CN102472188B - 用于运行磁阀、尤其燃料喷射装置的喷射阀的方法 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于运行磁阀（10）尤其用于运行燃料喷射装置的喷射阀的方法，其中磁阀（10）具有阀元件，该阀元件包括阀针（20）以及可借助于电磁体（13）运动的电枢（14），其中通过冲程止挡（18）限制电枢（14）的打开运动，其包括以下步骤：（a）求得电磁体（13）的触发开始（38）；（b）求得在打开运动结束时阀元件的运动结束（52）（碰撞信息）；（c）在使用所求得的触发开始（38）、所求得的运动结束（52）以及阀元件的事先确定的运动时间（56）的情况下求得提升延迟（32）。

Description

用于运行磁阀、尤其燃料喷射装置的喷射阀的方法

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的方法以及按并列权利要求所述的计算机程序、电存储介质以及控制和/或调节装置。

背景技术

在汽车中用于燃料直接喷射的系统中，利用磁阀（喷射器）的电触发持续时间来获得喷入的燃料量的尺度。在此重要的是，尽可能精确地确定打开时间，也就是阀针从其座上升起与阀针在磁阀关闭时回落之间的时间间隔，从而提高燃料量的计量精度。DE102004016554B4描述了一种用于触发内燃机的燃料供给系统中磁阀的方法。在此，根据高压泵的运行参量确定启动电压（U_an）和停止电压（U_halt）。

发明内容

基于本发明的问题通过一种按权利要求1所述的方法以及按并列权利要求所述的控制和/或调节装置、计算机程序以及电存储介质得到解决。有利的改进方案在从属权利要求中得到说明。此外，对于本发明来说重要的特征存在于下面的说明以及附图中，其中不仅单个特征而且不同组合的特征对于本发明来说都是重要的，对此不会再次明确指出。

本发明的优点是，可以简单地确定或者说估计磁阀的电枢的提升时间点以及与触发开始有关的提升延迟。该方法可以在内燃机的正常运行中使用，而不会干预磁阀的按规定的运行。以这种方式改善磁阀的运行，办法是提高其计量精度。

按本发明的方法涉及一种磁阀，该磁阀具有阀元件，该阀元件具有阀针以及可借助于电磁体运动的电枢。所述磁阀例如在无电流的状态下关闭。在电磁体的触发开始之后-在提升延迟之后-开始阀门元件的打开运动，该打开运动通过冲程止挡进行限制。该冲程止挡用于求得阀门元件的运动结束。按本发明从触发开始、运动结束以及阀门元件的事先确定的运动时间（“飞行时间”）中求得提升延迟。在此，本发明基于以下认识，即在阀门元件的全冲程中打开运动的持续时间只有很小的偏差，更确切地说不仅在各个操作之间，而且在不同的磁阀之间也只有很小的偏差。

通常人们将电枢绕组的通电开始（触发开始）与阀针从其座上提升之间的时间间隔称作提升延迟。此外，该提升延迟是磁阀的触发持续时间的函数。在触发持续时间增加时，提升延迟首先降低，从一定的触发持续时间（还在阀门元件的全冲程开始之前）起，该提升延迟在很大程度上是恒定的。按本发明的方法首先可以用于该范围，在该范围内所述提升延迟在很大程度上是恒定的并且不取决于触发持续时间。然而也可以将这样求得的提升延迟传递到更短的触发持续时间的范围内。这例如通过掌握提升延迟与触发持续时间之间的函数关系来实现。

对于按本发明的方法来说，不需要改变磁阀用于测量运行的触发条件，也不需要例如用降低的第一触发电压（所谓的启动电压）进行工作。因此，不影响内燃机的运行。尤其也不会引起燃料不希望地喷入内燃机的气缸中。同样，本发明不限制于用于燃料直接喷入的应用，而且也可以用在其它类型的可控磁阀中。此外，本发明可以用在具有以及没有所谓的电枢自由行程的磁阀中。

总而言之，本发明建议从在时间上跟在提升之后的结果中间接确定阀元件的提升时间点。由此，实际上磁阀打开的时间、也就是阀元件从阀座上升起直到阀元件回落到阀座之间的时间的调节可以更精确，由此改善磁阀的计量精度。通过使打开持续时间相等还可以补偿机械回路也就是电回路以及电磁操作装置中的样本分布。

在第一改进方案中提出，将电枢止挡在冲程止挡上用作运动结束。由此利用还可以在测量技术上经由电压和/或电流曲线特别好地获得的明确的标准。

补充地提出，将阀针回弹到电枢上用作运动结束。由此实现了替代的或者补充的方案用以确定和检测电枢的运动结束。这以以下考虑为基础：在装配有电枢自由行程的磁阀中阀针在电枢运动的最后由于其机械惯性会冲出电枢的冲程止挡一小段。通过弹簧的回复力，该弹簧随后压回到电枢上，弹簧保持在那里维持磁阀的剩余打开时间。在阀针回弹到电枢上时，该电枢短暂地从止挡上升起，这可以再次通过对电流和/或电压信号的分析获知。

当使用恒定的参量作为阀元件的运动时间时，可以特别简单地使用按本发明的方法。由此，以极少的计算强度求得提升时间点或者说提升延迟。

所述方法的替代的设计方案提出，使用取决于燃料喷射装置的至少一个当前运行参量的参量作为阀元件的运动时间。由此可以多方面地使用所述方法。燃料喷射装置的当前运行参量例如可以是磁阀的触发持续时间、温度、燃料压力等。通过考虑取决于此的参量，也可以例如在触发持续时间减少时使用所述方法。例如可以通过函数的关系来确定所述参量。

当在燃料系统的运行状态确定时求得阀元件的运动时间时，尤其在使用对于阀元件的全冲程来说关闭延迟时间的情况下改善所述方法。通过电枢运动的分别相等的路程、相同参与的量以及使电枢复位的弹簧的固定的特性给出磁阀的打开运动和关闭运动之间的关系。因此，通过考虑关闭延迟时间精确并且简单地求得表征磁阀打开的运动时间。在此，以与提升延迟类似的方式确定关闭延迟时间。

所述方法的重要的设计方案提出，在步骤（c）中首先通过从运动结束中减去运动时间求得提升时间点，并且随后通过提升时间点与触发开始之间的差的形成来求得提升延迟。由此也可以如下描述所述方法：首先检测磁阀的触发开始时间以及电枢或者说阀针的运动结束。随后从运动结束的时间点中减去电枢的运动时间。由此获得电枢的提升时间点。随后可以通过所求得的提升时间点与磁阀的触发开始时间之间的简单的差的形成来确定磁阀的提升延迟。这种方法只要极少的计算容量。

此外还可以考虑将类似的过程也用到磁阀的关闭过程上。为此例如检测阀元件回弹到其座中的时间点。从该时间点中减去已知的或者估算的电枢下降时间。结果获得了表征磁阀关闭过程的开始的时间点。

当通过电枢绕组的电流和/或电压的分析获得关于电枢的运动的信息、尤其关于电枢在冲程止挡上运动结束的信息（碰撞信息）或者关于阀针回弹到电枢上的信息时，特别简单地获得确定电枢和/或阀针的运动的参量。在此重要的优点是，不需要额外的传感器。例如可以在磁阀的电枢绕组上施加电压并且检测流入电枢绕组的电流，或者可以将电流流入电枢绕组中并且检测电枢绕组上的电压。由此，尤其可以可靠地确定电枢碰撞到冲程止挡上或者说阀针弹回到电枢上。

当仅在触发持续时间大于极限值时执行步骤（a）到（c）时，按本发明的方法得到了简化。所述极限值例如通过触发持续时间的长短来确定，从该触发持续时间起电枢的运动时间基本上保持恒定。以这种方式改善所述方法的可靠性。

附图说明

下面参照附图对本发明的示例性的实施方式进行解释。在附图中示出：

图1是磁阀在关闭位置中的示意性的剖面；

图2是按图1的磁阀处于打开位置中；

图3是两张图表，其中非常示意性地关于时间在上面绘出了磁阀的电枢电流并且在下面绘出了磁阀的电枢冲程；以及

图4是一张图表，其中关于时间绘出了磁阀的阀针的冲程。

具体实施方式

图1示意性地示出了磁阀10的一些元件，如其可以用作用于对内燃机进行燃料直接喷射的喷射器中的喷射阀。在图1中示出了处于关闭位置中的磁阀10，在图2中示出了处于打开位置中的磁阀。示出了具有电枢绕组12和电枢14的电磁体13，该电枢在通电时被拉到电枢绕组12中。通过静座16以及冲程止挡18限制电枢14的运动。在磁阀10关闭时，电枢14位于静座16上。阀针20穿过电枢14中的轴向孔，该阀针在其于附图中上面的端部上固定地与盘状的盘22连接。螺旋弹簧24作用到该盘上并且由此沿着关闭方向对阀针20进行加载。

阀座26布置在喷射器11的在附图中下面的端部上。在阀针20位于阀座26上时出口28关闭了（图1），并且在阀针20提起时出口打开了（图2）。磁阀10的其它元件例如燃料通道没有一起示出。所有运动都沿着参照图1的垂直的方向。此外，象征性地示出了具有计算机程序29和电存储介质31的控制和/或调节装置27。

图2示出了图1的磁阀10位于打开的位置中。对电枢绕组12进行通电并且将电枢14固定在冲程止挡18上。盘22和阀针20由电枢14携带并且开启出口28。在此，让燃料量30下降。

图3示出了两张上下放置的时间图表。在上面的图表中示例性地示出了电枢绕组12的电流34（“电枢电流”）。在下面的图表中示出了磁阀10的电枢14的冲程36（“电枢冲程”）的所属曲线。两张图表在其时间轴“t”上没有刻度，然而具有相同的时间比例。

从上面图表中的触发开始38出发，电流34在第一触发阶段（增压阶段）期间陡峭地并且例如坡状地上升。在达到最高值40之后，电流大致保持在该水平上。到时间点42，电流下降直至表征停止电流44的电流水平上。到时间点46，电流34降低并且到时间点48达到零值。

如从下面的图表中看出，电枢14在触发开始38之后就首先保持静止。只有到时间点50才看到沿着到冲程止挡18的方向的电枢冲程36（“打开运动”）。冲程止挡18在图3中通过虚线表征。在到达冲程止挡18时，同时到达了电枢14的运动终点52。大致在时间点48，电枢14从冲程止挡18回落并且在时间点54占据其出发位置。

人们看到了，虽然在触发开始38使用了对电枢绕组12的通电，但是电枢14延迟地提升了。提升时间点50与触发开始38之间的时间差称作电枢14的提升延迟32。运动结束52与提升时间点50之间的差称作电枢14的运动时间56或“飞行时间”。

可以求得所述提升延迟32，方法是从运动结束的时间点52中减去运动时间56，这获得了提升时间点50。例如通过初步试验确定运动时间56，并且在电枢14的所谓的全冲程的情况下该运动时间足够恒定。随后，现在已知的提升时间点50与触发开始38之间形成的差产生了提升延迟32。这可以随后用于特别精确地控制和/或调节磁阀10，从而例如可以以高精度喷射燃料。在磁阀运行中总是可以再次求得所述提升延迟，从而例如可以识别并且调整由运行时间引起的变化。对提升延迟的认识也可以对磁阀10的正确功能作出诊断。

通过对在电枢绕组12上的电压以及流入电枢绕组12的电流的分析确定了触发开始38以及运动结束52。以类似的方式-如在两张图表的右边中所见-也可以延迟电枢14的下降。这通过关闭延迟时间58表征。

运动时间56不仅可以-像现在这样-规定成恒定的，而且也可以完全或者部分地通过燃料喷射装置的当前运行参量确定。例如可以利用在电枢绕组12上的触发电压，从而从中求得电枢绕组12的触发持续时间。从该触发持续时间中可以例如通过函数关系导出替代的运动时间56。只要所求得的触发持续时间小于可预先给出的极限值，那么可选地不确定运动时间56和提升延迟32。

在图3中没有示出由于在阀针20可能过冲超过冲程止挡18出去之后阀针20弹回到电枢14上引起的在运动结束52后短暂循环的电枢冲程36。这种情况只会在电枢14和阀针20没有相互刚性连接时才会发生。下面在图4中解释这种情况。

图4示出了在打开阶段中磁阀10的阀针20的偏转60的时间图。除了下面描述的过冲之外，阀针20的偏转60相应于在图4中没有示出的电枢冲程36。横坐标表示时间轴62，纵坐标表示偏转或者说冲程60。在图标左下方在坐标原点附近绘出了磁阀10的触发开始38。由此出发，描述偏转60的曲线的大致直线的并且倾斜上升的走向示出了磁阀10的第一运动阶段。图标上面部分中水平的虚线64表示电枢冲程36的冲程止挡18。在时间点66第一次到达（箭头65）冲程止挡18。

人们知道了所述阀针20由于惯性运动超过了冲程止挡18，随后由于起作用的螺旋弹簧24的力而返回并且在时间点68弹回到电枢14上（箭头70）。在此，弹回的阀针20的运动能量传递到电枢14上，使得随后两者以很小的尺度从冲程止挡18上回落，直到电枢14和阀针20在后面的曲线72中通过磁力重新朝冲程止挡18挤压。由此结束了阀针20的打开运动。大致在时间点74结束磁阀10的打开阶段，其中改变或者断开对电枢绕组12的通电，从而关闭磁阀10。

如上所述，电枢14在时间点65碰到冲程止挡18上，由此产生了电枢14的很大的负加速度，这导致电枢绕组12的电压和/或电流的改变。同样在时间点68-由回弹的阀针20引起-所述电枢14再次进行负加速，由此同样调节电枢绕组12的电压和/或电流的改变。如从图4中看出，所述电枢14的第二加速过程表现得略微更弱。差76描绘了阀针20的“飞行时间”或“过冲时间”，期间该阀针从电枢14上提起并且跃过冲程止挡18。

在此，要么可以将电枢14碰到冲程止挡18的时间点66定义为运动终点52（碰撞信息），要么替代地将阀针20回弹到电枢14上的时间点68定义为运动终点52（碰撞信息）。

Claims (10)

1.用于运行燃料喷射装置的喷射阀的方法，其中磁阀（10）具有阀元件，该阀元件包括阀针（20）以及可借助于电磁体（13）运动的电枢（14），其中通过冲程止挡（18）限制电枢（14）的打开运动，其特征在于，该方法包括以下步骤：

（a）求得电磁体（13）的触发开始（38）；

（b）求得在打开运动结束时阀元件的运动结束（52）；

（c）在使用所求得的触发开始（38）、所求得的运动结束（52）以及阀元件的事先确定的运动时间（56）的情况下求得提升延迟（32）。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述电枢（14）止挡在冲程止挡（18）上用作运动结束（52）。

3.按权利要求1所述的方法，其特征在于，将阀针（20）回弹到电枢（14）上用作运动结束（52）。

4.按权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，作为阀元件的运动时间（56）使用恒定的参量。

5.按权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，作为阀元件的运动时间（52）使用取决于燃料喷射装置的至少一个当前运行参量的参量。

6.按权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，在燃料系统的运行状态确定时在使用对于阀元件的全冲程来说关闭延迟时间（58）的情况下，求得阀元件的运动时间（56）。

7.按权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤c）中首先通过从运动结束（52）中减去运动时间（56）求得提升时间点（50），并且随后通过提升时间点（50）与触发开始（38）之间的差的形成求得提升延迟（32）。

8.按权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，通过电枢绕组（12）的电流和/或电压的分析获得关于电枢（14）的运动的信息。

9.按权利要求8所述的方法，其特征在于，所述信息是关于电枢（14）在冲程止挡（18）上运动结束（52）的信息或者关于阀针（20）回弹到电枢（14）上的信息。

10.按权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，仅当触发持续时间大于极限值时执行步骤（a）到（c）。