CN109952426B - 具有液压止挡的燃料喷射器的运行 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于在预先确定的燃料压力下运行具有液压止挡的燃料喷射器（1）的方法，其中，所述燃料喷射器（1）具有磁线圈驱动器，所述磁线圈驱动器具有磁线圈（3）和可运动的电枢（4）。所述方法具有下列步骤：（a）利用第一电流廓线来加载（520）磁线圈驱动器，以便执行第一喷入过程，其中，所述第一电流廓线具有第一保持电流值，所述第一保持电流值预先给定在保持阶段期间流动穿过磁线圈（3）的电流的电流强度，（b）确定（530）第一流量值，所述第一流量值对应于所述保持阶段中的磁通量，（c）基于所述第一流量值来确定（540）第一力值，其中，所述第一力值对应于在保持阶段中由燃料施加到电枢（4）上的液压力，（d）确定（550）所述第一力值与对应于预先确定的燃料压力的最佳的力值之间的偏差，并且（e）利用第二电流廓线来加载（520）燃料喷射器（1）的磁线圈驱动器，以便执行第二喷入过程，其中，第二电流廓线具有第二保持电流值，该第二保持电流值基于第一保持电流值和所确定的偏差被这样确定，使得在保持阶段中由燃料施加到电枢（4）上的液压力与最佳的力值相适应。还描述了一种马达控制装置和一种计算机程序。

Description

具有液压止挡的燃料喷射器的运行

技术领域

本发明涉及运行具有液压止挡的燃料喷射器的技术领域。更特别地，本发明涉及一种用于运行具有液压止挡的燃料喷射器的方法，其中，所述燃料喷射器具有磁线圈驱动器和极靴，其中，所述磁线圈驱动器具有能运动的衔铁和能通过衔铁运动的喷嘴针。本发明还涉及一种马达控制装置，用于使用所述方法以及一种用于执行所述方法的计算机程序。

背景技术

在具有所谓的液压止挡的燃料喷射器中，在燃料喷射器打开时不存在衔铁与极靴之间的直接接触，因为燃料在衔铁和极靴之间流动并且在此与磁力相反的液压力被施加到衔铁上。在燃料喷射器的打开状态下，该两个力彼此平衡，使得在衔铁与极靴之间存在具有基本上恒定宽度的间隙。但是，如果液压力太小，例如在燃料泵（高压泵）故障的情况下，那么不能维持所需的间隙宽度并且燃料喷入在非常短的时间之后基于小的（或者说在最糟糕情况下闭合的）间隙中的相应高的压降而被阻塞。

发明内容

本发明的任务是使具有液压止挡的燃料喷射器这样地运行，使得在燃料压力减少的情况下可以避免或抵消上述问题，尤其是使得在预先确定的燃料压力下可以获得最佳的喷入（在喷射器中的最小压力损失和由此最大的喷入量的意义上）。

该任务通过独立权利要求的主题来解决。本发明的有利实施方式在从属权利要求中描述。

根据本发明的第一方面描述了一种用于在预先确定的燃料压力下运行具有液压止挡的燃料喷射器的方法。所描述的方法具有下列步骤：（a）利用第一电流廓线来加载磁线圈驱动器，以便执行第一喷入过程，其中，所述第一电流廓线具有第一保持电流值，所述第一保持电流值预先给定在保持阶段期间流动穿过磁线圈的电流的电流强度，（b）确定第一流量值，所述第一流量值对应于所述保持阶段中的磁通量，（c）基于所述第一流量值来确定第一力值，其中，所述第一力值对应于在保持阶段中由燃料施加到衔铁上的液压力，（d）确定所述第一力值与对应于预先确定的燃料压力的最佳的力值之间的偏差，并且（e）利用第二电流廓线来加载燃料喷射器的磁线圈驱动器，以便执行第二喷入过程，其中，第二电流廓线具有第二保持电流值，该第二保持电流值基于第一保持电流值和所确定的偏差被这样确定，使得在保持阶段中由燃料施加到衔铁上的液压力与最佳的力值相适应。

所描述的方法基于这样的认知，即，在保持阶段由燃料施加到衔铁上的液压力可以通过相反指向的磁力基于磁通量的估计来确定。通过将液压力的因此所确定的值与液压力的对于预先确定的燃料压力而言最佳的值的比较，可以对电流廓线中所使用的保持电流值进行适配，以便相应地对磁力进行适配进而使液压力与最佳值相适应。在最佳值的情况下产生这样的间隙宽度，该间隙宽度提供最小压力损失并由此最大通流量（Durchfluss）。

在本文中，“具有液压止挡的燃料喷射器”尤其表示如下燃料喷射器，在该燃料喷射器中燃料流动穿过衔铁与极靴之间的间隙。通过该体积流产生“液压止挡”，该液压止挡相对打开过程的结束来制动朝极靴方向的衔铁运动。

在本文中，“电流廓线”尤其表示在操控过程期间流动穿过磁线圈驱动器的磁线圈的电流的电流强度的预先确定的（例如通过调节实现的）随时间的走向。

在本文中，“保持阶段”尤其表示燃料喷射器被保持敞开的阶段。保持阶段通常跟随打开阶段，并随着过渡到闭合阶段中而结束。

根据本发明的方法随着预先确定的燃料压力下的第一喷入过程开始，其中，磁线圈驱动器利用第一电流廓线来加载。第一电流廓线具有第一保持电流值，该第一保持电流值预先给定在保持阶段期间流动穿过磁线圈的电流的电流强度。

于是，磁通量（第一流量值）在保持阶段中的一时间点（通过关于该时间点之前的时间段的积分）来确定并基于该第一流量值来确定在保持阶段中由燃料施加到衔铁上的液压力（第一力值）。在此利用的是，液压力在保持阶段刚好像相反指向的磁力那样大。相反指向的磁力基本上与磁通量的平方成比例，并由此可以通过利用一系数的简单乘法由所确定的第一流量值的平方来确定。待使用的系数根据多个条件，并例如可以由存储在控制设备中的特性场或借助于模型来确定。

接着，然后确定所确定的第一力值与针对预先确定的燃料压力而言最佳的力值之间的偏差（例如差值）。最佳的力值更特别地是液压力的值，在该值的情况下燃料的最大体积流流动。

基于第一保持电流值和所确定的偏差现在确定用于第二电流廓线的第二保持电流值，使得利用该第二电流廓线（在随后的第二喷入过程中）来加载磁线圈驱动器时的液压力与最佳的力值相适应。

根据本发明的一种实施例，对应于预先确定的燃料压力的最佳的力值基于燃料压力、液压力和喷射器通流量（体积流）之间的（例如在马达控制设备中）存储的相关性来确定。

被存储的相关性尤其可以被存储作为特性场，其中，每个特性线表示针对来自多个燃料压力值中的单个值的、体积流与液压力之间的对应相关性。用于燃料压力的一给出值的最佳的力值于是是体积流在其情况下最大的力。

根据本发明的另一种实施例，基于磁线圈上的电压的随时间走向、流动穿过磁线圈的电流的电流强度的随时间走向和磁线圈的电阻来确定第一流量值（尤其是通过计算）。

电压和电流强度的随时间走向结合喷入过程例如作为一串单个值被扫描和存储。

磁线圈的电阻可以基于参考值和磁线圈的测量到的温度或通过各种技术在运行中测量或查明。

磁通量Ψ尤其是可以利用下列公式来计算：

，

其中，U(t)是磁线圈上的电压的随时间走向，I(t)是线圈电流的随时间走向并且R是线圈电阻。

根据本发明的另一种实施例，第二保持电流值大于第一保持电流值，如果第一力值小于最佳的力值的话，并且第二保持电流值小于第一保持电流值，如果第一力值大于最佳的力值。

换句话说，通过提高保持电流（并由此磁力）来补偿或抵抗太小的液压力，并且太大的液压力通过减少保持电流（并由此磁力）来补偿或抵抗。

根据本发明的另一种实施例，第一电流廓线具有第一峰值电流值，并且第二电流廓线具有第二峰值电流值，其中，第二峰值电流值基于第一峰值电流值和所确定的偏差被这样确定，使得由燃料施加到衔铁上的液压力与最佳的力值的相适应被支持。

换句话说，第二电流廓线的（第二）峰值电流值（也就是这样的电流强度，在该电流强度下用于打开燃料喷射器的电压脉冲（例如升压电压脉冲）结束）也根据所确定的偏差被适配。当所确定的第一力值例如显著大于最佳的力值时，减少第二峰值电流值（相对于第一峰值电流值）可以是有利的，因为由此相应地减少了在打开过程期间施加的磁力。

在另一实施例中，附加地也可以对第一电压脉冲（升压电压脉冲）的电压进行适配，以便实现磁力的（并由此还有液压力的）被改善的调整。

根据本发明的另一种实施例，所述方法还具有下列步骤：（a）确定第二流量值，其对应于保持阶段中的磁通量，（b）基于第二流量值来确定第二力值，其中，第二力值对应于在保持阶段中由燃料施加到衔铁上的液压力，（c）确定第二力值与最佳的力值之间的偏差，并且（d）利用第三电流廓线来加载燃料喷射器的磁线圈驱动器，以便执行第三喷入过程，其中，第三电流廓线具有第三保持电流值，该第三保持电流值基于第二保持电流值和所确定的偏差被这样确定，使得在保持阶段中由燃料施加到衔铁上的液压力与最佳的力值相适应。

换句话说，在该实施例中检查，第二电流廓线是否造成最佳的液压力和由此最佳的喷入（在具有最小压力损失和最大通流量的最佳间隙宽度的情况下）。如果总是还确认有偏差，那么保持电流针对第三电流廓线被进一步适配。根据该实施例的附加方法步骤可以尤其是被经常地重复，直至在所确定的力值与最佳的力值之间确认没有（显著的）偏差。在燃料压力改变的情况下然后又应该执行该方法，以便确保燃料喷射器的最佳的功能。

根据本发明的第二方面描述了一种用于车辆的马达控制装置，该马达控制装置被设置用于使用根据第一方面和/或上述实施例中任一实施例所述的方法。

该马达控制装置可以以简单的方式，尤其是通过改变电流廓线的保持电流值来实现，使得具有液压止挡的燃料喷射器可以在燃料压力的任何（预先确定的）值的情况下最佳地工作并由此喷入。

根据本发明的第三方面描述了一种计算机程序，该计算机程序当其由处理器来实施时被设置为执行根据第一方面和/或上述实施例中任一实施例所述的方法。

在本文的意义上，这种计算机程序的叫法与程序元件、计算机程序产品和/或计算机可读的介质的概念具有相同意义，其包含用于控制计算机系统的指令，以便以适当的方式协调系统或方法的工作方式，用于实现与根据本发明的方法相关联的作用。

计算机程序可以作为计算机可读的指令代码以任何适当的编程语言，例如JAVA、C++等来执行。计算机程序可以被存储在计算机可读的存储介质（CD-Rom、DVD、蓝光碟、可移动驱动器、易失性或非易失性的存储器、装入式存储器/处理器等）上。该指令代码可以这样地对计算机或另外的可编程设备、例如尤其是用于机动车的马达的控制设备进行编程，使得实施期望的功能。此外，计算机程序可以在网络中例如互联网中提供，计算机程序可以从其在需要时由使用者下载。

本发明可以不仅借助于计算机程序、也就是软件，而且借助于一个或多个特殊的电路、也就是在硬件上，或以任意混合形式、也就是借助于软件组件和硬件组件被实现。

要指出的是，本发明的实施方式参考不同的发明主题来描述。尤其地，本发明的一些实施方式利用方法权利要求来描述，并且本发明的另外的实施方式利用装置权利要求来描述。但是，本领域技术人员在阅读本申请时立即就明白的是，只要没有明确另外地给出，附加于属于发明主题的一类型的特征组合，也可以实现特征的如下的任意组合，其属于发明主题的不同类型。

附图说明

本发明的另外的优点和特征由优选实施方式的下列示例性的描述获得。

图1示出了在闭合状态下的具有液压止挡的燃料喷射器。

图2示出了在打开状态下的图1中示出的燃料喷射器。

图3示出了在常规运行具有液压止挡的燃料喷射器时的电流强度和电压的随时间走向。

图4示出了常规运行中的具有液压止挡的燃料喷射器的喷入率的对应的随时间走向，在正常运行状态下以及在具有磁力和液压力之间的不平衡的运行状态下，该不平衡例如基于减少的燃料压力以及太高的磁力。

图5示出了根据本发明的方法的流程图。

图6示出了特性场的示图，该特性场可以在本发明的实施方式中应用。

具体实施方式

要指出的是，随后描述的实施方式仅表示本发明的可能实施变型的一限制选择。

图1示出了闭合状态下的具有液压止挡的燃料喷射器1。燃料喷射器1具有壳体2、线圈3、能运动的衔铁4、与衔铁机械上耦接的或（例如通过携动件）可耦接的喷嘴针5、极靴6和校准弹簧7。在图1中示出的状态下，阀针停在阀座8中并由此阻塞喷孔9。在该状态下，衔铁4与极靴之间的间隙10因此具有最大宽度。

在将电压施加到线圈3时，通过电磁力使衔铁4朝极靴6方向运动。通过机械上的耦接，喷嘴针5同样运动并释放喷入孔9用以燃料输入。在具有空行程的燃料喷射器中，当衔铁4已克服空行程时，才发生衔铁4与喷嘴针5之间的机械上的耦接。在没有空行程的燃料喷射器中，与衔铁运动同时地开始针运动。该状态在图2中示出。就像从图2可以看出的那样，衔铁4与极靴6之间的间隙10现在明显小于图1中，并且喷嘴针5与之相应地被定位得与阀座8间隔开。在燃料喷射器1内部现在存在用于燃料流11的路径。体积流11必须通过衔铁和极靴6之间的间隙10并在侧向上经过衔铁4流向喷孔9。

由此出现经过衔铁4的压降，该压降产生（液压）力，该力抵抗磁力。间隙10越小，压降越高并由此沿闭合方向的力越高。衔铁4因此朝极靴6运动，直到由于压降的力与磁力处于平衡。如果是该情况，那么可以说实现了上止挡。在衔铁4与极靴6之间但是不存在接触，而是由于体积流11而产生液压止挡。

图3中的图像30示出了在常规运行燃料喷射器1的情况下的电压（U）31、32和电流强度（I）35的随时间的走向。该操控从升压阶段开始，该升压阶段中，磁线圈驱动器3以具有电压U1（升压电压）的电压脉冲31来加载，以便使衔铁4和喷嘴针从图1中的状态运动到图2中的状态。当电流强度35达到预先确定的最大值（峰值电流）IP时，结束电压脉冲31。然后，通过针对喷入持续时间利用一串较小的电压脉冲32来加载磁线圈驱动器3来维持略微较低的线圈电流IH（也称作保持电流），因此燃料喷射器1保持敞开，也就是停留在图2中所示的状态下。保持电流IH在这里表示平均电流值，该平均电流值通过接通和切断相应地获得电压脉冲32。该平均电流IH导致相应的平均磁力。由于惯性，机械装置不对接通和切断做出反应，使得电压脉冲32不引起衔铁运动。

在磁力和液压力之间由于压降而比例不利的情况下可能发生的是，由于选择太高的电流（并由此太高的磁力）使得衔铁4与极靴6之间的间隙10闭合或压降变得很高，使得针对喷入不再提供体积流。该情况可以在车辆中例如在高压泵失效时出现（所谓的低压跛行模式）。由此仅还提供前推压力（直到大致10bar）。喷射器1典型地针对明显较高的压力下的运行来设计，并由此磁回路的设计对于5至10bar下的运行而言太强。

图4中的图像40在燃料喷射器1的正常运行状态（具有正常燃料压力）下和在具有燃料压力减少的运行状态下示出了在常规运行（也就是具有图3中示出的操控）中的喷入率ROI的相应的随时间的走向41和42。随时间的走向41对应于正常状态，在该正常状态中，喷入率ROI大致从升压阶段结束起升高直至达到最大率Q并然后在操控结束时才又下降。随时间的走向42与之相反对应于具有燃料压力减少的状态。在这里，喷入率也短时升高，但是在达到最大率Q之前又下降并在操控结束前不久被保持为零，因为间隙10基于相对于液压力的高磁力被闭合或变得很小，使得间隙中的压降变得太高。当磁力在消除保持电流IH之后（见图3）又被降低时，才使得间隙10又短时间打开或变得足够大，以便使体积流通过（durchlassen）。在闭合过程结束时，喷入孔9被喷嘴针5闭合并且间隙10的宽度最大。在该情况下，因此总体上显著较少的燃料被喷入并且继续行驶几乎不可能，因为不能提供所需的燃料量。

图5示出了用于通过对电流廓线、尤其是保持电流值进行适配来解决上述问题的根据本发明的方法的流程图500，因此可以实现燃料喷射器1的最佳的功能。

该方法在510处开始，利用确认（festlegen）具有保持电流值的电流廓线，该保持电流值用于在预先确定的或给出的燃料压力下操控燃料喷射器1。保持电流值对应于如下电流的电流强度，该电流应当在保持阶段期间流动穿过磁线圈3。

在520处，燃料喷射器1的磁线圈驱动器利用该（第一）电流廓线来加载，以便执行（第一）喷入过程，并由此喷入预先确定的喷入量。

在530处现在在利用（第一）电流廓线来操控的情况下确定保持阶段中（也就是说在保持阶段中的一定时间之后的一时间点）的磁通量的第一值。这点通过利用下列公式的计算来进行：

，

其中，U(t)是磁线圈上的电压的随时间走向，I(t)是线圈电流的随时间走向以及R是磁线圈3的电阻。

在540处，然后确定在保持阶段中由燃料施加到衔铁4上的液压力F_H的第一值。更特别地，借助计算出的流量值来估计相反指向的施加到衔铁4上的磁力F_M，其方式是，假设磁力F_M与磁通量的平方Ψ²成比例，也就是说

。

待使用的系数k根据多个条件，并且例如可以由存储在控制设备中的（并基于实验室测量的）特性场或借助于模型来确定。

在550处，确定液压力F_H的所确定的值与液压力的对于预先确定的燃料压力而言最佳的值之间的偏差（例如差值）。该最佳的值进一步在下面结合图6来阐释。

在560处，现在确定新的（第二）电流廓线，其方式是，尤其基于在550处确定的偏差和早前的（第一）保持电流值来确定新的（第二）保持电流值。在此，新的（第二）电流廓线的目标是使液压力与上面提到的最佳的值相适应，在该最佳的值的情况下，燃料喷射器的功能是最佳的。更特别地，提高保持电流值（例如利用固定的量或根据所述偏差），如果液压力F_H（进而还有磁力F_M）小于所述最佳的值，并减少，如果液压力F_H（进而还有磁力F_M）大于所述最佳的值。如果液压力F_H（进而还有磁力F_M）基本上等于所述最佳的值，那么不改变保持电流值。

该方法现在返回至520，其方式是，磁线圈驱动器利用新的电流廓线来加载。上述的步骤530、540、550和560被重复为回路，以便持续地确保通过燃料喷射器的最佳喷入。该回路但是可以被可能地调整，如果所确定的偏差低于阈值的话。

图6示出了特性场600的图像，该特性场结合上面结合图5描述的方法500以及利用本发明的其他实施方式可以被使用。特性场600表示燃料压力、体积流VS和液压力F_H之间的相关性，并更特别地具有一串特性线601、602、603、604、605、606、607。每个单个的特性线601、602、603、604、605、606、607限定了在对于单个特性线601、602、603、604、605、606、607而确定的燃料压力下的体积流VS和液压力FH的共同拥有的值。在所示的示例性特性场600中，特性线601、602、603、604、605、606、607对应于分别5bar、10bar、15bar、20bar、50bar、150bar和250bar的燃料压力。

可以从特性场600中得出，特别在燃料压力低时，在相对低的力的情况下又减少体积流VS并甚至到0。具有磁线圈驱动器的燃料喷射器的典型的磁力处在60N和80N之间。尤其地在燃料压力低的情况下（参见尤其是特性线601、602、603），磁力可以因此容易变得太大并在此阻断体积流。液压力的最佳的值当然是如下这样的值，在该值的情况下体积流最大。

在方法500的上面结合图5描述的步骤550中，因此例如选出对应于当前的（预先确定的）燃料压力的特性线601、602、603、604、605、606或607，并确定液压力FH的计算出的值小于、等于还是大于所述最佳的值。在560处，然后必要时确定新的保持电流值，以便使偏差减少或置于零并由此使液压力与所述最佳的值相适应。

所描述的方法有利地可以直接在马达控制装置中实现，例如作为软件模块。就像上面描述的那样，这种马达控制装置可以在任何燃料压力下（例如也在已知的"低压跛行模式"下）实现稳定的马达运行。此外可以避免非常低的燃料压力下的燃烧停止。

附图标记列表

1 燃料喷射器

2 壳体

3 线圈

4 衔铁

5 喷嘴针

6 极靴

7 校准弹簧

8 阀座

9 喷孔

10 间隙

11 燃料流

30 图像

31 电压脉冲

32 电压脉冲

35 电流强度

IP 峰值电流

U1 升压电压

IH 保持电流

t 时间

40 图像

41 喷入率走向

42 喷入率走向

Q 喷入率

500 流程图

510 方法步骤

520 方法步骤

530 方法步骤

540 方法步骤

550 方法步骤

560 方法步骤

600 特性场

601 特性线

602 特性线

603 特性线

604 特性线

605 特性线

606 特性线

607 特性线

VS 体积流

F_H 液压力

Claims (7)

1.用于在预先确定的燃料压力下运行具有液压止挡的燃料喷射器（1）的方法，其中，所述燃料喷射器（1）具有磁线圈驱动器，所述磁线圈驱动器具有磁线圈（3）和能运动的衔铁（4），所述方法具有下列步骤：

利用第一电流廓线来加载磁线圈驱动器，以便执行第一喷入过程，其中，所述第一电流廓线具有第一保持电流值，所述第一保持电流值预先给定在保持阶段期间流动穿过磁线圈（3）的电流的电流强度，

确定第一流量值，所述第一流量值对应于所述保持阶段中的磁通量，

基于所述第一流量值来确定第一力值，其中，所述第一力值对应于在所述保持阶段中由燃料施加到所述衔铁（4）上的液压力，

确定所述第一力值与对应于所述预先确定的燃料压力的最佳的力值之间的偏差，并且

利用第二电流廓线来加载燃料喷射器（1）的磁线圈驱动器，以便执行第二喷入过程，其中，所述第二电流廓线具有第二保持电流值，所述第二保持电流值基于所述第一保持电流值和所确定的偏差被这样确定，使得在所述保持阶段中由燃料施加到所述衔铁（4）上的液压力与最佳的力值相适应。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，对应于所述预先确定的燃料压力的最佳的力值基于燃料压力、液压力和喷射器通流量之间的被存储的相关性来确定。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一流量值的确定基于磁线圈上的电压的随时间走向、流动穿过磁线圈的电流的电流强度的随时间走向和所述磁线圈的电阻来进行。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，如果所述第一力值小于所述最佳的力值，那么所述第二保持电流值就大于所述第一保持电流值，并且其中，如果所述第一力值大于所述最佳的力值，那么所述第二保持电流值就小于所述第一保持电流值。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，第一电流廓线具有第一峰值电流值，并且所述第二电流廓线具有第二峰值电流值，其中，所述第二峰值电流值基于所述第一峰值电流值和所确定的偏差来确定，使得由燃料施加到所述衔铁（4）上的液压力与所述最佳的力值的相适应被支持。

6.根据权利要求1或2所述的方法，还具有

确定第二流量值，所述第二流量值对应于所述保持阶段中的磁通量，

基于所述第二流量值来确定第二力值，其中，所述第二力值对应于在所述保持阶段中由燃料施加到所述衔铁（4）上的液压力，

确定所述第二力值与所述最佳的力值之间的偏差，并且

利用第三电流廓线来加载所述燃料喷射器（1）的磁线圈驱动器，以便执行第三喷入过程，其中，所述第三电流廓线具有第三保持电流值，所述第三保持电流值基于所述第二保持电流值和所确定的偏差被这样确定，使得在所述保持阶段中由燃料施加到所述衔铁（4）上的液压力与所述最佳的力值相适应。

7.用于车辆的马达控制装置，所述马达控制装置被设置用于使用根据权利要求1至6中任一项所述的方法。

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