CN107407220B - 用于获取喷射器的闭锁元件的往复运动的特征点的方法和喷射系统 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于获取喷射器的闭锁元件的往复运动的特征点的方法和一种喷射系统。用于所述闭锁元件的驱动设备的信号被用于探测该特征点，并且进行这个信号的专门的处理。将被提供的信号倾斜到额定‑信号斜度上，确定被倾斜的信号的最小值或者最大值并且由此获取该闭锁元件的往复运动的特征点。所述喷射系统具有传感器以及计算单元，所述传感器被设计用于为所述特征点提供该驱动设备的信号，所述计算单元被设计用于执行专门的信号处理。

Description

用于获取喷射器的闭锁元件的往复运动的特征点的方法和喷 射系统

技术领域

本发明涉及一种用于获取喷射器的闭锁元件的往复运动的特征点的方法，其中，用于所述闭锁元件的驱动设备的信号被用于探测该特征点。

背景技术

在用于内燃机的喷射系统中通常执行具有部分地非常小的间隔的多点（次）喷射模型。在此追求以下目标：通过所述喷射模型（Einspritzmuster）和喷射曲线在排放、燃烧噪声和消耗方面优化燃烧。所述喷射系统必须为这个目标确保各个喷射的高的量精度。另外一个重要的方面是精确地实施驾驶员期望力矩，其中，量误差大多直接导致扭矩误差。喷射过程的数目越高，所述喷射量误差越强烈地累加为扭矩偏差。

为了改进这样的喷射系统的量精度执行喷射量调节。用于这样的喷射量调节的前提是该喷射器的、也就是说喷射阀或者喷射针的闭锁元件的位置探测。

在此重要的是，在所有的运行方式中和在外部的影响下以及在相对于电压-和电荷测量误差的公差中，可靠和精确地探测该喷射阀的打开-和关闭事件。

DE 10 2011 082 455 B4公开了一种用于监视通过喷射喷嘴喷射的流体喷射量的方法，其中，所述喷射喷嘴被闭锁元件打开和关闭，所述闭锁元件在往复运动中在关闭位置与行程位置之间被引导。在这种方法中探测该往复运动的四个特征点。由获取的、往复运动的四个特征点计算喷射量。为了确定特征点而使用用于所述闭锁元件的驱动设备的信号。驱动设备的信号优选能够包括该驱动设备的电容、电压、电容变化或者电压变化。

例如，为了探测该喷射阀的打开-和关闭事件，从电荷和电压中形成电容信号。该喷射针作用到所述驱动设备上的力作用或者在所述关闭时的力最大值能够被探测为在所述电容信号中的电容最小值。以这种方式能够获取例如关闭时间点。

但是，在这种做法中，弱信号会引发问题，所述弱信号尤其是由在高压力情况下的小喷射量引起的。这些弱信号不具有或者只具有不足的信号特征（Signalausprägung）或者只具有最小的特征（Ausprägung），从而使得不能够或者只能够不充分地探测该闭锁元件的往复运动的相应的事件或者特征点。

发明内容

本发明所基于的任务在于，提供开头说明的类型的方法，所述方法实现该闭锁元件的往复运动的特征点的特别精确的获取。

根据本发明，在给出的类型的方法中通过下述步骤解决这个任务：

为所述特征点提供该驱动设备的信号；

为所述信号计算回归直线；

计算额定-信号斜度（Soll-Signalsteigung）；

将被提供的信号倾斜到所述额定-信号斜度上；

探测被倾斜的信号的最小值或者最大值；和

从被探测的最小值或者最大值中获取该特征点。

为了在信号特征小的情况下也能够评估用于获取该闭锁元件的往复运动的特征点的信号，所述信号以待计算的程度倾斜、即被倾斜到该信号的期望的斜度上。该信号的这种标准化（Normierung）导致与相应的精度增益的明显的平等（Gleichstellung）。该最小值或者最大值的信号特征被统一或者才被实现。

根据本发明的做法，被提供的信号在评估窗口中倾斜一定程度，导致在获取该闭锁元件的往复运动的特征点时的明显的改进。除了实现弱信号的探测之外，利用根据本发明的方法还能将干扰的影响强烈地最小化。相应的测量误差能够因此相对于所述探测结果被几乎消除。

在根据本发明的方法的一种特别优选的变型方案中，该闭锁元件的关闭时间点作为特征点被获取。

尤其是，在根据本发明的方法中，利用压电式执行器作为驱动设备进行工作。所述压电式执行器能够同时被用作传感器，以便探测所述特征点。在此，尤其执行电压-和电荷测量，由此获取相应的电容信号，然后能够以根据本发明的方式评估所述电容信号。

因此，根据本发明优选的是，提供相应的驱动设备的电容信号或者力信号。

如果将本发明与所述力信号联系起来，则根据本发明的方法同样导致不安全性的消除。所述力信号在该驱动设备、尤其是压电式执行器的参数变化方面非常敏感。温度变动或者由所述温度变动推导的参数导致不同信号形式。如果将根据本发明的方法应用于所述力信号，则产生说服力的明显的增益。所述最大值稳定地位于具有几乎相同的特征的相同位置处。因此，根据本发明执行的标准化导致能够评估的和恒定的最大值位置。

尤其是在低的压电电压、在大约0V的情况下，不再能够有意义地评估所述电容信号，因为被所述压电电压分开（dividieren）。尤其是，所述力信号、更确切地说尤其是用于探测该关闭时间点的力信号是有利的。

在根据本发明的方法的变型方案中，被提供的信号标准化到为零的额定-信号斜度上。尤其是，在这种情况下，电容曲线标准化到为零的斜度上。压电电容在此清除（bereinigen）了压电迟滞（Piezohysterese），并且所述力作用是近似恒定的，从而使得产生为零的斜度。

本发明此外还涉及具有至少一个喷射器、控制设备和计算单元的喷射系统，其中，所述喷射器具有用于关闭和打开喷射喷嘴的闭锁元件、用于在往复运动中引导该闭锁元件的驱动设备和用于探测该闭锁元件的往复运动的特征点的传感器。

根据本发明，所述传感器被设计用于为所述特征点提供该驱动设备的信号，并且所述计算单元被设计用于为被提供的信号计算回归直线、计算额定-信号斜度、将被提供的信号倾斜到所述额定-信号斜度上、探测被倾斜的信号的最小值或者最大值并且从所述最小值或者最大值中获取所述特征点。

因此，被设置的传感器为所述特征点提供该驱动设备的信号，并且所述计算单元以根据本发明的方式评估这个信号，从而使得可靠和精确地获取该闭锁元件的往复运动的特征点是可能的。

所述传感器优选被设计用于对于该闭锁元件的关闭时间点提供信号。因此，对于小的信号特征也能够评估被探测的关闭时间点信号。

所述驱动设备优选是压电式执行器，所述压电式执行器此外还优选同时起传感器作用。以这种方式，在没有附加的装置的情况下信号探测是可能的。

优选的信号量是电容信号和力信号。在前一种情况下，所述传感器优选提供该驱动设备的电压信号和电荷信号，并且由此获取电容信号。当然，也能够经由电容传感器直接提供电容信号。在第二种情况下，所述传感器提供该驱动设备的力信号。

至于信号评估，所述计算单元因此优选如此被设计，使得所述计算单元将被提供的信号标准化到为零的额定-信号斜度上。

附图说明

下面根据实施例结合附图详细地阐述本发明。附图示出：

图1喷射系统的示意性图示；

图2在图1中被示出的喷射喷嘴的闭锁元件的往复运动的时间曲线；

图3该电容信号到额定-斜度上的倾斜；

图4该力信号的倾斜；

图5上面的图示：电容输出信号；下面的图示：根据本发明处理后的信号；

图6上面的图示：力输出信号；下面的图示：根据本发明处理后的力信号；

图7根据本发明执行的信号处理的流程示意图。

具体实施方式

在图1中在方框图中示意性地示出了用于喷射流体的喷射量的喷射系统1。所述喷射系统1包括控制装置2以及喷射喷嘴3和计算单元4。所述喷射喷嘴3包括闭锁元件7、驱动设备5以及传感器6，所述闭锁元件在示出的实施例中是喷嘴针，所述喷嘴针放置在喷嘴针座中。所述驱动设备5是压电式执行器，所述压电式执行器通过施加电压改变其中含有的压电晶体的形状，并且因此提升或降低所述闭锁元件7，即在往复运动中引导所述闭锁元件7。所述闭锁元件7为此与所述驱动设备5刚性地连接，并且通过弹簧9被从该喷射喷嘴3的周壁10向下挤压，从而使得所述闭锁元件7在静止状态下，即在不操纵该驱动设备5的情况下，将所述喷射喷嘴3、更准确地说是该喷射喷嘴3的孔11关闭。

所述传感器6是电容式传感器，所述电容式传感器具有两个平行的板，所述板安装在该闭锁元件7的相对置的侧处。如果所述闭锁元件7被所述驱动设备运动，则由所述传感器6测量的电容发生改变。所述传感器6在此直接安装在所述驱动设备5处，或者也能够是该驱动设备5的一部分。代替电容式传感器，也能够设置用于测量该压电式执行器的电压的传感器。所述电压作为该压电式执行器的信号能够被简单地确定，其中，在例如通过施加的电流获知该压电式执行器的电荷的情况下，也能够附加地获取所述电容。然而，所述传感器6也能够被设置用于在质量上和数量上探测所提到的测量量的变化。

在另一种未示出的实施方式中，所述压电式执行器同时起传感器的作用，所述传感器检测所述电压和电荷并且由此推导电容信号。

所述传感器6通过该电容的时间曲线探测该闭锁元件7的往复运动的特征点。由传感器6测量的电容以及所述特征点经由线路8被传输到所述计算单元4处，所述计算单元进行相应的信号评估。

图2示出该喷嘴针的往复运动的时间曲线。在此示出了四个特征点OPP_l、OPP_2、OPP_3和OPP_4，所述特征点对应于针打开时间点、最大的打开点、关闭过程的开端和所述关闭时间点。在下文中说明作为特征点的关闭时间点的获取。

为了探测该关闭时间点（OPP_4），由所述传感器获取电荷-和电压信号，由此由所述计算单元计算所述电容信号。该闭锁元件（该喷射针）作用到所述驱动设备（所述压电式执行器）上的力作用或者在所述关闭时的力最大值能够被探测为在所述电容信号中的电容最小值。于是由此已知所述关闭时间点（OPP_4）。

但是在此，弱信号会引发问题，所述弱信号不具有或者只具有不足的信号特征。关于这一点，执行在下文中说明的信号处理（Signalaufbereitung）。

图3在上面的图示中示出所述电压信号20，在中间的图示中示出所述电荷信号21。由此获取所述电容信号22。对于这个信号，计算回归直线23，并且所述信号被倾斜到该信号的期望的斜度上。关闭信号的这种标准化导致与相应的精度增益的明显的平等。所述最小值的信号表示被统一或者才被实现。所述压电电容清除了压电迟滞，并且所述力作用是近似恒定的或者所述信号斜度是零。因此，电容曲线标准化到为零的斜度上。在24处示出相应的标准化的电容曲线。

尤其是在低的压电电压、大约0 V的情况下，不再能够再有意义地评估所述电容信号。尤其是，然后，用于探测该关闭时间点的力信号是有利的。

图4示出用于探测该关闭时间点的力信号的倾斜。

图5示出在电容信号的情况下被执行的信号处理。在上面的图示中示出了所述电容输出信号，而在下面的图示中示出了根据本发明处理后的信号。能够看出被明显地表示的最小值，所述最小值对应于所探求的关闭时间点（OPP_4）。

图6示出该力信号的信号处理。在上面的图示中示出了与假定的压电参数具有强烈的相关性的力输出信号。在下面的图示中能够看到在使用根据本发明的方法处理之后的力信号。被明显地表示的最大值对应于所述关闭时间点。

图7示出根据本发明执行的、通过在所述评估窗口中将该信号倾斜到所述额定-斜度上的信号处理的流程示意图。根据步骤50，该喷射阀的关闭时间点信号作为电容或者力信号被获取。在步骤52中计算配属的回归直线。根据步骤51，获取喷射参数：喷射量、喷射器温度和轨压力，由此在步骤53中计算该额定-信号斜度。

在步骤54中，所述电容-或者力信号被倾斜到所述额定-信号斜度上。在步骤55中探测在被倾斜的信号中的最小值或者最大值，并且由此计算该关闭时间点。

Claims (10)

1.用于获取喷射器的闭锁元件（7）的往复运动的特征点的方法，其中，用于所述闭锁元件（7）的驱动设备（5）的信号用于探测所述特征点，所述方法具有下述步骤：

为所述特征点提供所述驱动设备（5）的信号；

为所述信号计算回归直线（23）；

计算额定-信号斜度；

将被提供的信号倾斜到所述额定-信号斜度上；

探测被倾斜的信号的最小值或者最大值；和

从被探测的最小值或者最大值中获取所述特征点，其中被提供的信号标准化到为零的额定-信号斜度上。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述闭锁元件（7）的关闭时间点（OPP_4）作为特征点进行获取。

3.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，使用压电式执行器作为驱动设备（5）进行工作。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，提供所述驱动设备（5）的电容信号或者力信号。

5.具有至少一个喷射器、控制设备（2）和计算单元（4）的喷射系统（1），其中，所述喷射器具有用于关闭和打开喷射喷嘴（3）的闭锁元件（7）、用于在往复运动中引导所述闭锁元件（7）的驱动设备（5）和用于探测所述闭锁元件（7）的往复运动的特征点的传感器（6），其中，

所述传感器（6）被设计用于为所述特征点提供所述驱动设备（5）的信号，并且

所述计算单元（4）被设计用于为被提供的信号计算回归直线（23）、计算额定-信号斜度、将被提供的信号倾斜到所述额定-信号斜度上、探测被倾斜的信号的最小值或者最大值并且从所述最小值或者最大值中获取所述特征点，其中所述计算单元（4）如此被设计，使得所述计算单元将被提供的信号标准化到为零的额定-信号斜度上。

6.根据权利要求5所述的喷射系统，其特征在于，所述传感器（6）被设计用于为所述闭锁元件（7）的关闭时间点（OPP_4）提供信号。

7.根据权利要求5或者6所述的喷射系统，其特征在于，所述驱动设备（7）是压电式执行器。

8.根据权利要求7所述的喷射系统，其特征在于，所述传感器是起传感器作用的压电式执行器。

9.根据权利要求5所述的喷射系统，其特征在于，所述传感器提供所述驱动设备（7）的电压信号和电荷信号，并且由此获取电容信号。

10.根据权利要求5所述的喷射系统，其特征在于，所述传感器提供所述驱动设备的力信号。

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