控制一种电磁用电器的方法及装置

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本发明涉及一种控制电磁用电器的方法及一种装置。由DE-0 4415361公知了用于控制一种电磁用电器的一种方法及一种装 置。这种电磁用电器尤其是用于内燃机上动力燃料配给量的控制。这 里由一个电磁阀确定喷射燃料的持续时间。\n通常在电磁阀上在控制时间点及电磁阀反应时间点之间将经过一 定的时间间隔。该时间间隔通常被称为电磁阀的开关时间。该开关时 间取决于各种参数，例如线圈温度及取决于线圈流通的电流。电磁阀 的可变开关时间又将引起可变化的喷射燃料持续时间应由此引起喷入 的动力燃料份额的变化。\n本发明的任务在于：提高在用于控制喷入动力燃料份额的方法及 装置中的精确度。为实现上述目的，本发明提供控制一种电磁用电器 的方法，尤其是用于控制影响内燃机中待喷入的动力燃料份额的电磁 阀，其中对电磁阀的控制持续时间用一延迟时间(Δt)进行校正， 并根据在关断时间点(t1)上的电流瞬时值(I1)对延迟时间(Δ t)进行调节。为实现上述目的，本发明提供控制一种电磁用电器的 装置，尤其用于控制影响内燃机中待喷入的动力燃料份额的电磁阀， 具有对电磁阀的控制持续时间用一延迟时间(Δt)进行校正的装置， 并设有根据在关断时间点(t1)上的电流瞬时值(I1)对延迟时 间(Δt)进行调节的装置。\n利用根据本发明的方法及根据本发明的装置可以使动力燃料配 给量的精确度实质性地改善。\n较佳地，本发明的方法可根据电流瞬时值(I1)与一个电流 值(Imax)之间的差值来预给定延迟时间(Δt)。\n较佳地，在本发明的方法中，延迟时间与电流瞬时值有关地存储 在一个特性曲线区中。\n较佳地，在本发明的方法中，在小的电流瞬时值(I1)时预给 定较大的延迟时间(Δt)的值。\n较佳地，在本发明的方法中，在大的电流瞬时值(I1)时预给 定较小的延迟时间(Δt)的值。\n以下将借助于在附图中描绘的实施形式来解释本发明。附图为：\n图1表示根据本发明的装置的电路框图；\n图2是一个实施形式的详细电路框图；及\n图3和4表示各种通过时间记录的信号。\n下面将通过用于控制内燃机中待喷入的动力燃料份额的一个装置 例对本发明进行描述。但是本发明并局限于该应用。只要当需控制一 种电磁用电器的控制持续时间时，总可应用本发明。这成其是指这样 的情况，即控制持续时间将确定一种量，例如通过该电磁阀流通的一 种介质的体积流量。\n用标号100表示一个电磁阀。电磁阀线圈100的第一端子与 供电电压Ubac形成连接。该电磁阀线圈的第二端子通过开关装置 110及一个电流检测装置与地相连接。该开关装置最好作为晶体三 极管来实现。电流检测装置最好涉及一个欧姆电阻，这里在欧姆电阻 上的电压降用来对电流量求值。\n开关装置110用控制信号A驱动。只要该控制信号A具有一个 高电平，则开关装置110闭合并由此使电流流过用电器。控制信号 A将由一个或门元件130来提供。该或门元件130与一个控制单 元140的输出信号B及一个延时部分150的输出信号tv形成逻 辑连接。对延时部分150输入控制单元140的输出信号B及一个 电流求值部分160的输出信号I。该电流求值部分160对电阻1 20上的电压降进行估算。\n该装置现在如下地工作。控制单元140根据未表示出的信号计 算出用于驱动开关装置110的控制信号B。假定信号B具有一个高 电平，则信号A同样具有一个高电平，开关装置110使电流流过用 电器100。在电流流过电磁阀100后，该电磁阀将释放动力燃料 配量到内燃机中。\n如果信号B下降到其低电平且在延时部分150上未出现任何输 出信号，则信号A同样地下降到低电平，这就导致开关装置110的 断开并引起电流的中断。其后果是电磁阀100重又关闭及结束动力 燃料的配给。\n电磁阀100的关断性能主要是由关断时间点的磁力来确定的。 各种参数对该磁力有影响。这其中有电压，电感的容差，线圈电阻及 温度的影响。开关时间实质上与关断时的瞬时电流值I1有关，这即 为与信号A降到低电平时的瞬时电流值有关。在大电流值时得到比小 电流时更长的开关时间。\n通常电流不是恒定的量。电流与线圈的电阻有关并由此与线圈的 温度有关。此外可设置电流调节，在此情况下，电流将在两个电流值 之间来回摆动。在感性的情况下，电流在导通后根据一指数函数上升。 可能会出现这样的情况，即阀关断的时间点发生在电流还未达到其终 值的时间点上。在此情况下开关时间将偏离对它预定的值。\n根据本发明将检测在由控制单元预定关断时间点T1，即相应于 控制结束的时间点上的电流值I1。延时部分150将根据该电流值 I1来校正真实的关断时间点T2，以使得电磁阀的有效控制持续时 间调节到一个时间上，该时间是在关断时使电流达到I max而得到 的。\n从信号B下降到其低电平的时间点t1时的电流值I1出发，可 求得作为关断时间点上电流值I1的函数的校正时间Δt。在该时间 间隔Δt上延时部分150给出一个具有高电平的信号tv。其后果 是，或门元件130的输出信号A在该时间间隔Δt上保持在高电平 上，并由此使电磁阀的控制持续时间延长时间Δt。\n作为电流测量电阻120的替换可使用另外的测量流过用电器电 流的方法。例如可使用一个所谓的传感场效应管(sensefet)。它涉及 一个场效应晶体管，该管提供与流过用电器的电流成正比的部分电流 作为输出量。\n在图2中详细地描绘了延时部分150的一种可能的实施形式。 已在图1中说明过的元件仍用相应的标号表示。在电流测量电阻12 0上降落的电压通过开关装置200到达一运算放大器210。开关 装置200将根据控制单元的信号B进行开关。在开关装置200及 运算放大器210之间对地连接着一个电阻220及一个电容23 0。运算放大器210的第二输入端与由电阻240及245组成的 分压器的中间抽头相连接。由电阻240及245组成的分压器连接 在地与电压源Vcc之间。该运算放大器210的输出端经过一个电 阻250反馈地连接到其第二输入端。在该运算放大器的输出端上输 出信号tv，该信号被输送到或门元件130。\n该装置现在如下地工作。只要信号B具有一个高电位，开关20 0将处于其关闭状态。其后果是电容230被充电到在电阻120上 降落的电压值，该电压值正比于流过用电器的电流。如果信号B下降 到其低信号电平，则开关200打开及电容器230将通过电阻22 0对地放电。一旦在电容上存有的电压低于由电阻240及245组 成的分压器所预给定的值，运算放大器被转换，其后果是运算入大器 的输出信号下降到0。该电路所起的作用是，使导通持续时间延长的 延迟时间与流过用电器100的电流值I1有关。\n在另一实施例中设计了：延时部分150包括一个特性曲线区， 在其中存储了信号B下降时间点t1的电流瞬时值I1与控制延长的 时间间隔Δt之间的关系。此外该量值可从电流值I1出发根据一个 预定函数f(I1)来计算。在这种情况下特性曲线区或函数f(I1)是这 样选择的，即在力的电流值I1时得到大的时间间隔Δt。而在大的 电流值I1时得到小的时间间隔Δt。阀的开关时间TS与关断时 间点时流过的电流I1有关。这种关系可通过理论上的考虑或通过实 际测量来求得。对于每个电流值I1可赋予一个校正值Δt，以使得 开关时间非常接近地作到与电流值I1无关并由此与供电电压的波动 无关，而仅与控制时间有关。\n在图3中表示出当关断时、即信号B下降到低信号电平时用电器 上流过的电流达到其终值情况下出现的关系。在图3a中记录了控制 信号B及控制信号A。在图3b中记录了流过阀的电流I及在图3c中 记录了电磁阀的状态。\n在开始时控制信号B处于高电平，流过电磁阀的电流I具有其最 大值I max。电磁阀处于其开通位置。在时间点t1上控制单元14 0撤消了控制信号B。这使得电流I下降到0。电磁阀将在随后段 时间上保留其开通状态。在到时间点toff的延迟时间期满时电磁阀 才到达其新位置即关闭位置。时间点t1及时间点toff之间的延迟 时间被称为开关时间TS。\n在图4中表示的是这种情况下的关系；关断在时间点t1时发生， 在此时，时间点t1时的电流值还未达到最大值I max。如果在该同一 时间点上发生关断，则关断时间实质上缩短及燃料配给时间相应地 缩短，这就造成较小的动力燃料份额的后果。\n在图4a中也记录了控制单元140的信号B，在图4b中记录 了使开关装置110驱动的信号A，在图4c中记录了电流I及在图 4d中记录了电磁阀的状态。在开始时，信号A及信号B具有它们的 高电平。其后果是电磁阀处于其开通状态。在时间点t1上控制单元 140使信号B从其高电平下降到其低信号电平。在时间点t1上的 瞬时电流值I1小于电流值I max。它的后果是开关时间将短于在图 3中所示的关断过程中的开关时间。\n为了使控制持续时间进行相应的校正，延时部分150产生一信 号tv，它出现在时间间隔Δt上。这又将起到使驱动开关装置11 0的输出信号A一直存在到时间点t2的作用。这引起了电流继续上 升并从时间点t2起才下降。电磁阀从时间点toff起才关闭动力 燃料流。\n信号tv或延迟时间Δt将这样预给定，即在信号B下降后再经 过一个固定开关时间TS后才关闭电磁阀。最好开关时间TS是在一 个确定电流值I max的情况下求得的，并且是由控制单元在求信号 B时进行考虑的。在本发明的一个构型中也可以设置使电流值I ma x涉及任意的电流值。为了达到阀在时间点toff关闭，控制单元 140输出一个信号B，它在比时间点toff早一个开关时间TS 时下降到其低电平。\n如果在信号B下降到0时出现的电流值I1偏离值I max，则 延时部分校正控制信号使其延长一个时间间隔Δt，该时间间隔与关 断时间间隔与关断时间点时的电流值I1有关。最好时间间隔Δt与 信号B下降时的电流值I1及电流值I max之间的差有关，在电流 值I max时可预定地求得所需的开关时间TS。如果两个电流值I 1与I max是相等的，则时间间隔Δt为0。如果电流值I1由于 电流值I max，则控制被延时，其中为了延长控制，使在两个值差 别大时的值Δt大于在两个值差别小时的值Δt。