CN109952622B - 用于操控燃料喷射器的磁阀的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于操控将处在压力下的燃料喷射到内燃机中的燃料喷射器的磁阀（100）的方法，该磁阀带有磁线圈和为了释放用于燃料的通孔能借助磁线圈的通电而抬升的磁衔铁，其中，磁阀能在第一运行模式（B1）和第二运行模式（B2）中运行，其中，在每个运行模式（B1、B2）中，磁线圈为了抬升磁衔铁而在第一持续时间
Figure 100004_DEST_PATH_IMAGE002
中用吸动电流通电并且紧接着在第二持续时间
Figure 100004_DEST_PATH_IMAGE004
中用小于吸动电流的保持电流通电，其中，磁阀首先在第一运行模式（B1）中运行，其中，根据至少一个预先确定的标准（TS1、TS2）从第一运行模式（B1）切换到第二运行模式（B2），以及其中，在第一运行模式（B1）中，第一持续时间
Figure 100004_DEST_PATH_IMAGE006
比在第二运行模式（B2）中更长并且/或者保持电流比在第二运行模式（B2）中更高。

Description

用于操控燃料喷射器的磁阀的方法
技术领域
本发明涉及一种用于操控燃料喷射器的磁阀的方法以及一种计算单元和一种用于执行所述方法的计算机程序。
背景技术
用于内燃机的喷射系统将燃料从储箱输送至内燃机的燃烧室中。借助燃料喷射器在此将燃料从高压存储器输送给内燃机的燃烧室。
这种燃料喷射器在此可以具有磁阀，在所述磁阀中，磁线圈被通电，以便抬升磁衔铁并且在此释放用于燃料的通孔。在此，磁阀的许多构件可以参与衔铁行程的调整。衔铁行程此外受到燃料温度和燃料压力的影响。
在DE 10 2010 027 989 A1中说明了燃料系统，在所述燃料系统中，喷射阀为了缩短开关时间在其操控的第一阶段（升压阶段）中被接到升压电压上，因而在磁线圈中产生了用于一次性达到最高值的特别高的第一电流。升压阶段（Boost-Phase）大多表征衔铁运动的开始，即衔铁的起始加速。升压电压例如由直流变压器从车辆电池中产生并且可能因此比电池电压高得多，因而相应较高的第一电流在线圈中流动。
由此磁阀的衔铁能被更为强烈地加速。升压电压缓存在所谓的升压电容器中。在操控的紧随第一电流升高的阶段中（吸动阶段），线圈被接到相对升压电压更小的电池电压上，以便实施剩余的衔铁运动。吸动阶段促成了大概直至达到最大衔铁行程的衔铁运动。通常紧接着吸动阶段的是第三阶段（保持阶段）。在此，线圈用相对前两个阶段更小的另一个电流运行。但为了在保持阶段中的操控也使用电池电压。保持阶段负责使衔铁几乎在一个恒定的行程下停留（verbleibt）。
在低温下、特别是在冷的燃料下，以比用于保持敞开所需更高的电流完成磁衔铁的快速抬升，以便抵抗过小的喷射量。在此，线圈也可以在吸动阶段期间接到比电池电压更大的升压电压上。这些方法例如由DE 102 42 606 A1和DE 10 2010 027 989 A1公知。
DE 10 2010 000 827 A1例如说明了一种燃料喷射器，其带有被喷嘴针控制的喷射嘴和与燃料喷射器的高压侧和低压侧连通的控制室，所述控制室能用控制阀装置在关闭压力和打开压力之间转换（umsteuern）。为所述控制室配备力-或压力传感器，该力-或压力传感器检测在关闭和打开时的表征性的压力变化。这个传感器也被称为针关闭传感器（NCS-Sensor）。用该传感器执行的方法被称为针关闭控制（NCC）。在这种方法中利用了这样的认识，即，控制室压力在燃料喷射器的喷射阶段开始时和结束时大幅度变化。
发明内容
按照本发明，提出带有本发明的特征的一种用于操控燃料喷射器的磁阀的方法以及一种计算单元和一种用于执行所述方法的计算机程序。有利的设计方案是优选实施例和随后的说明的主题。
按本发明的方法用于操控燃料喷射器的磁阀，所述燃料喷射器用于将处于压力下的燃料喷射到内燃机中，所述磁阀带有磁线圈和为了释放用于燃料的通孔能借助磁线圈的通电而抬升的磁衔铁。磁阀在此尤其用作用于燃料喷射器的伺服阀或控制阀。在此，磁阀能在第一运行模式和第二运行模式中运行，其中，在所述运行模式的每个运行模式中，磁线圈为了抬升磁衔铁在第一持续时间中用吸动电流（Anzugsstrom）通电并且紧接着在第二持续时间内用小于所述吸动电流的保持电流（Haltestrom）通电。第一持续时间在此能够在吸动电流之前也如开头提到的那样还包括升压电流（Booststrom）。现在首先在第一运行模式中操控磁阀，并且根据至少一个预先确定的标准从第一运行模式切换到第二运行模式。在此，在第一运行模式中，第一持续时间比在第二运行模式中更长并且/或者保持电流比在第二运行模式中更高。
以这种方式可以特别是也在低温下达到尽可能大的衔铁行程和与此相应尽可能大的燃料通流率或者克服阀座节流极限（Sitzdrosselgrenze），在所述低温下，例如由于燃料的粘度变大而使磁衔铁的抬升放慢。就此而言适宜是，当在内燃机启动（Start）时另一个对内燃机而言表征性的温度、例如冷却水温度处在预先给定的温度阈值之下时，首先在第一运行模式中操控所述磁阀。但同样有利的是，当持续时间处在预先给定的行程阈值上时，也就是说，当磁阀过于缓慢地打开时，首先在第一运行模式中操控磁阀，其中，在所述持续时间内磁衔铁被抬升了一预先确定的值。对此的理由可以例如是磨损或增大的摩擦。
通过相比尤其其中可能涉及针对常规或正常运行的运行模式的第二运行模式更长的第一持续时间（在该第一持续时间内使用吸动电流），现在也可以在磁衔铁的较小的行程速度下足够充分地抬升磁衔铁，从而可以用紧接着的保持电流使磁阀保持敞开。过小的第一持续时间则可能导致，磁衔铁还不会被充分提升并且因此还不会足够紧密地到达磁线圈，以便借助由保持电流引起的、明显可能比在吸动电流下更小的磁力保持敞开。由此可能不期望地减小燃料通流率或者例如在开关阀的情况下可能达不到阀座节流极限，这可能导致极小的通流率。但同样如通过较长的第一持续时间那样可以通过较高的保持电流进一步抬升磁衔铁，因为由此能产生较高的磁力，以便不是保持磁衔铁，而是继续、必要时也仅略微抬升磁衔铁。
在第一运行模式中的例如在14至18A范围内的吸动电流，在此可以例如通过电池电压或车载电网电压产生。紧接着的例如在6至8A范围内的保持电流或者当该保持电流相比第二运行模式提高时例如在10至12A范围内，同样可以通过电池电压或车载电网电压产生。在遵守所述电流值、特别是例如约18A的最大电流值时，预期不会有在提供吸动电流的控制器上的损伤。至少在开始时考虑例如在450和900
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
之间、特别是在600和800
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
之间的值作为在第一运行模式中的第一持续时间。在第二运行模式中的典型的持续时间则例如为450
Figure 834561DEST_PATH_IMAGE002
。
至少一个预先确定的标准优选包括从第一运行模式开始起达到或超过磁阀的至少一个预先确定的运行持续时间和/或达到或超过至少一个对内燃机而言表征性的温度的至少一个预先确定的值。因此可以达到的是，有必要长时间使用要求比第二运行模式更高的磁阀应力的第一运行模式。例如以此为出发点，即，在一定的运行持续时间后，内燃机被充分预热，因而不再出现冷的磁阀时的所述缺点。同样可以直接使用所述温度用来推动切换。至少一个表征性的温度在此尤其可以包括燃料的回流的温度和/或燃料箱的温度和/或内燃机的冷却水的温度或者所述温度中的至少两种温度的组合。所述温度中的一种或多种温度与运行持续时间的组合同样可能。
备选或额外优选的是，至少一个预先确定的标准包括分别在第二持续时间期间达到或超过磁衔铁的行程的至少一个预先确定的值和/或达到或低于用于检测燃料喷射器的喷嘴针的关闭的传感器的电压水平的至少一个预先确定的值（在此可以涉及开头提到的NCS传感器）。如已经提到的那样，磁衔铁的行程速度受到内燃机的温度以及因此受到燃料的温度的影响。根据所述行程速度和第一持续时间，磁衔铁在第二持续时间期间的行程是用于燃料的温度的尺度（Maß），在所述第二持续时间期间，在各种情况下均不再发生磁衔铁的进一步的提升，而是在其中仅保持所达到的行程。所述行程因此可以用作用于切换到第二运行模式的标准。例如用开头提到的NCS传感器同样能极为简单地获取用于行程的尺度。
在此适宜的是，分别超过多个第二持续时间地借助行程的时间走势获取达到或超过行程的至少一个预先确定的值和/或借助传感器的电压水平获取达到或低于传感器的电压水平的至少一个预先确定的值。为此可以例如在限定的测量范围内在第二持续时间期间（即在使用保持电流期间）分别获取行程或电压水平。当现在行程超过第二持续时间并且因此超过磁阀的操控过程地提高或电压水平下降时，这意味着，温度上升。相应地可以在达到或超过预先确定的值时切换到第二运行模式。
同样适宜的是，分别借助在带有降低的保持电流和/或带有降低的第一持续时间的第一运行模式期间的测试测量，获取达到或超过所述行程的至少一个预先确定的值和/或达到或低于传感器的电压水平的至少一个预先确定的值。为此可以以特定的间隔，即在用第一运行模式的特定数量的常规操控过程之后，分别进行带有相比通常对第一运行模式而言常用的保持电流和/或通常常用的吸动电流的操控过程或带有第一持续时间减小的保持电流和/或减小的第一持续时间的操控过程。若现在磁衔铁的行程达到或超过一预先确定的值或者电压水平达到或低于一预先确定的值，那么可以以此为出发点，即，温度上升。在此尤为适宜的是，使用如在第二运行模式中这样的保持电流和/或这样的持续时间作为减小的保持电流和/或减小的第一持续时间。然后可以尽可能快递切换到第二运行模式。
有利地根据至少一个标准通过第一持续时间并且/或者保持电流的逐级的减小从第一运行模式切换到第二运行模式。因此除了直接切换外，也实现了在两个运行模式之间的逐级切换。例如可以针对这种逐级的切换为每一级相应地选择至少一个标准的不同的值和/或不同的标准。通过这种逐级的切换可以总体上达到磁阀的伴随针对吸动电流的长的第一持续时间的较小的运行持续时间。所述第一持续时间为此可以例如以50、100或150
Figure 925270DEST_PATH_IMAGE002
的级减小。也可以例如改变所述级。
按本发明的计算单元、例如机动车的控制器尤其在程序技术上被设置用于执行按本发明的方法。
形式为计算机程序的所述方法的实施也是有利的，因为这造成了特别小的成本，特别是当正在运行的控制器还能用于其它任务并且因此本来就存在时。用于提供计算机程序的合适的数据载体尤其是磁性的、光学的和电的存储器，比如硬盘、闪存、EEPROM、DVD等等。也能通过计算机网络（英特网、局域网等）下载程序。
由说明书和附图得出了本发明的其它的优点和设计方案。
本发明借助实施例在附图中示意性示出并且在下文中参考附图加以说明。
附图说明
图1示意性示出了磁阀，在该磁阀中能执行按本发明的方法；
图2示出了在不同的温度下在磁阀的磁线圈中的电流的典型的走势和衔铁行程的相关的走势；
图3示出了在非按本发明的方法和在一种优选的实施方式中的按本发明的方法之间的比较下，在磁阀的磁线圈中的电流的走势、相关的喷射率、NCS信号走势以及衔铁行程的走势；
图4示出了在使用一种优选的实施方式中的按本发明的方法时与温度相关的吸动电流的不同的第一持续时间。
具体实施方式
图1中示意性示出了磁阀100，在该磁阀中能执行按本发明的方法。磁阀100具有带磁线圈111的电磁铁110，磁线圈例如可以构造成环形。在例如通过正在运行的计算单元180、例如控制器施加电压U时，电流I在磁线圈111中流动。
此外设置磁衔铁120，用该磁衔铁能关闭或释放磁阀100的通孔150。磁衔铁120在此具有组件122，该组件关闭通孔150。所述组件122例如构造成螺栓的形式，带有部分逐渐朝着通孔150的方向呈锥形的端部。
磁衔铁120还具有衔铁片121，该衔铁片设置在磁衔铁120的上面的、也就是说背对磁线圈111的方向的端部上。衔铁片121在此可以与组件122集成地构造或者机械地与组件122连接。
此外设置有弹簧130，该弹簧作用在磁衔铁120上并且在磁线圈111不通电并且因此没有磁力的情况下将衔铁120挤压到通孔150中或朝着通孔挤压并且关闭该通孔。弹簧130可以在其背对磁衔铁的侧面上抵靠在磁阀100的合适的（在此未示出）组件上。
在磁线圈111通电时建立磁力并且磁衔铁120克服弹簧130的弹簧力抬升并且朝着磁线圈111或电磁铁110的方向吸引。通孔150在此被释放。在对磁线圈相应通电时，磁衔铁120可以被抬升直至抵靠在布置在电磁铁110上的调整环115上。磁衔铁120在此与衔铁片121的径向在外的端部抵靠。
在图2中示意性示出了在不同的温度下在磁阀的磁线圈中的电流的典型的走势和衔铁行程的相关的走势。为此绘出了关于时间t的电流I和衔铁行程h。
在可选的、在此没有详细标明的短的升压电流后，在第一持续时间
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE003
中吸动电流IA可以在磁线圈内流动。紧接着可以将所述电流降低到保持电流IH，该保持电流就在第二持续时间
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE004
内流动。在此示出的电流走势典型地针对在例如运行温度的的内燃机中的磁阀的正常操控。
现在沿箭头方向纯示意性示出在所示的电流走势下随着流过磁阀的燃料的粘度渐增，衔铁行程的三条不同的走势。在低粘度下在短时间内达到了完整的衔铁行程，虽然在稍微更高的粘度下仍然达到了完整的衔铁行程，但仅在更长的时间后才达到完整的衔铁行程。随着粘度的进一步升高，衔铁行程速度仍进一步下降并且磁衔铁甚至不再能达到完整的衔铁行程，即例如达到图1中所示的抵靠。
在图3中现在在第一运行模式期间在非按本发明的方法（走势I1、R1、S1、h1）和在一种优选的实施方式中的按本发明的方法（走势I2、R2、S2、h2）之间的比较下，分别关于时间t示出了在磁阀的磁线圈中的电流I的走势、相关的喷射率R、NCS信号走势S以及衔铁行程h的走势。
NCS信号S代表例如压电传感器的电压信号，如在开头中已经阐释的那样。由NCS信号的走势可以推导出或获取（ermittelt）衔铁行程h。
在电流走势I2中，在持续时间
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE005
内使用吸动电流，而在电流走势I1中，在明显比持续时间
Figure 845952DEST_PATH_IMAGE005
更短的持续时间
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE006
内使用吸动电流。在内燃机或磁阀的低温下出现的高粘度的燃料中，较长的第一持续时间现在导致了流过磁阀的较大的燃料量，其中，在较长的第一持续时间期间使用吸动电流。这一点在相对R1提高的喷射率R2上可以识别到。
在此，紧接第一持续时间的分别是第二持续时间
Figure DEST_PATH_IMAGE007
或
Figure DEST_PATH_IMAGE008
，在第二持续时间期间，保持电流在磁线圈中流动。在此分别这样来选择第二持续时间，使得相应的第一和第二持续时间总体上产生用于磁阀的完整的操控时间。
在走势S2或h2上现在可以看到，衔铁行程在用于吸动电流的较长的第一持续时间上更大，这与更高的喷射率一致。因此表明，通过选择吸动电流的较长的第一持续时间也能在燃料的低温或高粘度下达到期望的喷射率。
当在按本发明的方法的框架内可以为第一运行模式使用在此所示的第一持续时间
Figure DEST_PATH_IMAGE009
或相关的电流走势I2时，可以为第二运行模式使用所示的第一持续时间
Figure DEST_PATH_IMAGE010
或相关的电流走势I1。如所提到的那样，当达到足够高的温度，因而不再由于燃料的高的粘度而出现低的喷射率时，就使用第二运行模式。
在图4中示出了在使用一种优选的实施方式中的按本发明的方法时与燃料的温度T相关的吸动电流的不同的第一持续时间
Figure DEST_PATH_IMAGE011
。
在此可以看到，磁线圈被这样长时间地在第一运行模式B1中操控，直至温度T作为标准达到了值TS1。第一持续时间然后被逐级地从初始值降低到在第二运行模式B2中将要达到的值。在此随着达到了值TS2而使用第二运行模式B2。
可以例如使用达到或超过衔铁行程h的预先确定的值hM或者达到或低于电压水平的预先确定的值SM或者使用在第二持续时间
Figure DEST_PATH_IMAGE012
或
Figure DEST_PATH_IMAGE013
期间的电压信号S作为另外的或其它的标准，如在图3中示出的那样。

Claims (9)

1.用于操控燃料喷射器的磁阀（100）的方法，所述燃料喷射器用于将处在压力下的燃料喷射到内燃机中，所述磁阀带有磁线圈（111）和为了释放用于燃料的通孔（150）能借助所述磁线圈（111）的通电而抬升的磁衔铁（120），
其中，磁阀（100）能在第一运行模式（B1）和第二运行模式（B2）中运行，其中，在所述运行模式的每个运行模式中，磁线圈（111）为了抬升所述磁衔铁（120）而在第一持续时间
Figure DEST_PATH_IMAGE001
中用吸动电流（IA）通电并且紧接着在第二持续时间
Figure DEST_PATH_IMAGE002
中用小于所述吸动电流（IA）的保持电流（IH）通电，
其中，所述磁阀（100）首先在第一运行模式（B1）中运行，其中，根据至少一个预先确定的标准（TS1、TS2）从第一运行模式（B1）切换到第二运行模式（B2），以及
其中，在第一运行模式（B1）中，第一持续时间
Figure DEST_PATH_IMAGE003
比在第二运行模式（B2）中更长并且/或者所述保持电流（IH）比在第二运行模式中更高，其中，所述至少一个预先确定的标准包括分别在所述第二持续时间
Figure DEST_PATH_IMAGE004
期间达到或超过所述磁衔铁（120）的行程（h）的至少一个预先确定的值和/或达到或低于用于检测燃料喷射器的喷嘴针的关闭的传感器的电压水平（S）的至少一个预先确定的值；
其中，通过逐级减少第一持续时间
Figure DEST_PATH_IMAGE005
和/或保持电流（IH）根据所述至少一个预先确定的标准（TS1、TS2）从第一运行模式（B1）切换到第二运行模式（B2）。
2.按照权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个预先确定的标准包括从所述第一运行模式（B1）起达到或超过所述磁阀（100）的至少一个预先确定的运行持续时间和/或达到或超过至少一个对内燃机而言表征性的温度（T）的至少一个预先确定的值。
3.按照权利要求2所述的方法，其中，所述至少一个表征性的温度（T）包括燃料的回流的温度和/或燃料箱的温度和/或内燃机的冷却水的温度。
4.按照权利要求3所述的方法，其中，分别超过多个第二持续时间
Figure DEST_PATH_IMAGE006
地借助所述行程（h）的时间走势获取达到或超过行程（h）的至少一个预先确定的值（hM）和/或借助传感器的电压水平（s）获取达到或低于传感器的电压水平（S）的至少一个预先确定的值（SM）。
5.按照权利要求3所述的方法，其中，分别借助在带有降低的保持电流（IH）和/或带有降低的第一持续时间
Figure 430950DEST_PATH_IMAGE003
的第一运行模式（B1）期间的测试测量，获取达到或超过所述行程（h）的至少一个预先确定的值（hM）和/或达到或低于传感器的电压水平（S）的至少一个预先确定的值（sM）。
6.按照权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，当在内燃机启动时另一个对内燃机而言表征性的温度处在预先给定的温度阈值下时，首先在所述第一运行模式（B1）中操控所述磁阀（100）。
7.按照权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，当磁衔铁（120）在其中被抬升了预先确定的值的持续时间处在预先给定的行程阈值上时，首先在所述第一运行模式（B1）下操控所述磁阀（100）。
8.计算单元（180），其设置用于，执行按照权利要求1-7中任一项所述的方法。
9.机器可读的存储介质，带有储存于其上的计算机程序，当所述计算机程序在计算单元（180）上运行时，所述计算机程序促使计算单元（180）执行按照权利要求1-7中任一项所述的方法。
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