CN104520566B - 用于操纵阀装置的切换元件的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于在第一端部位置和第二端部位置之间操纵阀装置的切换元件的方法，其中，在正常模式中，在第一次通电结束之后的一个周期之内，切换元件沿第一方向的通过加载装置造成的运动通过短时的第二次通电被减缓（“制动脉冲”），该第二次通电在所述周期之内在一特征时间点之后的一暂停时间结束之后被导入。在此情况下，优化的暂停时间和/或表征制动脉冲的优化参量在一适配模式中被获知。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于操纵阀装置的切换元件的方法。
背景技术
DE 10 2008 054 512 A1描述了一种具有活塞燃料泵的内燃机的燃料喷射系统。该活塞燃料泵的输送量借助于一流量控制阀来调节。该流量控制阀包括一入口止回阀，该入口止回阀可以借助于一电磁操纵的挺杆，在输送行程开始时被强制保持在它的打开位置中。在此期间，燃料不到达燃料系统的高压区域中，而是被输送回低压区域。
在常开流量控制阀的情况下，挺杆通过弹簧相对所述阀元件进行加载，与之相反，电磁操纵装置在通电时将挺杆从阀元件拉开。为了减少运行噪声，在DE 10 2008 054 512A1中针对常开流量控制阀提出：挺杆朝阀元件方向的运动就在挺杆碰到一止挡件上之前通过电磁操纵装置的短时通电，即“制动脉冲”被制动。但是已证实的是：对于该制动脉冲而言重要的是非常准确的时间选择。在此，制动脉冲的开始通过所谓的“暂停时间”的结束来确定，该暂停时间又随着电磁操纵装置线圈的之前磁化的消除的开始而开始。制动脉冲的开始或暂停时间的结束应当非常准确地相应于一预先给定的值，制动脉冲因此可以发挥它的优化的作用。
基于燃料活塞泵的和流量控制阀的部件的不同的制作公差，挺杆的机械行为和电磁操纵装置的电行为有时与理论上的标准情况不同。这可能导致：制动脉冲在没有反制措施的情况下不再在优化的时间点上被执行。DE 10 2008 054 512 A1因此提出了暂停时间的适配，其方式是，为了修正而使用挺杆的牵拉行为与落下行为之间的相互关系。
发明内容
本发明所基于的问题通过具有并列权利要求1和2的特征的方法解决。本发明的改进方案在从属权利要求中给出。此外，其它对于本发明重要的特征可以在随后的说明书和附图中找到。
根据本发明的方法能够实现：优化的暂停时间和/或另外的对于优化的制动脉冲重要的参数可以对于每个阀装置个别地并在具体的装入状况下被获知。机械部件以及电气部件的样本公差（Exemplarstreuungen）可以因此通过暂停时间的相应适配来平衡，从而使得在任何情况下存在优化的制动脉冲和由此阀装置的小的运行噪声。根据本发明的方法也可以重复地执行，因此也平衡了摩擦造成的改变，从而使得在阀装置的整个使用寿命上保持获得希望的小的噪声水平。如果继续改进所述阀装置，至少在一定的界限之内不再必须修改被用于操控该阀装置的特性曲线族和特性曲线，这是因为根据本发明的方法提供了直接的并且与操控特性曲线和特性曲线族无关的适配。由此而使数据处理明显变得容易，并且操控软件可以在硬件改变时保持不变。
除了所述的暂停时间之外也可以借助于根据本发明的方法来修正制动脉冲的其它参数，例如：各个制动脉冲参数的持续时间；占空比，利用它们来操控电磁操纵装置；在操控电磁操纵装置时的电流高度等。第一操控的电流高度也可以借助于根据本发明的方法来优化。
本发明的基本构思之一是：建立阀装置的当前样本的机械特性和电特性与阀装置的该样本的最小暂停时间之间的相互关系。在此，最小暂停时间是电磁操纵装置为了操纵所述切换元件的第一次通电与在适配模式中被特殊执行的第三次通电之间的如下的暂停时间，该暂停时间这样地选择，使得在正常情况下刚好不发生切换元件的影响。与之相反，在达到最小暂停时间时，切换元件通过第三次通电在它的在第一次通电结束之后朝第一端部位置的刚好踏过的行程上又被停住并且朝第二端部位置返回运动，切换元件在那里通过持续的第三次通电保持。
如果最小暂停时间通过在适配模式期间的暂停时间的连续减少（或，在替换的实施方式中，通过连续提高）被达到，那么切换元件因此在第一次通电结束之后不再（或又）达到第一端部位置中。这可以通过适当的方法来获知，例如相应的传感器，这些传感器检测切换元件的当前位置或至少间接地能够实现该当前切换位置的获知。如果获知了该最小的暂停时间，那么要在正常模式中使用的暂停时间可以与获知的最小暂停时间相关地进行适配或修正。同样情况也适用于表征制动脉冲的其它参量。
第一改进方案的特征在于，暂停时间和/或表征制动脉冲的参量如下地进行适配：（d1）形成表征了在标准暂停时间与获知的所述暂停时间之间的差值的差值参量，其中，所述标准暂停时间在标准条件和在标准切换元件的情况下被获知（该差值参量可以在最简单的情况下是该差值本身）；（d2）与获知的差值参量相关地适配所述暂停时间和/或表征所述制动脉冲的参量。在标准条件和标准切换元件或者说标准阀装置的情况下的标准暂停时间例如可以在实验室中在标准阀装置和标准系统条件的情况下的提前测量下被获知。在最简单的情况下可以附加地借助于差值参量进行暂停时间的适配，但是也可行的是通过使用系数来改变所述差值参量和制动脉冲的另外的运行参量，该系数相应于获知的暂停时间与标准的暂停时间的相对偏移。
根据本发明的方法的另一设计方案设置：在共轨燃料系统的活塞燃料泵的运行中使用所述方法，其中，所述切换元件是挺杆，该挺杆可以在第一端部位置中将活塞燃料泵的入口止回阀暂时地保持在打开位置中（“常开流量控制阀”）。在该已经在开头详细阐释的应用情况下可以特别有利地使用根据本发明的方法。在此，在这里也像在另外的使用情况下那样适用的是，第三次通电可以具有三个阶段：第一阶段是电流的提高阶段，该提高阶段例如可以通过脉冲宽度调制或通过全通电（所谓的“开阶段（On-Phase）”）来实现。其后衔接第二阶段，即保持阶段，该保持阶段是经电流调节的并且具有一有效电流高度。第三阶段是在电磁操纵装置的情况下常用的快速消除。在此，前两个阶段可以直接组合成一个经电流调节的阶段。
在保持阶段期间的电流高度在适配模式中，与第一次通电的情况不同地基本上是被恒定保持的。在所有使用情况下，电流高度的值可以这样小地选择，使得挺杆从不通电的第一端部位置中出来的牵拉对于所有阀装置而言是不可能的。另一方面，电流高度必须对于一阀装置的每个样本选择得这样高，使得从被牵拉的第二端部位置中出来的落下（Abfallen）是不可能的。
此外，在适配模式开始时，在第一替换方案的使用情况下这样足够大地选择初始的暂停时间，使得任何切换元件可以在公差界限之内并且在可能的装入状况下在前面记载的快速消除之后由第二端部位置落到第一端部位置中。基于上面所选择的电流高度可以在第三次通电的保持阶段期间不使挺杆首先又被回拉到第二端部位置中，这是因为第三次通电的所选择的电流高度对此是不足的。在流量控制阀的特殊的使用情况下，第三次通电还在抽吸阶段期间就被导入，在该特殊的使用情况下，入口止回阀由此也在输送阶段开始时保持打开，从而使得给出了流量控制阀的常规功能。
在流量控制阀的使用情况下，在第一替换方案中，暂停时间在适配模式期间周期至周期地，即从输送/抽吸行程至输送/抽吸行程地以小的幅度缩短。但是，从一定的被缩短的暂停时间开始，挺杆没有足够远地从第二端部位置出来落到第一端部位置中，从而使得挺杆由于第三次通电的保持阶段又被牵拉到通电的第二端部位置中。在那里，挺杆基于上述的电流高度被保持直到保持阶段的消除之后。这可以在流量控制阀的情况下通过各种措施非常简单地被探测。在第二替换方案的情况下反过来地进行。
最小暂停时间的探测特别简单的是：第三次通电超过泵活塞的下死点地持续，即从抽吸阶段直至到输送阶段中地持续并且最小暂停时间是这样的暂停时间，在该暂停时间的情况下出现轨中的燃料压力的不希望的提高（或在替换的变型方案中：在该暂停时间的情况下，轨中的燃料压力的不希望的提高终止）。基于此，入口阀基于保持在通电的第二端部位置中的挺杆，在抽吸阶段结束之后通过挺杆没有保持在打开的状态中，而是替代于此地，入口止回阀基于在输送阶段开始时现在出现的压力差立即关闭并因此出现到轨中的最大燃料输送。到轨中的该最大燃料输送造成轨压力的在那里不被期待的提高，该轨压力可以通过一个例如布置在轨上的压力传感器非常时间接近地或者说立即被探测。轨中的“燃料压力的不希望的提高”因此是轨中的燃料压力向上与预先给定的额定值的偏离。
还提出：在所述正常模式中，针对开始所述暂停时间的所述特征时间点是第一次通电的结束。替换于此地，在所述正常模式中，针对开始所述暂停时间的特征时间点可以是泵活塞的上死点，并且，当所述入口止回阀在一输送行程期间可靠关闭时，可以结束所述第一次通电。最后提到的变型方案具有这样的优点，在正常运行中取消电磁操纵装置的第一次通电的在那里设置的保持阶段，由此将流量控制阀上的损失电功率最小化。此外，制动脉冲的有效性在该情况下几乎不再与所使用的磁回路的机械公差相关，这再次进一步强化了已经在上面所述的优点。
具体地说，因此在这类正常模式中不使用在制动脉冲之前的超过上死点的保持阶段。流量控制阀因此打开，只要超过了上死点和活塞燃料泵的输送腔内的压力低于输送腔上游存在的低压管道中的初压力。在该情况下，挺杆的落下时间点由液压参数（活塞燃料泵的驱动装置的转速、系统压力和凸轮）来确定，但是不再像上面所述那样由阀装置的磁特性来确定。但是，这类凸轮具有比较高的角度公差（Winkeltoleranzen），从而使得对于制动脉冲的准确时间选择所需的落下时间点仅相对不清楚地能识别。本发明现在也能够为这样的正常模式实现找出优化的暂停时间。
附图说明
下面参照附图阐述本发明的示例。在附图中：
图1示出了具有活塞燃料泵和流量控制阀的内燃机的燃料系统的示意图；
图2示出了穿过图1的流量控制阀的部分截面图；
图3示出了一曲线图，其中，关于时间在一正常模式和一适配模式中标记出图1和图2的活塞燃料泵的和流量控制阀的各种运行参量；
图4示出了图3的细节IV；
图5示出了图3的细节V；
图6示出了正常模式的第二实施方式的类似于图3的曲线图；和
图7示出了图6的细节VII。
具体实施方式
用于内燃机的燃料系统在图1中总体上设有附图标记10。该燃料系统包括一燃料罐12，一电的预供泵14将燃料从所述燃料罐输送到一低压管道16中。该低压管道导向形式为活塞燃料泵18的高压泵，该高压泵在图1中通过点划线示出。活塞燃料泵18将燃料在高压下输送到一高压管道20中，该高压管道导向一燃料轨22。在该燃料轨上连接多个喷射器24，这些喷射器将燃料直接喷入配属给这些喷射器的燃烧室（未示出）。
活塞燃料泵18包括一泵活塞26，该泵活塞可以被一未示出的凸轮轴置于往复运动。泵活塞26限界输送腔28，该输送腔能够通过入口止回阀30与低压管道16连接并且通过出口止回阀32与高压管道22连接。入口止回阀30可以借助于电磁操纵装置34强制式被保持在打开位置中，如下面还要更详细地阐释的那样。
轨22中的压力通过燃料压力传感器36来检测。燃料系统10的运行通过一控制和调节装置38来控制和调节，在该控制和调节装置上存储有计算机程序，该计算机程序被编程用于执行相应的方法。
借助于电磁操纵装置34能强制式保持打开的入口止回阀30也称为流量控制阀。其在图2中示意性示出：然后，所述流量控制阀包括一阀元件40、一形式为挺杆44的切换元件，所述阀元件与一阀座42共同作用，所述挺杆具有一止挡区段46。形式为弹簧48的加载装置将挺杆44沿第一方向50向第一端部位置去地加载，该第一端部位置通过一壳体止挡件52来限定。衔铁54与挺杆44连接，该衔铁在线圈56通电时将挺杆44沿第二方向58向第二端部位置60去地加载，该第二端部位置通过相应的第二壳体止挡件来限定。第一和第二方向50和58彼此反向。在挺杆44的在图2中示出的未通电的第一端部位置52中，该挺杆基于弹簧48的力将入口止回阀30的阀元件40如所示那样保持在一打开位置中。当前所示的阀装置因此是一“常开流量控制阀”。
参考图3现在首先阐释流量控制阀34的运行的正常模式。在图3中，在所述的正常模式中关于时间t示出了活塞燃料泵18的运行参量的四个走向。这四个走向在图3中从上向下首先是泵活塞26的行程H26、阀元件的位置H40（0=关，1=开）、挺杆44的位置H44（0=第二端部位置60，1=第一端部位置52）和线圈56的通电I。
第一抽吸阶段S快结束时，入口止回阀30打开（位置1），线圈56未通电并且挺杆44处在它的第一端部位置52中（位置1）。在经过下死点UT之后，第一输送阶段F开始。通过挺杆44继续处在第一端部位置52中，阀元件40不能关闭，所述入口止回阀30因此保持敞开。由此，来自输送腔28的燃料不被输送到轨22中，而是返回输送到低压管道16中。线圈56在时间点t1借助于第一次通电61被通电（也见图4），由此，挺杆44被拉到它的第二端部位置60（位置0）中。现在，入口止回阀30可以关闭（位置0），从而使得燃料被输送到轨22中。线圈56的第一次通电61在此被划分成不同的阶段（图4）：首先，该通电根据开始阶段62来进行，衔接该开始阶段的是保持阶段64（或者，在另一未示出的实施方式中，多个保持阶段或经电流调节的阶段）。然后进行快速消除66。
在下一抽吸阶段S开始时又打开所述入口止回阀30。之后很快地，通过快速消除66终止保持阶段64。随着第一次通电61的结束，挺杆44从第二端部位置60出来地基于通过弹簧48的加载又开始运动到第一端部位置52中（位置1）。为了减少止挡区段46在限定了第一端部位置的止挡件52上的止挡噪声，在暂停时间68之后进行第二次通电70，挺杆44的运动通过该第二次通电被减缓（“制动脉冲”）。
为了确定针对制动脉冲70的优化时间选择而优化的暂停时间68，在适配模式中如下地进行（也见图5）：首先替代第二次通电70、因此替代所述制动脉冲导入第三次通电72（在图3中点划线示出；也见图4）。第三次通电72的高度I72一方面这样低地选择，使得挺杆44不能由此从第一端部位置52运动出来，如果挺杆处在第一端部位置中的话，并且另一方面这样大地选择，使得挺杆44由此不离开第二端部位置60，如果挺杆处在第二端部位置中的话。该第三次通电72的开始的时间点t2还这样地选择，使得挺杆44在第一次通电61结束之后并且在第三次通电72开始之前可靠地到达第一端部位置52中（在图3的曲线图中的位置1）。由此获得第一次通电61的结束和第三次通电72的开始之间的初始暂停时间68a。
现在，将暂停时间68周期至周期地以一确定的值缩短。如果达到最小的暂停时间68b（图3），那么确定了在轨22中的由压力传感器36检测到的燃料压力的升高。对此的原因在于：在达到最小暂停时间68b时，挺杆44在第一次通电61结束之后还没有足够远地从第二端部位置60运动到第一端部位置52中并且因此从现在开始通过第三次通电72又被拉回到第二端部位置60中（对于图3中的参数H44通过点划线示出）。如果现在抽吸阶段S终止，那么入口止回阀32关闭（对于图3中的参数H40的点划曲线），从而使得随着输送阶段F的开始立即将燃料输送到燃料轨22中。燃料到轨22中的输送由此是最大的，这在那里造成超出预先给定的额定压力的压力提高。如果确定了轨22中的压力的这样的不希望的提高，那么可以因此假定，挺杆44在第三次通电72开始之后不再到达第一端部位置52中。
已获知的所述最小暂停时间68b现在被使用用于正常模式中的暂停时间68的适配。例如，获知最小暂停时间68b与事先在标准流量控制阀上在标准条件下检测到的标准最小暂停时间之间的差值，并且将正常运行中的暂停时间68，因此为了中断制动脉冲70而基于此地适配。
现在参照图6和7阐述一替换的变型方案。在此，对于功能上相等的区域和参量使用相同的附图标记，并且它们不再次地阐释。
在图6和图7中示出的方法不涉及适配模式，而是涉及正常模式：在图6和图7中示出的方法中，第一次通电61在短的保持阶段64之后在达到泵活塞26的上死点OT之前结束。意味着暂停时间开始的特征时间点在该情况下因此不是第一次通电61的结束，而是上死点OT。所述暂停时间68也通过上面所述的方法来适配。可以识别出：在第一次通电61结束之后，挺杆44直到止挡到阀元件44上地运动了一短的路径。
Claims (7)
1.用于在第一端部位置（52）和第二端部位置（60）之间操纵阀装置（30）的切换元件（44）的方法，其中，一加载装置（48）沿第一方向（50）朝所述第一端部位置（52）去地加载所述切换元件（44），并且其中，电磁操纵装置（34）在第一次通电（61）时沿第二方向（58）朝所述第二端部位置（60）去地加载所述切换元件（44），并且，在正常模式中，在所述第一次通电（61）结束之后的一个周期之内，由于所述加载装置（48）所造成的所述切换元件（44）沿所述第一方向（50）的运动通过短时的第二次通电（70）即制动脉冲被减缓，该短时的第二次通电在所述周期之内在一特征时间点之后的暂停时间（68）结束之后被导入，其特征在于，优化的暂停时间（68）和/或表征所述制动脉冲的优化参量在一适配模式中如下地获知：
a. 导入第三次通电（72）来替代所述第二次通电（61），其中，所述第三次通电（72）的高度（H72）一方面这样小地选择，使得当所述切换元件处在所述第一端部位置中时，所述切换元件（44）不能由所述第一端部位置（52）运动出来，并且另一方面这样大地选择，使得当所述切换元件处在所述第二端部位置中时，所述切换元件（44）不离开所述第二端部位置（60），并且其中，所述特征时间点是所述第一次通电（61）的结束并且所述暂停时间（68a）首先这样地选择，使得所述切换元件（44）在所述第一次通电（61）结束之后且在所述第三次通电（72）开始之前可靠地到达所述第一端部位置（52）中，
b. 周期至周期地缩短所述暂停时间（68），
c. 获知最小暂停时间（68b），其中，所述切换元件（44）在所述第三次通电（72）开始之后不再到达所述第一端部位置（52）中，
d. 又在所述正常模式中与获知的该最小暂停时间（68b）相关地适配所述暂停时间（68）和/或表征所述制动脉冲的参量。
2.用于在第一端部位置（52）和第二端部位置（60）之间操纵阀装置（30）的切换元件（44）的方法，其中，一加载装置（48）沿第一方向（50）朝所述第一端部位置（52）去地加载所述切换元件（44），并且其中，电磁操纵装置（34）在第一次通电（61）时沿第二方向（58）朝所述第二端部位置（60）去地加载所述切换元件（44），并且，在正常模式中，在所述第一次通电（61）结束之后的一个周期之内，由于所述加载装置（48）所造成的所述切换元件（44）沿所述第一方向（50）的运动通过短时的第二次通电（70）即制动脉冲被减缓，该短时的第二次通电在所述周期之内在一特征时间点之后的暂停时间（68）结束之后被导入，其特征在于，优化的暂停时间（68）和/或表征所述制动脉冲的优化参量在一适配模式中如下地获知：
a. 导入第三次通电（72）来替代所述第二次通电（61），其中，所述第三次通电（72）的高度（H72）一方面这样小地选择，使得当所述切换元件处在所述第一端部位置中时，所述切换元件（44）不能由所述第一端部位置（52）运动出来，并且另一方面这样大地选择，使得当所述切换元件处在所述第二端部位置中时，所述切换元件（44）不离开所述第二端部位置（60），并且其中，所述特征时间点是所述第一次通电（61）的结束并且所述暂停时间（68a）首先这样地选择，使得所述切换元件（44）在所述第一次通电（61）结束之后且在所述第三次通电（72）开始之后不再到达所述第一端部位置（52）中，
b. 周期至周期地延长所述暂停时间（68），
c. 获知最小暂停时间（68b），其中，所述切换元件（44）在所述第三次通电（72）开始之前可靠地到达所述第一端部位置（52）中，
d. 又在所述正常模式中与获知的该最小暂停时间（68b）相关地适配所述暂停时间（68）和/或表征所述制动脉冲的参量。
3.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在所述正常模式中，所述暂停时间（68）和/或表征所述制动脉冲的参量被如下地适配：（d1）形成表征了在标准暂停时间与获知的所述最小暂停时间（68b）之间的差值的差值参量，其中，所述标准暂停时间在标准条件的情况下和在标准切换元件的情况下被获知；（d2）与获知的差值参量相关地适配所述暂停时间（68）和/或表征所述制动脉冲的参量。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法在共轨燃料系统（10）的活塞燃料泵（18）的运行中被使用，其中，所述切换元件是挺杆（44），所述挺杆能够在所述第一端部位置（52）中将所述活塞燃料泵（18）的入口止回阀（30）暂时地保持在打开位置中。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第三次通电（72）超过泵活塞（26）的下死点（UT）地持续并且所述最小暂停时间（68b）是这样的暂停时间，在该暂停时间的情况下出现所述轨（22）中的燃料压力的不希望的升高。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述正常模式中，针对开始所述暂停时间（68）的特征时间点是第一次通电（61）的结束。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述正常模式中，针对开始所述暂停时间（68）的特征时间点是泵活塞（26）的上死点（OT），并且，当所述入口止回阀（30）在一输送行程（F）期间可靠关闭时，结束所述第一次通电（61）。
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