[发明专利]基于阀的关闭点和打开点的知识对阀进行电致动

说明书

技术领域

本发明涉及致动用于阀，尤其用于机动车辆的内燃发动机的直接喷射阀，的线圈驱动器的技术领域。本发明尤其涉及一种用于在操作具有提高的量精度的阀时获取喷射时间的方法。本发明还涉及一种相应的设备和一种用于执行指定方法的计算机程序。

背景技术

为了操作现代的内燃发动机并遵守对排放物的严格限制值，发动机控制器借助所谓的缸填充模式来确定每个工作周期封闭在缸中的空气质量。根据模式化的空气质量以及空气量与燃料量之间的期望比值（拉姆达），借助喷射阀来喷射对应燃料量的设定点的值（MFF_SP），该喷射阀在此文件中也被称为喷射器。因此，待喷射的燃料量可以以这样的方式来定量，使得对于催化转化器中的排放气体的后处理来说存在用于拉姆达的最佳值。对于具有内部混合物形成的直接喷射火花点火式发动机来说，燃料以从40到200巴范围内的压力直接喷射到燃烧室中。

对喷射阀提出的主要要求是，除了密封性以防止燃料的不受控流出和待喷射燃料的喷射的不受控准备之外，还有对预限定的设定值的喷射量的精确测量。特别是在超级增压（aufgeladenen）的直接喷射的火花点火式发动机的情况下，所需要的燃料量必然极大地分散。因此，每个工作周期的最大燃料量MFF_max例如须在发动机的全负载下对于超级增压模式进行计量，反之在临近空转状态操作期间，须计量最小燃料量MFF_min。两个特征变量MFF_max和MFF_min在此限定了喷射阀的线性工作范围的界限。这意味着，对于这些喷射量，在电致动持续时间（Ti）和每个工作周期所喷射的燃料量（MFF）之间存在线性关系。

在恒定的燃料压力情况下的量分散度（mengenspreizung）被限定为最大燃料量MFF_max和最小燃料量MFF_min之间的商，对于具有线圈驱动器的直接喷射阀来说接近15。对于关注二氧化碳减少的未来发动机来说，发动机的立方容积减少了，发动机的额定功率借助相应的发动机超级增压机构来维持或者甚至提高。因此，所需要的最大燃料量MFF_max至少对应于对具有相对大的立方容积的进气发动机提出的要求。但是，最小燃料量MFF_min在具有较小的立方容积的发动机的超限模式下借助于靠近空转状态的操作和最小空气质量来确定，从而使其减小。另外，例如在催化转化器加热模式下，凭借所谓的混合物分层和随后的点火时间，直接喷射允许全部的燃料质量在多个脉冲上分布，这允许排放物要遵守更严格的限制值。由于上文提到的原因，未来发动机将在量分散度和最小燃料量MFF_min两方面受到更多要求。

在已知的喷射系统的情况下，喷射量与标称喷射量的明显偏差发生在小于MFF_min的喷射量时。此系统化发生的偏差基本上归因于喷射器的制造公差以及发动机控制器中的致动喷射器的输出级的公差，因此归因于来自标称致动电流曲线（Stromverlaufs）的偏差。

对直接喷射阀的电致动典型地借助于电流调节的全桥输出级来执行。在车辆中应用的外围状态下，仅能够实现供给给喷射器的电流曲线的有限的精度。在致动电流中所引起的变化和喷射器的公差对喷射量的可实现的精度具有明显影响，特别是在MFF_min及以下的范围内。

喷射阀的特征曲线限定了所喷射的燃料量MFF和电致动的以及燃料压力FUP的时间段或喷射时间Ti之间的关系（MFF = f（Ti，FUP））。此关系的反演Ti=f^-1（MFF_SP，FUP）在发动机控制器中使用，以使设定点的燃料量（MFF_SP）转化为必要的喷射时间。为了简化，在此会忽略另外的影响变量，诸如例如喷射过程期间的缸内压力（P_cyl）、燃料温度（θ_fuel）和输入到此计算中的电源电压的可能变化。

图1示出了直接喷射阀的特征曲线。这里，所喷射的燃料量MFF被绘制为电致动的时间段Ti的函数。从图1可以了解，对于长于Ti_min的时间段Ti获得非常好地近似成线性的工作范围。这意味着，所喷射的燃料量MFF直接正比于电致动的时间段Ti。对于短于Ti_min的时间段Ti出现了高度的非线性行为。在图示的示例中，Ti_min近似为0.5ms。