本发明首先涉及一种用于监测电磁执行器的运行情况的方法。电磁执行器可以是例如开关阀。电磁执行器的运行情况尤其可能由于电磁执行器被阻塞而受到干扰。本发明还涉及一种用于控制和监测电磁执行器的控制单元。
背景技术：
us2011/0163769a1示出了一种用于检测活性材料元件致动的负载的至少一个中间行程位置的方法。在该中间行程位置处，材料元件经受负载变化。
从us2005/0146408a1中已知一种用于检测到达电磁开关阀的终点位置的方法，其中对开关阀失效之后的电流进行评估。
de102013213329a1教导了一种用于检测开关阀的操作情况的方法，该开关阀包括在线圈中运行的磁芯和籍由磁芯和通电线圈在轴向上移动的阀体。在该方法中，获取在未通电线圈中由磁芯感应的电流曲线。根据感应电流的波形或高度来对感应电流曲线是进行评估。
技术实现要素：
从现有技术出发，本发明所要解决的技术问题是能够更精确地监测电磁执行器的运行情况，以便能够更可靠地检测到尤其是电磁执行器的阻塞。
上述技术问题通过根据所附权利要求1的电磁执行器和根据所附独立权利要求10的控制单元来实现。
根据本发明的方法用于监测电磁执行器的运行情况。电磁执行器优选为例如用于汽车、化工设备、能源技术设备、机器或医疗技术设备中的开关阀。开关阀可以特别设计用于机动车的内燃机。然而，电磁执行器也可以是例如起重磁铁。利用根据本发明的方法，监测电磁执行器的准确运行情况，从而可以检测执行器的可能的错误和/或缺陷以及由该执行器致动的元件的可能的错误和/或缺陷。具体而言，利用根据本发明的方法可以检测到执行器的机械阻塞。
电磁执行器包括磁芯和电线圈，磁芯优选布置在电线圈内。通过向电线圈通电可使磁芯移动，从而将电能转换成机械能，并且电磁执行器驱动可被其移动的元件。磁芯在电线圈中优选在电线圈的轴向方向上移动。在磁芯处安装执行器元件，其由磁芯来移位。当执行器由开关阀形成时，执行器元件优选为阀体。
在根据本发明的方法的一个步骤中测量流经电线圈的随时间变化的电流。该测量尤其在电线圈通电期间和/或在电线圈通电之后进行。
在根据本发明的方法的另一步骤中进行所测量电流的函数曲线的时间上的评估区段的选择。在评估区段中，电流由区段起始电流值ia变化为区段结束电流值ib，该变化是单调的。单调变化可以由单调递增或单调递减构成。单调变化可以被能被忽略的电流波动中断。时间的评估区段持续区段持续时间tab。优选地，评估区段中的电流单调地从区段起始电流值ia经由区段中间电流值id变化为区段结束电流值ib。直至区段中间电流值ld出现，持续了中间区段持续时间tad。
在根据本发明的方法的又一步骤中，评估乘积由至少包括一方面的区段起始电流值ia和区段结束电流值ib以及另一方面的区段持续时间tab的因数构成。因此，至少一个因数包括区段起始电流值ia和/或区段结束电流值ib，以及至少一个其他因数，区段持续时间tab。区段起始电流值ia和区段结束电流值ib都构成该乘积。该乘积可能包含作为加数的部分乘积。在任何情况下，评估乘积都具有作为第一维度的电流，作为第二维度的时间。优选地，评估乘积由至少包括一方面的区段起始电流值ia、区段中间电流值id和区段结束电流值ib以及包括另一方面的区段持续时间tab和中间区段持续时间tad的因数构成。
根据本发明，通过将评估乘积与评估乘积极值进行比较来检测执行器的故障。电磁执行器的故障特别是由于电磁执行器的阻塞导致的，其中，磁芯的移位被阻止。本发明基于意外的发现，即当执行器被阻塞时，由所测量电流的曲线的时间和幅度构成的乘积会发生显著变化。
检测到的故障优选例如通过用于控制和监测执行器的控制单元来输出，所述控制单元将故障报告给用于控制内燃机的高一级的系统。
根据本发明的方法的特别的优点在于，该方法允许在电磁执行器的运行期间对电磁执行器进行可靠的监测，并且由此可以避免由于执行器被阻塞而造成的损坏。例如，机动车内燃机中的开关阀形式的电磁执行器在其中一个开关阀由于缺陷而被阻塞的情况下会导致相当严重的损坏。这样尤其可导致机动车的不期望的减速、次优的燃料-空气比、由于内燃机中未燃烧的燃料导致的损坏或由于燃烧室内的未关闭的阀导致的损坏。通过根据本发明的方法可以防止这类损坏。
开关阀的阻塞是典型的故障。这种阻塞可能是由以下各项原因造成的：乘积错误、低劣的加工质量、运行过程中润滑不足、极端温度条件、通电故障或磨损现象。
在电磁执行器中，电能被转换成机械能。流经电线圈的电流由各种能量的平衡(ausgleich)产生，即电能、磁能、动能、抵抗在执行器中的弹簧所做的功以及热损耗。本发明利用电能和磁能之间的平衡来检测执行器的阻塞。
在根据本发明的方法的优选实施方式中，评估乘积表示随时间变化的电流的函数图像上的区域的区域面积。函数图像被布置在笛卡尔坐标系中。该区域至少由函数图像上的两个点来限定。该区域至少由函数图像中与区段起始电流值对应的点以及函数图像中与区段结束电流值对应的点来限定。
所描述的区域优选通过穿过函数图像中与区段起始电流值对应的点的第一直线来限定。第一直线平行于坐标系中对应于时间的轴线或坐标系中对应于电流的轴线。
所描述的区域优选通过穿过函数图像中与区段结束电流值对应的点的第二直线来限定。第二直线平行于坐标系中对应于时间的轴线或坐标系中对应于电流的轴线。
第一直线和第二直线优选彼此垂直排列。优选地，这两条直线中的一者与坐标系的对应于时间的轴线平行排列，而这两条直线中的另一者与坐标系的对应于电流的轴线平行排列。根据两条直线中的哪条直线与坐标系的对应于时间的轴线平行排列，确定该区域位于坐标系中示出的函数图像上方或下方。
在根据本发明的方法的优选实施例中，在第一评估分区段中，函数图像中对应于评估区段的部分通过第三直线来近似，而在第二评估区段中通过第四直线来近似。第一评估分区段和第二评估分区段直接相连。第一评估分区段与评估区段同时开始，而第二评估分区段与评估区段同时结束。通过两条直线来对函数图像对应于评估区段的部分进行近似减少了用于确定评估区段的计算消耗。两条直线是对流经执行器的线圈的电流的曲线的典型评估区段的良好的近似结果。
上述区域优选地通过四角形构成，其具有由第一直线、第二直线、第三直线和第四直线构成的四个侧边。四角形优选具有由第一直线和第二直线夹住的直角。这个四角形的区域面积可以被轻松地确定。
上述区域优选由具有非直线斜边的直角三角形构成。三角形的斜边最好是凹形的。三角形的直角边由第一直线和第二直线构成。斜边优选由函数图像中对应于评估区段的一部分构成。替代地，斜边优选地由第三和第四直线共同构成。因此，评估乘积可被理解为三角形算子δ。三角形算子δ是能够在流经电线圈的电流上识别的用于评估区段中的电能、磁能和动能之间的能量平衡的指示符。
在根据本发明的方法的优选实施例中，区段中间电流值id由位于函数图像上的第三直线与第四直线之间的交点表示。
在根据本发明的方法的优选实施例中，评估乘积包括作为另一因数的为了向电线圈通电而施加到电线圈的工作电压v的电压值。具体地，如果电压v恒定，则可以省去该因数。
所测量电流优选在电流上升阶段增加。电流上升阶段处于通电的早期阶段。在电流上升阶段，磁芯最初是空载的。空载时间区段之后接着的是同样处于电流上升阶段的磁饱和时间区段。电流上升阶段优选持续时间在0.1ms和10ms之间；更优选地在1ms和3ms之间。
在根据本发明的方法的优选实施例中，在为了向电线圈通电而将工作电压v施加到电线圈之后开始电流上升阶段。在将工作电压v施加到电线圈之后，电流上升阶段在很短的时间延迟后开始或直接开始。
流过电线圈的电流优选在电流上升阶段从最小电流值增加到最大电流值。较小的交流电分量可以叠加到电流的增加量上。达到最大电流值时，出现电磁执行器的磁饱和。
在本发明方法的优选的实施方案中，紧接着电流上升阶段的是峰值电流阶段，其中，电流从峰值电流阶段起始值降低到峰值电流阶段中间值并从峰值电流阶段中间值上升到峰值电流阶段结束值。电流的下降和上升均可以叠加较小的交流电分量。
在根据本发明的方法的优选实施例中，紧接着峰值电流阶段的是保持电流阶段，其中，所测量的电流下降到保持电流值范围内并保持在该范围内。
在根据本发明的方法的优选实施例中，在峰值电流阶段之后是最终阶段，该最终阶段尤其紧接着保持电流阶段。最终阶段的时间上的开始基于以下事实给出：再次停止向电线圈施加工作电压；即，关闭电磁执行器。在保持阶段期间，所测量的电流从最终阶段起始电流值升高到最终阶段中间电流值，紧接着其从流出阶段中间电流值减小到最终阶段结束电流值。最终阶段结束电流值优选为零。
磁芯在电流上升阶段期间，优选在电流上升阶段的大部分期间至少在电磁执行器无差错工作时，处于空载。
在根据本发明的方法的第一组优选实施例中，评估区段位于电流上升阶段内。
在该第一组优选实施例中，区段起始电流值优选通过分歧时间点(abweichungszeitpunkt)给出。分歧时间点优选由以下子步骤确定。在子步骤中，在构成在电流上升阶段中测量的电流的对数函数。因此，对数函数的自变量包括随时间变化的电流。相应地，对数函数与时间有关。在另一子步骤中，通过线性函数来近似对数函数的表示空载的早期分区段。这种近似是可行的，因为只要磁芯空载，电流上升阶段的电流几乎是对数增加的。该子步骤的结果是存在线性函数，其以很高的准确性反映了在空载时间的早期分区段中所测量的电流的对数函数的关于时间的曲线。此外，除空载的早期分区段外，对对数函数和线性函数之间的差值进行连续的确定，并且如有必要，直到电流上升阶段结束。如有必要，差值已在空载的早期分区段被确定。由于空载的早期分区中的对数函数几乎是线性的，所以在该时间分区段期间差值是非常小的。在空载的早期分区之后，差值越来越大并且尤其在空载的时间区段结束时显着增加。因此，基于差值何时达到或超过预定差值度量来确定分歧时间点。分歧时间点描述了时间点，从该时间点起所测量电流的关于时间的曲线不再是对数的，这是因为受到所引入的磁饱和的限制。所测量的电流在对数函数的自变量中优选具有负号。因此，对数函数随时间减少。优选地，从最大电流值中减去对数函数自变量中的测量电流。在这种情况下，对数函数的自变量优选地包括作为加数的正常数，以保证自变量大于零。对数函数优选为十进对数，其中，对数函数也可以具有不同的底数。对数函数(在下文中由符号fi_log(t)表示)优选通过下列公式来定义：
fi_log(t)＝log[imax-i(t)+c]
在这个公式中，i(t)表示电流上升阶段中所测量的电流。imax表示最大电流值。符号c表示正常数。优选地，通过线性函数来近似对数函数的空载的早期分区段。线性近似的各种方法是已知的并且已建立。空载早期区段的结束可以通过测量来预定义。然而，优选地，当线性近似的近似误差超过预定的最大近似误差度量时，定义空载的早期区段的结束。
确定分歧时间点的最简单方法是，将差值达到预定义差值度量的时间点被用作分歧时间点。优选地，分歧时间点的确定是这样进行的，使得差值达到预定义差值度量的时间点减少了校准持续期，并且被用作分歧时间点。校准持续期优选地通过对电磁执行器进行测量来预先确定。
在根据本发明的方法的第一组优选实施例中，区段结束电流值ib小于最大电流值并因此在时间上位于电流上升阶段结束之前。
在根据本发明的方法的第一组优选实施例中，评估乘积优选由以下三角算子δ上升阶段组成：
δ上升阶段＝0.5v·(iab+iad)·tab-iab·tad)
其中，iab＝ib-ia且iad＝id-ia。
在根据本发明的方法的第一组优选实施例中，执行器的故障优选在三角算子δ上升阶段最小与针对三角算子δ上升阶段预定义的评估乘积极值一样大时被识别。
如果三角算子δ上升阶段较大，这表明电流i(t)非常快地增加，因此较少的电能被转换成其他形式的能量。如果三角算子δ上升阶段较小，这表明较多的电能被转换为磁芯运动的动能。三角算子δ上升阶段的减少还表明变化的磁性(例如，空隙的减少)，由此更多的电能被转换。
在根据本发明的方法的第一组优选实施例中，电流差值iab优选用作检测执行器的故障的另一标准。
在根据本发明的方法的第一组优选实施例中，将到达iab之后的电流i(t)的斜率的度量优选地用作检测执行器的故障的另一标准。
在根据本发明的方法的第一组优选实施例中，优选将从达到电流上升阶段起始值直到达到电流上升阶段结束值的持续时间用作检测执行器的故障的另一标准。
在根据本发明的方法的第一组优选实施例中，表示评估乘积的区域的重心优选用作检测执行器的故障的另一标准。
在根据本发明的方法的第一组优选实施例中，表示评估乘积的区域的中心优选用作检测执行器的故障的另一标准。
在根据本发明的方法的第一组优选实施例中，分歧时间优选用作检测执行器的故障的另一标准。当所确定的分歧时间点早于预定义的分歧时间点时，检测到电磁执行器的故障。标准分歧时间点优选通过确定与待监控的电磁执行器相同类型的多个正确运行的电磁执行器的分歧时间点来定义。优选地，将所确定的分歧时间点中的最早时间点减少公差度量并用作标准分歧时间。
在根据本发明的方法的第二组优选实施例中，评估区段位于峰值电流阶段内。
在根据本发明的方法的第二组优选实施例中，区段起始电流值优选由最大电流值构成。
在根据本发明的方法的第二组优选实施例中，区段结束电流值优选大于峰值电流阶段中间值并且在时间上位于峰值电流阶段中间值之前。
在根据本发明的方法的第二组优选实施例中，评估乘积优选由以下三角算子δ峰值电流阶段构成：
δ峰值电流阶段＝0.5v·(iab·tad+ibd·tab)
其中，iab＝ia-ib且ibd＝id-ib。
执行器的故障优选在三角算子δ峰值电流阶段最多与针对三角算子δ峰值电流阶段预定义的评估乘积极值一样大时被检测到。
如果三角算子δ峰值电流阶段较小，这表明通过电流i(t)进行快速放电，动能和磁能之间的能量转换较低。如果三角算子δ峰值电流阶段较大，这表明磁芯运动缓慢、动能较低。三角算子δ峰值电流阶段的增大还表明变化的磁性(例如，空隙的减少)，由此更少的磁能被转换。
在根据本发明的方法的第二组优选实施例中，电流差值iab优选用作检测执行器的故障的另一标准。
在根据本发明的方法的第二组优选实施例中，由峰值电流阶段起始值和峰值电流阶段中间值之间的差值构成的电流差值imin优选用作检测执行器的故障的另一标准。
在根据本发明的方法的第二组优选实施例中，从达到峰值电流阶段起始值直到达到峰值电流阶段中间值的持续时间tmin优选用作检测执行器的故障的另一标准。
在根据本发明的方法的第二组优选实施例中，算子a峰值电流阶段优选用作检测执行器的故障的另一标准。算子a峰值电流阶段定义如下：
a峰值电流阶段＝0.5v·[iab·tab-(iab·tad+ibd·tab)]
在根据本发明的方法的第二组优选实施例中，三角算子δ峰值电流阶段与算子a峰值电流阶段的比率优选用作检测所述执行器的故障的另一标准。
在根据本发明的方法的第二组优选实施例中，表示评估乘积的区域的重心优选用作检测执行器的故障的另一标准。
在根据本发明的方法的第二组优选实施例中，表示评估乘积的区域的中心优选用作检测执行器的故障的另一标准。
在根据本发明的方法的第二组优选实施例中，电流差值iab与持续时间tab的比率优选用作检测执行器的故障的另一标准。
在根据本发明的方法的第二组优选实施例中，函数图像从峰值电流阶段中间值直到峰值电流阶段结束值的长度优选用作检测执行器的故障的另一标准。
在根据本发明的方法的第三组优选实施例中，评估区段在最终阶段内。
在根据本发明的方法的第三组优选实施例中，最终阶段起始值被用作区段起始电流值。
在根据本发明的方法的第三组优选实施例中，区段结束电流量值小于最终阶段中间值并且在时间上位于最终阶段中间值之前。
在根据本发明的方法的第三组优选实施例中，评估乘积优选由以下三角算子δ最终阶段构成：
δ最终阶段＝0.5v·((iab-iad)·tab+iab·tad)
其中，iab＝ib-ia且iad＝id-ia。
在根据本发明的方法的第三组优选实施例中，执行器的故障优选在三角算子δ最终阶段最大与针对三角算子δ最终阶段预定义的评估乘积极值一样大时被识别。
如果三角算子δ最终阶段较小，这表明电流值较小。这也表明电流i(t)快速增加，以及较少的电能被转换成其他形式的能量。这也表明磁芯的轻微移动和较低的动能。三角算子δ最终阶段的增大表明例如是由于受到空隙的增大的影响而使电能更多地转换成磁能。
在根据本发明的方法的第三组优选实施例中，电流差值iab优选用作检测执行器的故障的另一标准。
在根据本发明的方法的第三组优选实施例中，电流差值iab与持续时间tab的比率优选用作检测执行器的故障的另一标准。
在根据本发明的方法的第三组优选实施例中，函数图像从最终阶段中间值直到最终阶段结束值的长度优选用作检测执行器的故障的另一标准。
在根据本发明的方法的第三组优选实施例中，三角算子δ最终阶段a优选用作检测执行器的故障的另一标准。三角算子δ最终阶段a定义如下：
δ最终阶段a＝0.5v·((iab+iad)·tab-iab·tad)
在根据本发明的方法的第三组优选实施例中，最终阶段中间值和到达该值的持续时间优选用作检测执行器的故障的另一标准。
在根据本发明的方法的第三组优选实施例中，优选使用位于最终阶段的后期部分中(即，在达到最终阶段中间值之后)的另一评估区段。最终阶段中间值优选用作区段起始电流值la。区段起始电流值lb优选小于最终阶段中间值并且在时间上位于最终阶段结束值之前。
在根据本发明的方法的第三组优选实施例中，针对最终阶段的后期部分，三角算子δ最终阶段b优选用作检测执行器的故障的另一标准。三角算子δ最终阶段b定义如下：
δ最终阶段b＝0.5v·((iab+iad)·tab-iab·tad)
其中，iab＝ia-ib且iad＝ia-id。
在根据本发明的方法的第三组优选实施例中，针对最终区段的后期部分，三角算子δ最终阶段c优选用作检测执行器的故障的另一标准。三角算子δ最终阶段c定义如下：
δ最终阶段c＝0.5v·((iab-iad)·tab+iab·tad)
其中，iab＝ia-ib且iad＝ia-id。
在根据本发明的方法的第三组优选实施例中，三角算子δ最终阶段、δ最终阶段a、δ最终阶段b和δ最终阶段c的总和优选用作检测执行器的故障的另一标准。
在根据本发明的方法的第三组优选实施例中，表示评估乘积的区域的重心优选用作检测执行器的故障的另一标准。
在根据本发明的方法的第三组优选实施例中，表示评估乘积的区域的中心优选用作检测执行器的故障的另一标准。中心是时间中心，还可能是评估区段中测量电流的平均值。
在根据本发明的方法的第三组优选实施例中，中间驱动持续时间优选用作检测执行器的故障的另一标准。
在根据本发明的方法的第三组优选实施例中，三角算子之间的至少一个比率优选用作检测执行器的故障的另一标准。优选下列比率中的至少一者：
δ最终阶段/δ最终阶段a，δ最终阶段/δ最终阶段b，δ最终阶段/δ最终阶段c，δ最终阶段a/δ最终阶段b和δ最终阶段c/δ最终阶段b。
针对这三组优选实施例所提及的优选可用作检测执行器的故障的标准还优选分别组合使用。针对这三组优选实施例所提及的优选可用作检测执行器的故障的标准优选跨组组合使用，即，针对这三组优选实施例所提及的优选可用作检测执行器的故障的多个标准共同组合使用。
根据本发明的控制单元用于控制和监测电磁执行器并且用于执行根据本发明的方法。根据本发明的控制单元优选被配置为执行根据本发明的方法的优选实施例。
结合附图，通过下面的对本发明优选的实施方案的阐述给出本发明进一步的细节、优点和改进方案。附图中：
附图说明
图1以示意图示出了能够根据本发明的方法的优选实施例检测的开关阀；
图2示出了用于向在图1中所示开关阀通电的电流的关于时间的曲线；
图3示出了图1中所示的磁芯的移动和图1中示出的阀体在向开关阀通电期间的移动的关于时间的曲线；
图4详细示出了图2中示出的电流曲线的具有能够根据本发明的方法的优选实施例确定的分歧时间点的局部；
图5示出了图4中示出的电流曲线的具有能够根据本发明的方法的优选实施例确定的区域面积的电流上升阶段；
图6示出了图2中示出的电流曲线的具有能够根据本发明的方法的优选实施例确定的区域面积的峰值电流阶段；
图7示出了图6中示出的、具有能够根据本发明的方法的另外的优选实施例确定的区域面积的峰值电流阶段；
图8示出了图2中示出的电流曲线的具有能够根据本发明的方法的优选实施例确定的区域面积的最终阶段；以及
图9示出了图8中示出的、具有能够根据本发明的方法的另外的优选实施例确定的另外的区域面积的最终阶段。
具体实施方式
图1以示意图示出了能够根据本发明的方法的优选实施例检测的开关阀。该开关阀是电磁执行器并且包括可在电线圈02中移动的可移动磁芯01。线圈02位于在固定磁芯03上，可移动磁芯01可在该固定磁芯中移动。在可移动磁芯01与固定磁芯03之间构成空隙04。
阀体06被固定在可移动磁芯01上，该阀体构成未详细示出的阀的一部分。可移动磁芯01与阀体06的位移运动受第一止挡件07和第二止挡件08的限制。配有阀体6的可移动磁芯01的位移运动由第一弹簧09和第二弹簧11来弹性支撑。
控制单元12与电线圈02电连接，通过该控制单元可以向开关阀的线圈02通电。为此，线圈02通过控制单元12来加载工作电压v，继而使时间相关的电流i(t)流过线圈02。控制单元12被配置有执行将在下面解释的根据本发明的方法。
图2示出了参照图1描述的电流i(t)的关于时间的曲线。在施加工作电压v之后，电流i(t)在电流上升阶段21期间增加并且通过峰值电流阶段22，随后保持在保持电流阶段23中，直至工作电压v施加的结束。施加工作电压v之后紧接着的是最终阶段24。
图3示出了图1中示出的磁芯01的和图1示出的阀体06在开关阀通电期间的移动的关于时间的曲线。图1中示出的磁芯01的移动的关于时间的曲线由示图中的实线31示出。图1中示出的阀体06的移动的关于时间的曲线由示图中的虚线32示出。
图4详细示出了图2中示出的电流i(t)的分布曲线的局部。如果开关阀无故障地工作，则用实线41表示该分布曲线。如果开关阀被阻塞，则用虚线42表示该分布曲线。用点状线43表示开关阀及其通电的大小被设计成不会达到开关阀中的磁饱以及由此导致的开关阀被阻塞的情况。但是，开关阀通常这样来定大小，使其大约在电磁饱和附近或在电磁饱和下工作。电流i(t)最初呈指数增长，但由于电磁饱和，会出现更陡的上升。在无故障工作的开关阀中，电能的一部分被转换成动能。在被阻塞的开关阀中，电能致使更高程度的电磁饱和，因此电流i(t)的指数分布曲线会更早结束。
在空载阶段44期间，可移动磁芯01(图1所示)仍然空载。在空载阶段44中，电流i(t)是对数的。在空载阶段44之后，达到开关阀的磁饱，使得电流i(t)的增加超过根据对数分布曲线的增加。电流i(t)的更大的斜率始于分歧点46。如果开关阀被阻塞，则如上所述，开关阀的磁饱和会更早发生，使得分歧点46在时间上更早出现。根据本发明方法的优选实施例，分歧时间点46在开关阀通电期间被确定。如果它位于预定义的分歧时间点之前，则开关阀的阻塞根据本发明的方法的优选实施例被检测到并会输出错误提示。
图5特别示出了图4中示出的电流i(t)的分布曲线的电流上升阶段21，其中，直观地示出了关于分歧时间点46的确定。首先，确定所测量电流i(t)的关于时间的曲线的对数函数fi_log(t)(由虚线51表示)。为了构成对数函数fi_log(t)，除电流i(t)外还考虑了最大电流值imax。作为对数函数fi_log(t)的自变量中的加数的正常数c确保自变量始终为正。对数函数fi_log(t)被确定为如下：
fi_log(t)＝log[i(t)-imax+c]
对数函数fi_log(t)最初是线性的。在空载的早期阶段的时间分区段52中，进行对数函数fi_log(t)的线性近似，其结果是得到了线性函数flin(t)(由细实线53表示)。在差值度量时间点54处对数函数fi_log(t)和线性函数flin(t)以预定差值度量彼此偏离。从该差值度量时间点54中减去校准持续时间，由此得到了分歧时间点46。
在电流i(t)的分布曲线的电流上升阶段21期间，还根据本发明的方法的优选实施方案来确定区域面积(表示三角算子δ)。该三角算子δ是在一段始于与分歧点46重合的点a并递增至几乎位于在峰值电流imax的点b的评估区段中确定的。评估区段持续持续时间tab。电流i(t)在评估区段期间上升电流差值iab。在点a和点b之间选择电流i(t)的函数图像上的点d。从点a到点d的时间区段表示持续了持续时间tad的评估分区段。电流i(t)在点d处比在a点处大电流差值iad。第一直线61穿过点a，该直线与时间轴线t平行排列。第二直线62穿过点b，该直线与电流i(t)的轴线平行排列。第一直线61和第二直线62在点c处相交。第三直线63穿过点a和点d。第四直线64穿过点d和点b。第一直线61、第二直线62、第三直线63和第四直线64构成了四边形，该四边形也可以被看作是具有由第三直线63和第四直线64构成的非直线斜边的直角三角形。第三直线63和第四直线64构成的斜边表示对评估区段中的电流i(t)的函数分布曲线的近似线。具非直斜边的直角三角形的区域面积构成了三角算子δ。根据本发明，开关阀的阻塞会在针对电流上升阶段构成的三角算子δ至少与预定义的评估乘积极值一样大时被检测到。
图6示出了图2中示出的电流i(t)的分布曲线的具有能够根据本发明的方法的优选实施例确定的区域面积(表示另一三角算子δ)的峰值电流阶段22。该三角算子δ是在另一评估区段中确定的，在该区段中，电流i(t)在点a处开始从峰值电流阶段减少至几乎位于在峰值电流阶段中间值的点b。峰值电流阶段起始值是峰值电流imax。评估区段同样持续持续时间tab。电流i(t)在评估区段期间降低了电流差值iab。同样在点a和点b之间选择电流i(t)的函数图像上的点d。从点a到点d的时间区段表示持续持续时间为tad的评估分区段。电流i(t)在点d处比在b点处大电流差值ibd。同样有第一直线61穿过点a，该直线与电流i(t)的轴线平行排列。同样有第二直线62穿过点b，该直线与时间t的轴线平行排列。第一直线61和第二直线62同样在点c处相交。第三直线63同样穿过点a和点d。第四直线64同样穿过点d和点b。第一直线61、第二直线62、第三直线63和第四直线64构成了四边形，该四边形也可以被看作是具有由第三直线63和第四直线64构成的非直线斜边的直角三角形。第三直线63和第四直线64构成的斜边表示对评估区段中的电流i(t)的函数分布曲线的近似。同样地，具有非直线斜边的直角三角形的区域面积构成了三角算子δ。根据本发明，开关阀的阻塞会在针对电流上升阶段构成的三角算子δ至少与预定义的评估乘积极值一样大时被检测到。
图7示出图6中示出的、具有能够根据本发明的方法的另外的优选实施例确定的区域面积的峰值电流阶段22。但不同的评估区段被确定，其中电流i(t)从峰值电流阶段起始值完全减少至峰值电流阶段中间值。此评估区段持续持续时间tmin。在此评估区段中，电流i(t)降低了电流差值imin。同样有第一直线61穿过点峰值电流阶段起始值的时间点，该直线与电流i(t)的轴线平行排列。同样有第二直线62穿过点峰值电流阶段中间值，该直线与时间t的轴线平行排列。根据可选的优选实施例，确定由第一直线61、第二直线62和电流i(t)的函数图像限定的区域的区域面积。该区域面积表示可选的优选三角算子δ。第五直线65穿过峰值电流阶段起始值，该直线与时间t的轴线平行排列。第六直线66穿过峰值电流阶段中间值的时间点，该直线与电流i(t)的轴线平行排列。根据可选的优选实施例，确定由第五直线65、第六直线66和电流i(t)的函数图像限定的区域的区域面积。该区域面积表示根据可选的优选实施例被用作检测执行器的故障的标准的算子a。
图8示出了图2中示出的电流分布曲线的具有能够根据本发明的方法的优选实施例确定的区域面积(表示另一三角算子δ)的最终阶段24。该三角算子δ是在另一评估区段中确定的，在该区段中，电流i(t)从最终阶段起始电流值的点a减少至几乎位于最终阶段中间值的点b。评估区段同样持续持续时间tab。电流i(t)在评估区段期间增大了电流差值iab。同样在点a和点b之间选择电流i(t)的函数图像上的点d。从点a到点d的时间区段表示持续持续时间为tad的评估分区段。电流i(t)在点d处比在a点处大电流差值iad。同样有第一直线61穿过点a，该直线电流i(t)的轴线平行排列。同样有第二直线62穿过点b，该直线与时间t的轴线平行排列。第一直线61和第二直线62同样在点c处相交。第三直线63同样穿过点a和点d。第四直线64同样穿过点d和点b。第一直线61、第二直线62、第三直线63和第四直线64构成了四边形，该四边形也可以被看作是具有由第三直线63和第四直线64构成的非直线斜边的直角三角形。第三直线63和第四直线64构成的斜边表示对评估区段中的电流i(t)的函数分布曲线的近似。同样地，具有非直线斜边的直角三角形的区域面积构成了三角算子δ。根据本发明，开关阀的阻塞会在针对电流上升阶段构成的三角算子δ至多与预定义的评估乘积极值一样大时被检测到。
图9示出了图8中示出的、具有能够根据本发明的方法的另外的优选实施例确定的另外的区域面积的最终阶段24。但不同的评估区段被确定，其中，电流i(t)从最终阶段起始电流值完全增加至最大的最终阶段中间电流值。此评估区段持续持续时间tmax。在此评估区段中，电流i(t)增加了电流差值imax。第五直线65穿过最终阶段起始电流值，该直线与时间t的轴线平行排列。第六直线66穿过最大的最终阶段中间电流值的时间点，该直线与电流i(t)的轴线平行排列。根据可选的优选实施例，确定由第五直线65、第六直线66和电流i(t)的函数图像限定的区域a的区域面积。该区域面积表示根据可选的优选实施例被用作检测执行器的故障的标准的算子δa。
可选地或优选附加地，确定不同的评估区段，其中，电流i(t)从最终阶段中间电流值减少至最终阶段结束电流值。第七直线67穿过最终阶段结束电流值，该直线电流i(t)的轴线平行排列。根据可选的优选实施例，确定由第七直线67和电流i(t)的函数图像限定的区域b的区域面积。该区域面积表示可选的优选算子δb。根据另外的可选的优选实施例，确定由第二直线62、第七直线67和电流i(t)的函数图像限定的区域c的区域面积。该区域面积表示可选的优选算子δc。根据本发明，各种三角算子和其他算子可以单独或组合使用来用作检测执行器的故障的标准。
附图标记列表
01可移动磁芯
02电线圈
03固定磁芯
04空隙
05-
06阀体
07第一止挡件
08第二止挡件
09第一弹簧
10-
11第二弹簧
12控制单元
20-
21电流上升阶段
22峰值电流阶段
23保持电流阶段
24最终阶段
30-
31磁芯的移动(实线)
32阀体的移动(虚线)
40-
41电流i(t)的分布曲线(实线)
42开关阀被阻塞时的电流i(t)的分布曲线(虚线)
43无磁饱和时的电流i(t)的分布曲线(点状线)
44空载阶段
45-
46分歧时间点
50-
51对数函数fi_log(t)(虚线)
52空载阶段的早期分区段
53线性函数flin(t)(细实线)
54差值度量时间点
60-
61第一直线
62第二直线
63第三直线
64第四直线
65第五直线
66第六直线
67第七直线