CN102639847B - 用于运行阀门的方法和控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于使阀门（18a）、特别是机动车内燃机（10）的燃油喷嘴运行的方法，在所述方法中，根据对于阀门（18a）的部件、特别是阀针（28）进行驱动的电磁执行器（26、30）的至少一个电的运行参数（u）得到辅助参数（m），并且对于可规定的特征的出现进行检查。根据本发明，求出表示电磁执行器（26、30）的运行特性的基准参数（mref）；根据所述基准参数（mref）修改辅助参数（m），以得到经过修改的辅助参数（mmod）；并且对于所述经过修改的辅助参数（mmod）就出现可规定的特征（Min）而言进行检查。

Description

用于运行阀门的方法和控制器

现有技术

本发明涉及一种用于使得阀门、特别是机动车内燃机的燃油喷嘴运行的方法，在所述方法中，根据对于阀门的部件、特别是阀针进行驱动的电磁执行器的至少一个电的运行参数得到辅助参数，并且对于可规定的特征的出现进行检查。

此外，本发明还涉及一种用于使得这种类型的阀门运行的控制器。

通常，前述类型的方法和装置用来获得有关阀门运行状态的信息。至少在传统的喷嘴的几种运行方式或者运行点中，可从辅助参数的时间曲线的极值中推导出特别重要的运行状态变化，例如从打开状态到关闭状态的转变。

然而，特别是在控制持续时间短暂的时候和/或在阀门的阀门行程小的时候，传统的方法的评估精确性常常是不足的。

本发明的公开内容

因此，本发明的任务是，对本文开头所述类型的方法和控制器作如下的改进，使得即使当阀门的阀门行程小时，也能更加精确地评估和得到有关运行状态的信息。

根据本发明，这个任务在前述类型的方法中通过下述措施得以完成，即求出表示电磁执行器运行特性的基准参数；根据该基准参数修改辅助参数，以便得到经过修改的辅助参数；并且对于所述经过修改的辅助参数就出现可规定的特征进行检查。

本申请人的研究表明，如此根据本发明对于辅助参数的提供使得特别精确的评估成为可能，通过这一措施，即使控制持续时间短暂或者阀门行程小时，也能在识别阀门的运行状态变化方面得到大的评估精确度。

根据本发明的一种变型方案，特别有利地将执行器电压或者执行器电流的在时间上的变化曲线用作所述至少一个电的运行参数，以便形成辅助参数，也就是说，在电磁执行器的励磁线圈上施加的电压的随时间的变化曲线，或者是流过励磁线圈的电流的随时间的变化曲线。

根据本发明识别到，与专门地形成辅助参数（例如通过执行器电压和/或执行器电流）无关地总是存在所述辅助参数的第一信号部分，所述第一信号部分是根据电磁执行器的磁路的磁的和电的特性生成的；并且存在第二信号部分，所述第二信号部分是通过磁路的部件的运动、并且因此通过磁路的几何参数的变化生成的。

在这样一些运行区域中—即其中作为磁路运动部件的衔铁运动的范围比较小（实际的行程比最大的额定行程小得多）或者运动得快—通过衔铁运动生成的信号在辅助参数中所占的比例下降，而辅助参数的第一信号部分基本保持一样，所述第一信号部分是根据电磁执行器的磁路的电特性生成的。

这样就增加了在传统的方法中发现辅助参数中的可规定的特征的困难。

因此，在使用根据本发明的基准参数（它优选地模拟所述辅助参数的第一信号部分，所述第一信号部分是根据电磁执行器的磁路的磁的和电的特性生成的）的情况下，可有利地有针对性地评估特别引人注意的第二信号部分，所述第二信号部分是通过磁路部件的运动并且因此是通过磁路的几何参数的变化所生成的。

根据本发明的另一有利的变型方案，当借助于一种模型得到基准参数时，则可特别有效地进行评估，其中，所述模型对于电磁执行器的、特别是它的磁路的动态特性进行模拟。

为此，根据本发明的另一方案可特别有利地规定，所述模型模拟所述至少一个电的运行参数的和/或辅助参数的随时间的变化曲线，特别是该随时间的变化曲线如何在电磁执行器的运动部件没有运动的情况下产生的。

代替地或者补充地可根据所述至少一个电的运行参数特别优选地可从所述至少一个电的运行参数的这样的数值中得到基准参数，即该基准参数在电磁执行器的一种运行方式中如何产生，而在这种运行方式中并不产生电磁执行器的运动部件（例如衔铁）的运动。为此，优选地特别是在电磁执行器的控制期间对于所述至少一个电的运行参数的数值进行测量技术上的检测。这种特别的控制，例如其特征为控制持续时间比较短，可有利地保证：尽管有控制也不出现衔铁运动。

本发明的另一种很有利的变型方案规定，通过下述措施得到所述经过修改的辅助参数，即从辅助参数中减去基准参数，这种做法对于执行根据本发明的方法的控制器或者在其中所包含的计算单元的要求特别少。

此外，根据本发明的另一种有利的变型方案，在辅助参数和基准参数之间的差值除以所述辅助参数和/或基准参数，以便得到所述经过修改的辅助参数。

根据本发明的另一种很有利的变型方案，在求出了根据本发明的基准参数之后可将它存储起来，这样该基准参数就可在未来执行根据本发明的方法时供以使用，并且不必总是新地求出。

作为本发明的另一任务的解决方案，规定了根据权利要求14所述的控制-和/或调节装置。

以计算机程序的形式实现根据本发明的运行方法具有特别的意义，所述计算机程序可以存储在电子的和/或光学的存储介质中，并且可由例如用于内燃机的控制装置和/或调节装置来执行。

从下述说明中可得到其它优点、特征和细节。在下述说明中参考附图对于本发明的不同的实施例进行了说明。其中，对于本发明具有意义的是，在权利要求中和说明书中所提到的特征可分别单独地或者任意组合地使用。

这些附图是：

图1：具有多个根据本发明运行的喷嘴的内燃机的简图；

图2a-2c：图1的喷嘴的三种不同的运行状态的详细简图；

图3：根据本发明的方法的实施形式的简化流程图；

图4：根据本发明运行的喷嘴用的控制电流的时间变化曲线简图；

图5：从图2a的阀门得到的辅助参数的以及根据本发明从中推导的参数的电运行参数的时间曲线图；

图6：用来实施根据本发明的方法的一种变型方案的功能流程图。

在图1中内燃机总体地带有附图标记10。内燃机包括油箱12，输送系统14从该油箱向蓄压管（CommonRail）16输送燃油。多个电磁操作的喷嘴18a到18d与这个蓄压管连接，所述喷嘴将燃油直接喷射到配置给它们的燃烧室20a至20d中。内燃机10的运行由控制-和调节装置22控制或者调节，此外，所述控制-和调节装置也控制喷嘴18a到18d。

图2a至2c示出了根据图1中的喷嘴18a处于总的三种不同的运行状态的简图。在图1中示出的其它的喷嘴18b、18c、18d具有相当的结构和功能。

喷嘴18a具有电磁执行器，所述电磁执行器具有励磁线圈26和与励磁线圈26共同作用的衔铁30。衔铁30如此地与喷嘴18a的阀针28连接，即它可关于在图2a中阀针28的垂直运动方向以一种相对于阀针28不消失的机械间隙进行运动。

通过这一措施产生一种两部件的质量系统28、30，所述质量系统通过电磁执行器26、30引起对于阀针28的驱动。通过这种两部件的布局，改进了喷嘴18a的可安装性、并且减小了在撞到它们的阀座38上时阀针28的所不希望的回跳。

在图2a示出的布局中，通过两个挡块32和34限制了阀针28上的衔铁30的轴向间隙。然而，也可通过喷嘴18a的壳体的一区域至少实现图2a中的下挡块34。

如在图2a中所示出的那样，由阀门弹簧36施加相应的弹簧力将阀针28顶住壳体40区域中的阀座38。在图2a中，示出了喷嘴18a位于它的打开状态。在这种打开状态中，通过给励磁线圈26通以电流，在图2a中衔铁30向上移动，这样，在作用到挡块32中的情况下衔铁克服弹簧力地将阀针28从它的阀座38中移动出来。通过这一措施，燃油42才可被喷嘴18a喷射到燃烧室20a中（图1）。

一旦通过控制器22（图1）结束对励磁线圈2b通以电流，则在由阀门弹簧36施加的弹簧力的作用下使得阀针28朝向它的阀座38运动，并且带着衔铁30一起移动。在这种情况中，又是通过上挡块32完成从阀针28到衔铁30的力的传递。

一旦阀针28随着碰撞到阀座38上结束它的关闭运动，则如在图2b中所示的那样，衔铁30由于在图2b中的轴向间隙继续向下运动，直到如在图2c中所示的那样，它紧靠在第二挡块34上。

根据本发明来实施所述下面参考根据图3的流程图所描述的方法，以得到有关喷嘴18a的运行状态或者运行状态变化的特别精确的信息。

在根据本发明的方法的第一步骤100中，检测电磁执行器26、30（图2a）的电的运行参数，在此例如是施加在执行器的励磁线圈26上的执行器电压。这能以已公开的方式通过集成到控制器22（图1）中的测量技术装置得以完成。然后根据所述执行器电压u，也是在步骤100中形成一种辅助参数m（图5）。

在最简单的情况中，所述辅助参数m可以与执行器电压一样。然而该辅助参数也可完全一般地作为执行器电压和/或执行器电流的函数通过励磁线圈26得到。为了从执行器电压和/或执行器电流得到辅助参数，也可以使用滤波装置以及信号处理的其它常用的方法。

在下一步骤110中，求出基准参数mref（图5），所述基准参数表示电磁执行器26、30的运行特性。

根据本发明的一种优选的实施形式，借助于一种模型200（图6）来得到基准参数，所述模型模拟电磁执行器26、30的、特别是它的磁路的动态特性。为此可特别有利地规定，所述模型200模拟至少一个电的运行参数（执行器电压、执行器电流）的和/或辅助参数m的时间曲线，特别是它是如何地在电磁执行器的可运动的部件—在此是衔铁30—没有运动的情况下产生的。

下面在根据本发明的方法的步骤120中根据基准参数mref对辅助参数m进行修改，以得到经过修改的辅助参数mmod（图5）。

根据本申请人的研究，按照上述方式修改的辅助参数与阀门18a的一些重要的运行状态变化有着特别强烈的相互关系，因此最佳地适合用于发现这样一些运动状态变化。

通过形成所述经过修改的辅助参数，能够以很大的精确度求出阀门18a的液压关闭时间点，在这个关闭时间点时所述阀针28达到喷射孔或者阀座38的区域中的它的关闭位置。

图4以简图示出了在控制燃油喷射的期间所述阀门18a的电磁执行器26、30（图2a）用的控制电流I的示范性的时间曲线。

为了从t=t0时它的关闭状态能快速地打开阀门18a，从时刻t0起（它相当于控制的开始），将控制电流I从数值I=0提高到升压电流（Boosterstrom）Iboost。在时间点t1时达到所述升压电流Iboost。该升压电流一直保持到接下来的时间点t2。

在所述的升压阶段—它位于时间点t0和时间点t2之间—结束t2时，可从此为依据地使阀门18a达到它的打开状态。为了使阀门在时间点t≥t2时继续保持打开，现在控制电流I不是降低到零，而是降低到所谓的保持电流Ih。

根据图4，所述保持电流Ih一直保持到时间点t3。其中，时间差t3-t0定义了阀门18a或者说它的电磁执行器26、30的总的电的控制持续时间ET。

在控制持续时间ET结束时，也就是从t=t3起，控制器22不再给电磁执行器26、30提供控制电流或者相应的控制电压，这样，根据感应定律仍然存在的控制电流直到时间点t4最后降到零。

图5示出了阀针28（图2a）的阀针行程h的时间曲线，该图示出了在按照前述的控制电流曲线I的控制期间（请参见图4）在电控制持续时间ET很小的情况下它是如何产生的。

在这样一些控制过程中—其中控制持续时间ET比较短或者最大的阀门行程h比较小—辅助参数m通常没有直接能以很简单的方式可评估的特征，以便能可靠地确定实际的液压的关闭时刻ts（图5）。在实际的关闭时刻ts时，根据本发明所探讨的辅助参数m在此具有一种不消失的弯曲，然而不是一种例如以简单的方式可探测的局部极值。

在图5中示出的尺寸的图示并不符合比例。特别是，在时刻ts时的辅助参数m实际上要比在图5中的图示还要小得多。

相应于此，在使用根据本发明的原理的情况下形成了基准参数mref，以便能有效地评估所述辅助参数m。

根据本发明的借助于基准参数mref对于辅助参数mref的修改导致了所述经过修改的辅助参数mmod，如从图5中可看到的那样，所述经过修改的辅助参数在关闭时刻ts时具有明显的局部最小值Min。

因此，根据本发明形成基准参数mref，并且紧接着根据所述基准参数mref修改所述辅助参数m—通过此措施得到一种经过修改的辅助参数—有利地能够根据存在的运行状态的变化、如前述的阀门18a的关闭过程来简单地评估所述辅助参数m或者经过修改的辅助参数mmod。

根据本申请人的研究表明，根据本发明的原理证明特别是在比较短的控制持续时间ET和比较小的最大阀针行程h中是特别可靠的。

前述的参数——辅助参数m、基准参数mref、经过修改的基准参数mmod优选地是有关参数的相应的时间变化曲线。在借助于数字的信号处理来实施根据本发明的运行方法时，应根据所希望的精确度足够高地选择相应参数m、mref、mmod的扫描率。

通过下述措施，即从辅助参数m中减去基准参数mref，就能够以特别少的计算费用形成所述经过修改的辅助参数mmod。

此外，根据本发明还可以规定，从参数m、mref可得到差值，所述差值本身除以辅助参数m和/或基准参数mref，以得到经过修改的辅助参数mmod，例如：

mmod=(m-mref)/m。

图6示范性地示出了用于求出根据本发明的经过修改的辅助参数mmod的计算结构的方框图。借助于根据本发明的模型200从执行器电压u中形成所述基准参数mref。

借助于功能方框201—在此也是依据执行器电压u—得到辅助参数m。

如上所述，在最简单的情况中所述辅助参数m可以与执行器电压u相同。在这种情况中，可以放弃功能方框201。然而，辅助参数m也可完全一般地作为执行器电压u的和/或通过励磁线圈26的执行器电流电流I的函数获得。为了从执行器电压、和/或执行器电流得到辅助参数，也可以使用滤波装置和其它通行的信号处理方法。

然后，将基准参数mref和辅助参数m本身输送到减法器202中，从中求出差值m-mref。根据本发明的基准参数的特性在功能方框202的输出端得到的差值m-mref基本上反映了如由于衔铁30的衔铁移动（图2A）所产生的辅助参数的信号分量。

因此，在本发明的一种优选的实施形式中，这个差值可直接用作经过修改的辅助参数mmod，该辅助参数对于令人感兴趣的特征、例如局部的最小值Min（图5）进行检查。

在根据本发明的另一优选的实施形式中，代替模型200（图6）地直接地根据至少一个电的运行参数、例如执行器电压u或者执行器电流I就可得到所述基准参数mref，确切地说，就是从这些参数（n）U、I的这样一些数值中得到的，例如它们是在电磁执行器26、30的这样一种运行方式中产生的：即在这种运行方式中可移动的部件、在此例如电磁执行器26、30的衔铁30并未产生运动。

为此，例如可如此地有针对性地控制所述电磁的执行器26、30，即还没有产生一种执行器运动。这例如可通过足够短的控制持续时间达到。在控制期间，通过测量技术来检测所述至少一个电的运行参数u、I的数值，为的是从此以后可在根据本发明的方法的意义内用作基准参数mref。

特别有利的是，根据本发明求得的基准参数mref也在求出该基准参数110（图3）以后存储起来，用于未来的使用，这样就不需要总是将其重新求出。

虽然根据本发明的方法最好用来寻找采用常规的方法检测不到的特征值Min，但是在使用根据本发明的方法的情况下，通常也可检测其它的、可更加容易地探测到的运行状态变化，这有利于统一的评估，并且相应地减少费用。

也可设想：为了识别辅助参数的其它特征，也可以与其它的探测方法交替地使用根据本发明的方法。

可与下述情况无关地使用根据本发明的原理，即是借助于模拟的或者数字的信号处理方式得到具有令人感兴趣的特征Min的辅助参数m，还是在实施本身已公开的信号处理过程或者准备—例如滤波、求微分、积分的情况下获得的。在这些情况中，只需要保证：模型200利用所使用的信号处理程序来模拟相对应的处理步骤，为的是使得以模型为基础得到的基准参数mref与应该评估的辅助参数m相适配。

本发明的原理也适用于根据本发明的这样一些变型方案，即在这些变型方案中代替以模型为基础求出基准参数mref地从测量技术中得到的参数u、I来求出所述基准参数mref。

此外，在本发明的一些变型方案中—其中基准参数mref是从测量技术所得到的参数u、I中求出的—有一点是特别重要的，即在控制执行器26、30时为了求出参数u、I的相应的测量值以便形成所述基准参数mref，执行器或者阀门18a具有可靠的关闭状态，为的是将不是通过衔铁运动所生成的信号分量作为基准参数mref的组成分量而得到。

Claims (15)

1.用于使得阀门（18a）运行的方法，在所述方法中，根据对于阀门（18a）的部件进行驱动的电磁执行器（26、30）的至少一个电的运行参数（u）得到辅助参数（m），并且对于可规定的特征的出现进行检查，其特征在于，求出表示电磁执行器（26、30）运行特性的基准参数（mref）；根据所述基准参数（mref）修改辅助参数（m），以得到经过修改的辅助参数（mmod）；并且对于所述经过修改的辅助参数（mmod）就出现可规定的特征（Min）而言进行检查，其中，从所述至少一个电的运行参数（u）的数值中得到基准参数（mref），其中所述基准参数在电磁执行器（26、30）的一种运行方式中产生，在这种运行方式中所述电磁执行器（26、30）的可运行的部件（26）没有产生运动。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，将执行器电压的或者执行器电流的随时间的变化曲线用作至少一个电的运行参数（u），以形成所述辅助参数（m）。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，借助于一种模型（200）得到所述基准参数（mref），所述模型模拟电磁执行器（26、30）的动态特性。

4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，所述模型（200）模拟所述至少一个电的运行参数（u）的和/或辅助参数（m）的随时间的变化曲线。

5.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据所述至少一个电的运行参数（u）得到所述基准参数（mref）。

6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阀门（18a）是机动车内燃机（10）的燃油喷嘴。

7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，在对于电磁执行器（26、30）进行控制期间，通过测量技术来检测所述至少一个电的运行参数（u）的数值。

8.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过下述措施得到所述经过修改的辅助参数（mmod），即从辅助参数（m）中减去基准参数（mref）。

9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于，在辅助参数（m）和基准参数（mref）之间的差值除以辅助参数（m）和/或基准参数（mref），以便得到经过修改的辅助参数（mmod）。

10.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在求出了基准参数以后将该基准参数（mref）存储起来。

11.按照权利要求10所述的方法，其特征在于，将存储的基准参数（mref）用于修改所述辅助参数（m）。

12.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阀门（18a）的部件是阀针（28）。

13.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，借助于一种模型（200）得到所述基准参数（mref），所述模型模拟电磁执行器（26、30）的磁路的动态特性。

14.用于使阀门（18a）运行的控制-和/或调节装置（22），其特征在于，所述控制-和/或调节装置用于应用按照权利要求1至13中的任一项所述的方法。

15.按照权利要求14所述的控制-和/或调节装置（22），其特征在于，所述阀门（18a）是机动车内燃机（10）的燃油喷嘴。