CN109751142B - 用于操控电磁执行器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于操控电磁执行器（100）的方法，其中电枢（112）通过以脉宽调制的方式受到操控的电磁线圈（111）来运动，其中在产生用于所述电磁线圈（111）的脉宽调制的信号的接通阶段之内求取用于所述脉宽调制的操控的操控参量，并且/或者其中电枢（112）通过以脉宽调制的方式受到操控的电磁线圈（111）来运动，其中，为了将所述电磁线圈（111）中的电流（I）从第一数值（I1）更改到第二数值（I2），在所述脉宽调制的操控的范围内使用至少一个周期，对于所述至少一个周期来说用于所述脉宽调制的操控的操控参量（T'、TG'）偏离用于所述第一数值和第二数值的操控参量（T、TG、TG''）。

Description

用于操控电磁执行器的方法

技术领域

本发明涉及两种用于操控像比如用在阀中那样的电磁执行器的方法以及用于实施所述方法的计算单元和计算机程序。

背景技术

本发明处于具有电磁线圈和通过这个电磁线圈来运动的电枢的电磁执行器的运行的领域内，如其尤其用在比如内燃机中的比例阀中那样。在这里要示范性地提到柴油马达，对于所述柴油马达来说燃料配给系统（尤其是共轨系统）中的执行机构典型地具有电磁执行器，对于所述电磁执行器来说电枢能够借助于操控电流在其位置中可变地变化。本发明在这里比如涉及所谓的配给单元ZME（英语Metering Unit, MeUn）或者涉及所谓的调压阀DRV（英语Pressure Control Valve, PCV）。

传统上尤其在将这样的电磁执行器或者其电磁线圈用于比例阀时，以脉宽调制的方式对其进行操控。相对于此，分配阀通常用特定的电流分布来操控，这在硬件中意味着开销的提高。

发明内容

按照本发明，提出两种用于操控电磁执行器的方法以及用于实施所述方法的计算单元和计算机程序。有利的设计方案是优选实施例及以下说明书的主题。

按本发明的第一种方法用于操控电磁执行器，其中电枢通过以脉宽调制的方式受到操控的电磁线圈来运动。在此，在产生用于所述电磁线圈的脉宽调制的信号的接通阶段之内求取用于所述脉宽调制的操控的操控参量。“操控参量”在此在脉宽调制的操控的范围内尤其是指周期持续时间和/或占空比。所提到的接通阶段在此涉及在周期或者周期持续时间之内的下述阶段或者持续时间，在所述阶段或者持续时间里向所述电磁线圈加载电压。相应地，切断阶段于是表明下述阶段或者持续时间，在所述阶段或者持续时间里没有在所述电磁线圈上加载电压。所述占空比在此表明所述接通阶段与所述周期持续时间之间的比例。

对于有些电磁执行器来说、尤其在用在比例阀中时，经常有对高动态的期望、也就是尽快地实现特定的调节指令。但是，在脉宽调制的操控的范围内，这一点经常可能很困难，因为为此通常一方面所述操控参量的求取或者计算和另一方面所述脉宽调制的信号的产生、也就是有待在所述电磁线圈上加载的电压的产生没有同步地进行。通常这在计算单元、像比如调节单元或者控制器的内部在不同的单元或者模块中进行。因此，现在可能发生以下情况，即：为接下来的周期求取更高的占空比，但是当前刚好存在切断阶段。变化的占空比以及由此改变的电流因此只能用下一个周期来设定。这尤其对于电流的高度的变化来说是不利的。

但是现在通过在这样的接通阶段之内求取（或者计算）用于所述脉宽调制的操控的操控参量这种方式，比如已经能够延长或者提早地中断当前的接通阶段。由此能够实现明显更快的反应以及由此更高的动态。

在这方面也优选的是，所述操控参量的求取和所述脉宽调制的信号的产生彼此时间同步地进行。这尤其能够在所述脉宽调制的信号的连续的周期之内的每个任意的时刻来进行。由此能够实现特别高的动态或者特别快的反应。

优选将所求取的操控参量写到执行用的计算单元的时间控制单元（也被称为定时器-单元）的寄存器中，所述计算单元尤其能够包括微型控制器。所述时间控制单元在此用于产生所述脉宽调制的信号。这能够以所谓的影子寄存器的规避（Umgehung）或者直接的升级的方式来进行。所述定时器-单元的所谓的影子寄存器用于在所述周期结束之后自动地对所述脉宽调制的信号进行升级。但是，也能够如此对所述影子寄存器进行配置，从而直接进行升级，而没有首先等候所述脉宽调制的信号的周期的结束。

按本发明的第二种方法同样用于操控电磁执行器，其中电枢通过以脉宽调制的方式受到操控的电磁线圈来运动。在此，为了将所述电磁线圈中的电流从第一数值更改到第二数值，在所述脉宽调制的操控的范围内使用至少一个周期，对于所述至少一个周期来说用于所述脉宽调制的操控的操控参量偏离用于所述第一数值和第二数值的操控参量。“操控参量”在此尤其是指所述脉宽调制的操控的范围内的周期持续时间和/或占空比。

对于有些电磁执行器来说、尤其在用在比例阀中时，经常如已经提到的那样有对高动态的期望、也就是尽快地实现特定的调节愿望。这经常伴随电流中的高度的变化、也就是目标电流中的大的阶跃。在进行常见的脉宽调制的操控时，通常将周期持续时间保持恒定，在改变目标电流时，也就是为了将所述电磁线圈中的电流从第一数值更改到第二数值，因此改变占空比。电流的降低意味着占空比的降低，电流的提高相应地意味着占空比的提高。

如果现在为新的目标电流设定合适的占空比，那么这通常意味着，此外交替地存在接通阶段和切断阶段，也就是交替地将电压加载到所述电磁线圈上或者没有将电压加载到所述电磁线圈上。尤其对于所述电流或者目标电流中的大的阶跃来说，这可能意味着，不是已经用一个接下来的周期来达到所述电流的所期望的数值，而是比如需要多个周期，以用于足够大幅度地提高或者降低所述电流。但是，通过所存在的交替的接通阶段和切断阶段，这意味着，如果要真正地提高所述电流，那就比如短时间地降低所述电流（在切断阶段中），或者如果要真正地降低所述电流，那就短时间地提高所述电流（在接通阶段中）。

但是现在通过使用至少一个周期的方式，对于所述至少一个周期来说所述操控参量偏离通常所使用的数值，能够在没有前面提到的缺点的情况下尽快地达到所期望的目标电流。对于所述至少一个周期来说，在此尤其能够使用下述周期持续时间和/或占空比，所述周期持续时间和/或占空比偏离用于所述第一数值和第二数值的周期持续时间和/或占空比。因此，比如能够使用是一或者100%的占空比（也就是说连贯地在一个周期之内是接通阶段）连同这样的周期持续时间，从而必要时在考虑到接下来的周期的接通阶段的情况下刚好达到所期望的目标电流。

按实施方式，在此一个合适地选择的周期可能够用，但是也能够相应地选择两个或者更多个这样的周期。

通过所述周期持续时间的变化，虽然短时间地改变所述操控的频率，但是这对于处于运动之中的电枢来说对所述电磁执行器或者相应的阀的、比如液压的性能来说没有影响。精确的频率通常仅仅对稳态的运行来说、也就是说在应该将所述电枢保持在特定的位置上时是重要的，以用于避免摩擦问题。对于所述目标电流的（大的）变化来说，由此相应地没有问题。

特别优选的是所述两种方法的组合。

对于所述两种所提出的方法来说，优选的是，在所述脉宽调制的操控的范围内用两点式调节来操控所述电磁执行器。两点式调节意味着，为了比如将电流调节到目标电流而按当前的数值、也就是实际电流来提高或者降低所述电流。为此，在两个数值之间来回转换所述调节量、通常是电压。用所提出的方法，不仅用对于所述操控参量的（至少差不多）时间同步的求取以及所述信号的产生而且用所述操控参量的变化，至少能够暂时地用两点式调节来改变所述脉宽调制的操控。

此外，对所述两种所提出的方法来说，有利的是，作为电磁执行器来使用比例阀的电磁执行器、尤其是内燃机的燃料配给系统的配给单元的电磁执行器或者内燃机的调压阀的电磁执行器。如开头所提到的那样，一般来说刚好为比例阀使用脉宽调制的操控，从而在这里尤其受益于所提到的优点。不仅对于所述配给单元来说而且对于所述调压阀来说都设定或者调节内燃机的高压储存器中的压力。因此，用所提出的方法，在这里比如对于强烈的负荷变换来说防止或者至少降低所述高压储存器中的压力波动。

用所述两种所提出的方法，能够在电磁执行器中明显地提高所述动态、也就是电流的快速的并且大的变化，对于所述电磁执行器来说以脉宽调制的方式来操控所述电磁线圈。

此外要说明，也能够将所述两种所提出的方法组合起来，也就是说在操控电磁执行器时，对于所述电磁执行器来说电枢通过以脉宽调制的方式受到操控的电磁线圈来运动，不仅在产生用于所述电磁线圈的脉宽调制的信号的接通阶段之内求取用于所述脉宽调制的操控的操控参量，而且为了将所述电磁线圈中的电流从第一数值更改到第二数值而在所述脉宽调制的操控的范围内使用至少一个周期，对于所述至少一个周期来说用于所述脉宽调制的操控的操控参量偏离用于所述第一数值和第二数值的操控参量。这相应地也适用于所提到的有利的设计方案。由此，一方面还能够进一步提高这样的电磁执行器的动态，另一方面还能够更加灵活地操控或者运行所述电磁执行器（或者相应的阀）。

比如具有微型控制器的按本发明的计算单元、比如调节单元或者机动车的控制器尤其在程序技术上被设立用于实施按本发明的方法（不仅所述两种所提出的方法之一而且这两种方法的组合）。

以计算机程序的形式来实现所述方法也是有利的，因为这引起的成本特别低，尤其如果执行用的控制器还用于另外的任务并且因此本来就存在。合适的用于提供所述计算机程序的数据载体尤其是磁存储器、光学存储器和电存储器、像比如硬盘、闪存盘、EEPROM、DVD以及类似更多的存储器。也能够通过计算机网络（因特网、内联网等）来下载程序。

本发明的另外的优点和设计方案从说明书和附图中得出。

附图说明

本发明借助于实施例在附图中示意性地示出并且下面参照附图进行描述。其中：

图1示意性地示出了内燃机的燃料喷射系统，该燃料喷射系统具有带有电吸入阀的高压泵，其中能够实施按本发明的方法；

图2示意性地示出了电磁执行器，用该电磁执行器能够实施按本发明的方法；

图3示出了在对电磁执行器进行脉宽调制的操控时的电流的变化曲线；

图4示出了在对电磁执行器进行脉宽调制的操控时的电流的变化曲线，以用于对按本发明的第一种方法的优选的实施方式进行解释；

图5示意性地示出了按本发明的第一种方法的优选的实施方式的流程；

图6示出了在对电磁执行器进行脉宽调制的操控时的电流的变化曲线，以用于对按本发明的第二种方法的优选的实施方式进行解释。

具体实施方式

在图1中示意性地示出了内燃机40的示范性的燃料喷射系统10。这个燃料喷射系统示范性地包括（在这里电）燃料泵14，借助于该燃料泵从燃料箱12中取出燃料并且通过燃料过滤器13来输送给高压泵15。所述高压泵15之前的区域由此代表着低压区域。所述高压泵15通常以特定的传动比与所述内燃机40或者其凸轮轴或者曲轴相连接并且由此能够被驱动。

所述高压泵15具有配给单元16，并且所述高压泵15的出口与高压储存器18、所谓的轨相连接，在所述轨上连接了多个燃料喷射器19。通过所述燃料喷射器19又能够将燃料加入到所述内燃机40中。

此外，能够在所述高压储存器18上设置压力传感器20，该压力传感器被设立用于检测所述高压储存器18中的压力。此外设置了调压阀21，通过该调压阀，除了所述配给单元的使用之外，能够调节或者设定所述高压储存器中的压力。通过所述调压阀21，能够将多余的燃料导回到所述燃料箱12中。不言而喻，按燃料喷射系统的种类也能够将仅仅一个配给单元或者仅仅一个调压阀用于设定或者调节所述高压储存器中的压力。

此外，示出了构造为控制器的计算单元80，该计算单元示范性地被设立用于操控所述内燃机40或者所述燃料喷射器19和具有配给单元16的高压泵15以及所述调压阀21。此外，所述控制器比如能够读入所述压力传感器20的信号并且就这样能够检测并且处理所述高压储存器18中的压力。

在图2中示出了电磁执行器100，其中能够实施按本发明的方法。如前面参照图1所解释的那样，所述电磁执行器100在此能够是比例阀的一部分、像比如燃料配给系统的电磁阀或者配给单元的一部分或者不过也能够是内燃机的调压阀的一部分。

所述电磁执行器100具有电磁线圈111和在其中以能够沿着x方向运动的方式得到支承的电枢112。所述电枢112与密封元件113、比如阀针或者类似元件相连接，所述密封元件与阀座114共同作用，以用于提供阀功能。

所述阀的打开程度、也就是所述电枢112的位置x能够在加载电压U时通过流经所述电磁线圈111的电流I来控制，所述电流由所述控制器来输出。不言而喻，为此也能够使用与在图1中所示出的控制器不同的控制器。

在图3中示出了在对像比如在图2中示出的那样的电磁执行器进行（传统的）脉宽调制的操控时的电流的变化曲线。为此，关于时间t绘示出电流I和电压U。

在所述脉宽调制的操控的范围内，在用于操控持续时间Δt_接通的周期T、也就是接通阶段中，首先如参照图2所解释的那样将作为电压的信号S加载到所述电磁线圈上，随后对于操控持续时间Δt_切断、也就是切断阶段来说没有加载电压。

相应地，如对于电磁线圈来说通常所表明的那样，所述电流I在所述操控持续时间Δt_接通之内首先上升并且而后在所述操控持续时间Δt_切断之内重又下降。

此外，用TG示出了占空比，所述占空比，除了周期持续时间T之外，是所述脉宽调制的操控的范围内的操控参量。所述占空比在此表明操控持续时间Δt_接通相对于周期持续时间T的比例。通过占空比TG，在此能够设定所述电磁线圈中的（平均的）电流。

现在，在图4中示出了在对电磁执行器进行脉宽调制的操控时的电流的变化曲线，以用于对按本发明的第一种方法的优选的实施方式进行解释。也像在图3中那样，在这里关于时间t绘示了电流I 和电压U。在图5中示意性地示出了所属的流程。下面要总体上对图4和5进行描述。

对于图4中的当中的所示出的周期来说示出了两个不同的时刻间t₀和t₁。在进行传统的脉宽调制的操控时，所述操控参量、也就是周期持续时间T及占空比TG的求取不与用于将电压加载到所述电磁线圈上的信号S的调节或者输出时间同步。因此可能的是，所述操控参量的求取使所述占空比的提高成为必需，但是这种求取在时刻t₀进行、也就是如可以在图4中看出的那样在切断阶段中进行。具有新的占空比的、在这里用TG'''表示的信号S因而用下一个周期、也就是说自t₁起才实现。但是，直到那时所述电流继续下降。

在所提出的第一种方法的范围内，优选在与所述信号S的调节或者输出时间同步的情况下、在这里在所示出的时刻t₁、但是至少在所述接通阶段之内求取所述操控参量、尤其是新的占空比。为了进行实施，而将所述占空比TG并且如果要改变所述周期持续时间必要时也将所述周期持续时间T直接写到所述控制器或者计算单元80的时间控制单元81的寄存器82中。由此，还能够在当前的周期之内对所述新的占空比做出反应，也就是说，能够尽快地设定所述新的占空比TG'''。所述电磁执行器的动态由此明显地得到提高。

在图6中示出了在对电磁执行器进行脉宽调制的操控时的电流的变化曲线，以用于对按本发明的第二种方法的优选的实施方式进行解释。也如在图3中那样，在这里关于时间t绘示了电流I和电压U。

三个所示出的周期中的第一周期具有下述操控参量，所述操控参量拥有周期持续时间T和占空比TG。由此，在所示出的实施例中达到用于所述电流I的第一数值I₁。这个第一数值在此作为所述周期持续时间T的范围内的平均值来产生。

随后，使用具有变化的操控参量、也就是周期持续时间T'和占空比TG'的（当中的所示出的）周期，接着使用具有又变化的操控参量、在这里又是周期持续时间T和占空比TG''的（第三所示出的）周期。在所示出的实施例中，用所述占空比TG''来达到用于所述电流I的第二数值I₂。这个第二数值在此也像所述第一数值那样作为所述周期持续时间T的范围内的平均值而产生。

对于具有在这里延长的周期持续时间T'的当中的周期来说，所述占空比TG''为一或者100%。在这个周期中，与接下来的周期的接通阶段一起，连贯地如此提高所述电流I，从而能够用接下来的、具有重又正常的周期持续时间但是变化的占空比的周期来达到所期望的第二数值（平均值）。

但是如果现在如在进行传统的脉宽调制的操控时的情况那样略去这个额外的、在这里当中的周期，也就是说从一个周期到下一个周期仅仅所述占空比从TG变化到TG''，那么所述电流I虽然会逐渐地升高，但是没有已经随着所述第一变化的周期而升高。更确切说，由于而后存在的切断阶段，所述电流在此期间会重又下降。

而随着所述附加的、具有变化的操控参量的周期，所述电流可以很快地提高或者也可以很快地降低，这明显地提高所述电磁执行器的动态。

不言而喻，对于这个附加的周期来说能够有针对性地如此选择所述操控参量，从而与接下来的周期一起立即得到所述电流的所期望的数值。在此，如有必要，所述周期持续时间比如也能够比正常的情况短。

Claims (11)

1.用于操控电磁执行器（100）的方法，其中电枢（112）通过以脉宽调制的方式受到操控的电磁线圈（111）来运动，

其中，为了将所述电磁线圈（111）中的电流（I）从第一数值（I₁）更改到第二数值（I₂），在所述脉宽调制的操控的范围内使用至少一个周期，对于所述至少一个周期来说用于所述脉宽调制的操控的操控参量（T'、TG'）偏离用于所述第一数值和第二数值的操控参量（T、TG、TG''）。

2.按权利要求1所述的方法，其中对于所述至少一个周期来说使用周期持续时间（T'）和/或占空比（TG'），所述周期持续时间或者所述占空比偏离用于所述第一数值和第二数值的周期持续时间（T）或者占空比（TG、TG''）。

3.按权利要求1或2所述的方法，其中在产生用于所述电磁线圈（111）的脉宽调制的信号（S）的接通阶段（Δt_接通）之内求取用于所述脉宽调制的操控的操控参量（T、TG）。

4.按权利要求3所述的方法，其中所述操控参量（T、TG）的求取和所述脉宽调制的信号（S）的产生彼此时间同步地进行。

5.按权利要求4所述的方法，其中所述操控参量（T、TG）的求取和所述脉宽调制的信号（S）的产生在所述脉宽调制的信号的连续的周期之内的每个任意的时刻进行。

6.按权利要求3所述的方法，其中将所求取的操控参量（T、TG）写到执行用的计算单元（80）的时间控制单元（81）的寄存器（82）中，所述时间控制单元（81）用于产生所述脉宽调制的信号（S）。

7.按权利要求1或2所述的方法，其中在所述脉宽调制的操控的范围内用两点式调节来操控所述电磁执行器（100）。

8.按权利要求1或2所述的方法，其中作为电磁执行器（100）来使用比例阀的电磁执行器。

9.按权利要求8所述的方法，其中作为电磁执行器（100）来使用内燃机（40）的燃料配给系统的配给单元（16）的电磁执行器或者内燃机（40）的调压阀（21）的电磁执行器。

10.计算单元（80），该计算单元被设立用于实施按前述权利要求中任一项所述的方法。

11.机器可读的存储介质，该机器可读的存储介质具有在其上面所保存的计算机程序，该计算机程序在其在计算单元（80）上被执行时促使该计算单元（80）实施按权利要求1到9中任一项所述的方法。

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