用於確定噴射閥的狀態的方法與流程
2023-04-30 14:06:03 2
本發明涉及用於確定內燃發動機的噴射閥的狀態的方法，其中閥的噴嘴針藉助於壓電致動器來激活，所述壓電致動器以脈寬調製方式被致動。
背景技術：
對於這樣的噴射閥，在所有操作條件下且在相關車輛的整個服役壽命期間對噴射量的準確性和穩健性具有非常高的要求。為了確定噴射閥狀態，可以從電壓或電荷或電流（例如藉助於對極限值的局部確定）識別出顯著特徵。不過，在公知的評估方法中，需要考慮大量的影響因素，即，方法是非常複雜的，因為必須將所有相關幹擾變量過濾去除。當代的構思使用來自壓電致動器的某一程度的反饋信號（例如電壓或電荷）來識別在實際噴射過程期間噴嘴針位置的各個靜態點（通過使用壓電效應）。然而，該信息經受大的幹擾變量影響，原因在於壓電噴射器同時被用作致動器和傳感器。
技術實現要素：
本發明是基於使得在開始時描述的類型的方法可用的目標，且用該方法可能以對幹擾變量不敏感的方式特別簡單地識別噴射閥狀態。
這個目標根據本發明用具體說明的類型的方法實現，其中，評估壓電致動器的脈寬調製壓電輸出階段的T通和/或T斷切換時間，並且由獲得的結果推出噴射閥的狀態。
通過評估脈寬調製壓電輸出階段的切換時間的方法可能以對幹擾變量不敏感的方式容易地識別噴射閥狀態。
在根據本發明的方法中，脈寬調製優選地通過評估比較器閾值來執行。比較器比較主要線圈的期望設定點電流與相關聯的ACT電流。如果例如在開關T1接通（T1通）之後在壓電致動器充電期間，ACT電流超出預定的設定點電流，則比較器輸出將開關T1關斷（T1斷）並且電流再次減小。如果ACT電流之後到達過零點（zero crossing），則開關T1被再次接通。這個過程重複直到達到預定的充電時間為止。能夠以等價的方式考慮放電過程的脈衝調製（開關T2通/T2斷）。
除了比較器操作之外，也能夠針對脈寬調製執行其它具體操作模式（例如，基於所用的開關的最小切換時間行為的第一脈衝的受控脈衝操作）。
可能的是由脈衝調製的方法推出電流梯度對切換行為具有顯著影響。電流的上升供能（rise function）主要受到終端電壓UDCDC和壓電電壓UP之間的電壓差異的影響。該影響被用於在所述方法中檢測噴射閥狀態。
具體地，由於壓電電壓的非均勻變化導致的電壓差異UDCDC-UP（終端電壓減壓電電壓）的偏移（shift）作為切換時間行為的變化被檢測和評估。壓電電壓的這種非均勻變化是由外部力（例如針衝擊）的變化引起的。
能夠以各種方式執行根據本發明所執行的用於通過評估壓電輸出階段（CC–電流受控-輸出階段）的T通/T斷時間來探測噴射閥狀態的方法。例如，在第一實施例中，通過測量ON時間（T通）來映射噴射器處的預先規定的值和/或真實電壓。
在另一實施例中，測量ON（T通）時間和OFF（T斷）時間。這導致如上文所描述的第一實施例中的行為。
在第三實施例中，在致動路徑中測量ON（T通）時間和OFF（T斷）時間。具體地，在門驅動器的上遊和/或直接在功率MOS的門處測量時間。在這種背景中，優選地測量致動脈衝的平均值，例如在門驅動器信號處用低通濾波器。
顯著的優點在於幹擾的抑制以及藉助於低通濾波器進一步濾波。與典型的控制特性曲線（在各種方法中是不同的）的必要比較可能是不利的。在兩種情況下，負載的內部阻抗將作為特性曲線的偏離/偏移被考慮。
附圖說明
隨後將結合附圖使用示例性實施例詳細地解釋本發明，附圖中：
圖1示出CC壓電輸出階段的基礎電路；
圖2示出充電過程的比較器行為；以及
圖3示出在真實噴射器負載的情況下和在電子等價負載的情況下T通時間之間的差異。
具體實施方式
根據本發明的用於識別噴射閥狀態的方法基於壓電輸出階段的使用，其例如基於二象限降壓轉換器（buck converter）（也被公知為降壓式轉換器（step-down converter））或者升壓轉換器（boost converter）（也被公知為升壓式轉換器（step-up converter））。能夠藉助於降壓轉換器（TSS）和升壓轉換器（HSS）的反並聯以簡化方式來描述所使用的這種CC（電流受控）輸出階段的拓撲結構。操作模式的特徵在於，在降壓轉換器模式中，主要電感的線圈電流iL是>0的，並且在升壓轉換器模式中iL是<0的。在CC輸出階段，在兩種操作模式之間不存在重疊，並且導致僅一個線圈就足夠，如圖1中所示。在降壓轉換器操作模式中，壓電致動器被充電，即開關T1通過脈寬調製被交替地接通和斷開。在T1的接通時間（T1通）期間，二極體D2初始地具有阻塞效應並且線圈中的電流上升。在這種背景下，能量在線圈（磁性蓄能器）中聚集。電流在此根據規則（1）均勻上升，並且線圈電壓近似地對應於充電過程開始時的UDCDC（終端電壓）的值。
在T1的接通階段中，能夠根據（2）描述主要電感的差動電流：
。
在斷開階段（T1斷）期間，電感中儲存的能量減小。於是二極體D2以續流方式（free-wheeling manner）起作用，並且使得負載電流能夠繼續流動。由於輸出電壓現在出現在線圈處，因此線圈電壓的極性變化並且因此輸出電流連續減小。在這種情況下，壓電致動器由線圈饋電。因此，根據（3）的規則可應用於在斷開階段期間主要電感處的電流的差動考量：
。
利用升壓轉換器（iL<0）執行壓電致動器的放電，其中壓電致動器用作電壓源，並且因此預先規定終端電壓的水平。如在降壓轉換器的情況中，也以脈衝調製方式操作升壓轉換器。在T2的接通階段（T2通）期間，首先發生續流模式，即，電流經由開關T2流動，並且線圈（4）中的電流因此上升。在T2的斷開階段中，經由兩個二極體D1/D2發生通向正向電壓轉換器（direct voltage converter）（源）的中間電路的反饋。在這種情況下，電流從消耗器（壓電）經由線圈流回源。
因此以下規則（5）可應用於斷開階段（T2斷）期間的電流：
。
由於二象限轉換器的運轉方法，在帶有減小水平的壓電電壓的放電階段期間由轉換器進行的功率轉換被減小。這導致出現顯著更長的放電時間並且在某些情形中壓電致動器不完全放電。為了避免這些現象，在放電時，電流調節的阻抗與壓電致動器並聯連接。
如已經在上文陳述的那樣，通過評估比較器閾值以簡化方式制訂出脈寬調製（T通/T斷）。已經在上文解釋了其細節。
圖2中圖示充電過程的比較器行為。
圖3示出真實測量的T通時間和電子等價負載（帶有與電子等價負載相對的反饋的噴射器）的T通時間的並列。