利用开启持续时间的喷射器控制方法与流程

本发明一方面涉及利用开启持续时间(openingduration)的喷射器(injection)控制方法。更详细地，涉及将喷射器的目标燃料量变换为开启持续时间并利用开启持续时间控制喷射器的驱动信号的方法。

背景技术：

本部分内容只是单纯的用于提供本发明实施例的背景信息，并不一定是现有技术。

车辆发动机的燃料喷射方式一般可分为单点喷射方式和直接喷射方式。其中，单点喷射方式主要使用于汽油发动机，其是将燃料喷射到进气口并将与空气混合的混合气供给至气缸内部的方式，

而直接喷射方式主要使用于柴油发动机，并且是将燃料直接喷射到汽缸内部的方式。

然而，近来，为了提高燃油经济性及功率，并防止环境污染等的目的，在汽油发动机采用直接喷射方式的技术备受瞩目。这种发动机被称为汽油直接喷射式发动机(gasolinedirectinjectionengine，gdi发动机)，这种方式是打开吸气阀时空气从进气口吸进燃烧室而被活塞压缩，并且对于这种流入到燃烧室的高压空气，直接喷射燃料。

汽油发动机中，每个汽缸分别设置有喷射器，使得能够以高压喷射燃料。每个喷射器的螺线管(solenoid)接收由控制器施加的驱动信号后，打开喷射口并将燃料喷射到燃烧室内，并在结束喷射后关闭喷射口。

然而，即便同时打开每个喷射器的喷射口，由于喷射器本身的磨损、劣化、喷针(needle)或电枢(armature)的内部摩擦、复位弹簧的弹性模量等的差异，每个喷射器的喷射口关闭的时刻可能不同，由此每个喷射器喷射的燃料量也会有所不同。

然而，如上所述，在这种方式中，即便将相同的驱动信号施加给喷射器，喷射器开度会根据每个喷射器的不同而不同，并且喷射器驱动时间与喷射器开度并非单纯地成比例，因此即便使用各种校正图(corretionmap)也难以准确地控制燃料量，并且当喷射的燃料量为少油量时，可能会出现燃烧不稳定、排出过多的颗粒物(particulatematter，pm)等的问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题

本发明是为了解决上述问题而提出的，本发明的目的在于，为了控制精密的燃料量而提供如下的方法：将目标燃料量变换为开启持续时间，并且设置开启持续时间和喷射器驱动信号之间的关系，由此控制喷射器的燃料量。

本发明所要解决的技术问题并不局限于以上提及的技术问题，本发明所属技术领域的技术人员会从以下的记载清楚地理解未提及的或其他的技术问题。

技术方案

为了解决以上记载的问题，本发明的一方面可以提供包括如下步骤的基于开启持续时间的喷射器控制方法，上述步骤包括：第一步骤，对多个喷射器的每一个施加驱动信号来确保对输出电压的时间曲线；第二步骤，评价上述时间曲线来决定上述喷射器的关闭时刻；第三步骤，基于上述关闭时刻学习上述喷射器的开启持续时间；第四步骤，在上述多个喷射器中选定基准喷射器；第五步骤，基于学习的上述基准喷射器的开启持续时间，决定欲输入至除了上述基准喷射器之外的剩余喷射器的驱动信号。

本发明的特征可以为，在上述第一步骤，上述输出电压为根据上述驱动信号在上述喷射器产生电流流动并由于切断上述电流流动而产生的自感电压。

本发明的特征可以为，在上述第二步骤，在上述自感电压的时间曲线找到反曲点并基于上述反曲点决定上述关闭时刻。

本发明的特征可以为，上述反曲点在上述自感电压衰减(decaying)的过程中形成。

本发明的特征可以为，上述第三步骤包括：基于上述驱动信号的电流峰值决定打开时刻的步骤；将上述打开时刻和上述关闭时刻的时间间隔决定为开启持续时间的步骤；以及存储决定的上述开启持续时间的步骤。

本发明的特征可以为，在上述第四步骤，上述基准喷射器是通过分别比较多个上述喷射器的学习的开启持续时间而选定的。

本发明的特征可以为，将对应于多个上述喷射器的学习的开启持续时间的燃料量划分为最大值、中间值及最小值的情况下，在具有上述中间值的喷射器中选择上述基准喷射器。

本发明的特征可以为，在上述第五步骤，使得上述剩余喷射器中每一个的学习的开启持续时间与上述基准喷射器的学习的开启持续时间一致，并且比较上述剩余基准喷射器中每一个的驱动信号和上述基准喷射器的驱动信号，对于一致的上述开启持续时间，确定与上述基准喷射器的驱动信号对应的上述剩余喷射器中每一个的驱动信号，从而决定欲分别输入至上述剩余喷射器的驱动信号。

根据本发明的一实施例的喷射器控制方法，其特征可以为，包括：第六步骤，对于上述剩余喷射器中的每一个，施加在上述第五步骤决定的驱动信号来控制喷射器的燃料量。

在上述第六步骤，可以通过适用预先映射的开启持续时间和燃料量的关系来决定上述燃料量。

在上述第六步骤，可以通过适用上述基准喷射器的学习的开启持续时间和燃料量的关系来决定上述燃料量。

另外，为了达到与上述的相同的目的，本发明的另一方面可以提供燃料量控制方法，其为设置了具有螺旋管线圈的多个喷射器的发动机的燃料量控制方法，包括：施加驱动信号的步骤，对于多个喷射器的每一个，给螺旋管线圈施加驱动信号；切断电流流动的步骤，切断根据上述驱动信号的施加而通过上述螺旋管线圈流动的电流流动来使线圈处于无电流状态；检测时间曲线的步骤，在无电流状态的上述线圈检测被诱导的电压的时间曲线；决定关闭时刻的步骤，基于检测到的上述时间曲线决定上述喷射器的关闭时刻；学习开启持续时间的步骤，基于上述驱动信号决定上述喷射器的打开时刻，并且学习通过上述打开时刻和上述关闭时刻被定义的开启持续时间和上述驱动信号之间的关系；以及确定驱动信号的步骤，在上述多个喷射器中选定上述基准喷射器后，基于上述基准喷射器的驱动信号和开启持续时间之间的关系来确定除了上述基准喷射器之外的剩余喷射器的驱动信号。

本发明的特征可以为，在上述决定关闭时刻的步骤中，基于时间曲线的反曲点来决定关闭时刻。

本发明的特征可以为，在上述学习开启持续时间的步骤中，上述开启持续时间被定义为上述打开时刻和上述关闭时刻之间的时间区间。

本发明的又一实施例可以提供发动机的控制装置，上述发动机的控制装置包括多个喷射器，其特征在于，驱动信号传输部，向多个喷射器中的每一个传输驱动信号；输出信号接收部，从上述多个喷射器中的每一个接收对应于上述驱动信号的输出电压；以及控制部，确保对于上述输出电压的时间曲线并评价时间曲线来决定上述喷射器的关闭时刻，并且评价上述驱动信号来决定上述喷射器的打开时刻，学习由上述打开时刻和上述关闭时刻定义的开启持续时间与所示驱动信号之间的关系，在上述喷射器中选定基准喷射器，并基于上述基准喷射器的开启持续时间确定除了上述基准喷射器之外的剩余喷射器的驱动信号。

有益效果

如上所说明，根据本发明的一实施例，为了控制精密的燃料量，提供通过将目标燃料量变换为开启持续时间、并设置开启持续时间和喷射器驱动信号之间的关系来控制喷射器的燃料量的方法。

除此之外，本发明的效果根据实施例具有优选地泛用性等多种效果，通过后述的实施例的说明部分可以明确这些效果。

附图说明

图1表示喷射器喷射的燃料量和喷射器电性工作的工作时间之间的关系。

图2示意性地表示喷射器的基本结构。

图3(a)示意性地表示对于喷射器的通常的电流工作曲线(profile)。

图3(b)表示喷射器喷射口的打开时刻和关闭时刻。

图4图示出在激增(ballistic)区间设置于每个汽缸的每个喷射器的喷射口开度的偏差。

图5表示对于设置于每个汽缸的每个喷射器执行开启持续时间的学习，并通过利用学习结果的微细精密控制来校正图4所示的偏差的形状。

图6(a)表示根据开启持续时间的学习得到的开启持续时间和驱动信号之间的关系。

图6(b)表示燃料量和开启持续时间的关系。

图7表示根据本发明的一实施例的喷射器控制方法。

图8表示根据本发明的其他实施例的喷射器的燃料量控制方法。

图9表示本发明的另一实施例的发动机的控制装置。

附图标记

100：喷射器

110：喷射口

120：阀门

130：喷针

140：电枢

150：磁性部件

160：螺旋管线圈

170：复位弹簧

180：线束(wireharness)

200：发动机的控制装置

210：控制部

220：驱动信号传输部

230：输出信号接收部

具体实施方式

以下，通过示例图对本发明的一实施例进行详细说明。

给每个附图的结构要素附上附图标记时要注意，对于相同的结构要素而言，即使显示在不同的附图，也会尽量使用相同的标记。并且，说明本发明时，如果认为对有关公知结构或者功能的具体说明会影响对本发明主旨的理解时，会省略对其详细说明。

并且，为了说明的明确性和便利性，附图中图示的结构要素的大小或形状等可以夸张地图示出来。并且，考虑到本发明的结构和作用而特殊定义的术语仅仅是用来说明本发明的实施例，并非用于限定本发明的范围。

图1表示喷射器喷射的燃料量m和喷射器电性工作的工作时间ti之间的关系。在图1中，x轴以微秒(μs)为单位表示，y轴以毫克(mg)为单位表示。并且，图1中表示的曲线(profile)为多个，这表示多个喷射器的燃料量m和工作时间ti之间的关系曲线。

其中，喷射器向燃烧室喷射的燃料量m可以图示为喷射器电性工作的工作时间ti的函数。

参考图1，对于采用这种直接喷射方式的控制系统，喷射器喷射的燃料量m可以根据喷射器电性工作的工作时间ti而划分为分别表示各自不同的形状的区间，而这种区间通常可以命名为激增(ballistic)区间a、过渡(transient)区间b、非激增(non-ballistic)区间c。

激增区间a可意味着即便工作时间ti变化很少，燃料量m也会迅速增加的区间。过渡区间b可意味着即便工作时间ti变化很多，燃料量m的变化也不明显的区间。激增区间a和过渡区间b是非线性区间。另一方面，非激增区间c为线性区间，其可以意味着工作时间ti和燃料量m处于线性关系的区间。虽然图1的非线性区间中多个喷射器的相关曲线并不一致，但线性区间中是大体一致的。

另一方面，喷射器电性工作的工作时间ti可以与通过控制器向喷射器施加的驱动信号ti或者为了驱动喷射器而向喷射器施加电信号的驱动时间ti相对应。其中，驱动信号ti例如可以是以pwm控制信号的形态输入到喷射器的信号。因此，以下说明书中，将喷射器电性工作的工作时间ti记为施加到喷射器的驱动信号ti。

图2示意性地表示喷射器的基本结构。

图2(a)表示喷射器处于关闭状态的样子，图2(b)表示喷射器处于打开状态的样子。

喷射器100根据实施例可以构成为包括：开闭喷射口110的阀门120；末端与阀门120连接的喷针130；与喷针130相结合并使喷针130进行直线运动的电枢140；配置为围绕电枢140并形成电磁场路径的磁性部件150；形成螺线管磁场的螺旋管线圈160；使被移动的喷针130和电枢140复原的复位弹簧170。螺旋管线圈160可通过线束(wireharness)180与控制部(未图示)电连接，从而接收控制信号。

喷射器100工作的一实施例可以按照如下方式实现：如果将控制信号施加给螺旋管线圈160，则磁性部件150会形成电磁场，之后电枢140通过与磁性部件150的吸引力(基于磁场力集中)而发生移动，并且电枢140使喷针130移动，进而打开或关闭喷射口110。图2(b)表示电枢、喷针及阀门向上部方向移动而打开喷射口110的形状。

图3(a)示意性地表示对于喷射器的普通电流工作曲线。图3(b)表示喷射器喷射口的打开时刻和关闭时刻。图3(a)中，x轴表示时间t，y轴表示电流i或电压v的强度。其中，粗线表示对于电流i的时间曲线(profile)，细线表示对于电压v的时间曲线。

图3(b)表示随着喷射器的阀门被提升(lift)，喷射口110以发生机械性地(mechanical)延迟(delay)的方式被打开的时刻p，以及表示随着阀门120的配置而使得喷射口110被关闭的时刻q。图3(b)表示阀门120在打开时刻p迅速加速而被打开，并且维持打开状态直至在关闭时刻q被关闭。

打开时刻p与稍微未达到对于电流i的时间曲线的电流最大值i_peak的位置对应，关闭时刻q与对于电压v的时间曲线的反曲点i_point的位置对应。

控制喷射器100的打开时刻p或关闭时刻q的控制部将控制信号传输给喷射器100来打开或关闭喷射器100的喷射口110。

根据控制信号，如果施加升压电压(boostvoltage)v_boost直至流向喷射器100的螺旋管线圈160的电流i达到电流最大值i_peak，则由于电流i的迅速上升导致喷射器100的喷射口100以加速的方式打开。

施加升压电压v_boost而达到电流最大值i_peak的过程中，决定喷射器100的电性工作的起始时刻，该电性工作的起始时刻可以成为喷射器100的喷射口110的打开时刻p。

喷射口110的打开时刻p是电信号被输入至喷射器100而使喷针130迅速加速并提升的时刻，因而设置于每个汽缸的每个喷射器100全都相同或相似。因此，在本说明书中，不再提及喷射器100的喷射口110的打开时刻p。但是，即便不提及，技术方案的保护范围也不排除喷射口110的打开时刻p发生变化的情况。

另一方面，如果通过关闭开关来切断流经喷射器100的螺旋管线圈160的电流，螺旋管线圈160中会形成自感电压v，该自感电压v引发通过螺旋管线圈160的电流流动，该电流流动减小磁场的同时再次产生自感电压v。在图3(a)用负电压(negativevoltage)v表示自感电压v，随着时间的推移被收敛至0伏特(v)。磁力减小以后，喷射器100的喷射口110通过复位弹簧170的弹力、由燃料压力等引起的恢复力而被关闭。

通过关闭开关使自感电压v被收敛至0伏特(v)的过程中，对于电压v的时间曲线中可以形成反曲点i_point，而形成该反曲点i_point的时刻可以成为喷射器100的喷射口110的关闭时刻q。

开启持续时间(openingduration)相当于喷射器100打开期间的时间，可以意味着喷射燃料期间的时间区间，并且可以定义为喷射器100的打开时刻p和关闭时刻q之间的时间区间。

设置于各个汽缸的所有喷射器100的打开时刻p相同或相似，只不过关闭时刻q会有变化，因而对应于驱动信号ti的关闭时刻q的学习(learning)可以成为开启持续时间的学习。

图4图示出在激增区间设置于每个汽缸的每个喷射器的喷射口开度的偏差。图4的x轴表示用微秒(μs)单位表示的时间t轴，y轴表示用微米(μm)单位表示的喷射器的喷针130的提升(lift)量。

图5表示对于设置于每个汽缸的每个喷射器执行开启持续时间的学习，并通过利用学习结果的微细精密控制来校正图4所示的偏差的形状。

在激增区间a，虽然喷射口110的打开时刻p相同，但关闭时刻q各不相同，因而尽管给喷射器100施加相同的驱动信号ti，有的喷射器100能达到全部提升(full-lift)的状态，而有的喷射器100处于达不到全部提升的状态。即，即便施加相同的驱动信号ti，设置于每个汽缸的喷射器100的开启持续时间(openingduration)都不相同。这种开启持续时间的差异会带来喷射到燃烧室的燃料量的差异，从而难以准确地控制喷射器。

设置于每个汽缸的每个喷射器100的种类，根据施加相同的驱动信号ti时每个喷射器100喷射的燃料量m的大小，可以分为最小(minimum)喷射器100、常规(norminal)喷射器100、最大(maximum)喷射器100，其中，将常规喷射器100作为基准喷射器100，并确定对于基准喷射器100的驱动信号ti和开启持续时间的关系进行映射(mapping)，并且分别确定其他喷射器100的驱动信号ti使得输出与基准喷射器100的开启持续时间相同的开启持续时间，从而能够以使所有喷射器100的开启持续时间相同的方式进行输出。

再次参考图1和图3进行说明，为了以使所有喷射器100的开启持续时间相同的方式进行输出，需要对所有喷射器100进行开启持续时间的学习。开启持续时间的学习可以通过如下方法实现：对于所有的喷射器100施加预先设定的各种驱动信号ti，当关闭开关时，接收自感产生的输出电压v，之后分析输出电压v的时间曲线来掌握反曲点i_point，并基于该反曲点i_point确定喷射口110的关闭时刻q或开启持续时间。

如此，对于每个喷射器100进行开启持续时间的学习，从而对于所有喷射器100确定驱动信号ti和开启持续时间之间的关系，并进行映射(参考下述的图6(a))，并且，以使得基准喷射器100以外的喷射器100以与基准喷射器100的开启持续时间相同或相似的开启持续时间进行输出的方式确定驱动信号ti，从而能够使得所有喷射器100的开启持续时间一致。

图6(a)表示根据开启持续时间的学习得到的开启持续时间和驱动信号之间的关系。图6(a)的曲线表示将对应于预先设定的多个学习点的驱动信号ti施加至喷射器100，并且在其输出电压v的时间曲线(profile)找到反曲点i_point后确定喷射器100的关闭时刻q，即由此确定开启持续时间，之后对其进行映射。

图6(a)中的开启持续时间和驱动信号ti的关系可被区分为激增(ballistic)区间a、过渡(transient)区间b、非激增(non-ballistic)区间c，表示其与燃料量m和驱动信号ti的关系非常相似。导致这种相似的理由将根据下述图6(b)进行说明。

图6(b)表示燃料量和开启持续时间的关系。

另一方面，如上所示，开启持续时间(openingduration)为燃料喷射时间，因而会直接影响喷射到燃烧室的燃料量m。因此，虽然喷射器100喷射的燃料量m与开启持续时间的关系有可能会存在略微的偏移(off-set)，但肯定会是线性关系。因此，通过对燃料量m与开启持续时间的关系(参考图6(b))进行映射，并对上述的开启持续时间与驱动信号ti的关系(参考图6(a))进行映射，控制器能够选择对应于驾驶者需求的需求燃料量的驱动信号ti来进行输出。

图7表示根据本发明的一实施例的喷射器控制方法。

根据本发明的一实施例的喷射器控制方法可基于开启持续时间，可以构成为包括以下步骤：第一步骤s100，对多个喷射器100的每一个施加驱动信号ti来确保对输出电压v的时间曲线；第二步骤s110，评价该时间曲线来决定喷射器100的关闭时刻q；第三步骤s120，基于关闭时刻q学习喷射器100的开启持续时间；第四步骤s130，在多个喷射器100中选定基准喷射器100；以及第五步骤s140，基于所学习的基准喷射器100的开启持续时间，决定欲输入至除了基准喷射器100之外的剩余喷射器100的驱动信号ti。

其中，对于输出电压v的时间曲线可以是表示随着时间的推移输出电压v的强度发生变化的样子的形状。

另外，在第一步骤s100，输出电压v可以为根据驱动信号ti在喷射器100产生电流流动并由于切断该电流流动而产生的自感电压v。具体而言，可以为由于外部电源的供给而在喷射器100的螺旋管线圈160形成电流流动后，切断外部电源而产生的自感电压v。

在第二步骤s110，评价时间曲线来确定喷射器100的关闭时刻q是指可根据实施例在自感电压v的时间曲线找到反曲点i_point，并基于上述反曲点i_point决定关闭时刻q。例如，反曲点i_point可以在自感电压v的时间曲线中自感电压v衰减(decaying)的过程中形成，且形成该反曲点i_point的点可以被决定为关闭时刻q。

即，第二步骤s110可以包括：评价输出电压v的时间曲线并在时间曲线找到反曲点i_point，并且基于该反曲点i_point决定关闭时刻q的过程。

在第四步骤s130，可以在多个喷射器100中任意选定基准喷射器100，然而根据实施例，还可以分别比较对多个喷射器100所学习的开启持续时间来选定。具体而言，将对应于对多个喷射器100所学习的开启持续时间的开度量划分为最大值、中间值及最小值的情况下，可以在具有中间值的喷射器100中选择基准喷射器100。

另一方面，这里对应于开启持续时间的燃料量m可以是通过燃料量m和开启持续时间之间的关系来选择的，并且具有最大值、中间值及最小值的喷射器可分别与最大(maximum)喷射器100、标准(norminal)喷射器100、最小(minimum)喷射器100相对应。

在第五步骤s140，使得除了基准喷射器100之外的剩余喷射器100的学习的开启持续时间与基准喷射器的学习的开启持续时间一致，并且比较剩余的基准喷射器100的驱动信号ti和基准喷射器100的驱动信号ti，来确定对应于基准喷射器100的驱动信号ti的剩余喷射器100中每一个的驱动信号ti，从而可以决定控制剩余喷射器100时欲输入的驱动信号ti。

另一方面，本发明的一实施例可以包括：第六步骤s150，对于剩余喷射器100中的每一个，施加在第五步骤s140决定的驱动信号ti来控制喷射器100的燃料量m。在第六步骤s150，可以根据实施例适用预先映射(mapping)的开启持续时间和燃料量m的关系来决定上述燃料量m。并且，在第六步骤s150，可以根据实施例适用基准喷射器100的学习的开启持续时间和燃料量m的关系来决定燃料量m。其中，基准喷射器100的学习的开启持续时间和燃料量m的关系可以是预先映射好的。

图8表示根据本发明的其他实施例的喷射器的燃料量控制方法。

根据本发明的其他实施例的喷射器的燃料量控制方法，其为设置了具有螺旋管线圈160的多个喷射器100的发动机的燃料量控制方法，可以构成为包括如下步骤：施加驱动信号的步骤s200，对于多个喷射器100中的每一个的螺旋管线圈160施加驱动信号ti；切断电流流动的步骤s210，切断根据上述驱动信号ti的施加而通过上述螺旋管线圈160流动的电流流动，从而使线圈处于无电流状态；检测时间曲线的步骤s220，在上述无电流状态的线圈检测被诱导的电压v的时间曲线；决定关闭时刻的步骤s230，基于上述检测到的时间曲线决定喷射器100的关闭时刻q；学习开启持续时间的步骤s240，基于上述驱动信号ti决定喷射器100的打开时刻p，并且学习通过上述打开时刻p和上述关闭时刻q被定义的开启持续时间和上述驱动信号ti之间的关系；以及确定驱动信号的步骤s250，在上述多个喷射器100中选定基准喷射器100后，基于上述基准喷射器100的驱动信号ti和开启持续时间之间的关系来确定除了上述基准喷射器100之外的剩余喷射器100的驱动信号ti。

根据实施例，在决定关闭时刻的步骤s230，可以基于时间曲线的反曲点i_point来决定关闭时刻q。并且，根据实施例，在学习开启持续时间的步骤s240，开启持续时间可以被定义为打开时刻p和关闭时刻q之间的时间区间。

图9表示本发明的另一实施例的发动机的控制装置。

根据本发明的另一实施例的发动机的控制装置200，其为包括多个喷射器100的发动机的控制装置，可以构成为包括如下结构：驱动信号传输部220，向多个喷射器100中的每一个传输驱动信号ti；输出信号接收部230，从多个喷射器100中的每一个接收对应于驱动信号ti的输出电压v；以及控制部210，确保对于输出电压v的时间曲线，并通过评价时间曲线来决定上述喷射器100的关闭时刻q，且通过评价驱动信号ti来决定喷射器100的打开时刻p，并且学习开启持续时间(其由打开时刻p和上述关闭时刻q定义)与驱动信号ti之间的关系，在喷射器100中选定基准喷射器100，并基于基准喷射器100的开启持续时间确定除了基准喷射器100之外的剩余喷射器100的驱动信号ti。

以上的说明不过是举例说明了本发明的技术思想，只要是本发明所属技术领域的技术人员，都能够在不脱离本发明的本质特性的范围内进行多种修改及变形。

本发明公开的实施例并非用于限定本发明技术思想，而是用于说明本发明技术思想，并且本发明的技术思想范围不会限制于这样的实施例。

本发明的保护范围需根据一同所附的技术方案进行解释，且与其同等的范围内的所有技术思想应解释为包含在本发明的权利范围。