KR20160111519A - 특히 축압기 분사 시스템용 밸브를 동작시키는 방법 및 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 밸브(10), 특히 축압기 분사 시스템용 감압 밸브를 동작시키는 방법 및 대응하는 축압기 분사 시스템으로서, 상기 밸브(10)는 밸브 개구(12)와 폐쇄 부재(13)를 포함하고, 상기 폐쇄 부재는, 상기 밸브 개구를 폐쇄시키는 제1 종료 위치와, 상기 밸브 개구를 적어도 부분적으로 차단하지 않는 제2 종료 위치 사이에서, 통전가능한 코일(15)과 자기적으로 구동되는 전기자(14)를 갖는 전자기 구동부(14, 15)에 의해, 리턴 스프링 부재(16)의 힘과 반대 방향으로, 구동될 수 있는, 상기 방법 및 축압기 분사 시스템에 관한 것이다. 낮은 잡음 발생과 낮은 마모가 가능하게 밸브를 작동시키는 신호 강도를 선택하는 문제는, 상기 전기자(14)를 상기 리턴 스프링 부재(16)의 힘과 반대 방향으로 이동하기 위해 한정된 전기 신호가 상기 코일에 적어도 한번 공급되고, 상기 코일(15)에서의 시간(20, 21, 22)에 따른 전류 세기 프로파일이 전류 센서에 의해 감지되고, 한정된 전류 신호에 대한 상기 폐쇄 부재(13)의 움직임 프로파일, 특히 개방 시간 또는 폐쇄 시간이, 시간에 따라 상기 전류 세기 프로파일로부터 결정되는 본 발명의 특징에 의해 해결된다.

Description

특히 축압기 분사 시스템용 밸브를 동작시키는 방법 및 디바이스{METHOD AND DEVICE FOR OPERATING A VALVE, IN PARTICULAR FOR AN ACCUMULATOR INJECTION SYSTEM}

본 발명은 전기기계 분야에 관한 것으로, 구체적으로 고압 밸브 기술에 관한 것이다. 본 발명은 구체적으로 밸브를 활성화하여 밸브를 동작시키는 방법, 및 밸브를 활성화하는데 사용되고 특히 유리하게는 자동차 기술에서 공통 레일 분사 시스템 분야에서 고압 밸브에 사용될 수 있는 디바이스에 관한 것이다.

이하에서는, 특히 본 발명이 적용되는 매력적인 사용 분야로서 공통 레일 분사 기술 분야가 간략히 설명된다. 그러나, 본 발명은 또한 가장 효율적인 활성화가 중요한 다른 기술 분야에도 유리하게 사용될 수 있다.

내연 엔진을 위한 연료 분사 디바이스는 자동차 기술에 널리 알려져 있다. 분사될 연료를 수 100 바(bar)의 압력으로 축압하고 분사 밸브를 통해 연소 챔버로 안내하는 축압기를 갖는 고압 분사 시스템이 특히 효율적인 것으로 입증되었다.

이러한 고압 분사 시스템을 동작시키기 위하여, 통상적으로 특히 조작 변수로 고압 펌프를 활성화시키는 고압 축압기의 압력을 조절하는 것이 요구된다. 추가적으로 소위 감압 밸브(pressure reduction valve)가 문헌에 알려져 있고, 이 감압 밸브는 개별 분사 밸브에 통합(예를 들어 DE 101 11 293 A1)되거나 또는 일반적으로 축압기 분사 시스템용 제어 시스템의 설명부에 언급되어 있다(예를 들어 DE 10 2007 059 116 A1). 또한 DE 10 2012 204 252 B3에 분사 밸브에 통합된 감압 밸브가 알려져 있다.

이러한 감압 밸브는 축압기의 압력을 효율적으로 조절하는데 매우 유용한데, 그 이유는, 고압 펌프는 단지 압력 증강을 위해서만 사용될 수 있고, 기준 변수의 변화시에, 예를 들어, 내연 엔진의 동작의 변화 시에, 고속 감압이 종종 필요한데도, 분사 밸브만으로는 유리하게 가능하지 않기 때문이다. 그 결과 내연 엔진의 동작 동안 원치 않는 소위 하드 연소(hard combustion)가 일어날 수 있다.

이런 방식으로 효율적인 감압을 수행하기 위해, 이러한 제어 시스템에서는 또한 전기적으로 활성화될 수 있는 자기적으로 제어되는(magnetically controlled) 감압 밸브를 제공하는 것이 알려져 있다. 이러한 밸브를 활성화할 때, 밸브가 매우 잘 한정된 방식으로 개방되고 폐쇄될 수 있다는 점에서, 통과하는 액체의 볼륨을 정밀하게 제어할 수 있는 것이 중요하다. 이것은, 매우 고속 개방과 폐쇄가 전자기 구동부에 의해 달성되어, 밸브가 개방된 위치와 폐쇄된 위치 사이에서 사실상 디지털 방식으로 스위칭되어, 개방 시간 기간에 의해서만 통과하는 액체의 볼륨이 결정될 수 있다는 것으로 통상적으로 달성된다. 이러한 구동은 밸브의 기계적인 부분, 즉 특히 밸브 개구를 개방하고 폐쇄하는 폐쇄 부재에 높은 가속도 값을 초래한다. 이러한 높은 가속도는 제일 먼저, 성가실 수 있는 잡음을 생성하고, 밀봉면 영역을 마모시킬 수 있다.

그리하여 본 발명은 밸브의 기계적인 마모를 가능한 가장 낮게 하고 낮은-잡음 동작을 구현하는 밸브를 동작시키는 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적은 특허 청구항 1에 청구된 방법 및 특허 청구항 11에 청구된 디바이스에 의해 본 발명의 특징에 따라 달성된다. 종속 청구항은 본 발명의 유리한 개선을 나타낸다.

따라서, 본 발명은, 밸브, 특히, 축압기 분사 시스템용 감압 밸브를 동작시키는 방법으로서, 상기 밸브는 밸브 개구와 폐쇄 부재를 구비하고, 상기 폐쇄 부재는, 상기 밸브 개구를 폐쇄시키는 제1 종료 위치와, 상기 밸브 개구를 적어도 부분적으로 차단하지 않는 제2 종료 위치 사이에서, 통전가능한 코일(energizable coil)과 자기적으로 구동가능한 전기자(magnetically drivable armature)를 갖는 전자기 구동부(electromagnetic drive)에 의해, 리턴 스프링 부재(return spring element)의 힘과 반대 방향으로 구동될 수 있는, 상기 방법에 관한 것이다.

상기 목적은, 전기자를 상기 리턴 스프링 부재의 힘과 반대 방향으로 이동시키기 위하여, 한정된 전기 신호가 상기 코일에 적어도 한번 공급되고, 상기 코일에서의 시간에 따른 전류 세기 프로파일이 전류 센서에 의해 감지되고, 한정된 전류 신호에 대한 폐쇄 부재의 움직임 프로파일, 특히 개방 시간 또는 폐쇄 시간이, 시간에 따라 상기 전류 세기 프로파일로부터 결정되는 것에 의해 본 발명의 특징에 따라 달성된다.

상기 밸브의 폐쇄 부재에 연결되거나 또는 상기 밸브의 폐쇄 부재와 적어도 부분적으로 동일할 수 있는 이러한 전기자의 구동은, 한정된 전기 신호, 예를 들어, 전압 펄스에 의해 통상적으로 수행된다. 또한 펄스 폭 변조된 신호에 의해 이러한 구동을 활성화하는 것이 일반적이다.

그 결과 강한 활성화 신호에 의해 고속 스위칭을 수행할 수 있으나 지금까지 이러한 신호는 요구되는 가속도 및 전체적인 기계/자기 시스템(mechanical/magnetic system)에 대해 최적화되지 않았다. 특정 점으로부터 신호 세기를 증가시키더라도 밸브의 이동 부분이 거의 더 가속되지 못하고, 에너지의 입력이 구동 코일의 자기장으로 유도되는 효과가 발생하는데, 이 효과는 전류 상승이 구동 코일의 인덕턴스에 의해 느려지는 것으로 알려져 있다. 한편, 신호 세기의 감소는 제일 먼저 구동부의 느려짐을 초래하지 않고, 단지 구동 시스템에 놓이는 자기 에너지(magnetic energy)만을 감소시킨다. 임의의 전기 신호가 구동 코일에 생성하는 전류를 상세히 고려하면, 제일 먼저, 전류 상승이 발생하고 - 이 전류 상승의 경사는 코일의 인덕턴스에 의해 결정된다 - , 밸브의 개방 동안 전류 세기의 오버스윙(overswing)/최대값을 통과한 후 또는 이동 전기자 또는 폐쇄 부재가 밸브 안착부에 도달할 때, 전류 최소값이 통과되고, 이후 구동 코일을 통과하는 전류가 준-상수인 전류 프로파일에서 종료하도록 단지 약간만 다시 상승하는 것을 볼 수 있다.

이하의 본문에서, 밸브의 개방 동작이 구동부로-보조되는 경우가 정기적으로 고려된다. 일부 지점에서, 구동부로-보조될 수 있는 폐쇄 동작에도 명시적으로 참조된다. 이 경우에, 리턴 스프링은 구동부의 영향 없이 밸브를 폐쇄된 위치에 선택적으로 유지할 수 있다. 본 발명은 각 경우에 개방 움직임과 폐쇄 움직임에 모두 적용될 수 있다.

동작 동안, 온도, 마찰 등과 같은 환경 조건에 따라, 밸브의 동작을 위한 변수 조건, 그리하여 밸브를 신뢰성 있고 고속으로 폐쇄/개방하는데 필요한 신호 세기를 위한 각각 상이한 최소 조건들이 초래된다. 본 발명에 따른 방법에 의해, 특정 전기 활성화 신호에 대한 밸브의 전류 거동은 구동 코일에서 전류 세기를 모니터링하는 것에 의해 결정될 수 있다.

이후, 예를 들어, 의도된 시간과 비교하는 것에 의해, 밸브가, 사용된 신호로 충분히 신속히 폐쇄되는지 여부를 결정하는 것이 가능하다. 반응 시간이 너무 짧은 것으로 결정된 경우, 또한 가속도가 너무 높고 폐쇄 부재가 너무 거칠게 도달된다고 결론내릴 수 있다. 이 경우에, 신호는 밸브의 추가적인 동작을 위해 한정된 양만큼만 감쇠될 수 있다. 개방 시간, 즉 개방 신호의 시작시로부터 폐쇄 부재의 충격(impact) 때까지의 시간이 미리 한정된 윈도우 내에 있는 경우, 이 신호는 추가적인 동작을 위해 유지될 수 있다.

그러나, 종종, 원치 않는 잡음과 마모를 초래하는 과도하게 강한 신호의 경우, 개방 시간은 거의 더 단축될 수 없기 때문에, 특히 과도하게 높은 신호 세기를 식별하는 것이 곤란하다. 이 경우에, 본 발명에 따라, 다수의 상이한 전기 신호를 코일에 연속적으로 공급하고, 전류 시간 프로파일들의 차이와 이 차이로부터 결정된 전기자의 움직임 데이터를 평가하는 것을 제공하는 것이 유리하다. 따라서, 현재 밸브의 동작 동안, 상이한 세기를 갖는 상이한 신호의 시리즈 중에서 최소 충격 속도로 밸브를 지연 없이 작동시키는 것이 여전히 가능한 가장 낮은 신호 세기를 찾기 위하여 상기 상이한 세기를 갖는 상이한 신호의 시리즈를 테스트할 수 있다.

이 신호는, 예를 들어, 인가된 전압 신호의 전압 레벨이 상이하게 선택되는 것에 의해 변할 수 있다. 통상적으로, 펄스 폭 변조된 신호(PWM 신호)가 사용될 때, 클록 사이클, 다시 말해, 높은 신호 레벨과 낮은 신호 레벨 사이에 스위칭 시간의 비율이 적절히 제어된다. 예를 들어, PWM 신호로, 시작은 100%의 클록 사이클, 즉 연속적으로 완전한 신호에서 이루어질 수 있고, 이것은 수 퍼센트만큼 신호마다 단계마다 감소될 수 있다. 이러한 펄스 폭 변조된 신호는 통상적으로 고주파수이고 구형파 펄스 형태로 생성된다. 추가적인 가능성은 개방 시간이 시프트될 때까지 100% PWM 위상의 지속시간을 연속적으로 감소시키는 것일 수 있다.

밸브의 움직임 데이터는 상이한 전기 신호를 테스트하는 동안 여러 방식으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 활성화 신호의 연대적인 위치(chronological position)가 정밀하게 알려진 경우 폐쇄 부재가 도달할 때까지의 시간이 음향적으로 또는 광학적으로 측정될 수 있다. 그러나, 이것은 측정 비용을 요구하고 이는 내연 엔진에서 특히 매일 동작할 때에는 항상 실용적인 것은 아니다.

그리하여 본 발명의 하나의 유리한 개선은 코일을 통과하는 전류의 전류 세기의 연대적으로 첫 최소값(chronologically first minimum)을 측정하는 것을 제공한다. 여기서, 상기 코일에 전기 신호를 공급하기 시작하는 시간과, 코일을 통과하는 전류의 전류 세기의 첫 최소값이 발생하는 시간 사이에 시간 기간을 측정하는 것이 나아가 유리하게 제공될 수 있다.

그리하여 여러 전기 신호들에 대한 전류 프로파일들을 비교하는 것이 가능하고, 상기 구동 코일에서의 전류 최소값의 위치를 사용하는 것에 의해 측정된 신호 세기들 중에서, 상당한 충격 시간 지연을 초래하는 신호 세기를 수립하는 것이 가능하다. 이후, 폐쇄 부재의 충격 동안 운동 에너지를 최소로 증가시켜서 밸브의 요구되는 반응 시간을 달성하기 위하여, 밸브를 활성화하기 위해 각각 그 다음으로 더 강한/더 강력한 신호를 선택하는 것이 가능하다. 그리하여, 밸브에서 더 낮은 잡음과 더 낮은 마모 동작이 가능하게 된다.

일반적으로, 이에 따라 상이한 세기의 전기 신호를 코일에 연속적으로 공급하고, 전기자의 각 움직임 데이터를 취득하는 것이 제공될 수 있다.

본 발명의 특히 유리한 개선은, 신호 공급마다 전기 신호의 세기를 단조적으로 상승시키거나 또는 하강시키고, 각 경우에 신호 공급의 시작시로부터, 코일을 통과하는 전류의 전류 세기의 첫 최소값을 통과할 때까지의 시간 기간을 측정하고 서로 비교하는 것을 제공한다.

가능한 한 적은 테스트 신호로 관리하면서도 최적화된 활성화 신호에 도달하기 위하여, 나아가 유리하게는 신호 세기의 시리즈에서 서로 후속하거나 및/또는 서로 바로 인접한 전기 신호들 사이의 세기의 차이가 실질적으로 동일하도록 제공될 수 있다.

본 발명의 추가적인 유리한 개선은, 신호 세기의 시리즈에서 바로 인접한 각 쌍의 신호들에서 전기자의 달성된 움직임들, 특히 첫 전류 최소값을 통과하는 시간 기간들을 비교하고, 전기자 움직임들에서 가장 큰 차이를 나타내는 신호 쌍을 결정하고, 전류 최소값에 도달하기 전에 연대적으로 더 짧은 시간 기간을 초래하는 2개의 전기 신호들 중 하나의 전기 신호를 선택하는 것을 제공한다.

밸브의 움직임 데이터를 고려할 때, 인가된 신호 세기에 따라 상이한 통과들을 정렬하는 것이 유리하다. 그 결과, 특정 신호 세기를 넘어서는, 밸브 속력에서 추가적인 실질적인 변화가 검출될 수 없는데, 즉 폐쇄 부재의 충격시 충격 속도와, 또한 활성화 신호의 시작과 밸브의 폐쇄 사이의 시간도 검출될 수 없다. 신호가 특정 신호 임계값 아래로 하강할 때에만, 폐쇄 부재가, 개방된 위치 또는 폐쇄된 위치에 도달하는데, 즉, 단지 일부 지연을 갖고, 가장 큰 가능한 개방 위치에 도달하게 된다. 신호 세기를 추가적으로 감소시켜도 밸브가 더 이상 신뢰성 있게 개방 또는 폐쇄될 수 없다. 가능하다면, 신호 세기에 따라 정렬된 신호 프로파일 시리즈 중에서, 상기 밸브의 반응에서 가장 큰 차이가 있는 2개의 신호 프로파일을 식별하는 것이 필요하다. 이 2개의 신호는, 불필요하게 높은 충격 속도에 도달함이 없이 원활한 밸브 개방 또는 폐쇄를 여전히 초래하는 신호 세기를 나타낸다. 이 2개의 신호들 중 더 약한 신호는 이미 시스템 응답에서 지연을 초래하였기 때문에, 이 2개의 신호들 중 더 강한 신호를 밸브의 추가적인 동작을 위해 선택하여야 한다.

그리하여, 밸브의 동작 동안, 종종, 예를 들어, 주기적으로, 각 경우에 현재 최적화된 활성화 신호를 결정하기 위하여 테스트 신호가 밸브에 공급된다. 또한, 동작 동안, 밸브의 각 작동시에, 개방 시간 또는 폐쇄 시간을 모니터링하는 것이 전류 측정을 통해 수행되고, 각 시간의 변화시에, 최적화된 신호 세기를 추적하는 적절한 테스트 신호가 인가되는 것이 제공될 수 있다.

본 발명에 따른 방법은, 밸브가 스프링에 의해 폐쇄된 위치에 유지되고, 상기 밸브는 통전가능한 코일에 의해 구동가능한 전기자에 의해 개방되고, 신호마다 감소된 세기를 갖는 여러 전기 신호들이 상기 코일에 연속적으로 공급되고, 각 신호에 대해, 상기 코일을 통과하는 전류를 측정하는 것에 의해, 개방된 위치에서 폐쇄 부재의 충격 때까지의 시간 기간이 결정되고, 상기 시간 기간의 상당한 증가를 사용하는 것에 의해, 그 부적절한 세기 때문에 밸브의 지연된 개방 동작을 초래하는 첫 신호(first signal)가 결정되는 것에 의해 개방 움직임이 간략화된 형태로 설명될 수 있다. 대응하는 방법은 또한 밸브 폐쇄를 최적화하는데 사용될 수 있다.

여기서, 추가적으로 유리하게 상기 폐쇄 부재의 충격 때까지 달성된 시간 기간이 적절한 것으로 결정된 가장 약한 신호를 추가적인 밸브 개방 및/또는 폐쇄 동작시에 재현(reproduced)하는 것이 제공될 수 있다.

본 발명은 또한, 밸브를 전술한 방식으로 동작시키는 방법으로서, 고압 하에서 분사 액체를 고압 챔버에 전달하는 압력-생성 고압 펌프를 구비하고, 상기 고압 챔버에 연결되고, 통전가능한 전자석에 의해, 리턴 스프링 부재의 힘과 반대 방향으로 개방되거나 및/또는 폐쇄될 수 있는, 감압 밸브를 구비하고, 상이한 세기를 갖는 상이한 전기 신호를 연속적으로 생성하는 신호 생성 디바이스를 구비하고, 상기 전자석의 코일을 통과하는 전류의 전류 세기 프로파일을 감지하는 전류 센서를 구비하는, 전술한 방법을 유리하게 적용할 수 있는, 축압기 분사 시스템 상의 밸브를 또한 전술한 방식으로 동작시키는 방법에 관한 것이다.

이러한 축압기 분사 시스템에서, 추가적으로 유리하게, 전류 세기 최소값의 연대적인 위치를 결정한 것에 기초하여, 밸브의 개방 시간 및/또는 폐쇄 시간을, 상이한 세기의 전기 신호와 서로 비교하는 평가 디바이스가 제공된다.

이하 본문에서는, 본 발명이 예시적인 실시예를 사용하여 다수의 도면에 도시되고 이후 설명된다.

도 1은 감압 밸브를 갖는 축압기 분사 시스템의 개략적인 형태를 일반적으로 도시하는 도면;
도 2는 감압 밸브의 구조를 개략적으로 도시하는 도면;
도 3은 감압 밸브의 구동 코일의 코일 전류를 시간에 따라 도시하는 도면; 및
도 4는 감압 밸브의 행정을 시간에 따라 도시하는 도면.

도 1은 상세히 도시되지 않은 4-실린더 내연 엔진을 위한 고압 분사 시스템을 도시한다. 분사 시스템은 4개의 인젝터(2, 3, 4, 5)에 연결된 고압 축압기(1)를 구비한다. 개별 인젝터(2, 3, 4, 5)들 각각은 도 1에 단지 개략적으로 도시된 분사 밸브를 구비한다.

고압 축압기(1)에는 수 100 바(bar) 구역의 고압 하에서 고압 펌프(6)에 의해 연료 저장소(7)로부터 연료가 공급된다. 연료는 연료 라인(8)과 필터(9)를 통해 고압 펌프(6)에 공급된다. 고압 축압기(1)에서 - 구체적으로 상세히 도시되지 않은 - 유압 압력의 조절이 저압측에서 고압 펌프에 공급되는 연료의 볼륨이 조절되는 것에 의해 수행된다.

고압 축압기에서, 특히, 연료 수요가 하강하는 상황에서 압력 조절을 개선하기 위하여, 고압 축압기(1)를 저압 시스템, 특히 연료 저장소(7)에 연결하는 감압 밸브(10)가 제공된다. 감압 밸브(10)가 개방될 때, 고압 축압기(1)의 압력이 효율적으로 그리고 신속히 감소될 수 있다.

고압 펌프(6)에 연료 공급을 제어하는 부재와 감압 밸브(10)는, 유리하게는, 압력 센서(25)와 함께, 공통 제어 시스템(11)에 연결된다.

도 2는, 감압 밸브(10)의 구조를 개략적으로 도시하는 일례이다. 여기서, 감압 밸브(10)의 개구(12)에 연결된 고압 축압기는, 참조 부호(1)로 좌측에 도시된다. 개구(12)는 폐쇄 부재(13)에 의해 폐쇄될 수 있다. 폐쇄 부재(13)는 자기 구동부의 전기자(14)에 연결되고, 이 전기자(14)는 자기 구동부의 상황에서 이 전기자를 둘러싸는 코일(15)과 상호 작용한다. 휴지 상태에서, 즉 코일(15)에 전류가 공급되지 않을 때, 스프링 가이드(17)에서 가이드되는 스프링(16)에 의해, 그리고 대응하여 작용하는 스프링 힘에 의해, 전기자(14)와 이를 통해 폐쇄 부재(13)가 개구(12)에서 밸브 안착부로 가압되고, 이에 따라 감압 밸브는 고압 축압기(1)의 유압 압력(26)에 대항하여 폐쇄된다. 따라서 고압 축압기(1)로부터 연료가 나오는 것이 가능하지 않다.

코일(15)에 전기 신호가 공급되어, 전류가 흐르면, 전기자(14)는 자기력에 의해 코일(15)로 견인되고 그리하여 폐쇄 부재(13)는 스프링(16)의 힘과 반대 방향으로 개구(12)로부터 멀어지는 방향으로 이동된다. 이후 연료는 고압 축압기(1)로부터 개구(12)를 통해 밸브 챔버(18)로 그리고 거기서부터 출구 라인(19)을 통해 연료 저장소(7)로 안내되는 것이 가능하다. 감압 밸브(10)는 유리하게는 소위 디지털 밸브로 동작될 수 있는 방식으로 구성된다. 이것은, 밸브가 실질적으로 개방된 위치와 폐쇄된 위치로만 동작되고, 개구(12)는 폐쇄 부재(13)의 움직임에 의해 매우 신속히 폐쇄되고 차단되지 않을 수 있다는 것을 의미한다. 구동부는, 흐름율을 고려하여 계산하는 동안 밸브 개구(12)가 단지 부분적으로만 개방되는 중간 위치들이 무시될 수 있는 방식으로 여기서 구성되어야 한다.

따라서, 폐쇄 부재(13)를 구동하는 코일(15)을 활성화하는 전기 신호는 전기자(14)가 가능한 한 신속히 이동하는 방식으로 선택되거나 구성되어야 한다. 한편, 개구(12)의 구역에 있는 밸브 안착부에 및/또는 개방 위치에 있는 정지부(29)에 폐쇄 부재(13)가 가하는 충격에 의해 제일 먼저 기계적인 마모가 발생하고, 두 번째로 가능하게는 원치 않는 잡음을 생성하는 것을 고려하는 것이 필요하다.

본 발명은 그리하여 코일(15)을 활성화하는 전기 신호에 대한 적절한 신호 세기를 결정하는 것을 취급한다.

이를 위해, 각 경우에 동작의 시작시에 또는 그렇지 않은 경우 동작하는 동안, 테스트 신호의 시리즈가 코일(15)에 인가되고, 각 경우에 밸브의 거동이 결정된다. 이를 위해, 실제 조건으로, 응답 시간, 즉 전기 신호의 시작시로부터 밸브의 완전한 폐쇄까지 또는 완전한 개방까지의 시간이 결정된다. 이것은 코일 전류, 보다 정밀하게는 코일 전류의 시간 프로파일을 관찰하는 것에 의해 수행된다. 코일 전류는 제일 먼저 전기 신호의 형상과 세기에 의존하고, 두 번째로 코일의 인덕턴스와 전기자(14)의 위치에 의존하고, 또 스프링(16)의 강성과 동작 방향에 의존한다.

전류 거동은 도 3을 사용하여 아래에서 보다 상세히 고려된다.

도 3은 코일(15)에 인가되는 상이한 세기의 전기 신호들로 초래되고 코일(15)의 전류 프로파일을 각각 재현하는 3개의 전류 곡선(20, 21, 22)을 도시한다. 그 결과, 시작시에, 전기 신호가 시간(t₁)에서 코일에 인가될 때, 전류 상승이 일어고, 이 전류 상승은 초기에 코일과 전기자를 포함하는 시스템의 인덕턴스와 전기자 질량에 의해서만 결정된다. 시간(t₂)에서 차이가 나타나는데, 곡선(20)의 예를 사용하여 도시된 보다 강한 신호의 경우에서의 최대 전류 세기가 덜 강한 전기 신호의 경우에서보다 더 높다. 결합된 전기적 및 기계적 시스템과 이 시스템을 설명하는 미분 방정식을 더 상세히 고려하면, 전류 세기의 오버스윙과, 전기자가 밸브 안착부에 도달될 때 전기자의 최대값 속도에 도달한 후, 전류 세기의 상대적인 최소값이 통과된다. 전류 세기의 최소값은 참조 부호(20a)로 곡선(20)에서 지시되고, 참조 부호(21a)로 곡선(21)에서 지시되고, 그리고 참조 부호(22a)로 곡선(22)에서 지시된다. 전류 곡선(20)과 전류 곡선(21)을 비교해 보면, 코일(15)에 인가된 신호의 신호 세기의 감소시에, 제일 먼저, 최대 전류 세기에 도달하고 나서 하강하지만 전류 최소값(20a, 21a)에 도달되는 시간은 사실상 변위되지 않는 것으로 나타난다. 이것은, 폐쇄 부재의 기계적인 가속이 특정 신호 세기를 넘어 더 변하지 않고, 보다 강한 전기 신호는 단지 에너지의 더 강한 입력을 코일의 자기장으로 유도하여 전기자의 운동 에너지를 증가시키지 않거나 또는 밸브의 개방/폐쇄 시간을 단축시키지 않는 것으로 설명된다. 따라서, 신호 세기는 신호(t₁)의 시작 시간과 폐쇄 부재(t₃)의 변화 종료 위치에 도달하는 시간 사이의 시간 기간 또는 폐쇄 시간(t₃) 없이 약간만 더 하강될 수 있다.

이후, 신호 세기가 여전히 더 하강되어, 특정 신호 세기로부터 아래쪽에 있다면, 총 에너지 입력은 폐쇄 부재(13)를 최대로 가속시키기에 더 이상 충분치 않다. 이것은 최소값(22a)이 우측으로 상당히 시프트된 곡선(22)으로 도시된다. 이것은 폐쇄 부재(13)가 예를 들어 밸브 안착부에 있는 종료 위치에서 상당히 느린 방식으로 도달하는 것을 의미한다. 그리하여 그 결과, 밸브는, 엄격히 말하면, 더 이상 디지털 밸브로 볼 수 없게 되는데, 그 이유는 폐쇄 부재가 밸브 개구를 부분적으로 폐쇄하는 위치에 허용가능하지 않게 많은 시간 기간에 걸쳐 존재하기 때문이다. 한편, 밸브 안착부에 폐쇄 부재(13)가 가하는 충격은 매우 소프트하여, 밸브는 거의 잡음 없이 그리고 거의 마모 없이 폐쇄된다.

테스트 시리즈가 도 3에 도시된 바와 같이 3개의 상이한 신호 세기로 수행되는 경우, 곡선(22)은 감압 밸브를 위하여 부적절한 강한 신호를 재현하여, 테스트 시리즈가 실행된 후, 곡선(21)과 연관된 그 다음으로 보다 강한 전기 신호가 추가적인 동작 동안 선택된다는 결론을 도출하는 것이 가능하다.

테스트 시리즈에서, 다수의 전기 신호들이 또한 인가되어 테스트될 수 있는데, 여기서 신호 세기들 사이의 차이는 감압 밸브의 동작에 요구되는 정밀도에 따라 선택되어야 한다.

인가되는 전기 신호의 세기는, 조절가능한 클록 비율을 통해 펄스 폭을 변조하는 것에 의해, 경과된 신호 시간의 대응하게 조절가능한 퍼센트 비율로 인가될 수 있는 인가되는 전압에 의해 통상적으로 결정된다. 테스트 시리즈는, 예를 들어, 100% 스위칭온된 펄스 폭 변조 신호로 시작되고 나서, 예를 들어, 신호가 테스트 통과 동안 경과된 시간의 95% 또는 90%에서 스위치온되는 퍼센트 방식으로 또는 일부 퍼센트의 단계들로 감소될 수 있다.

도 4에는, 도 3에서와 동일한 시간 스케일로, 상이한 신호들에 대한 폐쇄 부재(13)의 행정이 시간(t)에 따라 도시된다. 여기서, 변위 곡선(23)에는 도 3의 곡선(21)과 연관된 행정 프로파일이 도시된 반면, 변위 곡선(24)에는 도 3의 곡선(22)과 연관된 행정 프로파일이 도시되어 있다. 변위 곡선(23)의 경우에서, 밸브 개구(12)의 폐쇄까지 또는 종료 위치에 도달될 때까지 변위하는데 시간(t₃)이 경과된 것으로 나타나는데, 이는 밸브가 시간(t₃)에서 폐쇄된다는 것을 의미한다. 너무 낮은 것으로 분류된 신호 세기를 재현하는 변위 곡선(24)에 따르면, 밸브는 단지 시간(t₄)에서 폐쇄된다.

적절한 테스트 시리즈를 통과한 후, 밸브의 최적화된 폐쇄 시간을 유지하면서, 동작 동안 최소 잡음 레벨을 보장하고 또한 최소화된 마모를 보장하는 신호 세기를 감압 밸브에 설정하는 것이 가능하다.

Claims (12)

1. 밸브(10), 특히 축압기 분사 시스템용 감압 밸브를 동작시키는 방법으로서,
   상기 밸브(10)는 밸브 개구(12)와 폐쇄 부재(13)를 구비하고, 상기 폐쇄 부재는, 상기 밸브 개구(12)를 폐쇄시키는 제1 종료 위치(폐쇄 위치)와, 상기 밸브 개구를 적어도 부분적으로 차단하지 않는 제2 종료 위치(개방 위치) 사이에서, 통전가능한 코일(15)과 자기적으로 구동가능한 전기자(14)를 갖는 전자기 구동부(14, 15)에 의해, 리턴 스프링 부재(16)의 힘과 반대 방향으로, 구동될 수 있고, 특히 상기 리턴 스프링 부재(16)의 힘과 반대 방향으로, 상기 리턴 스프링의 영향 하에서 상기 전기자(14)를 이동시키기 위하여, 한정된 전기 신호가 상기 코일(15)에 적어도 한번 공급되고, 상기 코일(15)에서의 시간(20, 21, 22)에 따른 전류 세기 프로파일이 전류 센서에 의해 감지되고, 한정된 전류 신호에 대한 상기 폐쇄 부재(13)의 움직임 프로파일, 특히 개방 시간 또는 폐쇄 시간이 시간에 따라 상기 전류 세기 프로파일로부터 결정되는 것을 특징으로 하는, 축압기 분사 시스템용 감압 밸브를 동작시키는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 코일(15)에는 다수의 상이한 전기 신호가 연속적으로 공급되고, 전류 시간 프로파일(20, 21, 22)들의 차이와 상기 차이로부터 결정된 상기 전기자(14)의 움직임 데이터가 평가되는 것을 특징으로 하는, 축압기 분사 시스템용 감압 밸브를 동작시키는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 코일(15)을 통과하는 전류의 전류 세기의 연대적으로 첫 최소값(20a, 21a, 22a)이 결정되는 것을 특징으로 하는, 축압기 분사 시스템용 감압 밸브를 동작시키는 방법.
4. 제3항에 있어서, 전기 신호를 상기 코일(15)에 공급하기 시작하는 시간과 상기 코일(15)을 통과하는 전류의 전류 세기의 첫 최소값(20a, 21a, 22a)이 발생하는 시간 사이의 시간 기간이 결정되는 것을 특징으로 하는, 축압기 분사 시스템용 감압 밸브를 동작시키는 방법.
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코일(15)에는 상이한 세기의 전기 신호가 연속적으로 공급되고, 상기 전기자(14)의 각 움직임 데이터가 취득되는 것을 특징으로 하는, 축압기 분사 시스템용 감압 밸브를 동작시키는 방법.
6. 제5항에 있어서, 신호 공급마다 상기 전기 신호의 세기가 단조적으로 상승하거나 하강하고, 각 경우에 상기 신호 공급의 시작시로부터 상기 코일(15)을 통과하는 전류의 전류 세기의 첫 최소값(20a, 21a, 22a)을 통과할 때까지의 시간 기간이 측정되고 서로 비교되는 것을 특징으로 하는, 축압기 분사 시스템용 감압 밸브를 동작시키는 방법.
7. 제6항에 있어서, 신호 세기의 시리즈에서 서로 후속하고 및/또는 서로 바로 인접한 상기 전기 신호들 사이의 세기의 차이는 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는, 축압기 분사 시스템용 감압 밸브를 동작시키는 방법.
8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 신호 세기의 시리즈에서 바로 인접한 각 쌍의 신호들에서 상기 전기자(14)의 달성된 움직임, 특히 첫 전류 최소값(20a, 21a, 22a)을 통과하는 시간 기간이 서로 비교되고, 상기 전기자 움직임에서 가장 큰 차이를 나타내는 신호 쌍이 결정되고, 2개의 전기 신호들 중에서, 전류 최소값에 도달하기 전에 연대적으로 더 짧은 시간 기간을 초래하는 하나의 전기 신호가 선택되는 것을 특징으로 하는, 축압기 분사 시스템용 감압 밸브를 동작시키는 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브(10)는 스프링(16)에 의해 폐쇄된 위치에 유지되고, 상기 밸브(10)는 통전가능한 코일(15)에 의해 구동가능한 전기자(14)에 의해 개방되고, 상기 코일(15)에는 신호마다 감소하는 세기를 갖는 여러 전기 신호가 연속적으로 공급되고, 각 신호에 대해, 상기 코일을 통과하는 전류를 측정하는 것에 의해, 개방된 위치에서 상기 폐쇄 부재(13)의 충격 때까지의 시간 기간이 결정되고, 상기 시간 기간에서 상당한 증가를 사용하여, 부적절한 세기를 고려하여 상기 밸브의 지연된 개방 동작을 초래하는 첫 신호가 결정되는 것을 특징으로 하는, 축압기 분사 시스템용 감압 밸브를 동작시키는 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 폐쇄 부재(13)의 충격 때까지 달성된 시간 기간이 적절한 것으로 결정된 가장 약한 신호가 추가적인 작동 동작시에 재현되는 것을 특징으로 하는, 축압기 분사 시스템용 감압 밸브를 동작시키는 방법.
11. 축압기 분사 시스템으로서,
    고압 하에서 분사 액체를 고압 축압기(1)로 전달하는 고압 펌프(6)를 구비하고, 상기 고압 축압기(1)에 연결되고, 통전가능한 전자석(14, 15)에 의해, 리턴 스프링 부재(16)의 힘과 반대 방향으로 개방 및/또는 폐쇄될 수 있는 감압 밸브(10)를 구비하고, 상이한 세기를 갖는 상이한 전기 신호를 연속적으로 생성하는 신호 생성 디바이스를 구비하고, 상기 전자석의 코일(15)을 통과하는 전류의 전류 세기 프로파일(20, 21, 22)을 감지하는 전류 센서를 구비하는, 축압기 분사 시스템.
12. 제11항에 있어서, 상기 전자석(14, 15)의 상기 코일(15)을 통과하는 전류의 전류 세기 최소값(20a, 21a, 22a)의 연대적인 위치를 결정한 것에 기초하여, 상이한 세기의 전기 신호에 대한 상기 밸브의 폐쇄 시간 및/또는 개방 시간을 서로 비교하는 평가 디바이스를 특징으로 하는, 축압기 분사 시스템.

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