CN107429654A - 确定电磁阀的升程 - Google Patents

Abstract

提供用于确定电磁阀（1）的衔铁（9）的行程的装置和方法，所述电磁阀（1）具有线圈（3）和能够由磁力来移位的衔铁（9），其中，所述方法具有：提供至少一个参考数据集（42、44、46、57、59、61、63），所述参考数据集（42、44、46、57、59、61、63）包括在已知的行程的量值的情况下的穿过所述线圈的电流（I）的量值和所述磁通量（Ψ）的量值；产生穿过所述电磁阀（1）的线圈（3）的电流以便产生磁场，从而在所述衔铁（9）上产生磁力，所述磁力使所述衔铁沿用于打开闭合元件（11）的方向来移位；当所述衔铁（9）邻接抵靠所述闭合元件（11）的驱动器（13）时，确定所述磁通量（Ψ）的量值；以及以所述磁通量的所确定的量值和所述参考数据集为基础来确定所述行程的量值。

Description

确定电磁阀的升程

技术领域

本发明涉及用于确定电磁阀的衔铁的行程的方法和装置，所述电磁阀特别地用于汽车中以进行燃料喷射。本发明还涉及用于致动电磁阀的方法，其中，致动是基于电磁阀的衔铁的依照本发明所确定的行程。

背景技术

电磁阀或螺线管喷射器可用于将燃料喷射到燃烧室中（例如，喷射到汽缸中）。所述类型的螺线管喷射器（也称为线圈型喷射器）具有线圈，当电流流动穿过所述线圈时，所述线圈产生磁场，由此在衔铁上施加磁力，使得衔铁被移位以便实现喷嘴针阀的或闭合元件的打开和关闭，从而达到打开和关闭电磁阀的目的。如果电磁阀或螺线管喷射器在衔铁与喷嘴针阀之间或在衔铁与闭合元件之间展现所谓的空行程，则衔铁的移位并非立即而是仅在衔铁已被移位了该量值的空行程之后才引起闭合元件的或喷嘴针阀的移位。

当将电压施加到电磁阀的线圈时，磁力导致衔铁沿极片的方向运动。借助于机械联接件（例如，机械接触件），在已克服了空行程之后，喷嘴针阀或闭合元件同样地运动，并且在对应的移位的情况下打开喷射孔以便将燃料供给到燃烧室中。如果电流继续流动穿过线圈，则衔铁和喷嘴针阀或闭合元件进一步运动，直到衔铁到达极片处并邻接抵靠该级片。衔铁邻接抵靠闭合元件的或喷嘴针阀的驱动器所在的位置与衔铁邻接抵靠极片所在的位置之间的距离也被称为针阀行程或工作行程。为了将阀关闭，停用施加到线圈的激励电压，并且使线圈短路，使得磁力消失。由于储存在线圈中的磁场的消失，所以线圈的短路导致电压的极性颠倒。借助于二极管来限制电压的量值。由于例如由弹簧提供的回复力，包括衔铁的喷嘴针阀或闭合元件运动到关闭位置中。这里，以相反顺序经历空行程和针阀行程。

在电磁阀打开期间的针阀运动的开始时间取决于空行程的量值。针阀或衔铁邻接抵靠极片的时间取决于针阀行程或工作行程的量值。在相同的电力致动的情况下，针阀运动开始（打开）的和针阀运动结束（关闭）的喷射器特定的时间变化导致不同的喷射量。

根据现有技术，空行程和工作行程目前在喷射器装配过程或阀装配过程期间被机械地设定并测量。然而，已证实，电磁阀的空行程和/或衔铁行程会由于走合过程或磨损（例如，部件的安置）在使用寿命内或在操作持续时间内变化。这会导致所期望的喷射量或分布相对于燃烧过程的时间发生不受控制、不被识别或不受监控的变化。常规上，未执行对于在喷射器的使用寿命期间的行程值的或行程值变化的确定。

发明内容

因此，本发明的目标是提供用于确定电磁阀的衔铁的行程的方法和装置，所述方法展现高的可靠性和准确性，使得此外可以以所确定的行程（特别地，空行程和/或工作行程）为基础来执行对电磁阀的致动以便确保或达到所期望的喷射量和关于燃料喷射时间的所期望的分布。

所述目标是借助于独立权利要求的主题来实现的。从属权利要求具体说明本发明的具体实施例。

本发明的实施例提出用于识别空行程的和/或针阀行程的行进的方法。这里，可使用空行程、针阀行程和/或工作行程的量值来确定喷射特征，例如，作为对喷射特征作基于模型的计算的参数。此外，在不具有空行程的喷射器概念的情况下，仅确定针阀行程或工作行程。

根据本发明的第一方面，提供一种用于确定电磁阀衔铁的行程（空行程和/或工作行程）的方法，所述电磁阀具有线圈和能够由磁力来移位的衔铁（在所述衔铁的帮助下，借助于可控闭合元件可以将燃料喷射到燃烧室中）。这里，所述方法具有：提供至少一个（或多个）参考数据集，所述参考数据集包括在已知的行程的量值的情况下的穿过线圈的电流的量值和磁通量的量值；产生穿过电磁阀的线圈的电流以便产生磁场，从而在衔铁上产生磁力，所述磁力使所述衔铁沿用于打开闭合元件的方向来移位；当衔铁邻接抵靠闭合元件的驱动器时，确定磁通量的量值；以及以磁通量的所确定的量值和参考数据集为基础来确定行程的量值。

所述方法可在车间、在生产厂家抑或在处于操作状态的车辆中来实施。可确定空行程和/或工作行程。在已知的行程的量值的情况下且特别地在不同的已知的行程的情况下，可从训练数据或借助于电磁阀处的测量来确定参考数据集。这里，例如，例如可以关于例如极片的位置来有意地调节同一电磁阀，以便由此获得不同的工作行程和/或空行程。可光学或机械地测量这些行程以达到创建参考数据集的目的。

磁通量可延伸例如穿过衔铁和例如穿过极片的一些部分，并且还穿过闭合元件的或闭合元件的驱动器的一些部分，所述驱动器特别地是环状驱动器。

通过施加所确定的电压可产生电流，所确定的电压特别地依照所确定的电压分布来施加，在电压分布中，电压关于时间而变化。这里，可例如从线圈的欧姆电阻、电压以及电流来用数学方法确定磁通量，特别地从流动穿过线圈的电流、从施加到线圈的电压以及从线圈的欧姆电阻来用数学方法确定磁通量。这里，可通过关于电压与电流乘以欧姆电阻的差求积分来获得磁通量。

如果在电流相同的情况下所确定的磁通量等于参考数据集中观察到的磁通量，则可以推断出行程的量值等于（参考数据集的）行程的已知量值。如果磁通量的所确定的量值偏离于在参考数据集中电流强度相同的情况下的磁通量的量值，则可以推断出行程的量值已发生变化。凭借参考数据集中的行程的已知量值具有添加到其的行程变化，可以执行对行程的量值的相对确定，所述行程变化和磁通量的所确定的量值与参考数据集中的磁通量的量值的偏差成比例。因此，参考数据集可以描述在磁通量变化的情况下的行程变化，这可以通过（特征图的）的梯度来表达。以这种方式，能够执行相对行程确定。在从先前测量没有得知绝对行程的情况下，可以至少确定行程变化（漂移）并对行程变化作出反应。

在其他实施例中，参考数据集准许进行绝对行程确定。

通过使用参考数据集，可以比从现有技术已知的更容易且更准确地执行对行程量值的确定。

参考数据集可例如表示为坐标系中的曲线（二维曲线），在所述坐标系中，流动穿过线圈的电流被标绘在一个轴（例如，X轴）上，并且磁通量（例如，如所计算的）被标绘在另一轴（例如，Y轴）上。这里，所述曲线可例如包括在衔铁的或闭合元件的运动期间的所有阶段、在电磁阀的打开和/或关闭期间，或特别地仅在打开期间。在其他实施例中，所述曲线仅包括表示整个运动序列的曲线的部分区域，特别地在衔铁朝极片运动期间的部分区域，然而在这种情况下，闭合元件保持固定（也就是说，不运动），且衔铁因此不移位但与闭合元件或闭合元件的驱动器接触。以这种方式，参考数据集的范围可以保持是小的，并且可以更方便地且更快速地创建参考数据集。因此，可以在不打开电磁阀的情况下执行所述方法，例如以便避免排放。

此外，所述方法可包括确定磁通量的所确定的量值与配给有相同电流值的参考数据集的磁通量的量值的偏差。此外，所述方法可具有：将磁通量的量值的已知的敏感度（作为导数或差商来计算）用作行程（例如，空行程或工作行程）的量值的函数，或将行程量值的已知的敏感度用作磁通量量值的函数，以便确定行程的量值。因此，将可以例如执行相对行程量值确定。因此，可以容易地执行所述方法，因为可仅需要偏差和敏感度来确定行程的量值。

可例如在达到第一状态之前确定磁通量的量值，在所述第一状态下，衔铁开始使闭合元件移位。因此，可以避免电磁阀打开，电磁阀打开可例如导致不期望的排放。因此，无需打开或随后关闭电磁阀。因此，能够容易地且快速地执行所述方法。

特别地，可在达到另外的状态之后（但在达到第一状态之前）确定磁通量的量值，从所述另外的状态出发，衔铁的空行程已被克服并且衔铁邻接抵靠闭合元件的驱动器。如果在衔铁正邻接抵靠闭合元件的驱动器时穿过线圈的电流进一步增加，则磁力增加但闭合元件初始不移位，因为为了使闭合元件移位，必须克服可例如由复位弹簧产生的相反力。然而，对所述静态状态期间的磁通量的追踪和/或记录和/或测量和/或计算可以有利地允许得出关于电磁阀的行程或工作行程的结论，在所述静态状态下，衔铁顶靠闭合元件的驱动器且磁力增加。特别地，在穿过线圈的电流发生变化的情况下所述状态下的磁通量的变化可作为行程的函数而发生，使得能够从磁通量的变化推断出行程。

依照所述方法中的一个选项，特别地在图表中考虑电流量值和磁通量量值的量值对（特别地，所述量值对被标绘在图表中），所述量值对（特别地，在依照致动分布将电压施加到线圈的情况下）可对应于在电磁阀的关闭过程期间闭合元件的或衔铁的状态轨迹。这里，第一状态可与一量值对相关联，在所述量值对的情况下，梯度的符号沿着状态轨迹发生变化。因此，有可以以简单且可靠的方式检测第一状态。曲线可具有第一状态下的拐点。

在经不同设定的极片位置的情况下，可由在（相同的）电磁阀处的测量来实施参考数据，以便确定用于不同行程的参考数据。因此，可以以简单的方式来获得参考数据。使用同一个电磁阀确保了避免由于两个不相同的电磁阀的可能不同材料或略微不同的几何结构所造成的不准确性。

借助于极片位置的调节，例如可以设定并且其后可选地还机械地或光学地测量某个工作行程（或空行程）。就此，可以依照电压分布将电压施加到线圈，并且可以借助于电压分布的变化过程（Verlauf）来测量电压和电流。使用代数方法，可以由线圈的电流、电压和电阻来计算磁通量。然后，可在图表中图示出亦或在表中列出电流和磁通量。为了确定行程（特别地，工作行程和/或空行程），仅需要使用图表中的位于第一状态之前的那部分曲线。

然后，可以通过记录衔铁的或闭合元件的状态轨迹的至少一部分来获得在电磁阀的使用寿命中的某个点的未知行程，其中，将所述状态轨迹或状态轨迹的该部分与参考数据的状态轨迹或状态轨迹的该部分相比较。状态轨迹与参考状态轨迹的偏差，特别地是在第一状态之前或一直到达到第一状态的点为止的状态轨迹与参考状态轨迹的偏差指示行程的变化。可自磁通量的差异和敏感度（例如，作为磁通量的函数的行程）来计算所述变化。

为了产生穿过线圈的电流，首先，可施加特别地在3 V与65 V之间的升高电压（例如，矩形），且随后可施加特别地在6 V与14 V之间的保持电压。此类电压分布的总持续时间可达到例如1 ms与3 ms之间，其中，施加升高电压的持续时间可例如达到0.2与0.7 ms之间。其他参数是有可能的。

衔铁可特别地包括带槽铁磁材料和/或相对于彼此电绝缘的铁磁材料层，以便减少涡电流。因此，可以支持甚至相对高的升高电压以达到执行行程确定的目的。如果衔铁不具有带槽铁磁材料并且不具有电绝缘层，则升高电压可例如被设定到更低的值，例如在3 V与18 V之间，特别地设定到近似3 V、6 V、12 V或18 V。因此，可以促进特别地对第一状态的识别。

根据本发明的第二方面，此外，提供一种用于致动电磁阀的方法，所述电磁阀具有线圈和能够由磁力来移位的衔铁，并且在所述衔铁的帮助下，可以借助于可控闭合元件将燃料喷射到燃烧室中。这里，所述方法具有：实施根据前述实施例中的任一项所述的确定电磁阀的衔铁的行程的方法；以及还以所确定的行程（特别地，工作行程和/或空行程）为基础来致动电磁阀的线圈。例如，作为所确定的行程的函数，如果确定工作行程和/或空行程已关于先前的行程而增加或减小，则相应地可改变，特别地减小或增加出于打开所述电磁阀的目的来对升高电压进行施加与出于关闭所述电磁阀的目的而对电压进行施加之间的持续时间。因此，即使在使用寿命期间行程发生变化的情况下，仍可以确保或达到燃料的所期望的喷射量或所期望的喷射特征。

将理解的是，结合用于确定电磁阀衔铁的行程的方法而已经被单独地或以任何组合形式得到描述、提供或使用的特征同样能够单独地或以任何组合形式适用于按照本发明的实施例的用于确定电磁阀衔铁的行程的装置，并且反之亦然。

根据本发明的第三方面，此外，提供用于确定电磁阀衔铁的行程的装置，所述电磁阀具有线圈和能够由磁力来移位的衔铁。这里，所述装置具有：存储器，所述存储器用于提供至少一个参考数据集，所述参考数据集包括在已知的行程的量值的情况下的穿过所述线圈的电流的量值和所述磁通量的量值；驱动器，所述驱动器用于产生穿过电磁阀的线圈的电流以便产生磁场，从而在所述衔铁上产生磁力，所述磁力使所述衔铁沿用于打开闭合元件的方向来移位；以及确定模块，所述确定模块被设计成：当所述衔铁邻接抵靠所述闭合元件的驱动器时，确定所述磁通量的量值；以及以所述磁通量的所确定的量值和所述参考数据集为基础来确定所述行程的量值。

所述装置可以例如是专用车间装置、装配车间装置或生产工厂装置，或可例如集成在发动机控制器中，使得即使在车辆的操作期间仍可以实施方法。作为存储器的替代例，也可以经由装置的输入/输出接口来获得参考数据集，使得不是必然必须需要存储器。确定模块可例如包括算术/逻辑单元（例如，处理器）。所述装置可特别地为可编程的。因此，可以容易引入或实施对于用于确定衔铁的行程的方法的变化。

磁通量可延伸穿过衔铁且部分地穿过相对于线圈被固定的极片。然而，在汽车的正常驱动操作期间，可在特定操作模式内实施所述方法。例如，可在汽车怠速时实施所述方法，其中，可使用专用的电压分布，所述电压分布特别地具有比车辆的正常推进操作中的升高电压更低的升高电压。

所述方法的以下应用是有可能的：

1.可在喷射器装配过程或电磁阀装配过程期间设定行程。这里，可执行对绝对行程的初始确定和对参考曲线的确定。此外，可参考行程敏感度来确定从Ψ-I曲线的变化对另外的行程的确定。因此，能够有利地实现的是，电子行程确定快于机械行程确定，也就是说，在制造过程中循环时间可以增加。另外的优点是行程设定的准确性的提高。

2.也可在喷射器的使用寿命（也就是说，电磁阀的使用寿命）期间执行行程确定。可借助于关于参考曲线的变化在行程敏感度的帮助下在使用寿命期间确定对行程变化（漂移）的确定。在车辆调试过程期间，可以以喷射器特定性为基础（也就是说，针对相应电磁阀单独地）来测量并存储该参考曲线或参考数据或多个参考曲线。如果行程的初始值（来自制造过程期间的测量）在控制单元中是已知的（在装配期间对行程的喷射器编码（Injektor-Kodierung）或等化（Gleichstellen）），则可以从初始值和漂移确定绝对行程。

在本发明的实施例中，在喷射器装配过程期间和/或在车辆上的喷射器的使用寿命期间，借助于对交链磁通量的测量来执行对几何变量（空行程和/或衔铁行程）的确定。此外，在不打开喷射器的情况下（也就是说，在不打开电磁阀的情况下），可执行对曲线的部分区域的测量。

可以以涉及绝对测量和相对测量的组合式方法来执行绝对喷射器行程确定。可借助于相对方法来执行对行程漂移（或行程量值的变化）的确定，在所述相对方法中，例如从磁通量的变化来确定行程量值的变化。

在喷射器装配过程期间利用所述方法的情况下，对行程的一次性机械测量可能是足够用的。另外，可以以Ψ-I曲线关于参考数据的变化为基础来确定行程变化（例如，由于压入极片）。通过摈弃机械测量，可以更快速地执行装配过程，因为电测量花费的时间会更少。可在喷射器的使用寿命期间利用所述方法以确定行程。

使用具有小/低的涡电流的喷射器（借助于衔铁的分层构造或借助于带槽衔铁）会是有利的，以便可以在标准致动（例如，近似65 V的升高电压）期间确定Ψ-I曲线。

根据本发明的实施例，有利地可能够借助于行程测量来确定几何变量。以这种方式，可确定额外和/或替代的变量以达到确定（除了关于时间的变量之外的）喷射器特征的目的。还可以提供另外的（几何）参数，这些参数用于关于针阀运动或闭合元件运动以及关于喷射特征化作基于模型的喷射器特征化。以这种方式，可以关于所喷射的燃料实现经改进的喷射量准确性。在处于经安装在车辆上的状态下的喷射器的使用寿命期间确定行程量值可以同样提供优点。通过在现有的发动机控制单元中实施所述测量方法，仅少量的额外支出（硬件调适、软件扩展）是必要的。

通过使用展现减少的涡电流的喷射器，可以促进在标准致动的情况下对Ψ-I曲线的可测量性。此外，可在实际不打开阀的情况下（也就是说，在不喷射燃料的情况下）执行对Ψ-I曲线的仅部分区域的测量，且因此对排放无影响。

附图说明

现将参考附图来讨论本发明的实施例。本发明并不限于所图示或描述的实施例。

图1以示意性截面图图示了电磁阀，能够依照用于确定行程的方法、例如使用根据本发明的实施例的用于确定行程的装置来确定所述电磁阀的行程。

图2图示了电磁阀的参考数据和状态轨迹及测量数据的图表，所述电磁阀的行程待根据本发明的实施例来确定。

图3图示了电磁阀的参考数据和状态轨迹及测量数据的图表，所述电磁阀的行程待根据本发明的实施例来确定。

图4图示了在不同行程的情况下所获得的状态轨迹的图表。

图5图示了借助于不同的致动电压分布所获得的状态轨迹的图表；以及。

图6图示了电磁阀的参考数据和测量数据的图表，所述电磁阀的行程待根据本发明的实施例来确定。

具体实施方式

图1中以示意性截面图说明的电磁阀1具有线圈3，电压可以被施加到线圈3，使得电流流动穿过线圈3得以发生以达到建立磁场的目的。这里，磁场基本上沿导向汽缸7的纵向方向5指向。磁场作用在铁磁衔铁9上，铁磁衔铁9能够在导向汽缸7内移位。借助于衔铁9的移位，可以使喷嘴针阀11或电磁阀1的闭合元件沿纵向方向5移位，这特别是由于衔铁9与固定地连接到闭合元件11的环状驱动器13的接触。

在图1中图示出的打开状态下，闭合球15已撤回离开锥形座17，使得燃料19可以穿过所述座中的开口21进入到燃烧室23中以达到燃烧的目的。在完全打开的状态下，衔铁9顶靠极片27，并且可以因此不进一步向上移位。

在电磁阀1的图1中未图示出的关闭状态下，当不存在电流穿过线圈3时，由复位弹簧25使衔铁9向下移位，使得驱动器13与闭合元件11一起也向下移位，使得闭合球15密封地顶靠锥形座17，使得燃料19不可以传送到燃烧室23中。在衔铁9的该向下移位的状态下，驱动器13以及衔铁9也同样地已运动经历至少工作行程12（在此期间，衔铁9和驱动器13相接触），并且可选地还运动经历附加的空行程10，其中在衔铁9与驱动器13之间存在间隙。

凭借对穿过衔铁9且部分地穿过极片27和驱动器13的磁通量的确定，本发明的实施例准许对电磁阀1的空行程和/或特别地对电磁阀1的工作行程的确定。

此外，图1图示了根据本发明的实施例的用于确定电磁阀1的衔铁9的行程的装置2。这里，装置2包括存储器6，存储器6中可存储有例如参考数据集，参考数据集包括在已知的行程的量值的情况下穿过线圈的电流的量值和磁通量的量值。此外，装置2包括被设计成产生穿过线圈3的电流的驱动器4。此外，装置2包括确定模块8，确定模块8被设计成：在衔铁9邻接抵靠驱动器13或闭合元件的期间确定磁通量的量值；以及以磁通量的所确定的量值和参考数据集为基础来确定行程的量值。

借助于对交链磁通量Ψ的测量和分析，可执行对空行程和/或衔铁行程（也称为工作行程）的确定。这里，可从以下项目来计算交链磁通量Ψ：流动穿过线圈3的电流、施加到线圈3的电压、以及线圈3的欧姆电阻。所测量的电压u(t)由欧姆分量（i(t)×R）和感应分量（u_int(t)）组成。在这种情况下，从交链磁通量的关于时间的导数来计算感应电压，其中，Ψ取决于电流i(t)的和空气间隙x(t)的变化。

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在慢致动的情况下，由于电流变化造成的感应的“磁性”分量是小的。

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由于衔铁运动造成的感应的“机械”部分然后描述电磁阀的行程（空行程和/或工作行程）。

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通过重新排列和求积分，可以如下计算交链机械通量：

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图2图示出图表29，其具有在电磁阀1的吸附期间（也就是说，在打开过程期间）的状态轨迹31以及在落下期间（也就是说，在关闭过程期间）的轨迹33（此处是针对具有空行程的情况）。这里，流动穿过线圈3的电流i被标绘在横坐标30上，并且依照上面的等式计算的磁通量Ψ被标绘在纵坐标32上。可例如在用于确定电磁阀的行程的方法期间例如通过测量电流和电压并且如上所讨论的来计算磁通量从而确定轨迹31。从与图2中未图示的参考数据或参考轨迹的比较中，可以确定工作行程和/或空行程。图2中的点I'、II'、I、II表示在打开过程期间的特征状态。这里，从134 µm到90 µm的空行程（也就是说，在空行程期间的衔铁9的吸附）发生在点I'与II'之间。从90 µm到零 µm的工作行程（也就是说，在工作行程期间的衔铁9的吸附）发生在点I与II之间。在区域II'- I中，衔铁沿着驱动器13驱动喷嘴针阀并由此被短暂停住，且这里顶靠驱动器13。

在本发明的实施例中，对于不具有空行程（见图3的底部）的电磁阀而言，评估轨迹31的在点I之前的区域，而对于具有空行程的电磁阀而言，评估在点II'与I之间的区域，以便确定所述空行程，且在点I'之前，确定由空行程和工作行程组成的总行程。这里，在区域I'-II'中，与位于所述区域之前和之后的区段相比，轨迹31的梯度发生变化。此外，在位于点I与II之间的区段中，梯度从正值变为负值。

图3图示出图表35，其图示出在其中电磁阀1不展现空行程的情况下在电磁阀1的衔铁9的吸附和落下期间的轨迹37和39。由于在图3中图示出的轨迹37中不存在空行程，所以不存在图2中所图示的特征点I'和II'。从50 µm到0 µm的工作行程发生在点I与II之间。这里，轨迹37在点I处具有转弯部，在所述转弯部处正梯度变化到负梯度。在本发明的这个实施例中，从轨迹37的在点I之前的区段来确定行程。

图4图示出图表41，根据本发明的实施例，图表41图示出在不同行程（特别地不同工作行程）的情况下已由同一个电磁阀测量得到的参考数据或参考曲线或参考轨迹（或测量数据）。再次地，流动穿过线圈3的电流被标绘在横坐标30上，并且依照以上等式计算的磁通量PSI/Ψ被标绘在纵坐标32上。

轨迹或曲线42具有86 µm的工作行程，曲线44具有70 µm的工作行程，且曲线46具有52 µm的工作行程。如从图4可以看到的，在每种情况下，状态I被配给有不同的磁通量或电流。图4中所图示的轨迹42、44和46已在不展现空行程的电磁阀1上测量得到。在操作或使用寿命期间，轨迹42、44和46可被用作参考数据以确定同样的电磁阀在稍后的时间的未知行程。为了这个目的，例如可以计算敏感度ΔΨ/Δ行程。如果所测量的轨迹偏离参考轨迹42、44、46中的一者，则可以将磁通量的差乘以敏感度或乘以敏感度的倒数，以便关于对应参考曲线的行程来确定行程变化。相反地，可以由轨迹42、44和46的磁通量的变化来确定行程。

当衔铁邻接抵靠针阀时或当衔铁邻接抵靠极片时，机械行程已被克服，也就是说机械行程等于零。然而，磁间隙可能不等于零，因为可由于磁性非导电材料（例如在单独部件上的铬覆层上）而保持磁间隙（尽管事实是机械间隙等于零），所述磁间隙在Ψ-I曲线中被测量。此外，在Ψ-I曲线中测量磁回路的另外的寄生间隙。Ψ-I曲线（例如，曲线42、44、46中的一者）在闭合元件开始移动或喷嘴针阀11开始移动之前（也就是说，在点I之前）的分布包括在喷射器被关闭的情况下的所有间隙。Ψ-I曲线在喷嘴针阀11移动之后（也就是说，在点II之后）的分布包括在喷射器被打开的情况下的所有间隙。可利用曲线特征来达到行程确定的目的。由于通量的变化包括磁性和机械变化，所以对机械行程的绝对确定在现有技术中受到不准确性的困扰，所述机械行程对于喷射量是决定性的。磁间隙（不同覆层厚度（每部件的典型覆层厚度为8 µm … 15 µm）或寄生间隙）和间隙参数及另外的喷射器特征是喷射器特定的，且因此导致由Ψ-I曲线的行程测量的不准确性增加，如果在确定一个或多个行程时也未考虑到图4的参考曲线42、44、46的话。

为获得参考曲线42、44和46抑或其行程待确定的电磁阀的实际测量曲线，可在具有比例如车辆推进状态期间慢得多的电流建立的情况下执行对线圈3的致动。可例如借助于相对低的升高电压（例如，在3与18 V之间而非如在推进状态下的65 V）来实现较缓慢的电流建立。在标准致动（例如，65 V的升高电压）的情况下，可在衔铁9内产生高涡电流，这些涡电流可以充当电磁阻尼器并且会影响通量建立或穿过磁回路的通量分布。由于衔铁运动造成的感应分量即使在强激励的情况下仍适时地存在，但随着激励增大则关于涡电流变得更小。也就是说，随着激励电压（例如，升高电压）的增大，行程信号变得不太明显。

在图5中由轨迹47（激励电压为18 V）、49（激励电压为6 V）、51（激励电压为12 V）和53（激励电压为3 V）来图示出不同致动电压（3 V … 18 V）的情况下的Ψ-I曲线的形式。如从图5可以看到的，随着电压的增加，变得越来越更加难以可靠地检测出状态I和II，因为梯度仅发生小的变化。例如，在18 V的激励电压的情况下，会难以可靠地检测到状态I。因此，可执行在相对小的激励电压（例如3 V与12 V之间）的情况下对参考曲线的测量或用于确定行程的测量。

根据现有技术，可在喷射器的操作期间随着时间的推移测量各种事件。凭借机构（衔铁和喷射器针阀）与磁回路（线圈）之间的受涡电流驱动的耦合被用于信号产生，则能够将衔铁在移位开始（针阀运动开始，喷射器打开）时与喷嘴针阀11的驱动器13的邻接抵靠以及与极片（移位结束）的邻接抵靠识别为来自受线圈驱动的组件的反馈信号。物理效应是基于由于衔铁的和闭合元件的运动造成的电磁回路中的依赖于速度的自感应。在电磁体中感应作为运动速度的函数的电压，所述电压被叠加在致动信号（特征电压）上。对于此目的，可需要合适的致动形式和评估单元。

为在喷射器装配过程期间以及也在另外的使用寿命期间确定行程，在本发明的实施例中提出了涉及绝对行程测量和相对行程测量的方法。可例如在喷射器装配过程期间来第一次执行绝对行程测量（例如，机械地（探针）、光学地（激光））。如果现在利用已知的衔铁/针阀行程（诸如，图4中所图示的轨迹42、44、46）来测量Ψ-I曲线，则这些可以被用作参考曲线。现在，如果在喷射器装配过程（压入极片以界定针阀行程）或喷射器的使用寿命（车辆操作）期间测量到相对于所述参考曲线的偏差，则可以利用行程敏感度（例如，Ψ变化量/行程变化量）来再次推断出或计算出绝对（机械）行程。在喷射器装配过程期间可以以喷射器特定性为基础来确定行程敏感度，或针对所有喷射器来使用平均值。

可以在不同针阀行程下由曲线的变化来确定行程敏感度。所述行程敏感度在图6中达到（例如）14 μWb/μm。借助于极片的不同位置，可例如在喷射器装配过程期间实现不同的针阀行程。在喷射器装配过程期间，还可以以分步的方式压入极片并执行机械测量（探针）以达到设定所限定的针阀行程的目的。

图6示出了具有轨迹57、59、61、63的图表55，这些轨迹分别展现77 µm、72 µm、65 µm和59 µm的工作行程。再次地，在各轨迹中指示了状态I和II。轨迹57、59、61和63可进而被用作参考数字或参考曲线，并且还可用来达到例如计算敏感度（例如，ΔΨ/Δ行程或其倒数）的目的。能够在不同针阀行程下由曲线的变化来确定行程敏感度。所述行程敏感度在图6中达到例如14 μWb/μm。借助于极片的不同位置，可例如在喷射器装配过程期间实现不同的针阀行程。在喷射器装配过程期间，还可以以分步的方式压入极片并执行机械测量（探针）以达到设定所限定的针阀行程的目的。

如果衔铁（以及还有其他磁性铁磁部件）内的涡电流尽可能地低，则可以实现所述方法的最大准确性。为使涡电流保持相对是低的，例如可以使用相对缓慢的致动（也就是说，相对低的升高电压）。这里，可例如使用正弦或锯齿状或矩形电压或电流形式。在本发明的特定实施例中，提出使用其中不出现涡电流或出现减少的涡电流的喷射器。在此类情况下，即使在标准致动（例如，利用65 V升高电压）的情况下，仍可以实施Ψ-I曲线，因为曲线分布在行程运动期间要明显得多。

如所提到的，在不对Ψ-I坐标系中的轨迹或曲线进行完整测量的情况下，也可以进行行程确定。假设寄生空气间隙保持近似恒定，则仅仅直到状态I（针对不具有空行程的喷射器）或在点II'与I之间（针对具有空行程的喷射器）便足以评估曲线或还足以测量曲线。在每种情况下都可以是有利的是，可以在没有打开喷射器（喷射）的情况下执行行程确定。也就是说，可以在不影响排放的情况下执行测量。

可进一步以多种方式来利用依照本发明的实施例所确定的行程值。例如，可进一步将这些行程值处理为用于对喷射器特征作基于模型的确定的输入变量。与例如关于时间的变量（克服空行程、在打开/关闭期间的针阀邻接、电流、电压分布，等）的组合同样是可能的。使用行程数据（可能的话还包括关于时间的测量变量）来确定和校正数量偏差同样是可能的。

当进入特征（Eintrittsverhalten）（特别地，喷射成形（Spraybildung））并未由于致动而显著变化（排放）时，可在正常车辆操作期间执行对曲线和/或轨迹的测量。在特殊致动分布的情况下，还例如可以在车辆启动之前、在存在贫化燃料压力（没有喷射量或最小喷射量）的情况下或在启动/停止操作期间进行致动。必须基本上确保所计量的燃料量及其燃烧不导致超过排放限值。

在展现减少的涡电流或无涡电流的喷射器的情况下，可以在正常车辆操作期间使用标准致动分布以达到测量行程的目的。可以例如借助于温度、燃料压力等来校正所确定的行程值。可借助于特殊测量单元来执行致动和评估。然而，优选地，借助于现有的（经修改的）发动机控制单元来执行所述方法。测量的频率可适于将预期的行程变化，例如以所限定的千米区间和/或以所限定的时间步长和/或以取决于喷射器上的负载（驱动行为）的方式。

Claims (10)

1.一种用于确定电磁阀（1）的衔铁（9）的行程的方法，所述电磁阀（1）具有线圈（3）和能够由磁力来移位的衔铁（9），其中，所述方法具有：

提供至少一个参考数据集（42、44、46、57、59、61、63），所述参考数据集（42、44、46、57、59、61、63）包括在已知的行程的量值的情况下的穿过所述线圈的电流（I）的量值和所述磁通量（Ψ）的量值；

产生穿过所述电磁阀（1）的线圈（3）的电流以便产生磁场，从而在所述衔铁（9）上产生磁力，所述磁力使所述衔铁沿用于打开闭合元件（11）的方向来移位；

当所述衔铁（9）邻接抵靠所述闭合元件（11）的驱动器（13）时，确定所述磁通量（Ψ）的量值；以及

以所述磁通量的所确定的量值和所述参考数据集为基础来确定所述行程的量值。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述参考数据集表示为坐标系中的曲线（42、44、46、57、59、61、63），在所述坐标系中，穿过所述线圈的电流（i）被标绘在一个轴（30）上，并且所述磁通量（Ψ）被标绘在另一轴（32）上。

3.根据权利要求1或2所述的方法，此外具有：

确定所述磁通量的所确定的量值与配给有相同电流值的所述参考数据集的磁通量的量值的偏差；

将所述磁通量的量值的已知的敏感度（ΔΨ/Δ行程）用作所述行程的量值的函数，或将所述行程的量值的已知的敏感度用作所述磁通量（Ψ）的量值的函数，以便确定所述行程的量值。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

其中，在达到第一状态（I）之前确定所述磁通量（Ψ）的量值，在所述第一状态（I）下，所述衔铁（9）开始使所述闭合元件（11）移位，并且

其中，以所述磁通量（Ψ）的所确定的量值为基础来确定所述衔铁（9）的工作行程的量值。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

其中，在达到另外的状态（II'）之后确定所述磁场的磁通量（Ψ）的量值，从所述另外的状态（II'）出发，所述衔铁的空行程已被克服并且所述衔铁邻接抵靠所述闭合元件（11）的驱动器（13），

并且其中，以所述磁通量（Ψ）的所确定的量值为基础来确定所述衔铁（9）的工作行程的量值。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

其中，特别地在图表中考虑电流（i）的量值的和所述磁通量（Ψ）的量值的量值对，所述量值对对应于在所述电磁阀（1）的关闭过程期间所述衔铁（9）的状态轨迹（42、44、46），并且

其中，所述第一状态（I）与一量值对相关联，在所述量值对的情况下，梯度的符号沿着所述状态轨迹变化。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，在经不同设定的极片位置的情况下，由所述电磁阀（1）处的测量来实施所述参考数据。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

其中，为了产生穿过所述线圈（3）的电流，首先，施加升高电压，所述升高电压特别地在3 V与65 V之间，并随后施加保持电压，所述保持电压特别地在6 V与14 V之间，

其中，所述衔铁（9）特别地包括带槽铁磁材料和/或相对于彼此电绝缘的铁磁材料层，以便减少涡电流。

9.一种用于致动电磁阀（1）的方法，所述电磁阀（1）具有线圈（3）和能够由磁力来移位的衔铁（9），并且在所述衔铁（9）的帮助下，借助于可控闭合元件（11）能够将燃料（19）喷射到燃烧室（23）中，其中，所述方法具有：

实施根据前述权利要求中的任一项所述的用于确定所述电磁阀的衔铁的行程的方法；以及

以所确定的行程为基础来致动所述电磁阀（1）的线圈（3），

其中，特别地，如果确定所述行程已关于先前的行程而增加或减小，则相应地减小或增加出于打开所述电磁阀（1）的目的来对升高电压进行施加与出于关闭所述电磁阀（1）的目的而对电压进行施加之间的持续时间。

10.一种用于确定电磁阀（1）的衔铁（9）的行程的装置（2），所述电磁阀（1）具有线圈（3）和能够由磁力来移位的衔铁（9），其中，所述装置具有：

存储器（6），所述存储器（6）用于提供至少一个参考数据集（42、44、46），所述参考数据集（42、44、46）包括在已知的行程的量值的情况下的穿过所述线圈（3）的电流（i）的量值和所述磁通量（Ψ）的量值；

驱动器（4），所述驱动器（4）用于产生穿过所述电磁阀（1）的线圈（3）的电流以便产生磁场，从而在所述衔铁（9）上产生磁力，所述磁力使所述衔铁（9）沿用于打开所述闭合元件（11）的方向来移位；

确定模块（8），所述确定模块（8）被设计成：

当所述衔铁（9）邻接抵靠所述闭合元件（11）的驱动器（13）时，确定所述磁通量（Ψ）的量值；以及

以所述磁通量（Ψ）的所确定的量值和所述参考数据集（42、44、46）为基础来确定所述行程的量值。