CN109964020B

CN109964020B - 具有液压止挡的燃料喷射器的运行方法及装置

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Publication number: CN109964020B
Application number: CN201780063474.2A
Authority: CN
Inventors: M.施蒂卡; G.罗塞尔
Original assignee: Sebest Group Co ltd
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2016-10-12
Filing date: 2017-09-28
Publication date: 2022-02-01
Anticipated expiration: 2037-09-28
Also published as: CN109964020A; KR102169755B1; KR20190057392A; US11028795B2; US20190234335A1; WO2018069058A1; DE102016219891B3

Abstract

描述了一种用于运行具有液压止挡的燃料喷射器的方法，其中，燃料喷射器具有磁线圈驱动器和极靴，其中，磁线圈驱动器具有能运动的电枢和能通过电枢运动的喷嘴针。所描述的方法具有下列步骤：（a）利用第一电流廓线来加载（510）所述燃料喷射器的磁线圈驱动器，以便执行第一喷入过程，并由此喷入预先确定的喷入量，（b）查明（520）系统参数的第一值，该系统参数的第一值表示实际喷入的燃料量和预先确定的燃料量之间的相关性，（c）基于所述系统参数的所查明的第一值来确定（530），实际喷入的燃料量是否比预先确定的燃料量小如此之多，这能够由朝极靴方向施加到电枢上的磁力与相反的由燃料施加到电枢上的液压力之间的不平衡引起，并且（d）当确定存在磁力与液压力之间的不平衡时，利用第二电流廓线来加载（535）所述燃料喷射器的磁线圈驱动器，以便执行第二喷入过程，其中，第二电流廓线与第一电流廓线相比这样地设置，使得较小的磁力朝极靴方向施加到电枢上。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方法及装置

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电枢和能通过电枢运动的喷嘴针。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电枢与极靴之间的直接接触，因为燃料在电枢和极靴之间流动并且在此与磁力相反的液压力被施加到电枢上。在燃料喷射器的打开状态下，该两个力彼此平衡，使得在电枢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

本发明的任务是这样地使具有液压止挡的燃料喷射器运行，使得上面的问题在燃料压力减少的情况下可以被避免或抵消。

根据本发明第一方面，描述了一种用于运行具有液压止挡的燃料喷射器的方法，其中，燃料喷射器具有磁线圈驱动器和极靴，其中，磁线圈驱动器具有能运动的电枢和能通过电枢运动的喷嘴针。所描述的方法具有下列步骤：（a）利用第一电流廓线来加载所述燃料喷射器的磁线圈驱动器，以便执行第一喷入过程，并由此喷入预先确定的喷入量，（b）查明系统参数的第一值，该系统参数的第一值表示实际喷入的燃料量和预先确定的燃料量之间的相关性，（c）基于所述系统参数的所查明的第一值来确定，实际喷入的燃料量是否比预先确定的燃料量小如此之多，这能够由朝极靴方向施加到电枢上的磁力与相反的由燃料施加到电枢上的液压力之间的不平衡引起，并且（d）当确定在磁力与液压力之间存在不平衡时，利用第二电流廓线来加载所述燃料喷射器的磁线圈驱动器，以便执行第二喷入过程，其中，第二电流廓线被这样地设置，与第一电流廓线相比，使得较小的磁力朝极靴方向施加到电枢上（因此在极靴和电枢之间产生较大的间隙）。

所描述的方法基于这样的认知，即，可以借助系统参数的一值来确定，在执行通过利用第一电流廓线来加载磁线圈驱动器的第一喷入过程期间实际喷入的燃料量是否比预先确定的燃料量（目标燃料量）小如此之多，这能够由朝极靴方向施加到电枢上的磁力与相反的由燃料施加到电枢上的液压力之间的不平衡引起。这种不平衡导致，电枢与极靴之间的间隙这样地小（或不存在），使得喷入非常少的（或不喷入）燃料，也就是说，燃料喷射器不能正常地起作用。这点可能地可以通过利用第三电流廓线来加载磁线圈驱动器被（至少部分地）消除，其方式是，第二电流廓线被这样设置，使得朝极靴方向作用到电枢上的磁力比第一喷入过程期间更小。基于较小的磁力产生电枢和极靴之间的较大间隙，如果磁力被相反指向的液压力被平衡的话，这导致燃料的较大的体积流。

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过电枢与极靴之间的间隙。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的方向的电枢运动。

在本文中，“电流廓线”尤其表示在操控过程期间流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。

根据本发明的方法随喷入过程开始，在该喷入过程中，磁线圈驱动器以第一电流廓线来加载，该第一电流廓线被设置用于，在假设一特定的（例如针对运行正常的或作为对故障探测的反应已经减少的）燃料压力的情况下获得预先确定的喷入量的喷入。换句话说，第一电流廓线被设置用于预期的（例如正常的）运行（例如没有减少的燃料压力）。结合该操控然后查明系统参数的第一值，并基于该第一值来确定，实际喷入的燃料量是否比预先确定的燃料量小如此之多，使得在磁力与液压力之间存在不平衡。当燃料压力例如基于有故障的高压泵而减少，也就是明显小于常见的（或期待的）燃料压力时，尤其会是该情况。

如果确定在磁力与液压力之间存在不平衡，那么利用第二电流廓线来加载磁线圈驱动器，该第二电流廓线与第一电流廓线不同，即，现在将较小的磁力朝极靴方向施加到电枢上。基于较小的磁力，在比利用第一电流廓线来操控时更大的、电枢与极靴之间的间隙的情况下产生磁力与液压力之间的平衡。由此，较大的体积流可以流动穿过间隙并最终获得较大的实际喷入的燃料量，该燃料量等于或接近预先确定的燃料量。换句话说可以实现燃料喷射器的正确功能。喷入的燃料量的准确调节但是应当利用另外的本身已知的方法来进行。

根据本发明的一种实施例，系统参数涉及缸个体化的运行平稳性、缸个体化的拉姆达测量或缸个体化的错误点火探测。

相对于相应的、在正常运行中出现的参考值在缸个体化的运行平稳性或缸个体化的拉姆达测量上的偏移说明了与预先确定的喷入量相比有错误或不正确的实际喷入量。当探测到错误点火时，这点也说明了显著偏移的实际喷入量。

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，第二峰值电流值小于第一峰值电流值。

在本文中，"峰值电流值"尤其表示电流强度的值，在该值下，电压脉冲在开始操控过程时被结束。

由此，利用第二电流廓线中的较小的峰值电流值，沿极靴方向作用到电枢上的最大磁力也变得小于使用第一电流廓线的情况。

根据本发明的另一种实施例，第一电流廓线具有第一保持电流值，并且第二电流廓线具有第二保持电流值，其中，第二保持电流值小于第一保持电流值。

在本文中，"保持电流值"尤其表示电流强度的值，该值针对打开的燃料喷射器的敞开保持在喷入期间被调节。

由此，利用第二电流廓线中的较小的保持电流值，在喷入期间沿极靴方向作用到电枢上的磁力也变得小于使用第一电流廓线的情况。

根据本发明的另一种实施例，第一电流廓线借助于至少一个第一电压脉冲来加载，并且第二电流廓线借助于至少一个第二电压脉冲来加载，其中，所述第二电压脉冲具有比第一电压脉冲更小的电压。

通过使用较小的用于产生第二电流廓线的电压，电流强度（进而磁力）上升得没有比第一电流廓线中那么快。

根据本发明的另一种实施例，所述方法还具有下列步骤：（a）查明系统参数的第二值，（b）基于所述系统参数的所查明的第二值来确定，实际喷入的燃料量是否比预先确定的燃料量小如此之多，这能够由朝极靴方向施加到电枢上的磁力与相反的由燃料施加到电枢上的液压力之间的不平衡引起，并且（c）当确定存在磁力与液压力之间的不平衡时，利用第三电流廓线来加载所述燃料喷射器的磁线圈驱动器，以便执行第三喷入过程，其中，第三电流廓线被这样地设置，与第二电流廓线相比，使得较小的磁力朝极靴方向施加到电枢上。

在该实施例中查明系统参数的第二值（根据利用第二电流廓线的操控），并基于该第二值来确定，实际喷入的燃料量（在利用第二电流廓线的操纵的情况下）是否比预先确定的燃料量小如此之多，这能够由朝极靴方向施加到电枢上的磁力与相反的由燃料施加到电枢上的液压力之间的不平衡引起。换句话说检查，第二电流廓线是否在燃料喷射器适宜地起作用的意义上导致正确的喷入。如果不是该情况，那么以第三电流廓线来加载磁线圈驱动器，该第三电流廓线与第二电流廓线不同，即，现在将还要较小的磁力朝极靴方向施加到电枢上。基于较小的磁力，在比利用第二（和第一）电流廓线的操控时更大的电枢与极靴之间的间隙下产生磁力与液压力之间的平衡。由此，（还要）较大的体积流可以流动穿过间隙并最终获得较大的实际喷入的燃料量，该燃料量更接近预先确定的燃料量。

根据该实施例的附加方法步骤尤其可以被这样经常重复，直到不再确定在磁力与液压力之间存在不平衡，也就是说这样地经常，使得确保了燃料喷射器的正确功能。在此必须例如通过注意阈值来确保，阻止了针行程中（上方在间隙中以及下方在针端部处）的节流。就像上面提到的那样，在确保了燃料喷射器的正确的功能之后，必要时还（例如通过本身已知的调节方法）来补充调节喷入的燃料量。

根据本发明的另一种实施例，确定实际喷入的燃料量是否比预先确定的燃料量小如此之多，使得在磁力和液压力之间存在不平衡，该确定具有系统参数的所查明的值与参考值的比较。

换句话说，根据该实施例将系统参数的所查明的（第一和/或第二）值与参考值进行比较。如果所查明的值与参考值偏移或所查明的值与参考值之间的差值超过预先确定的阈值，那么确定在磁力与液压力之间存在不平衡。

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。

马达控制装置可以以简单的方式，尤其是通过根据系统参数的值来改变电流廓线来实现，使得基于减少的燃料压力可以抵制和消除具有液压止挡的燃料喷射器的错误功能。

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。

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、能运动的电枢4、与电枢机械上耦接的或（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，电枢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，通过电磁力使电枢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，当电枢4已克服空行程时，才发生电枢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，与电枢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，电枢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必须通过电枢和极靴6之间的间隙10并在侧向上经过电枢4流向喷孔9。

由此出现经过电枢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。电枢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。在电枢4与极靴6之间但是不存在接触，而是能够由于体积流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，以便使电枢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不引起电枢运动。

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）使得电枢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示出了用于通过适配电流廓线来解决上述问题的根据本发明的方法的流程图500，如果实际喷入的燃料量这样多地小于预先给定的燃料量，使得在磁力与液压力之间存在不平衡。

该方法在510处开始，其方式是，燃料喷射器1的磁线圈驱动器利用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。第一电流廓线被选择为，使得在正常（或预期的）状况下，尤其是在正常的（或已经已知的、减少的）燃料压力下可以预期到喷入的预先确定的喷入量。

在520处，现在查明系统参数的第一值，尤其是关于缸个体化的运行平稳性、缸个体化的拉姆达测量或缸个体化的错误点火探测。该值在如下的意义下表示实际喷入的燃料量和预先确定的燃料量之间的相关性，即，可以识别有错误的喷入（尤其是小太多的实际喷入燃料量）。

在530处，于是基于系统参数的所查明的第一值来确定，实际喷入的燃料量是否比预先确定的燃料量小如此之多，这能够由朝极靴6方向施加到电枢4上的磁力与相反的由燃料施加到电枢4上的液压力之间的不平衡引起。

如果在530处确定，给出了这种不平衡（是），那么在535处利用适配的（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。与第一电流廓线相比，第二电流廓线被这样设置，使得朝极靴6方向施加到电枢4上的磁力小于使用第一电流廓线的情况。这点尤其可以通过预先给定较小的峰值电流值和/或较小的保持电流值和/或较小的电压来实现。在利用第二电流廓线在535处加载之后，在520处查明系统参数的相应的（第二）值，并然后在530处基于系统参数的所查明的第二值来确定，实际喷入的燃料量是否总还比预先确定的燃料量小如此之多，这也能够由磁力与液压力之间的不平衡引起。该回路于是被这样经常执行，直到在530处确定，没有给出磁力与液压力之间的不平衡。但是在此必须考虑针对磁力的下边界，以便避免喷嘴针5的节流。换句话说必须考虑最小电流廓线，在该最小电流廓线的情况下确保了燃料喷射器的适宜功能。如果系统参数的令人满意的值不能利用该最小电流廓线来实现，那么必须结束本方法。

当在530处确定，系统参数的值不再指出或不再能指出磁力与液压力之间的不平衡（否）时，于是在540处结束本方法。在不平衡由此被消除之后，可以将喷入的燃料量必要时更准确地进行调节，在使用本身已知的调节方法的情况下，例如根据检测到的打开和/或闭合时间来适配操控时间。

附图标记列表

1 燃料喷射器

2 壳体

3 线圈

4 电枢

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

535 方法步骤

540 方法步骤。

Claims

1.用于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）具有磁线圈驱动器和极靴（6），其中，所述磁线圈驱动器具有能运动的电枢（4）和能通过所述电枢（4）运动的喷嘴针（5），所述方法具有：

利用第一电流廓线来加载（510）所述燃料喷射器（1）的磁线圈驱动器，以便执行第一喷入过程并由此喷入一预先确定的燃料量；

查明（520）系统参数的第一值，所述系统参数的第一值包括实际喷入的燃料量，

基于所述系统参数的所查明的第一值来确定（530）实际喷入的燃料量是否比预先确定的燃料量小如此之多，这能够由朝所述极靴（6）方向施加到所述电枢（4）上的磁力与相反的由燃料施加到所述电枢（4）上的液压力之间的不平衡引起，以及

当确定在磁力与液压力之间存在不平衡时，利用第二电流廓线来加载（535）所述燃料喷射器（1）的磁线圈驱动器，以便执行第二喷入过程，

其中，所述第二电流廓线被这样地设置，与所述第一电流廓线相比，使得较小的磁力朝所述极靴（6）的方向施加到所述电枢（4）上。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述系统参数涉及缸个体化的运行平稳性、缸个体化的拉姆达测量或缸个体化的错误点火探测。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述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，并且其中，所述第二峰值电流值小于所述第一峰值电流值。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述第一电流廓线具有第一保持电流值，并且第二电流廓线具有第二保持电流值，并且其中，所述第二保持电流值小于所述第一保持电流值。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述第一电流廓线借助于至少一个第一电压脉冲来加载，并且所述第二电流廓线借助于至少一个第二电压脉冲来加载，并且其中，所述第二电压脉冲具有比所述第一电压脉冲更小的电压。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，还具有

查明（520）所述系统参数的第二值，

基于所述系统参数的所查明的第二值来确定（530），实际喷入的燃料量是否比预先确定的燃料量小如此之多，这能够由朝所述极靴（6）方向施加到所述电枢（4）上的磁力与相反的由燃料施加到所述电枢（4）上的液压力之间的不平衡引起，以及

当确定在磁力与液压力之间存在不平衡时，利用第三电流廓线来加载（535）所述燃料喷射器的磁线圈驱动器，以便执行第三喷入过程，

其中，所述第三电流廓线被这样地设置，与所述第二电流廓线相比，使得较小的磁力朝所述极靴（6）的方向施加到所述电枢（4）上。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，确定实际喷入的燃料量是否比预先确定的燃料量小如此之多，使得在磁力和液压力之间存在不平衡，所述确定具有系统参数的所查明的值与参考值的比较。

8.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7中任一项所述的方法。

9.计算机程序，所述计算机程序当其由处理器实施时被设置为执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法。