CN105508068A - 用于预先规定电磁阀中的电流的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于预先规定通过电磁阀（10）的电磁线圈（17）的电流（I）的方法，其中借助于传感器（20）来检测所述电磁阀（10）的关闭时刻，其中监控传感器值（U），并且其中，当借助于所监控的传感器值（U）识别到所述电磁阀（10）的提前关闭时，提高通过所述电磁阀（10）的电磁线圈（17）的电流（I）。

Description

用于预先规定电磁阀中的电流的方法

技术领域

本发明涉及一种用于预先规定电磁阀中的、特别是内燃机的电磁阀喷射器中的电流的方法。

背景技术

在具有所谓的共轨系统的内燃机中可以使用电磁阀喷射器。在这些系统中通过对电磁阀的电操控来进行燃料的喷射，由此要么打开所述电磁阀要么关闭所述电磁阀。由此在喷射器中出现了压力条件，由于该压力条件提高了通过弹簧复位的喷嘴针并且因此开始了喷射过程。在此通过电磁阀的打开时刻来确定供油开始。在被称为供油持续时间的时间间隔期间，燃料计量在供油开始和在电磁阀的操控结束之后的关闭时刻之间进行。

由于在现代的马达中在喷射量方面的高的精度要求需要：尽可能准确地遵守电磁阀的相应的打开-和关闭时刻，以精确地计量输送的燃料的量。

就电磁阀喷射器而言，迄今在开发阶段期间求得并确定电流水平（特别对于保持电流而言），所述电流水平随后被预先规定为在内燃机中运行时的理论值。为此，将所述理论值例如存储在控制器内、特别地存储在发动机控制器内并且在操控时调节所述理论值。于是通常在操控（通电）的持续时间期间保持喷射器打开。

由于老化效应、沉积物特别是燃料沉积物、提高了的燃料粘度、阀座磨损等，然而为了保持电磁阀喷射器开着，在运行期间会提高磁力需求。然而因为电流水平被存储为固定的理论值，会发生提前即还在操控期间就关闭电磁阀喷射器。这会引起喷射量减少并且因此负面地影响内燃机的运行性能。

从DE102007058230A1中已知了一种用于对电磁控制阀的控制电流进行补偿的方法，其中通过调节控制电流的电流水平来补偿磁力的偏差。

从DE102007057144A1中已知了一种用于确定例如用于磁式喷射阀的合适的控制信号，其中迭代地确定所述合适的控制信号。

因此值得希望的是：指定一种可行方案，该可行方案有针对性地调整针对电磁阀的保持打开所需的磁力。

发明内容

根据本发明提出了一种具有权利要求1所述特征的方法。有利的设计方案是从属权利要求以及接下来的说明书的主题。

根据本发明的方法适合于预先规定通过电磁阀的电磁线圈的电流，由此特别地可以调节电磁阀内的磁力。在此借助于传感器检测电磁阀的关闭时刻并且监控传感器值。当借助于所监控的传感器值识别到电磁阀的提前关闭时，接下来有利地在随后的操控中提高通过电磁阀的电磁线圈的电流。

特别地，电磁阀用在内燃机的电磁阀喷射器中。希望的理论打开时间在此例如对应于计算出的持续时间，在该持续时间期间燃料应该被喷射到内燃机的燃烧室内。如果现在识别到提前的关闭，那么就提高电磁阀内的电流，这意味着磁力的增大。特别地，就随后的喷射过程而言，电磁阀进而电磁阀喷射器也如所希望的那样保持开着。

因此在极端条件下可以实现包括电磁阀的系统、例如所谓的共轨系统的耐用性的提高。此外，可以在扩宽的工作范围内例如在部件中有沉积物、阀座中有磨损等的情况下保证功能性。

作为传感器例如可以使用这样一种传感器，该传感器监控阀腔的压力或阀针的位置，其中电磁阀位于所述阀腔内。为此传感器例如可以位于阀腔内。例如在DE102010000827A1中介绍了从阀腔压力中确定关闭时刻。从阀针的位置中直接得知关闭时刻。也可以从电磁线圈上的电压信号中确定关闭时刻。从该电压信号中可以推断电枢的运动。

优选地，当传感器值达到或超过传感器阈值时，借助于所监控的传感器值识别电磁阀的提前关闭。在可调节的传感器中可以发现指示电磁阀的关闭的传感器值。就上述的压力传感器而言传感器信号的交零例如指示阀门已关闭。如果监控到阀针或衔铁的运动，则该运动与指示最终位置的传感器值有关。替代地或附加地，当传感器值的时间变化的时间梯度达到或超过梯度阈值时，借助于所监控的传感器值识别电磁阀的提前关闭。在可调节的传感器中可以发现指示电磁阀的关闭的梯度阈值。就上述的压力传感器而言传感器信号的近乎跳跃式的变化（即高的梯度）例如指示阀门已关闭。如果监控到阀针或衔铁的运动，则在达到最终位置时通常在具有随后较小的梯度的传感器信号中存在拐点。因此可以以简单的方式识别提前的关闭。

有利地，通过电磁阀中的电磁线圈的电流仅被提高直至最大值。因此可以避免不希望的高的电流并且消除可能的由此产生的损害。

有利的是，当通过电磁阀中的电磁线圈的电流达到诊断值（例如最大值）时，创建诊断报告。特别地，也可以将诊断报告存储在例如控制器的合适的存储区域内。由此可以迅速识别损坏的或弄脏的电磁阀。由此在车间检修时可以有针对性地更换或清洗所述电磁阀。

优选地，在电磁线圈被操控的时间间隔期间、特别地也仅仅在电磁阀被操控的时间间隔期间监控传感器值。这使得能够在开着的位置有针对性地在行为方面监控电磁阀。此外在不需要的时间期间可以避免不需要的用于监控的能量消耗。

有利地，在指示了电磁阀的提前关闭的操控过程之后的操控过程中提高通过电磁阀的电磁线圈的电流。根据分析的持续时间和/或所需的计算已经可以在紧接着的操控过程中但或者也可以在多个操控过程之后才相应地提高电流。在优选的作为燃料喷射器的应用中操控过程对应于喷射过程或注射过程。

在该背景下还应注意到，采用该种方式可以实现迭代式的提高，直至电磁阀不再提前关闭。

同样有利的是，在提高了电流之后，就接下来的操控过程而言将所述电流的值存储为电流的新值。例如为此可以存储在控制器内。由此就其他操控过程而言，特别地还可以在重新开始之后推断出电流的当前的理论值。参数的这种与变化的条件跟踪式地适应的现象通常称为匹配。

根据本发明的运算单元、例如机动车的控制器特别地被编程技术地设立用于执行根据本发明的方法。

以软件的形式来实施所述方法也是有利的，因为这引起的成本特别低，尤其如果所设计的控制器还被用于其他任务并且因此本来就存在。合适的、用于提供计算机程序的数据载体尤其是光盘、硬盘、闪存、EEPROM、CD-ROM、DVD以及其他等等。也可以通过计算机网络（互联网、局域网等）来下载程序。

本发明的其他优点和设计方案从说明书和附图中获得。

不言而喻，前面所提到的和下面还要解释的特征不仅可使用在相应说明的组合中而且也可使用在其他的组合中或者单独地使用，而不脱离本发明的范围。

附图说明

借助于实施例在附图中示意性地示出了本发明并且下面参照附图详细解释本发明。

图1示出了借助于根据本发明的方法根据一种优选的实施方式可驱动的电磁阀喷射器的局部；

图2示出了电磁阀中的电流曲线和传感器的电压曲线；

图3示出了根据一种优选的实施方式具有根据本发明的方法的极限值和最大值的传感器的电压曲线和电磁阀中的电流曲线。

具体实施方式

在图1中示例性地示出了电磁阀喷射器的局部，在该局部中可以执行根据本发明的方法。在此，在喷射器体1的内部布置有高压室2以及低压室3。这两个室通过阀块4彼此分开。高压室2通过进口通道5与未示出的用于燃料高压源相连通，通常是所谓的共轨。低压室3通过回流管路21或者类似装置与油箱或者类似物相连接。

高压室2通过未示出的喷油嘴与同样未示出的内燃机的燃烧室可连接。以已知的方式借助于喷嘴针来控制所述喷油嘴，其中在图1中仅仅示出了被构造为柱塞6的、远离喷嘴的端部。柱塞6起挤压功能地布置在控制室7内，所述控制室布置在阀块4内。该控制室7通过进口节流阀8与高压室2相连通并且通过优选被节流的出口通道9与低压室3相连通，其中借助于作为控制阀而工作的电磁阀10来控制所述出口通道9。

当出口通道借助于控制阀10而被封锁且喷嘴针位于其关闭位置时，在控制室7内出现与高压室2内相同的高压，其结果是：柱塞6在图1中向下挤压并且与之相连的喷嘴针保持在封锁喷油嘴的关闭位置处。如果出口通道9通过控制阀10被打开，则在控制室7内出现相对于高压室2内的高压减小了的压力，并且柱塞6与图1中的喷嘴针一起朝向上移动，也就是说，喷嘴针被置于其打开位置，从而燃料通过喷油嘴被喷射到燃烧室内。

控制阀10具有套筒状的关闭体11，该关闭体被构造为螺旋压力弹簧的闭锁弹簧12抵靠到与出口通道9的出口同心的座上。在图1的示例中，所述座构造为平面，具有线性的环形边缘的套筒状的关闭体11坐落在所述平面上。然而，原则上也可以设置其他成形的座。

套筒状的关闭体11在与喷射器体1的纵轴线100同轴的导向杆13上轴向可移动地被引导，其中，在关闭体11的内圆周与导向杆13的外圆周之间的环形间隙构造为实际上无泄漏的节流-或密封间隙。当关闭体11占据在图1中所示的关闭位置时，在关闭体11内部构成的压力室14相对于低压室3被封锁，其中，所述压力室通过出口通道9与控制室7相连通，并且然后与之相应地具有与控制室7相同的流体压力。

在关闭体11上布置有电磁装置16的星状的衔铁15，所述电磁装置设置为用于操纵控制阀10的促动器。关闭体11和衔铁15在此可以构造为一个部件或者也可以构造为两个部件。该电磁装置16以已知的方式具有电磁线圈17，所述电磁线圈布置在具有环形的外极18和环形的内极19的、与导向杆13同心的电磁装置内部。如果电磁线圈17被通以电流I，则衔铁15被极18和19磁性吸引，从而关闭体11克服闭锁弹簧12的力从其座升起并且打开控制阀10。

在与柱塞6连接的喷嘴针的关闭阶段期间，即在关闭的喷油嘴的情况下，控制阀10关闭，并且在压力室14内以及控制室7内存在相同的流体压力。紧挨着在喷嘴针的关闭时刻之前，控制室7内的压力由于在喷嘴针的喷嘴座下方的在该时刻较小的压力以及柱塞6的随之出现的关闭运动而下降到进口通道5中的高压以下。紧挨着在喷嘴针关闭之后，由于现在静止的柱塞6而引起控制室7中的压力急剧地增大，其中，控制室压力增大到进口通道5中的压力。

电磁阀喷射器还具有传感器20，借助于该传感器来检测电磁阀10的关闭时刻。传感器20在此可以例如构造为压电式传感器，该压电式传感器检测当前在阀腔14内的阀腔压力，并且所述传感器以被控制器所获取的电压U的方式发出相应的信号。

在图2中示例性地在图表中示出了在以ms为单位的时间t内以A为单位的通过电磁阀10的电磁线圈17的电流I的曲线以及以V为单位的由传感器20发出的形成为电压U的传感器值的曲线。在此示出的曲线对应于电磁阀10的常规行为。

如从图中可看到的那样，在时刻t=0.2ms时接通电流I，这在电流峰值（接通峰值）处可识别到。直至该时刻电压U约为0.5V，这种情况对应于在静止状态（关闭的状态）下电磁阀10的位置。在时刻t=0.2ms时接通电流I，这通过所谓的直至约13A的增压电流（接通峰值）可见。在这种情况下电压U跳跃到-4V，这种情况对应于电磁阀10的完全打开的位置。

就所谓的起动电流（Anzugsstrom）而言电流I平均被调整到7.5A的数值上。就所谓的保持电流而言在时刻t=0.6ms时将电流I调整到平均为5.5A的较低的数值上，直至在时刻t=1.1ms时切断电流I。电压U在t=0.2ms至t=1.1ms的时间内以近乎恒定的斜率、即恒定的梯度从-4V增大到-1V。这对应于压电式传感器的均匀的、缓慢的放电的情况，尽管电磁阀被打开也发生所述放电。在时刻t=1.2ms时随着电流I的切端或操控的结束，电压突然通过较大的斜率即较大的梯度增大直至超过4V。这显示了因关闭电磁阀10而引起的突然的压力变化。

在图3中示例性地在图表中示出了在以ms为单位的时间t内以A为单位的通过电磁阀10的电磁线圈17的电流I的曲线以及以V为单位的由传感器20发出的形成为电压U的传感器值的曲线。附加地，示出了在一种优选的实施方式中根据本发明的方法的传感器阈值U_max、梯度阈值U'_max以及最大值I_max。在此示出的曲线对应于电磁阀10的运行，其中提前关闭了电磁阀10。

直至时刻t=0.2ms时接通电流I，电流I和电压U的曲线都对应于图2中的电流和电压的曲线。借助于电压U的变化过程中的不均匀性在t=0.5ms时可断定：衔铁15在一定程度上下降，使得电磁阀10关闭或相比于所需要的情况不那么宽地被打开。还可以看到，电压U已经在操控结束之前急剧地增大。这又通过-在此现在提前的、因为在操控结束之前发生的-电磁阀10的关闭指示了突然的压力变化。对此其原因在于电磁阀10中的可能的沉积物或其他在开篇所提到的效应，所述效应引起需要增大磁力，以保持电磁阀10或衔铁15开着。

根据本发明，一旦电压U提前超过特别地值为零的传感器阈值U_max，现在就可以由控制器提高电磁阀10内的电流I，使得由电磁线圈17产生的磁力在接下来的喷射过程中再次足够用于保持衔铁15并且因此保持电磁阀10开着。

此外绘出了梯度阈值U'_max，该梯度阈值当前与电压U的斜率大致相符，如其在压电式传感器的缓慢的、均匀的放电的情况下所出现的那样。在关闭电磁阀10时该梯度阈值U'_max被超过，由此当前作为阈值U_max的替代或附加可识别到提前的关闭。

为此应指出的是，提高电流I不仅会意味着在起动电流的始终不变的持续时间的情况下提高起动电流而且会意味着至少在开始时间内保持电流的增大。特别地，保持电流可以增大直至起动电流的水平，这与延长起动电流的持续时间的意义相同。

此外，然而仅仅如此长时间地增大电流I，直至达到最大值I_max。因此防止了电磁阀10特别是电磁线圈17的超负荷，这种情况会导致电磁阀10的损坏并且也可能导致引线的损坏。

如果必须将电流I提高直至诊断值（例如直至最大值I_max），此外产生并存储例如以故障储存器记录为形式的诊断报告。因此可以例如在车间检修时有针对性地替换或修理电磁阀10但或者也可以以其他可能的原因关闭所述电磁阀。

Claims (13)

1.用于预先规定通过电磁阀（10）的电磁线圈（17）的电流（I）的方法，

其中借助于传感器（20）来检测所述电磁阀（10）的关闭时刻，

其中监控传感器值（U），并且

其中，当借助于所监控的传感器值（U）识别到所述电磁阀（10）的提前关闭时，提高通过所述电磁阀（10）的电磁线圈（17）的电流（I）。

2.根据权利要求1的方法，其中当所述传感器值（U）达到或超过传感器阈值（U_max）时，借助于所述监控的传感器值（U）识别所述电磁阀（10）的提前关闭。

3.根据权利要求1或2的方法，其中当所述传感器值（U）的时间变化的时间梯度达到或超过梯度阈值（U'_max）时，借助于所述监控的传感器值（U）识别所述电磁阀（10）的提前关闭。

4.根据前述权利要求中任一项的方法，其中通过所述电磁阀（10）中的电磁线圈（17）的所述电流（I）仅被提高直至最大值（I_max）。

5.根据前述权利要求中任一项的方法，其中当通过所述电磁阀（10）中的电磁线圈（17）的所述电流（I）被提高到诊断值时，创建诊断报告。

6.根据前述权利要求中任一项的方法，其中，在所述电磁线圈（17）被操控的时间间隔期间监控所述传感器值。

7.根据前述权利要求中任一项的方法，其中所述传感器值（U）作为电压信号（U）由所述传感器发出。

8.根据前述权利要求中任一项的方法，其中，在识别了所述电磁阀（10）的提前关闭的操控过程之后的操控过程中提高通过所述电磁阀（10）的电磁线圈（17）的所述电流（I）。

9.根据前述权利要求中任一项的方法，其中在提高了所述电流（I）之后，就接下来的操控过程而言将所述电流（I）的值作为所述电流（I）的新值来存储。

10.根据前述权利要求中任一项的方法，其中所述电磁阀（10）被用于电磁阀喷射器，以将燃料特别地从高压储存器喷射到内燃机的燃烧室内。

11.运算单元，该运算单元被设立用于执行根据前述权利要求中任一项的方法。

12.计算机程序，当在所述运算单元上执行所述计算机程序时，该计算机程序促使运算单元执行根据权利要求1至10中任一项的方法。

13.机器可读的存储介质，具有储存在其上的、根据权利要求12的计算机程序。