用于监测喷射阀的方法
【专利摘要】用于监测喷射阀的打开的方法，喷射阀包括：可移动阀针，在关闭位置防止通过流体出口部分的流体流，且在其它位置释放通过流体出口部分的流体流；以及致动器单元，带有线圈和电枢，电枢能移动且设计成致动阀针。方法包括如下步骤：在给定开始时间用预定电压信号致动致动器单元；记录通过致动器单元的电流；基于所记录电流和开始时间T_0检测所记录电流曲线的梯度改变超过第一给定阈值的时间T_1；基于第一梯度改变时间T_1检测所记录电流曲线的梯度改变超过第二给定阈值的第二时间T_2；根据第一时间T_1和第二时间T_2确定诊断值，其可用于补偿喷射阀的长期偏移。用于监测喷射阀（10）的打开的方法，所述喷射阀（10）包括：阀主体（14），所述阀主体（14）包括带有流体出口部分（40）的空腔（18）；阀针（20），所述阀针（20）能在所述空腔（18）内移动，并且在关闭位置防止通过流体出口部分（40）的流体流，且在其它位置释放通过流体出口部分（40）的流体流；以及致动器单元（36），所述致动器单元（36）带有线圈（38）和电枢（22），所述电枢（22）能在所述空腔（18）内移动且设计成致动阀针（20），所述方法包括如下步骤：借助于在给定开始时间（T_0）开始的预定电压信号（V）致动所述致动器单元（36）；记录通过致动器单元（36）的电流（I）的时间相关曲线；基于所记录的电流（I）的曲线和开始时间（T_0）检测第一梯度改变时间（T_1），其中，所记录的电流（I）的曲线的梯度改变超过第一给定阈值；基于第一梯度改变时间（T_1）检测第二梯度改变时间（T_2），其中，所记录的电流（I）的曲线的梯度改变超过第二给定阈值；根据第一梯度改变时间（T_1）和第二梯度改变时间（T_2）确定诊断值，其可用于补偿喷射阀（10）的长期偏移。
【专利说明】用于监测喷射阀的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于监测喷射阀的方法。此外，本发明涉及用于操作喷射阀的方法。
[0002]该专利申请要求欧洲专利申请N0.12167414.7的优先权，所述欧洲专利申请的公开内容在此作为参考引入。
【背景技术】
[0003]喷射阀广泛地使用，尤其是用于内燃发动机，它们可以设置在内燃发动机中以便将流体配量到内燃发动机的进气歧管中或者直接配量到内燃发动机的气缸的燃烧室中。
[0004]喷射阀以各种形式制造以便满足各种内燃发动机的各种需要。因而，例如，其长度、其直径以及负责流体配量方式的喷射阀各种元件可以在宽范围内变化。除此之外，喷射阀可容纳致动器，用于致动喷射阀的针，例如，致动器可以是电磁致动器或压电致动器。
[0005]为了在不希望排放物生成方面增强燃烧过程，相应喷射阀可适合于在非常高的压力下配量流体。在汽油发动机的情况下，压力可以是例如一直到200 bar或甚至一直到400bar的范围。在柴油发动机的情况下，压力可以是超过2000 bar的范围。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供允许喷射阀的可靠和精确操作的用于监测喷射阀的打开的方法和用于操作喷射阀的方法。
[0007]这些目的通过具有权利要求1的特征的方法实现。本发明的有利实施例在从属权利要求中给出。
[0008]根据一个方面，说明了一种用于监测喷射阀的打开的方法。根据另一方面，说明了一种用于操作喷射阀的方法，尤其是内燃发动机的喷射阀。
[0009]所述喷射阀包括:阀主体，所述阀主体包括带有流体出口部分的空腔；阀针，所述阀针能在所述空腔内移动，并且在关闭位置防止通过流体出口部分的流体流，且在其它位置释放通过流体出口部分的流体流；以及致动器单元，所述致动器单元带有线圈和电枢，所述电枢能在所述空腔内移动且设计成致动阀针。
[0010]所述方法包括如下步骤:借助于在给定开始时间开始的预定电压信号致动所述致动器单元；记录通过致动器单元的电流的时间相关曲线；基于所记录的电流曲线，从所述开始时间开始检测第一梯度改变时间，其中，所记录的电流曲线的梯度改变超过第一给定阈值；基于所记录的电流曲线，从所述第一梯度改变时间开始检测第二梯度改变时间，其中，所记录的电流曲线的梯度改变超过第二给定阈值；以及根据第一梯度改变时间和/或第二梯度改变时间确定诊断值。
[0011]所述诊断值可以表示喷射阀的错误相应校正操作。第一梯度改变时间和/或第二梯度改变时间的偏移可表示喷射阀的错误操作。在该上下文中，时间的“偏移”具体地为从时间的预期(例如，预定)位置的偏离。如果相应偏移超过预定公差范围，操作可具体地为错误的。
[0012]所记录的电流曲线的在开始时间和第一梯度改变时间之间的第一梯度表示线圈的激励。所记录的电流曲线的在第一梯度改变时间和第二梯度改变时间之间的第二梯度表示与阀针分开的电枢的移动。阈值可以以合适的方式提前确定，例如，通过在发动机测试站处的测试或者通过模拟。
[0013]该方法具有如下益处:可以识别在喷射阀打开期间喷射阀的操作的不同阶段。因而，可以检测在喷射阀打开过程期间喷射阀的性能的长期偏移，尤其是第一和/或第二梯度改变时间的长期偏移。此外，监测喷射阀的动态性能可以用作补偿喷射阀的长期偏移的基础。在该上下文中，术语“长期偏移”可具体地涉及在寿命的时标上的变化，尤其是喷射阀的平均故障前时间(MTTF)，例如在MTTF的至少5%范围内。MTTF可以通过标准统计过程确定，其原理是本领域技术人员已知的。
[0014]在本发明的有利实施例中，所述诊断值根据开始时间与第一梯度改变时间之间的时间差和/或开始时间与第二梯度改变时间之间的时间差来确定。由此，相应地确定第一和第二梯度改变时间的偏移是不复杂的。
[0015]在本发明的另一有利实施例中，基于所记录的电流曲线，从所述第二梯度改变时间开始检测第三梯度改变时间，其中，所记录的电流曲线的梯度改变超过第三给定阈值；以及根据第三梯度改变时间确定诊断值。除了第一和/或第二梯度改变时间之外或者作为第一和/或第二梯度改变时间的替代，第三梯度改变时间的偏移可以表示喷射阀的错误操作。
[0016]所记录的电流曲线的在第二梯度改变时间和第三梯度改变时间之间的第三梯度表示电枢和阀针共同移动。
[0017]这具有如下益处:其它梯度变化可以用于检测在阀针打开过程期间喷射阀的长期偏移，尤其是第三梯度改变时间的长期偏移。
[0018]在本发明的另一有利实施例中，所述诊断值根据开始时间与第三梯度改变时间之间的时间差来确定。
[0019]在一个实施例中，所述方法包括:对于第一喷射过程，借助于相对于内燃发动机的给定曲轴角在给定开始时间开始的预定电压信号致动所述致动器单元；以及根据第一梯度改变时间和/或第二梯度改变时间来调节用以确定至少一个其它喷射过程的电压信号的信号持续时间的分配规则(或赋值规则)。换句话说，诊断值用于调节用以确定所述至少一个其它喷射过程的电压信号的信号持续时间的分配规则。
[0020]该实施例具有如下益处:在阀针打开期间喷射阀的性能偏移和喷射阀的动态性能偏移可以通过调节用于致动所述致动器单元的电压信号的信号持续时间来补偿。这具有如下益处:可以调节喷射阀的燃料输送量。因而，可以实现由喷射阀输送的燃料量的长期稳定性。
[0021]在有利扩展中，用以确定电压信号的信号持续时间的分配规则根据开始时间与第一梯度改变时间之间的时间差和/或开始时间与第二梯度改变时间之间的时间差来调节。
[0022]在另一有利扩展中，对于至少一个其它喷射过程，根据第一梯度改变时间和/或第二梯度改变时间来调节用以确定电压信号相对于给定曲轴角的相位偏移的分配规则。这具有如下益处:在阀针打开期间喷射阀的性能偏移和喷射阀的动态性能偏移可以通过相对于给定曲轴角调节电压信号来补偿。
[0023]根据一个实施例,所述方法包括:对于第一喷射过程，借助于相对于内燃发动机的给定曲轴角在给定开始时间开始的预定电压信号致动所述致动器单元；以及对于至少一个其它喷射过程，根据第一梯度改变时间和/或第二梯度改变时间来调节用以确定电压信号相对于给定曲轴角的相位偏移的分配规则。换句话说，对于至少一个其它喷射过程，诊断值用于调节用以确定电压信号相对于给定曲轴角的相位偏移的分配规则。
[0024]该实施例具有如下益处:在阀针打开期间喷射阀的性能偏移和喷射阀的动态性能偏移可以通过相对于给定曲轴角调节电压信号来补偿。
[0025]在有利扩展中，用以确定电压信号相对于给定曲轴角的相位偏移的分配规则根据开始时间与第一梯度改变时间之间的时间差和/或开始时间与第二梯度改变时间之间的时间差来调节。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]方法的示例性实施例借助于示意性附图在下文阐述。附图如下:
图1以纵向截面图不出了喷射阀，
图2示出了喷射阀的电流曲线，
图3示出了喷射阀的放大电流曲线，
图4示出了喷射阀的另一放大电流曲线和喷射流体曲线，和图5是用于操作喷射阀的方法的示例性实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0027]在不同视图中出现的具有相同设计和功能的元件由相同附图标记表示。
[0028]图1示出了喷射阀10，特别适合于将燃料配量到内燃发动机。喷射阀10具体地包括入口管12。
[0029]喷射阀10包括具有中心纵轴线L的阀主体14。空腔18设置在阀主体14中。喷射阀10具有壳体16。空腔18接纳阀针20和电枢22。阀针20和电枢22能在空腔18中轴向移动。
[0030]弹簧24设置在入口管12中配置的凹部26中。弹簧24机械地联接到阀针20。阀针20形成弹簧24的第一座。
[0031]过滤器元件30设置在入口管12内且形成弹簧24的另一座。在喷射阀10的制造过程期间，过滤器元件30可以轴向地移动到入口管12中，以便以期望方式预加载弹簧24。藉此，弹簧24朝向喷射阀10的喷射喷嘴34在阀针20上施加力。
[0032]在阀针20的关闭位置，其密封地安置在座板32上，籍此防止通过至少一个喷射喷嘴34的流体流。喷射喷嘴34可以是例如喷射孔。
[0033]阀10配置有优选为电磁致动器的致动器单元36。电磁致动器单元36包括线圈38，线圈38优选设置在壳体16中。此外，电磁致动器单元36包括电枢22。阀主体14、壳体16、入口管12和电枢22形成电磁回路。
[0034]流体出口部分40是空腔18的在座板32附近的部分。流体出口部分40与配置在阀主体14中的流体入口部分42连通。
[0035]在下文将描述喷射阀10的功能: 起初，流体通过过滤器元件30引导到流体入口部分42，且进一步朝向流体出口部分40引导。在阀针20的关闭位置，阀针20防止通过流体出口部分40的流体流。在阀针20的关闭位置以外，阀针20允许通过流体出口部分40的流体流。
[0036]在具有线圈38的电磁致动器单元36被激励时的情况下，致动器单元36可在电枢22上施加电磁力。电枢22被具有线圈38的电磁致动器单元36吸引，且在轴向方向远离流体出口部分40移动。由于电枢22和阀针20之间的机械联接，电枢22随之带动阀针20。从而，阀针20在轴向方向移动离开关闭位置，在阀针20的关闭位置以外，在座板32和阀针20之间的间隙形成流体路径，且流体可以穿过喷射喷嘴34。
[0037]在致动器单元36去激励时的情况下，弹簧24可以促使阀针20在轴向方向朝向喷射喷嘴34移动。因而，阀针20可以被促使移动到其关闭位置。阀针20是否处于其关闭位置取决于由具有线圈38的致动器单元36引起的阀针20上的力和由弹簧24引起的阀针20上的力之间的力平衡。
[0038]图2 — 4示出了通过喷射阀10的致动器单元36的电流I，I’的曲线，以图示用于监测喷射阀10的方法和用于操作喷射阀10的方法。此外，图4示出了由喷射阀10输送的燃料量Q，Q’的曲线。
[0039]根据示例性实施例的用于监测喷射阀10的打开和用于操作喷射阀10的方法包括如下步骤:
所述致动器单元36通过在开始时间T_0 (点PO)开始的预定电压信号V致动。记录通过致动器单元36的电流I的时间相关曲线。电流I的时间相关曲线在图2中示出。该曲线的详细放大图在图3和4中示出。
[0040]开始时间Τ_0借助于由内燃发动机给出的操作条件定相。
[0041]检测电流I的曲线的在开始时间Τ_0和第一梯度改变时间T_1 (点Pl)之间的第一梯度G_l。在第一梯度改变时间T_1处，所记录的电流I的曲线的梯度改变超过第一给定阈值。在开始时间T_0和第一梯度改变时间T_1之间的第一梯度G_1表示线圈38的激励。
[0042]检测电流I的曲线的在第一梯度改变时间T_1和第二梯度改变时间T_2 (点Ρ2)之间的第二梯度6_2。在第二梯度改变时间Τ_2处，所记录的电流I的曲线的梯度改变超过第二给定阈值。第二梯度6_2表示电枢22在接合阀针20之前的移动。在第二梯度改变时间Τ_2处，所记录的电流I的曲线的梯度再次改变。第二梯度改变时间Τ_2表示电枢22与阀针20接合且阀针20打开移动开始。
[0043]检测电流I的曲线的在第二梯度改变时间Τ_2和第三梯度改变时间Τ_3 (点Ρ3)之间的第三梯度6_3。在第三梯度改变时间Τ_3处，所记录的电流I的曲线的梯度改变超过第三给定阈值。第三梯度G_3表示电枢22和阀针20共同移动。第三梯度改变时间T_3表示阀针20完全打开处于其最大提升位置。在第三梯度改变时间Τ_3之后，检测电流I的曲线的第四梯度G_4。
[0044]该方法允许识别电枢22的不同位置或者电枢22和阀针20的共同位置。由于该方法，喷射阀10可以精确地检测电枢22的移动以及电枢22与阀针20结合的移动。尤其是，可以通过电流曲线的梯度变化检测电枢22和阀针20的每次各个移动的精确开始和结束。
[0045]在老化喷射阀10的情况下，偏移示出了时间T_l’(点Ρ1’)的延迟，这表示电枢22移动的开始。电枢22的该延迟起始移动引起了阀针20移动的延迟(时间T_2’的点Ρ2’)。籍此，由带有时间偏移的老化喷射阀10输送的流体量Q’可能少于初始喷射阀10的初始流体量Q，如图4所示。
[0046]偏移可以用于产生诊断，继而可以用于补偿喷射阀10的减少流体量Q’。例如，诊断值可以用于调节电压信号V，尤其是电压信号V的开始时间Τ_0、相位和持续时间中的至少一个。
[0047]图5示出了用以图示用于操作喷射阀10的方法的另一实施例的流程图。所述方法包括如下步骤:
在第一步骤S10，所述致动器单元36通过相对于内燃发动机的给定曲轴角在开始时间Τ_0开始的预定电压信号V致动。记录通过致动器单元36的电流I的时间相关曲线
在另一步骤S12，检测所记录的电流I的曲线的第一梯度G_1和第一梯度改变时间T_l，第一梯度6_1表示线圈38的激励，在第一梯度改变时间T_1处，所记录的电流I的曲线的梯度改变。
[0048]在另一步骤S14，检测电流I的曲线的第二梯度G_2和第二梯度改变时间T_2，第二梯度G_2表示与阀针20分开的电枢22的移动。
[0049]在另一步骤S16，计算开始时间T_0与第一梯度改变时间T_1之间和/或开始时间T_0与第二梯度改变时间Τ_2之间的时间差。此外，检查和确认是否需要通过调节电压信号V来补偿。如果开始时间τ_ο与第一梯度改变时间T_1之间和/或开始时间τ_ο与第二梯度改变时间τ_2之间的时间差超过给定值，那么可以补偿点Pl，Ρ2的偏移。电子控制单元E⑶可以计算距初始数据的差且可以补偿偏移(步骤S18)。在用于操作喷射阀的方法的一个实施例中，根据开始时间Τ_0与第一梯度改变时间T_1之间和/或开始时间T_0与第二梯度改变时间Τ_2之间的时间差来调节用以确定电压信号V的信号持续时间T_SIG的分配规则。在用于操作喷射阀10的方法的另一实施例中，调节用以确定电压信号V相对于给定曲轴角的相位偏移的分配规则，从而可补偿尤其是第一梯度改变时间T_1和/或第二梯度改变时间乙2的偏移。籍此，在喷射阀10的弹射操作条件期间可调节喷射时间。籍此，可以输送校正后的流体量Q。
[0050]如果开始时间T_0与第一梯度改变时间T_1之间的时间差和开始时间T_0与第二梯度改变时间Τ_2之间的时间差不超过给定值，那么使用先前数据(步骤20)。
[0051]由于可变操作条件或者由于寿命性能降级引起的时间T_l，Τ_2和Τ_3的变化是可检测的，且具体算法可以应用以补偿喷射阀10的偏移或者减少内燃发动机的不同气缸之间的变化性。软件算法可以修改喷射参数以补偿偏移且使得在喷射阀10的寿命期间所输送的燃料量不变。通过该方法可以获得最低可控和可输送燃料量的最小值，包括在第二梯度改变时间τ_2之后喷射阀10的可预测弹射操作条件。
[0052]本发明并不限于基于所述示例性实施例说明的特定实施例，而包括不同实施例的要素的任何组合。此外，本发明包括权利要求的任何组合以及权利要求公开的特征的任何组合。
【权利要求】
1.一种用于操作喷射阀(10)的方法，所述喷射阀(10)包括:阀主体(14)，所述阀主体(14)带有包括流体出口部分(40)的空腔(18);阀针(20)，所述阀针(20)能在所述空腔(18)内移动，并且在关闭位置防止通过流体出口部分(40)的流体流，且在其它位置释放通过流体出口部分(40 )的流体流；以及致动器单元(36 )，所述致动器单元(36 )带有线圈(38 )和电枢(22)，所述电枢(22)能在所述空腔(18)内移动且设计成致动阀针(20)， 所述方法包括如下步骤: 一借助于在给定开始时间(T_0)开始的预定电压信号(V)致动所述致动器单元(36)； 一记录通过致动器单元(36)的电流(I)的时间相关曲线； 一基于所记录的电流(I)的曲线，从所述开始时间(Τ_0)开始检测第一梯度改变时间(T_l)，其中，所记录的电流(I)的曲线的梯度改变超过第一给定阈值，在开始时间(Τ_0)和第一梯度改变时间(T_l)之间的梯度表示线圈(38)的激励； 一基于所记录的电流(I)的曲线，从所述第一梯度改变时间(T_l)开始检测第二梯度改变时间(Τ_2)，其中，所记录的电流(I)的曲线的梯度改变超过第二给定阈值，在第一梯度改变时间(T_l)和第二梯度改变时间(Τ_2)之间的梯度表示电枢(22)单独移动； 一基于所记录的电流(I)的曲线，从所述第二梯度改变时间(Τ_2)开始检测第三梯度改变时间(Τ_3)，其中，所记录的电流(I)的曲线的梯度改变超过第三给定阈值，在第二梯度改变时间(Τ_2)和第三梯度改变时间(Τ_3)之间的梯度表示电枢(22)和阀针(20)共同移动；以及 一根据第一梯度改变时间(T_l)和/或第二梯度改变时间(Τ_2)且根据第三梯度改变时间(Τ_3)确定诊断值；以及 一使用所述诊断值来补偿喷射阀(10)的长期偏移。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述诊断值根据开始时间(Τ_0)与第一梯度改变时间(T_l)之间的时间差和/或开始时间(Τ_0)与第二梯度改变时间(Τ_2)之间的时间差来确定。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述诊断值根据开始时间(Τ_0)与第三梯度改变时间(Τ_3)之间的时间差来确定。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，喷射阀(1)是内燃发动机的喷射阀(10)，且其中，对于第一喷射过程，开始时间(Τ_0)相对于内燃发动机的给定曲轴角给出，且诊断值用于调节用以确定至少一个其它喷射过程的电压信号(V)的信号持续时间(T_SIG)的分配规则。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，用以确定电压信号(V)的信号持续时间(T_SIG)的分配规则根据开始时间(T_0)与第一梯度改变时间(T_l)之间的时间差和/或开始时间(Τ_0)与第二梯度改变时间(Τ_2)之间的时间差来调节。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，对于至少一个其它喷射过程，根据第一梯度改变时间(T_l)和/或第二梯度改变时间(Τ_2)来调节用以确定电压信号(V)相对于给定曲轴角的相位偏移的分配规则。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，喷射阀(10)是内燃发动机的喷射阀(10)，且其中，对于第一喷射过程，开始时间(τ_ο)相对于内燃发动机的给定曲轴角给出，且对于至少一个其它喷射过程，诊断值用于调节用以确定电压信号(V)相对于给定曲轴角的相位偏移的分配规则。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，用以确定电压信号(V)相对于给定曲轴角的相位偏移的分配规则根据开始时间(T_0)与第一梯度改变时间(T_l)之间的时间差和/或开始时间(Τ_0)与第二梯度改变时间(Τ_2)之间的时间差来调节。
【文档编号】F02D41/22GK104271928SQ201380024394
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2013年5月8日 优先权日:2012年5月10日
【发明者】M.格兰迪 申请人:大陆汽车有限公司