CN107002581A - 用于求取磁促动器的衔铁行程的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于求取具有至少一个气隙和一个衔铁的磁促动器的衔铁行程的方法，其具有确定所述磁促动器的磁滞曲线(10)的方法步骤、在所述磁滞曲线(10)中选择具有所述衔铁从稳定的第一端部位置到稳定的第二端部位置中的过渡的特征的曲线区段(20)的方法步骤、根据所选择的曲线区段(20)的变化曲线确定所述磁促动器在所述衔铁的稳定的第二端部位置中的磁能量状态的方法步骤、在所选择的曲线区段(20)的区间中产生一曲线区段(22)的方法步骤(其中，所产生的曲线区段(22)模拟具有固定在其第一端部位置中的衔铁的磁促动器，以便确定所述磁促动器的与之相对应的磁能量状态)、基于所选择的曲线区段(20)和所产生的曲线区段(22)的变化曲线比较所述磁促动器的两种能量状态以便基于此求取所述衔铁行程的方法步骤。

Description

用于求取磁促动器的衔铁行程的方法

技术领域

本发明涉及一种用于求取磁促动器的衔铁行程的方法，所述磁促动器具有至少一个气隙和一个衔铁，并且此外涉及一种适合用于执行这类方法的设备。

背景技术

这类的促动器可以例如使用在柴油喷射阀或者说燃油喷射器中，在其中，促动器的衔铁与喷射器的阀针机械式地耦合，并且，衔铁行程确定喷射器的打开特性和关闭特性并且因此确定喷射量剂量。然而，衔铁行程可以在运行期间改变，由此也可以改变总体的喷射系统的性能。例如，在衔铁行程太小的情况下，发生喷射阀的无意地节流，反之，在衔铁行程设置得太大的情况下，例如由于磨损现象，所谓的关闭震颤以加强的程度出现，这会显著地损害阀功能。

从DE 10 2010 063 009 A1已知一种方法，该方法使用于求取用于机动车内燃机的、具有线圈驱动装置的燃油喷射器的运动开始时间点。为此，该方法包括检测经过线圈驱动装置的线圈的电流变化曲线的步骤、检测施加在线圈上的电压的电压变化曲线的步骤、基于所检测的电流变化曲线和所检测的电压变化曲线确定磁滞曲线的步骤、比较该磁滞曲线与预先给定的第一磁滞曲线(所述第一磁滞曲线对于固定在第一端部位置中的燃油喷射器是特征性的)的步骤和基于所述比较步骤求取运动开始时间点的步骤。然而，在该现有技术中，仅仅求取燃油喷射器的衔铁的打开运动或者说关闭运动的开始和结束，对此，必须分别检测两条不同的磁滞曲线，以便由此求取描述所述打开运动或者说关闭运动的特征的额定偏差。

发明内容

具有权利要求1的特征的方法具有这样的优点：可以以相对小的测量技术的和计算的花费求取磁促动器的衔铁行程。为此，所述方法包括确定磁促动器的磁滞曲线的步骤、在磁滞曲线中选择具有衔铁从稳定的第一端部位置过渡到稳定的第二端部位置中的特征的曲线区段的步骤、根据所选择的曲线区段的变化曲线确定磁促动器在衔铁的稳定的第二端部位置中的磁能量状态的步骤、在所选择的曲线区段的区间中产生一曲线区段的步骤(其中，所产生的曲线区段模拟具有固定在其第一端部位置中的衔铁的磁促动器，以便确定磁促动器的与之相对应的磁能量状态)和基于所选择的曲线区段的和所产生的曲线区段的变化曲线比较磁促动器的两种能量状态以便基于此求取衔铁行程的步骤。根据本发明的方法也有利地适合用于构造为喷射器的磁促动器，以便持续地控制或者说监控在这样的喷射器中的衔铁行程并且因此控制或者说监控所属的喷射系统的性能。

由在从属权利要求中所举出的措施得出本发明的另外的有利的拓展方案和构型。

根据本发明的一种优选的和可特别简单地实施的构型，为了比较两种能量状态而产生其差异。

优选，为了确定磁促动器的磁滞曲线，根据经过磁促动器的线圈的电流I检测磁通链(verkettete magnetische Fluss)Ψ。磁通链与积分∫U_inddt成比例并且可以通过测量在磁促动器的测量线圈中通过感应引起的电压和接着在时间上积分而在测量技术上相对简单地确定。

借助于至少一个多项式进行曲线区段的产生，其中，这样选择多项式的系数和次数，使得在磁滞曲线的由所选择的曲线区段的区间边界预先给定的连接部位上分别实现平滑的过渡。在此，平滑的过渡可理解为，产生曲线区段的函数在到所检测的磁滞曲线的过渡部位或者说格点或者说边缘点上具有连续的一阶导数。由此，所产生的曲线区段可以没有不连续性地匹配磁滞曲线的连接部位。

本发明的一种有利的拓展方案设置，至少一个多项式的外推区间被分解为至少两个部分区间，其中，部分区间之间的节点的位置由所选择的曲线区段的一点在坐标轴上的投影确定，其中，所述点大约与衔铁到达其稳定的第二端部位置的事件相对应。由此可能的是，在所述部分区间中设置不同的多项式。此外，对于与所选择的曲线区段和所产生的曲线区段相对应的各能量状态的比较而言，符合目的的是，在所选择的曲线区段中仅仅考虑这样的区域，在所述区域中，衔铁位于其静止位置中，即位于其稳定的第二端部位置中；所产生的曲线区域的相应地所配属的部分区间与该区域相对置，以便可以从曲线变化之间的所述比较或者说差异求取衔铁行程。

根据本发明的一种符合目的的实施变型，至少一个多项式在由所选择的曲线区段的区间边界预先给定的外推区间中构造为立方样条函数。

本发明的一种特别简单地待实现的实施变型设置，选择一曲线区段，该曲线区段具有衔铁从其稳定的第一端部位置脱离到其稳定的第二端部位置的特征。衔铁的脱离运动可在磁促动器的磁滞回线中明确地显著地发现并且可识别为与之反向的衔铁收回运动，因为后者典型地进入磁滞回线的磁饱和区域中并且由于在那里相当平的曲线变化而仅仅相对弱地显示出来。

根据本发明的方法的一种优选的构型在于，借助于至少一个多项式所产生的曲线区段的变化曲线在第一部分区间中具有恒定的斜率，该斜率借助于描述磁促动器的衔铁行程特性并且由商数ΔI/Ψ定义的物理特性量确定，其中，ΔI表示电流强度差，该电流强度差由在衔铁从稳定的第一端部位置脱离时经过磁促动器的电流I’和在衔铁固定在稳定的第一端部位置中时经过磁促动器的电流I”之间的差定义，而用Ψ表示对应于电流强度差ΔI的磁通链。该物理特性量一方面是在理论上可推导的并且另一方面在实验上可获得的辅助量，通过该辅助量可以求取在第一部分区间中的多项式的系数。两个测量系列足够用于获得这些特性量或者说辅助量，所述测量系列对于各种磁促动器类型一次地执行。

为了求取衔铁行程，考虑至少一个气隙的总横截面积，其方式是，根据以下等式计算衔铁行程Δh：

其中，用ΔE表示与所选择的曲线区段和所产生的曲线区段相对应的能量状态之间的磁能量差，用n表示磁促动器的线圈的匝数，用μ₀表示真空的导磁率，用Ψ表示磁通链和用A₁和A₂表示气隙的横截面积。

适合用于执行根据本发明的方法的设备包括用于调控磁促动器的信号产生装置和用于确定所调控的磁促动器的磁滞曲线的探测装置以及计算和分析处理装置，其中，分析处理装置构造用于在磁滞曲线中选择具有衔铁从稳定的第一端部位置过渡到稳定的第二端部位置中的特征的曲线区段、用于根据所选择的曲线区段的变化曲线确定磁促动器在衔铁的稳定的第二端部位置中的磁能量状态、用于在所选择的曲线区段的区间中产生曲线区段(其中，所产生的曲线区段模拟具有固定在其第一端部位置中的衔铁的磁促动器，以便确定磁促动器的与之相对应的磁能量状态)和用于基于所选择的曲线区段和所产生的曲线区段比较磁促动器的两种能量状态，以便基于此求取衔铁行程。

附图说明

在以下的说明中和在附图中详细地解释本发明的实施例。后者以示意性地处理的视图示出：

图1磁回路或者说磁促动器的磁滞特性曲线的变化曲线，其中，在对称地调控磁回路时根据电流I描绘磁通链Ψ，

图2图1的特性曲线的部分，

图3A对于三种不同大地确定大小的气隙，两种磁芯材料的根据电流I的Ψ特性曲线的曲线图，

图3B两种磁芯材料的特性曲线的曲线图，其中，根据H描绘磁场B，

图4针对以不同的材料实施变型构造的磁促动器的物理特性量根据磁通链Ψ的变化曲线，

图5根据本发明的方法的重要方法步骤的流程图，

图6用于对称地调控磁促动器的调控曲线图，其中，根据时间t描绘电压或者说电流，

图7A用于单侧地调控磁促动器的调控曲线图，和

图7B根据图7A的调控曲线图调控的磁促动器的磁滞特性曲线的变化。

具体实施方式

为了说明根据本发明的方法的原理，图1示出作为磁滞回线10的磁回路的根据电流I的Ψ特性曲线的变化曲线。在此，在横坐标上描绘经过磁回路的励磁线圈的电流I，而在纵坐标上描绘磁通链Ψ。磁通链Ψ通过在磁回路的测量线圈中感应的电压U_ind在时间t上的积分、即通过积分确定。现在，本发明基于这样的认识：衔铁相对于气隙的运动和因此磁回路或者说促动器的与之相联系的转换过程在磁滞回线10的曲线变化上表现出来。这类的衔铁运动的特征通过衔铁相对于促动器的气隙的脱离或者说收回描述。例如，促动器的转换过程——所述转换过程与衔铁从气隙的区域中脱离相应地相关联——在磁滞曲线10的曲线区段上表明，并且根据在曲线图第一象限中上方的、返回的曲线分支13的变化曲线中的凹陷11可见；例如在Ψ和I的函数值为负的情况下，促动器的与之相比方向相反的运动、即衔铁向气隙的方向的收回在曲线图的第三象限中的、上方的、返回的曲线分支13的变化曲线中根据在饱和区域15’附近以小的斜率延伸的曲线段14表现出来。由于对称原因，在磁滞回线10的下方的先行的曲线分支16的变化曲线中可见衔铁脱离运动和衔铁收回运动。气隙由于衔铁的脱离、即从促动器的气隙离开的衔铁运动——当电流强度I从饱和区域15或者说15’开始减小直到达到或者低于用附图标记17标记的电流阈值，进行所述衔铁脱离运动——而增大，其中，磁通链Ψ改变。气隙由于衔铁的收回、即气隙减小的衔铁运动——当电流强度或者其数值朝向饱和区域15或者说15’提高直到达到或者超过用附图标记19标记的电流阈值，进行所述衔铁运动——而减小，其中，磁通链Ψ也改变。因此，磁滞回线10分别示出两种衔铁脱离运动和两种衔铁收回运动，总共即四种转换过程，所述转换过程的特征由局部的Ψ变化描述。

图2示出在图1的曲线图的第一象限中的磁回路或者说磁促动器的磁滞曲线或者说Ψ特性曲线10的上方的或者说返回的曲线分支13。在电流强度低于饱和15的情况下，曲线分支13具有曲线区段20，该曲线区段具有衔铁从其在磁芯上的端部位置朝向远离磁芯的端部位置或者说静止位置脱离的特征。如根据表征性的凹陷11可见，该曲线区段20从磁滞曲线10的点P2(I₂，Ψ₂)直到向下延伸至Ψ＝0处的I轴线，即直到与矫顽场强(Koerzitivfeldstaerke)等效的坐标点K，并且代表在衔铁从气隙中脱离的情况下磁回路的能量状态E₁，所述点P2标记在电流I₂和磁流Ψ₂处衔铁的脱离运动的开始。在此，可以确定该能量状态E₁，其方式是，曲线区段20的变化曲线和Ψ轴线之间的面积通过在限界曲线区段20的区间边界之内进行积分来计算，如以下还详细地解释。

此外，在图2中示出借助于近似所计算的或者说构成的曲线区段22，该曲线区段从点P2通过点P1直到向下延伸至Ψ＝0处的I轴并且取代凹陷11地针对如下假设情况模拟磁滞的局部曲线变化：衔铁保持或者说固定在磁芯上、即在收回的端部位置中，从而衔铁不可以从磁芯脱离；因此，该曲线区段22代表磁回路或者说磁促动器在衔铁的收回的端部位置中的能量状态E₂。也可以确定这种能量状态E₂，其方式是，该外推的曲线区段22的变化曲线和Ψ轴之间的面积通过在限界外推的曲线区段22的区间边界之内进行积分来计算，如以下还详细地解释。因为气隙的横截面积不但在脱离的衔铁位置中而且在收回的衔铁位置中保持恒定，可以在考虑气隙的横截面积的情况下由两种能量状态的差E₁-E₂求取衔铁行程。为了借助于外推法构造区间边界K和P2之间的曲线区段22，产生函数F，该函数由至少一个多项式构成。在此，一个或多个多项式的系数和次数这样选择，使得在形成区间边界的、到所检测的磁滞曲线10的过渡部位上，即在点P2上和在Ψ＝0的情况下在负的I轴上的点K上分别存在着平滑的过渡。在此，平滑的过渡可理解为，函数在到所检测的磁滞曲线的过渡部位或者说格点或者说边界点上具有连续的一阶导数。根据一种优选的实施例，所产生的曲线区段的近似区间[K，P2]被分解为两个部分区间，其中，第一部分区间[K，P1]以在其中所产生的函数F1覆盖从K至P1(I₁，Ψ₁)的相对小的电流强度的区域，而第二部分区间[P1，P2]朝向较高的电流强度紧接第一部分区间并且以在其中所产生的函数F2从点P1(I₁，Ψ₁)延伸至点P2(I₂，Ψ₂)。两个函数F1和F2为函数F的部分函数。两个部分区间之间的节点P1的位置由所选择的曲线区段20的分析得出，因为在所选择的曲线区段20中，在电流值I1处所述点标记衔铁在脱离状态下的静止位置，因为衔铁在P2处实施在那里开始的脱离运动，所述脱离运动被基于衔铁颤动过程的振荡27叠加；这种振荡27在电流值I1处至少几乎消退。因此，在所选择的曲线区段20的曲线变化中的点——在该点处，振荡27消退并且因此衔铁到达其静止位置中——在水平坐标轴上的投影确定了节点P1在部分区间F1和F2之间的位置。

优选，选择一次多项式、即具有恒定斜率的直线段用于部分区间[K，P1]中的部分函数F1，因为在该区间范围内、即在相比于饱和区域相对小的电流情况下，描述磁促动器的衔铁行程特性的、在该部分区间中作为用于外推法的物理辅助量使用的物理特性量AKG良好近似地具有恒定的变化曲线，如此外在图4中所示出的曲线图说明的这样，并且因此意味着对直线段的斜率ΔI/ΔΨ的度量。

选择一个多项式用于部分区间[P1，P2]内的部分函数F2，这样确定该多项式的次数和系数的大小，使得函数F2在部分区间边界P1，P2上的相应斜率与部分区间边界处的斜率一致并且在其之间实现实际上连续的变化曲线。

因此，用于外推的曲线区段22的、近似的函数变化曲线分成部分函数F1和F2。由于两个部分区间之间的节点P1上的和边缘点P2上的平滑过渡，对于函数在部位I1上的一阶导数适用：

在部位I2上适用：

在此，f为所检测的磁滞曲线在电流强度I≥I2的情况下朝向饱和区域15去的曲线连接段24中的函数，其中，磁促动器的衔铁还位于收回的位置中。此外，在上区间边界P2(I2，Ψ2)上和在下区间边界K(I_k，Ψ＝0)上适用：

F2(I2)＝f(I2) 等式(3)

F1(I_K)＝f(I_K) 等式(4)

通过这四个等式计算或者说确定配属于部分函数F1和F2的多项式的系数，以便将所产生的曲线区段22补入或者说匹配到所测量的磁滞曲线10的连接部位K和P2中。优选，由部分函数F1和F2组成的函数F在两个部分区间中构造为立方样条函数。

为了首先求取第一部分区间中的多项式的系数，在K和P1之间的第一部分区间中初始化一迭代过程，其中，在该多项式中使用由物理特性量AKG预先给定的斜率并且接着一直改变该开始值，直到与第二部分区间中起作用的多项式共同作用地产生一在边缘点K和P2中的偏差的最小化并且由此可在边界点上不存在不连续的情况下实现产生的函数F在两个部分区间上的连续变化曲线。

现在，为了求取能量差ΔE作为对衔铁行程的度量，一方面对所选择的曲线区段20的变化曲线在第一部分区间的边界内积分，并且另一方面对所产生的曲线区段22的变化曲线在第一部分区间的边界内积分，其中，相应的积分通过微分dΨ进行。通过确定第一部分区间作为用于两个积分的积分区域，在计算积分时不考虑所选择的曲线区段20的第二部分区间中的、由于衔铁颤动运动所引起的振荡并且不会由此使计算错误。为了实施积分，在先前的步骤中不但对于所选择的曲线区段20而且对于所产生的曲线区段22分别这样执行坐标变换或者说坐标移动，使得曲线区段20和22穿过坐标零点。然后，实施两种积分，以便计算两种能量状态，基于此产生两种积分结果之间的差，所述差作为能量差ΔE意味着对衔铁行程的度量。然后，为了求取衔铁行程，附加地考虑磁促动器的气隙横截面。

一般地，根据以下等式计算衔铁行程Δh：

其中，用ΔE表示与所选择的曲线区段20和所产生的曲线区段22相对应的能量状态E₁和E₂之间的磁能量差，用n表示磁促动器的线圈的匝数，用μ₀表示导磁率，用Ψ表示磁通链并且用A₁和A₂表示气隙的横截面积。真空的导磁率μ₀通过1.26·10^-6VsA^-1m^-1定义。

以上等式的推导将示例性地根据磁促动器解释，所述磁促动器构造为罐磁体，所述磁促动器的气隙具有两个气隙横截面积A₁和A₂。根据以下等式得出磁能量密度：

E∝∫H·dB 等式(II),

在此，用H表示磁场强度，而用B表示磁场。通过B＝μ₀H和B＝Ψ/(nA)得出用于气隙中的磁能量E的以下等式：

在此，h₁和h₂表示气隙的根据衔铁端部位置的不同高度。

如果衔铁在其端部位置之间运动衔铁行程Δh，则得出以下等式：

因此，对于能量差，根据以下的等式得出：

不同地列出式子，由此得出以下的等式：

变换等式(VI)得出以上的等式(I)。

基于衔铁行程的求取进行积分，其方式是，对于所选择的曲线区段20和所产生的曲线区段22分别计算第一部分区间中的积分∫I·dΨ，其中，该积分从Ψ＝0延伸至点P1中的Ψ值。在此，被积函数I表示函数在第一部分区间中的电流变化曲线，而用dΨ表示微分。

根据图3A，3B和4说明物理的基本原理，根据本发明的方法基于该基本原理。

图3A示出分别具有不同大地确定尺寸的气隙d1，d2和d3的磁回路或者说磁促动器的两种不同磁芯材料的特性曲线变化，其中，磁通链Ψ作为通过磁回路的电流I的函数来描绘。根据划成虚线的曲线示出第一磁芯材料，而根据实线的曲线示出第二磁芯材料。在此，d1>d2>d3适用于各磁回路中不同大地确定尺寸的气隙。基于Ψ特性曲线可见，各气隙越大，则在磁回路中的电流I相同的情况下磁通链Ψ越小。

图3B示出一曲线图，在该曲线图中，针对图3A的各磁回路的或者说磁促动器的两种不同磁芯材料，根据磁场强度H描绘磁场B，其中，根据划成虚线的曲线示出第一磁芯材料，而根据实线的曲线示出第二磁芯材料。然后，具有增加的H的第一磁芯材料具有比第二磁芯材料更低的B值和因此更小的能量密度。因此，从图3A和图3B可见，两种磁芯材料的不同磁特性在能量上在所示出的两条特性曲线中表现出来。

图4示出在不同的实施变型中物理特性量AKG根据用于构造为具有衔铁的磁阀的磁促动器的或者说磁回路的磁通链Ψ的变化曲线，所述不同的实施变型包括两种不同的磁芯材料和两种由不同大的气隙确定的衔铁行程。在纵坐标上以A·V^-1·s^-1为单位描绘物理特性量AKG。在横坐标上以V·s为单位描绘磁通链Ψ。根据两条划成虚线的曲线28，28’示出构造有第一磁芯材料的磁促动器的AKG特性曲线，而根据两条划成实线的曲线29，29’示出构造有第二磁芯材料的磁促动器的AKG特性曲线。两条下方的特性曲线28，29与两条上方的特性曲线28’，29’的区别在于，在两条上方的特性曲线28’，29’中，在脱离的衔铁位置中的气隙比在两条下方的特性曲线28，29中更大地确定尺寸。物理特性量AKG由关系AKG＝ΔI/Ψ定义，其中，电流强度差ΔI由在衔铁的从气隙脱离的位置中经过磁促动器的电流I’和在如下衔铁位置中经过磁促动器的电流I’’之间的差确定，在所述衔铁位置中，衔铁固定在气隙中，因此ΔI＝I’-I’’适用于电流强度差。为了获得单个的AKG特性曲线，分别测量和记录或者说存储一方面具有可自由运动的衔铁的磁促动器的磁滞回线和另一方面具有固定在气隙中的衔铁的磁促动器的磁滞回线，基于此在第一磁滞回线中选择一曲线区域，典型地通过衔铁从气隙的脱离描述该曲线区域的特征，并且，由测量系列提取配属于该曲线区域并且作为值对存储的测量值W₁(Ψ(i),I’(i))_i＝1…N,以便与来自所测量的第二磁滞回线的测量值W₂(Ψ(i),I’’(i))_i＝1…N比较，其中，所述测量值W₂(Ψ(i),I’’(i))_i＝1…N代表第二磁滞回线的这样的曲线区域，所述曲线区域与第一磁滞回线的曲线区域位于相同的象限内和在相等的Ψ值上(i表示从1至N的连续的控制变量)；在比较时，这样构成差，使得对于每个Ψ(i)，由两个相互配属的数值表W₁和W₂的值I’(i)和I’’(i)构成相应的差ΔI_i，从而对于i＝1…N求取值ΔI_i＝I’(i)-I’’(i)，所述值保存在数值表D(Ψ(i)，ΔI(i))_i＝1…N中，以便由此求取描述磁促动器的衔铁行程特性的特征的物理特性量AKG，所述特性量对于所有的i＝1…N作为特性曲线场AKG(i)＝ΔI(i)/Ψ(i)准备着。从图4中的四条AKG特性曲线28，28’，29，29’的变化曲线可见，在磁芯材料不同的情况下衔铁行程也由相同的特性量AKG描绘。此外，在不同磁芯材料的磁流Ψ不太高并且气隙尺寸相同的情况下，特性量AKG几乎恒定地延伸，其中，在磁流Ψ相对高的情况下才进行特性量AKG的逐渐地降低。

图5示出具有根据本发明的方法100的重要方法步骤的流程图。在第一步骤101中测量磁滞回线、即磁促动器的Ψ特性曲线，其方式是，使电流经过并且在此对所设置的每个电流值分别探测在测量线圈中感应的电压U_ind，以便根据积分∫U_inddt确定配属于分别设置的电流值的Ψ值并且将在此总地求取的值对(I，Ψ)保存在存储场中。替代地，也可以由具有U_ind＝U_Err-R·I的励磁线圈产生感应的电压，其中，U_Err表示励磁电压。在随后的步骤102中，从这样所检测的磁滞回线选择曲线区段，所述曲线区段具有衔铁的过渡的特征，优选具有衔铁从气隙的脱离运动的特征，其中，提取位于所选择的曲线区段的区间中的值对(I，Ψ)。在另外的步骤103中，根据所选择的曲线区段的变化曲线计算磁促动器的磁能E₁。在随后的步骤104中，在所选择的曲线区段的区间中产生一函数，该函数模拟在如下衔铁位置中的磁促动器，在该衔铁位置中，衔铁在其第一输出位置中保持固定，即优选在磁芯上保持固定。为此，根据该优选的实施例，在该区间中产生一个多项式、优选立方样条函数。在另外的步骤105中，根据所产生的函数的变化曲线计算磁促动器的磁能E₂。在紧随后的步骤106中，确定两种能量状态的差ΔE＝E₁-E₂，该差作为用于衔铁行程的度量使用。最后，在步骤107中，借助于在先前的步骤106中所确定的能量差和磁促动器的气隙的横截面积求取衔铁行程。

图6示出具有用于借助于优选构造为电子控制单元的信号发生器对称地调控磁促动器的电压轮廓31和电流轮廓32的曲线图30，其中，施加在磁促动器的线圈上的电压U的和流经线圈的电流I的信号幅度A作为时间t的函数示出。电压示例性地构造为具有正的信号高度+U_ECU和负的信号高度-U_ECU的矩形信号(ECU：电子控制单元)，而对于电流I形成斜坡状的变化曲线。基于电流斜坡在正的或者说负的电压信号期间几乎指数级地升高及下降分别得出恒定电流区域32’，所述恒定电流区域使用于确定线圈电阻R，该线圈电阻在没有测量线圈的情况下使用于U_ind的计算。现在，为了确定构造为喷射阀或者说喷射器的磁促动器的衔铁行程，在此在不干扰喷射循环的情况下，在所配属的内燃机起动之前短时间，更确切地说在点火的接通和内燃机的起动之间的时间段内，根据在图6中所示出的曲线图进行对这类磁促动器的调控。由此确保，在测量或者说检测磁促动器的磁滞并且接着确定衔铁行程期间，不可能出现无意的效果或者说测量技术的假象，其方式是，在测量阶段期间不进行燃油喷射并且喷射阀实际上是无压的。因此，消除潜在地影响衔铁运动的干扰因素。在诊断仪中，I(t)预给定也是可能的；在这种情况下，则从I(t)得出U(t)。

图7A示出具有用于借助于优选构造为电子控制单元的信号发生器单侧地调控磁促动器的电压轮廓41和电流轮廓42的曲线图30，其中，在纵坐标上描绘电压的和电流的信号幅度A，而在横坐标上示出时间t。这种调控与在图6中所示出的调控的区别在于，仅设置具有信号高度+U_ECU的正的矩形脉冲用于电压U，和仅设置正的电流斜坡用于电流I。磁促动器的线圈电阻R的确定在恒定电流区域42’中进行。调控的这种变型的实施方式也适合用于在磁促动器构造为喷射阀或者说喷射器的情况下确定衔铁行程。在单侧的调控中作为磁滞曲线检测的、根据电流I的Ψ特性曲线仅仅局限于第一象限并且在图7B中示出。因为通过感应的电压U_ind在时间上的积分进行Ψ值的确定，在具有正的电压信号和电流信号的单侧调控中，该积分的积分常数不确定，从而不但对于先行的分支而且对于返回的分支，曲线经过坐标零点，然而实际上移动剩磁磁化值地切割纵坐标轴。通过电流提高直到饱和区域15中来产生先行的分支16，其中，电流阈值位于饱和区域15之前，在该电流阈值情况下进行衔铁收回，而从饱和区域15出发的返回的分支由于电流的减小而出现，其中，在电流阈值位于饱和区域以下时进行衔铁脱离。对于所选择的曲线区段计算外推的或者说构成的曲线区段22。

为了执行根据本发明的方法而确定的设备包括用于调控磁促动器的信号产生装置和用于确定所调控的磁促动器的磁滞曲线10的探测装置以及计算和分析处理装置，其中，计算和分析处理装置构造用于，选择磁滞曲线10中具有衔铁从稳定的第一端部位置到稳定的第二端部位置中的过渡的特征的曲线区段20、根据所选择的曲线区段20的变化曲线来确定磁促动器在衔铁的稳定的第二端部位置中的磁能量状态、在所选择的曲线区段20的区间中产生曲线区段22(其中，所产生的曲线区段22模拟具有固定在衔铁第一端部位置中的衔铁的磁促动器，以便确定磁促动器的与之相对应的磁能量状态)和用于基于所选择的曲线区段20和所产生的曲线区段22的变化曲线来比较磁促动器的两种能量状态，以便基于此求取衔铁行程。符合目的地，探测装置构造为电流/电压测量仪。优选，计算和分析处理装置具有带有至少一个存储器的处理器，在所述存储器中，一方面存放根据本发明的方法作为计算机程序，并且另一方面缓存测量数据和所计算的数据。替代地，计算和分析处理装置可以构造为计算器。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.用于求取磁促动器的衔铁行程的方法，所述磁促动器具有至少一个气隙和衔铁，所述方法具有以下的方法步骤：

-确定所述磁促动器的磁滞曲线(10)，

-在所述磁滞曲线(10)中选择曲线区段(20)，所述曲线区段具有所述衔铁从稳定的第一端部位置过渡到稳定的第二端部位置中的特征，

-根据所选择的曲线区段(20)的变化曲线来确定所述磁促动器在所述衔铁的稳定的第二端部位置中的磁能量状态，

-在所选择的曲线区段(20)的区间产生一曲线区段(22)，其中，所产生的曲线区段(22)模拟具有固定在衔铁第一端部位置中的衔铁的磁促动器，以便确定所述磁促动器的与之相对应的磁能量状态，

-基于所选择的曲线区段(20)的和所产生的曲线区段(22)的变化曲线来比较所述磁促动器的两种能量状态，以便基于此求取所述衔铁行程。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了比较两种能量状态而构成两种能量状态的差。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，借助于至少一个多项式进行所述曲线区段(22)的产生，其中，这样选择所述多项式的系数和次数，使得在所述磁滞曲线(10)的由所选择的曲线区段(20)的区间边界预先给定的连接部位(K，P2)上分别实现平滑的过渡。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，用于所述至少一个多项式的区间被分解为至少两个部分区间，其中，所述部分区间之间的节点(P1)的位置由所选择的曲线区段(20)的一点在坐标轴上的投影确定，其中，所述点大约与所述衔铁到达其稳定的第二端部位置的事件相对应。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，借助于至少一个多项式所产生的曲线区段(22)的变化曲线在第一部分区间中具有恒定的斜率，该斜率借助于描述所述磁促动器的衔铁行程特性并且由商数ΔI/Ψ定义的物理特性量确定，其中，ΔI表示电流强度差，该电流强度差由在所述衔铁从所述稳定的第一端部位置脱离时经过所述磁促动器的电流I’和在所述衔铁固定在所述稳定的第一端部位置中时经过所述磁促动器的电流I”之间的差定义，而用Ψ表示配属于所述电流强度差ΔI的磁通链。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其特征在于，在由所选择的曲线区段(20)的区间边界预先给定的外推区间中，所述至少一个多项式构造为立方样条函数。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其特征在于，确定各曲线区段(20，22)的能量状态，其方式是，在第一部分区间的区间边界之内对相应的曲线区域(20，22)的变化曲线执行积分。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，为了确定所述磁促动器的磁滞曲线(10)，根据经过所述磁促动器的线圈的电流I检测磁通链Ψ。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，选择一曲线区段(20)，该曲线区段具有所述衔铁从其稳定的第一端部位置脱离到其稳定的第二端部位置中的特征。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，为了求取所述衔铁行程，考虑所述至少一个气隙的总横截面积，其方式是，根据以下等式计算所述衔铁行程Δh：

$\mathrm{\Δ}h=\frac{2\·\mathrm{\Δ}E\·n^2\·{\mathrm{\μ}}_0}{{\mathrm{\Ψ}}^2\·(\frac{1}{A_1}+\frac{1}{A_2})},$

其中，用ΔE表示与所选择的曲线区段(20)和所产生的曲线区段(22)相对应的能量状态之间的磁能量差，用n表示所述磁促动器的线圈的匝数，用μ₀表示真空的导磁率，用Ψ表示磁通链并且用A₁和A₂表示气隙的横截面积。

11.用于执行根据权利要求1至10中任一项所述的方法的设备，其包括用于调控所述磁促动器的信号产生装置和用于确定被调控的磁促动器的磁滞曲线(10)的探测装置以及计算和分析处理装置，其中，所述分析处理装置构造用于在所述磁滞曲线(10)中选择具有所述衔铁从稳定的第一端部位置过渡到稳定的第二端部位置中的特征的曲线区段(20)、用于根据所选择的曲线区段(20)的变化曲线来确定所述磁促动器在所述衔铁的稳定的第二端部位置中的磁能量状态、用于在所选择的曲线区段(20)的区间中产生曲线区段(22)，其中，所产生的曲线区段(22)模拟具有固定在衔铁第一端部位置中的衔铁的磁促动器，以便确定所述磁促动器的与之相对应的磁能量状态，并且所述分析处理装置构造用于基于所选择的曲线区段(20)的和所产生的曲线区段(22)的变化曲线来比较所述磁促动器的两种能量状态，以便基于此求取所述衔铁行程。

Claims (11)

1.用于求取磁促动器的衔铁行程的方法，所述磁促动器具有至少一个气隙和衔铁，所述方法具有以下的方法步骤：

-确定所述磁促动器的磁滞曲线(10)，

-在所述磁滞曲线(10)中选择曲线区段(20)，所述曲线区段具有所述衔铁从稳定的第一端部位置过渡到稳定的第二端部位置中的特征，

-根据所选择的曲线区段(20)的变化曲线来确定所述磁促动器在所述衔铁的稳定的第二端部位置中的磁能量状态，

-在所选择的曲线区段(20)的区间中产生一曲线区段(22)，其中，所产生的曲线区段(22)模拟具有固定在衔铁第一端部位置中的衔铁的磁促动器，以便确定所述磁促动器的与之相对应的磁能量状态，

-基于所选择的曲线区段(20)的和所产生的曲线区段(22)的变化曲线来比较所述磁促动器的两种能量状态，以便基于此求取所述衔铁行程。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了比较两种能量状态而构成两种能量状态的差。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，借助于至少一个多项式进行所述曲线区段(22)的产生，其中，这样选择所述多项式的系数和次数，使得在所述磁滞曲线(10)的由所选择的曲线区段(20)的区间边界预先给定的连接部位(K，P2)上分别实现平滑的过渡。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，用于所述至少一个多项式的区间被分解为至少两个部分区间，其中，所述部分区间之间的节点(P1)的位置由所选择的曲线区段(20)的一点在坐标轴上的投影确定，其中，所述点大约与所述衔铁到达其稳定的第二端部位置的事件相对应。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，借助于至少一个多项式所产生的曲线区段(22)的变化曲线在第一部分区间中具有恒定的斜率，该斜率借助于描述所述磁促动器的衔铁行程特性并且由商数ΔI/Ψ定义的物理特性量确定，其中，ΔI表示电流强度差，该电流强度差由在所述衔铁从所述稳定的第一端部位置脱离时经过所述磁促动器的电流I’和在所述衔铁固定在所述稳定的第一端部位置中时经过所述磁促动器的电流I”之间的差定义，而用Ψ表示配属于所述电流强度差ΔI的磁通链。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其特征在于，在由所选择的曲线区段(20)的区间边界预先给定的外推区间中，所述至少一个多项式构造为立方样条函数。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其特征在于，确定各曲线区段(20，22)的能量状态，其方式是，在第一部分区间的区间边界之内对相应的曲线区域(20，22)的变化曲线执行积分。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，为了确定所述磁促动器的磁滞曲线(10)，根据经过所述磁促动器的线圈的电流I检测磁通链Ψ。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，选择一曲线区段(20)，该曲线区段具有所述衔铁从其稳定的第一端部位置脱离到其稳定的第二端部位置中的特征。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，为了求取所述衔铁行程，考虑所述至少一个气隙的总横截面积，其方式是，根据以下等式计算所述衔铁行程Δh：

$\mathrm{\Δ}h=\frac{2\·\mathrm{\Δ}E\·n^2\·{\mathrm{\μ}}_0}{{\mathrm{\Ψ}}^2\·(\frac{1}{A_1}+\frac{1}{A_2})},$

其中，用ΔE表示与所选择的曲线区段(20)和所产生的曲线区段(22)相对应的能量状态之间的磁能量差，用n表示所述磁促动器的线圈的匝数，用μ₀表示真空的导磁率，用Ψ表示磁通链并且用A₁和A₂表示气隙的横截面积。

11.用于执行根据权利要求1至10中任一项所述的方法的设备，其包括用于调控所述磁促动器的信号产生装置和用于确定被调控的磁促动器的磁滞曲线(10)的探测装置以及计算和分析处理装置，其中，所述分析处理装置构造用于在所述磁滞曲线(10)中选择具有所述衔铁从稳定的第一端部位置过渡到稳定的第二端部位置中的特征的曲线区段(20)、用于根据所选择的曲线区段(20)的变化曲线来确定所述磁促动器在所述衔铁的稳定的第二端部位置中的磁能量状态、用于在所选择的曲线区段(20)的区间中产生曲线区段(22)，其中，所产生的曲线区段(22)模拟具有固定在衔铁第一端部位置中的衔铁的磁促动器，以便确定所述磁促动器的与之相对应的磁能量状态，并且所述分析处理装置构造用于基于所选择的曲线区段(20)的和所产生的曲线区段(22)的变化曲线来比较所述磁促动器的两种能量状态，以便基于此求取所述衔铁行程。