確度和以高的可再現(xiàn)性來配給比用于噴射閥門的常規(guī)激勵方法的最小噴射量更小的特別小的噴射量。利用所述方法，直接噴射閥門的工作區(qū)可以擴展到分線性工作區(qū)，其中直接噴射閥門的工作區(qū)迄今為止僅能在其線性工作區(qū)中運行。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，描述了一種用于控制流經(jīng)閥門、尤其是用于機動車輛的電機的直接噴射閥門的線圈驅(qū)動的電流的計算機程序。該計算機程序在被處理器執(zhí)行時被安排為執(zhí)行根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法。在本發(fā)明的意義上，對這樣的計算機程序的提及等價地包含對下列項目的提及 程序元件、計算機程序產(chǎn)品和/或計算機可讀介質(zhì)、用于控制計算機系統(tǒng)的指令，以便以合適方式協(xié)調(diào)系統(tǒng)的工作方式并且實現(xiàn)與根據(jù)本發(fā)明的方法相關(guān)聯(lián)的作用。該計算機程序可以被實現(xiàn)為以例如JAVA、C++等之類的每種合適的編程語言的計算機可讀指令代碼。該計算機程序可以存儲在計算機可讀存儲介質(zhì)(CD - Rom、DVD、藍(lán)光光盤、可移動盤、易實性或非易失性存儲器、內(nèi)置存儲器/處理器等等)上。指令代碼可以由計算機或其他可編程設(shè)備、比如尤其是用于機動車輛的電機的控制器來編程，使得實施所期望的功能。另外，該計算機程序可以在例如因特網(wǎng)之類的網(wǎng)絡(luò)中提供，其中該程序在需要時由用戶來下載。應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明的實施方式是相對于不同的發(fā)明主題描述的。本發(fā)明的幾個實施方式尤其是利用裝置權(quán)利要求來描述，并且其他實施方式利用方法權(quán)利要求來描述。但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本申請的教導(dǎo)下立即明白，如果未明確地另行說明，則附加于屬于本發(fā)明主題的類型的特征的組合，屬于不同的發(fā)明主題類型的特征的任意組合也是可能的。


本發(fā)明的另外的優(yōu)點和特征從下面對當(dāng)時優(yōu)選的實施方式的示例性描述中得出。 應(yīng)當(dāng)認(rèn)為本申請附圖的各個圖僅僅是示例性的并且不是比例正確的。圖1示出了用于調(diào)節(jié)流經(jīng)直接噴射閥門的線圈驅(qū)動的電流的裝置，其中作為反饋參數(shù)使用線圈驅(qū)動的電流積分，該電路積分由借助于微控制器實現(xiàn)的積分器來實現(xiàn)。圖加示出了借助于兩個運算放大器實現(xiàn)的積分器。圖2b示出了借助于分立器件實現(xiàn)的積分器。圖3a示出了比較器，其將線圈驅(qū)動的電流積分與參考值比較，并且如果電流積分超過參考值，則促使圖1所示的開關(guān)元件T2的開關(guān)狀態(tài)的改變。圖北示出了不同的電壓時間變化曲線，這些變化曲線在檢測線圈驅(qū)動的電流積分時以及在調(diào)節(jié)流經(jīng)線圈驅(qū)動的電流時被加以考慮。在此應(yīng)當(dāng)指出，在附圖中，給相同或彼此對應(yīng)的部件的附圖標(biāo)記是相同的或者僅僅其第一數(shù)字不同。另外應(yīng)當(dāng)指出，在此描述的實施方式僅僅示出了本發(fā)明的可能的實施變型方案的有限選擇。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)⒏鱾€實施方式的特征以相同方式彼此組合，使得利用在此明確描述的實施變型方案，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認(rèn)為顯然公開了大量不同的實施方式。
具體實施例方式圖1示出了用于調(diào)節(jié)流經(jīng)直接噴射閥門的線圈驅(qū)動110的電流的裝置100。該直接噴射閥門出于清楚的原因而未示出。調(diào)節(jié)裝置100可以與兩個電壓源耦合，其中第一電壓源提供第一供電電壓Vbat并且第二電壓源提供第二供電電壓Vboost。根據(jù)在此所示的實施例，第一供電電壓Vbat對應(yīng)于車載電壓或機動車輛的電池電壓。第二供電電壓Vboost是放大電壓或升壓電壓，其例如借助于常規(guī)的DC - DC轉(zhuǎn)換從第一供電電Vbat中生成。線段驅(qū)動110可以通過被構(gòu)造成晶體管的第一開關(guān)元件Tl與第一供電電壓Vbat 耦合并且通過同樣被構(gòu)造成晶體管的第二開關(guān)元件T2與第二供電電壓Vboost耦合。被被構(gòu)造成晶體管的第三開關(guān)元件T3將線圈驅(qū)動110與電流設(shè)備Rl相連接。根據(jù)在此所示的實施例，電流設(shè)備是簡單的歐姆電阻R1。如果晶體管T3被啟用，即出于低歐姆狀態(tài)，則因此相同電流流經(jīng)電流設(shè)備Rl和線圈驅(qū)動110。在此，在電阻Rl上相對于地電勢GND下降電壓 Isense，該電壓與流經(jīng)線圈驅(qū)動110的當(dāng)前電流成正比。在本身情的范圍內(nèi)，電壓Isense 亦稱電流測量信號。根據(jù)在此所示的實施例，電流測量信號Isense被輸送給模數(shù)轉(zhuǎn)換器120，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器120以預(yù)先給定的頻率將與相應(yīng)電流測量信號Isense相對應(yīng)的數(shù)字信號輸出給微處理器130。微處理器130具有積分器140和連接在積分器140之后的比較器150。積分器140形成電流積分，該電流積分指示電流測量信號Isense從預(yù)先給定的起始時刻到預(yù)先給定的結(jié)束時刻的積分。一旦電流積分超過預(yù)先給定的參考值，則比較器150就提供輸出信號，該輸出信號促使微處理器130操控兩個開關(guān)元件Tl和T2 二者，使得以合適的方式改變流經(jīng)線圈驅(qū)動130的電流。出于該原因，也可以將微處理器處稱為控制設(shè)備130。電流積分在裝置100之內(nèi)表示反饋參數(shù)，該反饋參數(shù)依賴于電流測量信號Isense 并且通過操控開關(guān)元件Tl和T2來調(diào)節(jié)流經(jīng)線圈驅(qū)動110的電流。下面進一步闡述調(diào)節(jié)裝置100的功能。在此，首先描述線圈驅(qū)動100的常規(guī)激勵， 其中線圈電流通過與一個或多個極限值并且通過相應(yīng)地開關(guān)開關(guān)元件Tl、T2和T3而被調(diào)節(jié)，但是其中不規(guī)定電流積分的確定。在此，也可以參考圖4b中所示的電流譜及其不同階段。在預(yù)充電階段t_pch期間，線圈驅(qū)動110通過開關(guān)元件Tl、二極管Dl和開關(guān)元件 T3與電池電壓Vbat連接。通過線圈驅(qū)動110的線圈電感隨時間上升的電流作為電阻Rl上的電壓降Isense來測量，并且與第一極限值相比較。如果電流超過第一極限值，則Tl被關(guān)閉，并且流經(jīng)線圈驅(qū)動110的線圈的電流通過續(xù)流二極管D2被減小。該電流減小附加地通過用楞次定律描述的線圈電感的電機反作用力來驅(qū)動。電流減小繼續(xù)進行，直到達(dá)到電流的第二極限值。之后，開關(guān)元件Tl再次接通，然后線圈電流又一次上升。該過程周期性重復(fù)，使得在預(yù)充電期間有平均電流I_pch流動。在電激勵的接通階段Ti開始時，開關(guān)元件Tl被關(guān)斷并且線圈驅(qū)動110現(xiàn)在通過閉合的開關(guān)元件T2與提高的電壓Vboost連接。由此在線圈驅(qū)動內(nèi)實現(xiàn)盡可能迅速的電流減小，并且由此實現(xiàn)噴射閥門的接通行為的劇烈加速。在施加提高的電壓Vboost期間，二極管Dl防止電流通過未示出的寄生襯底二極管從被構(gòu)造成MOSFET的第一開關(guān)元件Tl到達(dá)該電平。同時，關(guān)斷閾值被提高到顯著更高的第三極限值。第三極限值是最大電流I_peak。然后，線圈電流再次提高，直到達(dá)到第三極限值或最大電流I_peak。然后，第三開關(guān)元件T2被關(guān)斷，并且第一開關(guān)元件Tl被接通，使得線圈驅(qū)動110首先被放電至Vbat，直到達(dá)到第四極限值。由此結(jié)束放大階段。然后，第一開關(guān)Tl也關(guān)斷(后換向階段的開始)，并且線圈驅(qū)動110的放電現(xiàn)在通過續(xù)流二極管D2和重?fù)Q向二極管D3進行，直到低于第五極限值。然后，在保持階段一如在預(yù)充電階段中那樣一通過周期性地接通和關(guān)斷第一開關(guān)元件Tl來調(diào)節(jié)線圈驅(qū)動110中在保持階段的時長t_hold內(nèi)的平均保持電流I_hold。在關(guān)斷兩個開關(guān)元件Tl和T2 二者以后通過續(xù)流二極管D2并且通過重?fù)Q向二極管D3在關(guān)斷將階段的范圍內(nèi)進行線圈驅(qū)動110 的完全放電。在該申請中所述的電路中，電流積分htegralj被確定并且被用于在噴射最小的燃料量時控制開關(guān)時刻。如上面已經(jīng)描述的那樣，電流積分通過對電流測量值Iseense 進行時間積分來確定。為了以合適方式將電流積分用于激勵不同開關(guān)元件，在操控線圈驅(qū)動110的流程中需要以下列幾點2)和3)所述的改變
1)預(yù)充電階段(t_pch)、升壓階段(t_l)以及必要時后換向階段(t_2)可以按常方式進行。2)升壓階段(t_l)以及必要時后換向階段(t_2)必需在達(dá)到電流積分的預(yù)先給定的參考值時被中斷。3)在噴射最小的燃料量時不存在保持階段(t_hold)。更確切而言，在達(dá)到所設(shè)定的參考值時，直接發(fā)起線圈驅(qū)動110的放電。在此，開關(guān)元件Tl、T2和T3被關(guān)斷。從圖1中可以看出，電流測量信號Isense (通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器120)被輸送給積分器140。然后，積分器140提供輸出信號htegralj，該輸出信號htegralj借助于比較器150與另一第六極限值相比較。根據(jù)在此所示的實施例，進行積分并且在使用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的情況下進行比較。當(dāng)然，下面將會更詳細(xì)闡述，也可以對模擬信號積分并且將對應(yīng)于電流積分的電平與參考電壓比較。第六極限值的達(dá)到將中斷線圈驅(qū)動110的當(dāng)前操控，并且發(fā)起關(guān)斷階段。第六極限值的值可以通過調(diào)節(jié)裝置100的運行軟件來改變，以便能夠調(diào)節(jié)不期望的噴射量。電流譜的變化對小于最小燃料量MFFjnin的燃料量MFF的影響可以通過附加的調(diào)節(jié)器針對升壓階段期間的電流積分來補償。該調(diào)節(jié)器可以針對升壓階段通過調(diào)整升壓階段的時間t_l根據(jù)不同特征圖KF_Setp0intJntegral_I_X (x=l, 2，3)來設(shè)定電壓積分的額定值。在此，該電流積分從下列等式得出
權(quán)利要求
1.一種用于控制流經(jīng)閥門、尤其是用于機動車輛的電機的直接噴射閥門的線圈驅(qū)動 (110 )的電流的裝置，該裝置(100 )具有 第一開關(guān)元件(Tl)，其用于將線圈驅(qū)動(110)與第一電壓源耦合，該第一電壓源提供第一供電電壓(Vbat)； 第二開關(guān)元件(T2)，其用于將線圈驅(qū)動(110)與第二電壓源耦合，該第二電壓源提供第二供電電壓(Vboost)，該第二供電電壓大于第一供電電壓(Vbat)； 電流測量設(shè)備(R1)，其與線圈驅(qū)動(110)耦合并且在電流流經(jīng)線圈驅(qū)動(110)時輸出表示流經(jīng)線圈驅(qū)動(110)的電流的電流測量信號(Isense)；以及 控制設(shè)備(130)，其與電流測量設(shè)備(Rl)以及與兩個開關(guān)元件(T1，T2)耦合并且具有用于確定電流積分的積分器(140，240)，該電流積分表示電流測量信號(Isense)從起始時刻到結(jié)束時刻的積分；其中控制設(shè)備(130)被安排為使得能夠根據(jù)電流積分來控制兩個開關(guān)元件(Τ1，Τ2)至少之一的開關(guān)狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中第一供電電壓是機動車輛的車載電源電壓 (Vbat)0
3.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其中第二供電電壓是放大電壓(Vboost)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其中起始時刻是線圈驅(qū)動(110)的電流時間激勵譜中的放大階段(t_l)的開始。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其中結(jié)束時刻是線圈驅(qū)動(110)的電流時間激勵譜中的放大階段(t_l)的結(jié)束。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其中控制設(shè)備(130)還具有比較器(130，350)， 其用于將電流積分與至少一個電流積分參考值相比較。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其中比較器(130，350)被安排為將電流積分與第一電流積分參考值比較。
8.根據(jù)權(quán)利要求6、7之一所述的裝置，其中控制設(shè)備(130)具有另一比較器，其用于將電流測量信號與至少一個電流測量信號參考值比較。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其中該控制設(shè)備的至少一部分借助于微控制器 (130)來實現(xiàn)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其中積分器(240)借助于有源電子器件來實現(xiàn)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其中積分器(240)具有一個或兩個運算放大器(242，244)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中積分器(240)借助于器件的分立電路來實現(xiàn)。
13.一種用于控制流經(jīng)閥門、尤其是用于機動車輛的電機的直接噴射閥門的線圈驅(qū)動 (110)的電流的方法，該方法具有 借助于電流測量設(shè)備(Rl)測量流經(jīng)線圈驅(qū)動(110)的電流； 由電流測量設(shè)備(Rl)輸出電流測量信號(Isense)，該電流測量信號表示流經(jīng)線圈驅(qū)動(110)的電流； 將電流測量信號(Isense)輸送給控制設(shè)備(130)，該控制設(shè)備與第一開關(guān)元件(Tl)和第二開關(guān)元件(T2)耦合，其中一第一開關(guān)元件(Tl)被設(shè)置為將線圈驅(qū)動(110)與提供第一供電電壓(Vbat)的第一電壓源耦合；以及一第二開關(guān)元件(T2)被設(shè)置為將線圈驅(qū)動(110)與提供第二供電電壓(Vboost)的第二電壓源耦合，第二供電電壓大于第一供電電壓(Vbat)； 借助于被分配給控制設(shè)備(130)的積分器(140，MO)確定電流積分，其中電流積分表示電流測量信號(Isense)從啟動時刻到結(jié)束時刻的積分；以及 借助于控制設(shè)備(130)根據(jù)電流積分來控制兩個開關(guān)元件(Tl，T2)至少之一的開關(guān)狀態(tài)。
14. 一種用于控制流經(jīng)閥門、尤其是用于機動車輛的電機的直接噴射閥門的線圈驅(qū)動 (110)的電流的計算機程序，其中該計算機程序在被處理器(130)執(zhí)行時被安排為執(zhí)行根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法。
全文摘要
提供了一種裝置和一種方法，該裝置和方法允許具有線圈驅(qū)動(110)的直接噴射閥門尤其是減小通過直接噴射閥門所噴射的燃料量的逐脈沖變化，所通過的方式是也基于線圈驅(qū)動(110)的電流積分的調(diào)節(jié)，尤其是在線圈驅(qū)動(100)的電流激勵譜的升壓階段期間。此外描述了一種用來執(zhí)行所述方法的計算機程序。
文檔編號F02D41/20GK102272435SQ200980154022
公開日2011年12月7日 申請日期2009年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月7日
發(fā)明者比爾 J., 博茲 S. 申請人:歐陸汽車有限責(zé)任公司