用于确定电磁阀喷射器的气隙的方法与流程

背景技术：

在机动车辆中的内燃机能够具有高压存储器，即所谓的共轨，在所述高压存储器中使燃料处于（例如至3000bar的）高压中。然后，能够从这个高压存储器中将燃料经由各个燃料喷射器直接引入到内燃机的燃烧室中，所述燃料喷射器与高压存储器连接。

作为燃料喷射器例如能够使用电磁阀喷射器，其中，通过操控线圈或者电磁铁，或者，通过为线圈或者电磁铁通电来运动阀针以释放喷射开口。

例如，从DE 10 2010 041 109 A1和DE 10 2013 212 138 A1已知所谓的直接切换的电磁阀喷射器。在此，直接借助磁衔铁来运动阀针，所述磁衔铁是电磁致动器的一部分并且通过为线圈通电而运动。

技术实现要素：

根据本发明，提出了具有独立权利要求的特征的、用于确定磁衔铁的气隙的方法以及计算单元和用于其执行的计算机程序，所述气隙尤其是初始气隙和/或剩余气隙，所述初始气隙说明在未提升磁衔铁时在电磁铁和磁衔铁之间的距离，所述剩余气隙说明在将磁衔铁提升到贴靠在止挡器件（例如调整盘或者调整环）处时在电磁铁和磁衔铁之间的距离。有利的方案是从属权利要求的和以下描述的主题。

根据本发明的方法用于通过专门为线圈通电来确定电磁铁的磁衔铁的气隙，尤其是初始气隙和/或剩余气隙。在此，在考虑为线圈通电期间在线圈中的电流变化过程的情况下，确定气隙。然后，尤其地，在考虑初始气隙和剩余气隙的情况下，能够确定磁衔铁的行程。为此，应当注意，磁衔铁的行程优选地对应于初始气隙和剩余气隙的差值。

在此，所提出的的方法利用了这样的事实：在电磁阀的电磁致动器中的气隙（即，在磁衔铁和包含线圈的电磁铁之间的气隙）具有对电磁阀喷射器的线圈的电感的影响，并且因此在将电压施加到线圈处时具有对在线圈中的电流的、时间上的变化的影响。气隙越小，线圈的电感越高并且在线圈中的电流上升地越慢。对应地，气隙越大，电流例如上升地越快。因而，以这种方式，通过合适的通电，能够在电磁阀喷射器的闭合状态下（即，当未提升磁衔铁时）和在打开状态下（即，当尽可能地提升磁衔铁时）确定气隙，由此能够非常简单地确定磁衔铁行程。在此，例如通过相应的电流变化过程与合适的比较值的比较能够获得用于初始气隙和剩余气隙的值，例如在测试测量的框架中确定所述比较值。

部件的磁特性也具有对电流变化过程与气隙的相关性的、另外的影响，所述部件用于电磁阀喷射器。因此，例如使用具有小的电导率的软磁复合材料导致在很大程度上无涡流的磁环路，从而，气隙的、小的变化已经导致了磁特性的、明显的变化并且因而导致了电流变化过程的、明显的变化。然后，能够明显更准确地确定用于初始气隙或者剩余气隙的值。软磁复合材料（例如，Somaloy）的导电率通常为约2.3·10³S/m，而常见的材料（例如，Böhler P800）的导电率高出三个数量级，即约为2.5·10⁶S/m。

在此，合乎目的地，在生产线的末端执行所提出的方法，使得在安装电磁阀喷射器之后能够复查所述行程并且如有必要能够适配所述行程。然后，这种电磁阀喷射器能够例如用作在内燃机中的燃料喷射器，所述燃料喷射器用于引入燃料。

电磁铁的性能主要取决于初始气隙和剩余气隙，所述性能尤其是在打开或者闭合时的切换时刻和切换速度方面以及在行程方面的性能。非常多的构件具有对初始气隙和剩余气隙的影响，所述构件具有其对应的公差。如果在生产中任意地安装磁构件，则在电磁阀的不同样本之间能够出现显著的散布。通过在安装和对应地校正所述量之后测量初始气隙和剩余气隙，例如通过选择组，能够明显地限制公差。

有利的是，在考虑所述电流变化过程的电流的时间梯度的情况下确定所述气隙。如已经提到的，在电磁阀的电磁致动器中的气隙具有对电流的上升的影响，并且，因而具有对电流的时间梯度的影响。就这点而言，能够以这种方式非常简单地确定气隙。

优选地，在考虑相应的持续时间的情况下，确定所述气隙，所述持续时间是必要的，直到所述电流变化过程的所述电流一次或者多次达到相应的、预先确定的值。为了确定初始气隙，例如能够将特定的电压施加到线圈上，直到电流已经达到了配属的、预先确定的值，所述电压优选是升压电容器的电压，因为升压电容器的电压比电池电压更稳定，所述电流例如以零或者另外的、预先确定的值为出发点。随后，能够使电压转换极性，直到电流再次为零或者另外的、预先确定的值。通过重复这种操作，时间效应累加，使得能够更简单地确定或者配属初始气隙的量。为了确定剩余气隙，例如，也能够将特定的电压施加到线圈处，直到电流已经首先达到最大的或者最大允许的值，所述电压在这里也优选是升压电容器的电压，因为升压电容器的电压比电池电压更稳定，所述电流例如以零为出发点。由此，能够将磁衔铁提升至贴靠。随后，能够使电压转换极性，直到电流已经达到了配属的、预先确定的值，即直到电流下降到这个值。然后，在下一次电压转换极性时，电流从这个预先确定的值开始增加。通过重复这种操作，在这里时间效应也累加，使得能够更简单地确定或者配属剩余气隙的量。

优选地，持久地不提升所述磁衔铁，同时检测所述电流变化过程以确定所述初始气隙。这能够例如通过以下方式来实现：只要没有达到或者超过极限值，就执行通电，在所述极限值处会形成足够提升磁衔铁的磁力。以这种方式，能够非常快并且精确得进行初始气隙的确定。

有利地，使所述磁衔铁保持持久地升高至所述止挡器件，同时检测所述电流变化过程以确定所述剩余气隙。这能够例如通过以下方式来实现：如此执行通电，使得没有达到或者或者低于极限值，就所述极限值而言在这种程度上减小磁力，使得例如通过弹簧从电磁铁处推开磁衔铁。以这种方式，能够非常快并且精确地进行剩余气隙的确定。

为此，合乎目的地，如此执行用于确定剩余气隙的通电，使得首先将所述磁衔铁提升至贴靠在所述止挡器件处。以这种方式，能够首先执行对初始气隙的确定，并且随后，在提升磁衔铁的情况下，执行对剩余气隙的确定。

有利地，作为电磁阀喷射器使用直接切换的电磁阀喷射器，其中，尤其是在考虑所述磁衔铁的所述行程的情况下，确定所述电磁阀喷射器的阀针的行程。由于就直接切换的电磁阀喷射器而言磁衔铁与阀针直接接触，磁衔铁的行程也直接对应于阀针的行程。在此，阀针的行程示出了用于燃料喷射的、重要的量，因为由此除其他外确定了输出的燃料量，因此对其精确的认识是非常重要的。

有利的是，在考虑所述初始气隙和所述剩余气隙的情况下，通过适配所述止挡器件而将所述磁衔铁的所述行程调整到所希望的值。

可替代地，在使用直接切换的电磁阀喷射器时也优选的是，代替此磁衔铁的行程地，在考虑初始气隙和剩余气隙的情况下，通过适配止挡器件而将阀针的行程直接调整到所希望的值。

有利地，通过适配止挡器件和/或对应的距离，也能够将磁衔铁的初始气隙调整到所希望的值。这也得出行程的适配。

如所提到的，通过所提出的方法，能够非常精确地确定磁衔铁的行程或者阀针的行程。如果现在这个行程例如不对应于所希望的值（如其例如被设置用于在特定的内燃机中的使用地），则能够通过适配止挡器件非常简单地改变行程，使得达到所希望的值。在适配之后，如有必要能够重复所提出的方法，以便复查所适配的行程。止挡器件的适配能够例如通过将止挡器件（即，例如调整盘或者调整环）简单地更换为具有其他形式的止挡器件和/或通过重新定位来实现。然而，也能够设想，在安装电磁阀时适配旋拧力矩，以边改变气隙或者行程。

也合乎目的的是，在操控电磁阀喷射器时考虑所确定的气隙和/或形成，也就是说，根据其预先给定操控量。为此，能够实现例如尤其是作为机器能够读取的代码的、对应的值在电磁阀喷射器或者对应的计算单元上的存储。

根据本发明的计算单元（例如，测量装置或者测试装置）尤其是在程序技术上被设置用于，执行根据本发明的方法。能够例如在生产线的末端设置这种测量装置或者测试装置，使得在安装或者制造电磁阀喷射器之后能够复查行程并且如有必要能够适配行程。

所述方法以计算机程序的方式的实施也是有利的，因为这导致特别低的成本，尤其是当执行的测量装置或者测试装置还用于其它的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，例如硬盘、闪存、EEPROM、DVD等。通过计算机网络（因特网、内联网等）下载程序也是可能的。

本发明的、另外的优点和方案由说明书和附上的附图中得出。

参照实施例，在附图中示意性地示出了本发明，并且，在下文中参考附图描述了本发明。

附图说明

图1示意性地示出了具有高压存储器的内燃机，其中，能够使用示例性的电磁阀喷射器。

图2示意性地示出了电磁阀喷射器，所述电磁阀喷射器能够被用于根据本发明的方法。

图3a至3c示出了在电磁阀喷射器通电时电压、电流和磁力的变化过程，如在执行根据本发明的方法时所述变化过程能够在优选的实施方式中出现的那样，所述方法用于确定初始气隙。

图4示出了在直至多次达到电流值的持续时间和就电磁阀的电磁致动器而言的初始气隙之间的关系。

图5a至5c示出了在电磁阀喷射器通电时电压、电流和磁力的变化过程，如在执行根据本发明的方法时所述变化过程能够在优选的实施方式中出现的那样，所述方法用于确定剩余气隙。

图6示出了在直至多次达到电流值的持续时间和就电磁阀的电磁致动器而言的剩余气隙之间的关系。

具体实施方式

在图1中，示意性并且简化地示出了内燃机100，就所述内燃机而言能够使用示例性的电磁阀喷射器，并且，对于所述内燃机来说必须调整电磁阀喷射器的行程。示例性地，内燃机100具有四个燃烧室103和一个吸气管106，所述吸气管与燃烧室103中的每一个连接。

电磁阀喷射器200配属于每个燃烧室103，所述电磁阀喷射器用于将燃料引入到相应的燃烧室103中。电磁阀喷射器200与在高压存储器161（所谓的轨道或者共轨）处的高压管线162连接。为了清楚起见，仅示出了到电磁阀喷射器200中的一个的高压管线162，然而，应当理解，电磁阀喷射器200中的每个都与高线管线连接。

经由高压泵160又为高压存储器161供应燃料。在此，高压泵160通常由内燃机驱动。在此，电磁阀喷射器200、高压管线162、高压存储器161以及高压泵160是内燃机100的高压系统165的部分。

此外，设置有控制装置115，利用控制装置能够操控电磁阀喷射器200。

比在图1中更详细地，在图2中示意性地示出了电磁阀喷射器200，所述电磁阀喷射器能够被用于根据本发明的方法。在这里，电磁阀喷射器200被构造为直接切换的电磁阀喷射器。

电磁阀喷射器200具有壳体211。在下部的（即，布置在燃烧室中的）端部处，壳体211具有至少一个（然而，通常为多个）喷射开口217，以将燃料引入到内燃机的燃烧室中。

在壳体211的、下部的端部的内壁处构造有支承面218，在构造密封座211的情况下，所述支承面在阀针220的、下降的位置中与阀针220的、对应的配合面协同作用，所述阀针可上下运动地被布置。销形的阀针220以其纵向轴线222被接收在壳体211内。

在此，构造了高压室224，所述高压室通过供应孔225和高压管线162与高压存储器161连接（如在图1中所示出的），并且，由此以受高压的燃料填充。

在壳体211的、下部的端部的区段中，阀针220具有引导部分228，所述区段具有较小的直径，所述引导部分的外直径适配于壳体的内直径。引导部分228具有贯通孔229，所述贯通孔具有进口节流阀230，所述进口节流阀使高压室224与储存容积231连接，就提升的阀针220而言，通过所述储存容积将燃料经由喷射开口217又输出到内燃机的燃烧室中。

在高压室224内，阀针220可选地具有环形的加厚部232，所述加厚部与环233如此协同作用，使得在加厚部232的外外周和环233的内直径之间构造有挤压缝隙234，使得加厚部232和环233构造液压作用的阻尼装置235，所述环在径向上至少区段地包围加厚部232，所述阻尼装置用于缓冲阀针220的运动。

此外，壳体211在板形的或者环形的引导部分246处具有贯通孔236，所述贯通孔用于阀针220。贯通孔236作为用于高压室224的密封元件237起作用，确切地说如此起作用，使得来自高压室224的、尽可能少的燃料通过贯通孔236朝向壳体211的、上部的区域的方向流动。同时，贯通孔236作为用于阀针220的径向引导部起作用，使得，这个阀针附加于引导部分228地、通过贯通孔236径向地被引导。

与贯通孔236轴向间隔开地，在壳体211的、上部的区域内布置有另外的密封元件238，所述密封元件在所述实施例中为板形的或者环形的。第二密封元件238具有贯通孔239，所述贯通孔以径向间隔围绕阀针220。在贯通孔239内布置有密封件240，所述密封件被布置成与阀针220的外周贴靠接触。

环形的中间空间242能够通过卸载孔243与燃料回流部244连接，所述中间空间在贯通孔236和另外的密封元件238之间，所述卸载孔示例性地在壳体211的、上部的端部内延伸，所述燃料回流部又汇入回流容器243。由此，通过贯通孔236将燃料从壳体211中导出，确切地说如此导出，使得在中间空间242内基本上不存在（相对于周围环境而）升高的液压，所述燃料从高压室224中溢流到中间空间242中。

在壳体211内构造有接收室248，所述接收室用于电磁致动器250。在所示出的实施例中，电磁致动器250具有板形的磁衔铁252，所述磁衔铁与阀针220的端部区域连接，所述磁衔铁优选由软磁材料制成。磁衔铁252与具有（优选由软铁构成的）磁芯的电磁铁253协同作用，所述电磁铁被布置在接收室248中，线圈254引入到电磁铁中。

线圈254与电压源连接，使得电流I能够在线圈254中流动，只要线圈254通电，所述电压源能够提供电压U。在此，电压源或者电压U能够例如通过控制装置115来提供，当电磁阀喷射器200被安装在内燃机中并且在那里得到使用时，如在图1中所示出的。

然而，如果在所提出的方法的框架中例如在生产线的末端确定磁衔铁或者阀针的行程，则电压源或者电压U能够通过合适的测量装置或者测试装置来提供，在这里示例性地通过构造为测试装置的计算单元200，所述计算单元此外也能够检测并且如有必要评估电流变化过程。

当阀针220关闭阀座时，磁衔铁252现在距离电磁铁253特定的距离，在这里以△LA来表示所述距离。这个距离也被称为初始气隙。

磁芯253具有接收部或者贯通孔255，在所述接收部或者贯通孔中布置有弹簧257，所述弹簧的一个端面抵靠（例如，以调整盘的形式的）调整器件261地并且在其上抵靠壳体211地支撑，并且，其另一个端面与阀针220的、面向其的端面协同作用。接收室248通过通风孔258与周围环境连接，使得以（环境）空气来充满接收室248 ，所述通风孔被布置在壳体211内。

在下文中，应当简要地阐述电磁阀喷射器200在作为燃料喷射器在内燃机中的使用时的功能。通过高压存储器，以受高压的燃料来填充高压室224。在阀针220的、在附图中所示出的下降位置中，在形成密封座221的情况下，由闭锁弹簧257抵靠支承面218地挤压阀针，使得关闭喷射开口217。

首先，线圈254是未通电的。为了喷射燃料，为线圈254通电，使得磁衔铁252克服弹簧257的闭合力地从支承面218处升高，从而释放喷射开口217，所述磁衔铁与阀针220刚性连接。在此，阀针220的运动由阻尼装置235来缓冲。

在此，将磁衔铁252提升至贴靠止挡器件260提升至壳体，所述止挡器件在这里被构造为在环形的加厚部232上的调整盘。在这个位置中，最大地提升磁衔铁，也就是说，它已经达到了其行程H，并且，磁衔铁252与电磁铁253的距离于是被称为剩余气隙。

为了关闭喷射开口217，再次使线圈254与电压源分离，使得阀针220由于弹簧257的弹簧力在形成密封座221的情况下再次贴靠在支承面218处。如有必要，这种运动也通过阻尼装置235来影响或者缓冲。

在图3a至3c中，示意性地示出了电压U（以V为单位）、电流I（以A为单位）和磁力F（以N为单位）在电磁阀喷射器的线圈通电时分别相对于时间t（以ms为单位）的、不同的变化过程，如所述电磁阀喷射器示例性地在图2中所示出的那样，如所述变化过程在优选的实施方式中执行根据本发明的、用于确定初始气隙方法时能够出现的那样。

在此，对于电压U、电流I以及磁力F来说，分别示出了变化过程Ui、Ii或者Fi（i = 1、……5），其中，标记i代表初始气隙△LA的、不同的值，即240μm、230μm、220μm、210μm和200μm分别代表标记1、2、3、4或者5。

在图3a中示出了电压U，所述电压被施加在线圈上。如在图3b中能够看出地，一旦在线圈中的电流I已经达到了预先确定的值（在这里，例如5A），则使电压转换极性，所述电流从0A开始。随后，一旦电流I再次降至0A，则再次使电压转换极性。能够多次重复这种操作。

在图3b中能够看出，电流变化过程根据初始气隙的尺寸而不同。初始气隙越小，则达到电流的特定值的持续时间越长。其原因在于线圈的、较高的电感，所述电感通过较靠近的磁衔铁来实现，如已经提到的。

在图3c中是磁力F的变化过程，所述变化过程配属于在线圈中的电流I，电磁铁实现了该磁力，将线圈引入到所述电磁铁中。在此，分别实现的磁力不足以提升磁衔铁。

在图4中，示出了在直至多次（在这里，五次）达到电流值（在这里，5A）的持续时间△t和就电磁阀的电磁致动器而言的初始气隙△LA之间的关系。在此，以ms说明持续时间△t，而以mm说明初始气隙△LA。在此，能够看出，初始气隙△LA越小，持续时间△t越长，如其也由图3b中得出的那样。

在图5a至5c中，示意性地示出了电压U（以V为单位）、电流I（以A为单位）和磁力F（以N为单位）在电磁阀喷射器的线圈通电时分别相对于时间t（以ms为单位）的、不同的变化过程，如所述电磁阀喷射器示例性地在图2中所示出的那样，如所述变化过程在优选的实施方式中执行根据本发明的、用于确定剩余气隙的方法时能够出现的那样。

在此，对于电压U、电流I以及磁力F来说，分别示出了变化过程U’i、I’i或者F’i（i = 1、……5），其中，标记i代表剩余气隙的、不同的值，即30μm、40μm、50μm、60μm和70μm分别代表标记1、2、3、4或者5。

在图5a中示出了电压U，所述电压被施加在线圈上。如在图5b中能够看出地，一旦在线圈中的电流I已经达到了一值（在这里，例如12A），则使电压转换极性，所述电流从0A开始，即没有提升磁衔铁。随后，一旦电流I再次降至预先确定的值（在这里，例如7A），则再次转换极性。除了磁衔铁的初始提升（为此，必须更长时间地施加电压U），能够多次重复这种操作。

在图5b中能够看出，电流变化过程根据剩余气隙的尺寸而不同。剩余气隙越大，则电流降至特定值的持续时间越长。其原因在于线圈的、较高的电感，所述电感通过较靠近的磁衔铁来实现，如已经提到的。

在这里，与初始气隙相比，关系是相反的，因为首先使电磁铁磁化，使得较高的电感在气隙较小时导致电流的、较慢的减小。

在图5c中是磁力F的变化过程，所述变化过程配属于在线圈中的电流I，电磁铁实现该磁力，将线圈引入到所述电磁铁中。在此，分别实现的磁力还不足以最大程度地提升磁衔铁。

在图6中，示出了在直至多次（在这里，四次）达到电流值（在这里，12A）的持续时间△t’（在已经首次达到这个值之后）和就电磁阀的电磁致动器而言的剩余气隙△LR之间的关系。持续时间△t’在此以μm给出，而剩余气隙△LR以mm给出。在此能够看出，持续时间△t’越长，则剩余气隙△LR越大，如这也由图5b能够看出的那样。

如从图4至6中得出的，通过合适的通电并且如有必要通过与比较值的比较，能够确定电磁阀的初始气隙和剩余气隙。然后，磁衔铁的行程或者阀针的行程简单地由初始气隙和剩余气隙的差值中得出，也就是说，△LA-△LR。

能够例如在生产线的末端执行行程的这种确定。随后，当行程的值不同于所希望的或者所要求的值时，调整盘（如在图2中所示出的）能够由具有其他高度的、另外的调整盘来替换，所述另外的调整盘给出例如更小的或者更大的行程。能够例如通过更换调整盘261来适配剩余气隙。在此，也能够重新确定行程，以便复查利用新的调整盘实际上实现的行程。