专利名称：用于运行阀的方法和控制装置的制作方法
用于运行阀的方法和控制装置
现有技术 本发明涉及ー种用于运行阀，尤其是机动车的内燃机的燃料喷射阀的方法，其中依据驱动阀的ー个部件尤其是阀针的电磁致动器的至少ー个电的运行參量获得一个辅助參量并且针对一个可预先设定的特征的出现检查该辅助參量本发明此外涉及ー种用于运行这种阀的控制装置。上述类型的方法和装置通常被用于获取关于阀的运行状态的信息。特别重要的运行状态的改变如例如从打开状态到关闭状态的转变至少在常规的喷射阀的ー些运行模式或运行点中可以从辅助參量的时间曲线的极值中推导出。但是在阀的小的控制持续时间和/或小的阀升程情况下，常规的方法的评估精确度常常是不够的。本发明的公开
相应地，本发明的任务是如此地改进开头所述类型的方法和控制装置，即在阀的小的阀升程情况下也能够较精确地评估和获取关于运行状态的信息。该任务在一种开头所述类型的方法中按照本发明被如此地解決，即依据辅助參量确定ー个基准參量，依据该基准參量修改辅助參量，以获得修改的辅助參量，并且针对可预先设定的特征的出现检查该修改的辅助參量。申请人:的研究得出，这种按照本发明的对辅助參量的准备，其也可以称为自基准形成(Ei genref erenzb i I dung ),实现了特别精确的评估，由此即使在小的控制持续时间或阀升程情况下也在识别阀的运行状态改变上给出高的评估精度。依据ー个发明变型方案，特别有利地，使用作为至少一个电的运行參量的致动器电压或致动器电流的时间曲线，以形成辅助參量，这意味着，施加在电磁致动器的励磁线圈上的电压的时间曲线或流过励磁线圈的电流的时间曲线。依据另ー个有利的发明变型方案,如果借助于平整法(Gljittungsverfahren)由辅助參量的时间曲线获得基准參量，尤其是通过平均值的形成或低通滤波，则形成一种特别有效的评估。特别有利地，依据另ー个发明变型方案，基准參量作为辅助參量的被平整的平均值获得。另ー个非常有利的发明变型方案规定，由此获得修改的辅助參量，即从辅助參量中减去基准參量，这对实施本发明的方法的控制装置或包含在其中的计算单元提出特别小的要求。此外，依据另ー个有利的发明变型方案，可以将辅助參量和基准參量之间的差除以辅助參量和/或基准參量，以获得修改的辅助參量。此外可以设想用ー个另外的尤其是在时间上非恒定的基准參量对辅助參量和基准參量加权，以获得修改的辅助參量。该另外的基准參量例如可以依据
a.辅助參量和/或基准參量，和/或b.辅助參量和/或基准參量随时间的改变，和/或
c.致动器的ー个电的控制參量的状态改变的时间间隔，来形成。该另外的基准參量的使用有利地实现了按照本发明的方法更好地与有关的阀类型或为此设置的控制信号的专门的配置相匹配。依据另ー个非常有利的发明变型方案，按照本发明的基准參量，也包括所述另外的基准參量，可以实时地由辅助參量导出。这意味着，一旦例如以测量技术方式探测了按照本发明观测的辅助參量的足够多的相应的采样值，就可以由辅助參量的这些采样值确定按照本发明形成的基准參量的相应的值，从而仿佛产生对基准參量和修改的辅助參量的连续的确定。这有利地实现了取消对按照本发明确定的基准參量和/或修改的辅助參量的较长的存储。相反，如果需要的话，它们可以被实时地确定表情由此始终是最新的(当前的)。发 明原理对实施该方法的计算单元的低要求进ー步改善了本发明的实时能力。作为本发明的任务的另一个解决方案，给出ー种按照权利要求11所述的控制和/或调节装置。特别重要的是以计算机程序的形式实现按照本发明的运行方法，该计算机程序可以存储在电子的和/或光学的存储介质上，并且可以由例如用于内燃机的控制和/或调节装置实施。其它的优点，特征和细节由以下的说明中得出，其中參照附图
示出了本发明的不同的实施例。其中在权利要求和在说明书中提及的特征不论是其本身単独的或是以任意的组合对本发明都可以是至关重要的。附图中所示
图I是具有多个按照本发明描述的喷射阀的内燃机的示意图，
图2a至2c是在三个不同的运行状态下图I的喷射阀的示意细节图，
图3是按照本发明的方法的一个实施形式的简化的流程图，
图4是示意示出的用于按照本发明运行的阀的控制电流的时间变化曲线，
图5是从图2a的阀的电的运行參量获得的辅助參量的时间变化曲线以及按照本发明由此导出的參量，和
图6a，6b分别是用于实施按照本发明的方法的不同的变型的功能图。内燃机在图I中总体上具有附图标记10。它包括油箱12，输送系统14从该油箱将燃料输送到共轨16中。该共轨上连接多个电磁操作的喷射阀18a至18d，它们将燃料直接地喷射到与它们配属的燃烧室20a至20d中。内燃机10的运行由控制和调节装置22控制或调节，该控制和调节装置除了其它方面外也控制喷射阀18a至18d。图2a至2c示意示出在总共三个不同的运行状态下的按照图I的喷射阀18a。其它的在图I中示出的喷射阀18b，18c，18d具有相应的结构和功能。喷射阀18a具有ー个电磁致动器,它具有励磁线圈26和与励磁线圈26共同作用的电枢30。电枢30被如此地与喷射阀18a的阀针28连接，即它可以以ー个相对于阀针28不消失的机械间隙，与阀针28在图2a中的垂直的运动方向相关地进行运动。由此形成一个两部件式的质量系统28，30，它通过电磁致动器26，30产生对阀针28的驱动。通过这个两部件式的设计结构，改善了喷射阀18a的安装性能并且减小在它的阀座38中出现的不希望的阀针28回弾。
在当前的图2a中示出的配置情况下，在阀针28上，电枢30的轴向间隙通过两个止挡32和34限制。但是至少图2a中的下止挡34也可以通过喷射阀18a的壳体的ー个部位实现。如图2a中所示，阀针28由阀簧36用相应的弹簧カ压在壳体40区域中的阀座38上。图2a中示出喷射阀18a位于它的打开状态下。在这种打开状态下，通过对励磁线圈26供电使电枢30在图2a中向上运动，从而它啮合到止挡32中，克服弹簧カ将阀针28从它的阀座38中移出。由此燃料42可以从喷射阀18a喷入燃烧室20a(图I)中。一旦通过控制器22(图I)结束对励磁线圈26的供电，阀针28在阀簧36施加的弹簧カ的作用下朝着它的阀座38运动并且带动电枢30 —起运动。在此情况下又通过上止挡32进行从阀针28到电枢30的力传递。
一旦阀针28回到阀座38上结束其关闭运动时，电枢30由于轴向间隙而可以在图2b中继续向下运动，如在图2b中所示，直到它顶接在第二止挡34上，如在图2c中所示。按照本发明，以下实施根据图3所示的流程图描述的方法，以便获得关于喷射阀18a的运行状态和/或运行状态变化的特别精确的信息。在按照本发明的方法的第一步骤100中，测量电磁致动器26，30的ー个电的运行參量(图2a)，在本例中例如是施加在致动器的励磁线圈26上的致动器电压。这可以以本身已知的方式通过集成在控制装置22 (图I)中的測量技术实现。然后依据致动器电压U，也在步骤100中，形成辅助參量m (图5)。在最简单的情况下，辅助參量m可以与致动器电压是相同的。但是辅助參量m也可以一般地作为致动器电压的和/或通过励磁线圈26的致动器电流的函数获得。也可以使用滤波以及信号处理的另外的常用的方法，以由致动器电压和/或致动器电流获得辅助
參量m。在随后的步骤110中依据辅助參量m确定基准參量mref (图5)。随后，在按照本发明的方法的步骤120中依据基准參量mref修改辅助參量m，以获得修改的辅助參量mmod(图5)。依据申请人的研究，按照上述方式修改的辅助參量mmod与阀18a的重要的运行状态改变之间具有特别强的相关性并且因此最佳地适用于发现这种运行状态改变。尤其是通过形成修改的辅助參量可以以高的精度确定阀18a的液压关闭时间点，在该时间点，阀针28到达在喷射孔或阀座38的区域中它的关闭位置在。图4示意示出了在对燃料喷射的控制期间阀18a的电磁致动器26，30 (图2a)的控制电流I的举例说明的时间曲线。为了能够从在t=t0处它的关闭状态出发快速地打开阀18a，控制电流I从对应于控制开始的时间点to,从值I=O被一直提高到增强电流Iboost。增强电流Iboost在时间点tl处达到。增强电流被一直維持到随后的时间点t2。在所谓的增强阶段的结束t2处，该增强阶段位于时间点t0和时间点t2之间，可以假设阀18a已经达到它的打开状态。为了使阀也在时间点t>t2上继续保持打开，现在不将控制电流I减小到零而是减小到所谓的保持电流Ih。保持电流Ih按照图4 一直被保持到时间点t3。时间差t3 — t0在此情况下限定阀18a或它的电磁致动器26，30的总的电控制持续时间ET。
在控制持续时间ET的结束处，也就是说，自t=t3起，电磁致动器26，30不再由控制装置22施加控制电流或相应的控制电压，从而还存在的控制电流依据电磁感应定律最终直到时间点t4减小到零。也在图4列出的时间点tist代表一个在控制持续时间ET内的举例而言被观测的时间点，它与控制电流I在t=t3处(通电流的结束)的状态改变的时间间隔At3对于按照本发明的方法的后面说明的变型很重要。图5示出了阀针28 (图2a)的针升程h的时间曲线，如它在按照上述控制电流曲线I的控制期间，參见图4，在非常小的电控制持续时间ET情况下形成的那样。在这种控制过程情况下，其中给出较小的控制持续时间ET或较小的最大阀升程h，辅助參量m通常没有可直接地以简单的方式评估的特征，以可靠地确定实际的液压的关闭时间点ts(图5)。在实际的关闭时间点ts处，按照本发明观测的辅助參量m目前具有一个不消失的弯曲处(Krilmmung)，但不是ー个例如以简单的方式待检测的局部极值。 在图5示出的參量不是按比例尺示出的。尤其是辅助參量m在时间点ts处实际上可以具有一种比对应于图5的目前的图示要不显著得多的曲线。相应地,在应用按照本发明的原理下,依据辅助參量m形成基准參量mref,以便能够有效地评估辅助參量m。依据ー个特别简单的发明变型方案，基准參量mref例如可以作为辅助參量m的被平整的平均值被获得。借助于基准參量mref按照本发明修改辅助參量m (该基准參量由于从辅助參量m中确定，它本身也称为自基准(Eigenreferenz))导致修改的辅助參量mmod,它如图5中可见的那样在关闭时间点ts处具有一个显著的局部最小值Min。因此按照本发明形成基准參量mref并且随后依据基准參量mref修改辅助參量m，由此获得修改的辅助參量mmod，有利地实现了在存在运行状态改变如上述的阀18a的关闭过程上对辅助參量m或修改的辅助參量mmod的简单的评估。依据申请人的研究，已经证明按照本发明的原理尤其是在较短的控制持续时间ET以及较小的最大针升程h情况下是特别可靠的。一般地可以使用平整法(平滑方法)，以从辅助參量m的时间曲线中获得基准參量mref ο在上述的參量辅助參量m,基准參量mref,修改的基准參量mmod中，优选涉及的是有关的參量的相应的时间曲线(时间变化)。在按照本发明的借助于数字的信号处理的运行方法的一种实施例中，用于相应的參量m, mref, mmod的采样率相应于希望的精度选择得足够高。按照本发明也可以有利地使用低通滤波，以便从辅助參量m中确定基准參量mref0为此使用的低通滤波机构可以是线性地或也可以是非线性地给定參数并且不仅以模拟的方式而且以数字的方式进行设计。通过从辅助參量m中减去基准參量mref,给出修改的辅助參量mmod的在计算上特别低费用的形成。此外按照本发明可以規定，按照diff=m — mref获得差diff，它本身被除以辅助參量m和/或基准參量mref,以获得修改的辅助參量mmod,例如mmod=(m — mref)/m。此外可以设想，用ー个另外的基准參量对辅助參量m和基准參量mref之间的差diff进行加权，该另外的基准參量优选在时间上也是非恒定的。该另外的基准參量的形成优选依据辅助參量m和/或基准參量mref和/或它们的随时间的改变或依据致动器26，30的电的控制參量的状态变化的时间间隔如例如相对于ー个被观测的时间点ti st,与计划的通电结束时刻(t=t3)之间的瞬时间隔Δ 3(图4)。图6a举例而言地示出了用于确定按照本发明的修改的辅助參量mmod的计算结构的框图。借助于第一功能块200，当下是平均值形成器或低通滤波器，由辅助參量m形成基准參量mref ο如已说明的那样，在最简单的情况下，辅助參量m可以与致动器电压是相同的。但是更一般地，辅助參量m也可以作为致动器电压和/或通过励磁线圈26的致动器电流的函数来获得。也可以使用滤波以及信号处理的另外的常用的方法，以便由致动器电压和/或致动器电流获得辅助參量m。基准參量mref和辅助參量m本身然后被输送到差形成器202，该差形成器由此确定差 diff=m — mref ο在本发明的ー个非常简单的实施方式中，该差可以直接地作为ー个针对受关注的特征，例如局部最小值Min(图5)，待检查的修改的辅助參量mmod使用。对此备选地,可以通过功能块204还将该差diff除以參量m, mref中的至少ー个，以便获得修改的辅助參量mmod。图6b举例而言地示出了用于确定按照本发明的修改的辅助參量mmod的计算结构的另ー个框图。与图6a不同，在此处通过微分器208形成辅助參量m的时间导数dm/dt并且与差diff和至当前的通电的结束(在t=t3，图4)的瞬时时间间隔Λ t3 —样被输送给功能块206。功能块206依据它的两个另外的输入參量dm/dt，Δ t3对差diff加权。可以考虑按照本发明的方法的另外的变型，其中，尤其是将评估算法与待检查的辅助參量m的阀典型的变化曲线相匹配。尽管按照本发明的方法是參照图3通过三个相继的步骤100，110，120进行说明的，但是可以特别有利地实时地形成基准參量mref，也就是说，一旦存在辅助參量m的ー个或多个值，就可以依据该值按照前面的方法方面形成基准參量的有关的值。这也适用于由參量m，mref形成修改的辅助參量mmod。由此可以有利地取消对有关的值的存储，相反，它们可以在需要时总是实时地由參量m确定。例如基准參量皿·ef也可以在平均值形成的意义上按照下面的等式获得 mref (t) =0. 5 · (m(t — Δ tl) +m(t+ Δ t2)),
其中，Atl和Λ t2可以具有不同的值。此外可以为Atl和Λ t2选择相同的值。本发明的工作与是否先计算基准參量mref和然后例如从辅助參量m中减去无关，或者与是否修改的辅助參量mmod直接地在一个计算过程中由辅助參量m确定无关。
权利要求
1.用于运行阀(18a)，尤其是机动车的内燃机(10)的燃料喷射阀的方法，其中依据驱动所述阀(18a)的一个部件，尤其是阀针(28)的电磁致动器(26，30)的至少一个电的运行参量(U)获得一个辅助参量(m)并且针对一个可预先设定的特征的出现检查所述辅助参量，其特征在于，依据所述辅助参量(m)确定一个基准参量(mref)，所述辅助参量(m)依据所述基准参量(mref)被修改，以获得一个修改的辅助参量(mmod)，并且针对所述可预先设定的特征(Min)的出现检查所述修改的辅助参量(mmod)。
2.按照权利要求I所述的方法，其特征在于，作为用于形成辅助参量(m)的至少一个电的运行参量，使用致动器电压(U)或致动器电流的时间曲线。
3.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，借助于平整法由辅助参量(m)的时间曲线获得所述基准参量(mref)，尤其是借助于平均值形成或低通滤波。
4.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过从辅助参量(m)中减去基准参量(mref)获得所述修改的辅助参量(mmod)。
5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，将辅助参量(m)和基准参量(mref)之间的差除以辅助参量(m)和/或基准参量(mref)，以获得修改的辅助参量(mmod)。
6.按照权利要求4或5所述的方法，其特征在于，用一个另外的、尤其是时间上非恒定的的基准参量(ref2)对辅助参量(m)和基准参量(mref)之间的差加权，以获得修改的辅助参量(mmod)。
7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，依据 a.辅助参量(m)和/或基准参量(mref)，和/或 b.辅助参量(m)和/或基准参量(mref)的随时间的改变(dm/dt)，和/或 c.与所述致动器(26，30)的电的控制参量的状态改变的时间间隔(At3)， 形成所述另外的基准参量(ref2)。
8.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述基准参量(mref)实时地由辅助参量(m)导出。
9.计算机程序，其特征在于，该计算机程序被编程应用于按照前述权利要求中任一项所述的方法。
10.电子的或光学的存储介质，用于一个控制和/或调节装置(22)，其用于运行一个阀(18a)，其特征在于，在所述存储介质上存储有用于在权利要求I至8的方法中应用的计算机程序。
11.控制和/或调节装置(22)，其用于运行一个阀(18a)，尤其是机动车的内燃机(10)的燃料喷射阀，其特征在于，它设计成用于在权利要求I至8的方法中应用。
全文摘要
本发明涉及一种用于运行阀(18a)，尤其是机动车的内燃机(10)的燃料喷射阀的方法。按照所述方法，依据驱动所述阀(18a)的一个部件，尤其是阀针(28)的电磁致动器(26，30)的至少一个电的运行参量(u)获得一个辅助参量(m)并且针对一个可预先设定的特征的出现检查所述辅助参量。按照本发明，依据所述辅助参量(m)确定一个基准参量(mref)，所述辅助参量(m)依据所述基准参量(mref)被修改，以获得一个修改的辅助参量(mmod)，并且针对所述可预先设定的特征(Min)的出现检查所述修改的辅助参量(mmod)。
文档编号F02D41/20GK102639848SQ201080056540
公开日2012年8月15日 申请日期2010年12月2日 优先权日2009年12月14日
发明者A.希尔申海因, A-T.黄, B.维歇特, H.克梅尔, H.哈梅多维克, H.拉普, J.克尼希, J.诺伊贝格, K.约斯, R.施吕特 申请人:罗伯特·博世有限公司