用于确定具有电磁阀的喷射器的打开时间点的方法、计算机程序、控制器、内燃机和机动车与流程

用于确定具有电磁阀的喷射器的打开时间点的方法、计算机程序、控制器、内燃机和机动车
1.本发明涉及一种用于确定具有电磁阀的喷射器的打开时间点的方法以及一种计算机程序、一种控制器、一种内燃机和一种机动车。
2.在内燃机中使用喷射器来将燃料直接喷入燃烧室中。在此，发动机控制器控制集成在喷射器中的开关阀，由此打开和重新关闭喷嘴。通过开关阀的打开时长可以确定喷入的燃料量。
3.在电磁阀喷射器的电控制的情况下可能导致，这些阀的打开和关闭只延迟地发生。各个单独的喷射器的延迟由公差决定，结果是喷射器在相同的控制时间下具有不同的打开时长。这导致燃料质量的不希望的不同分布。
4.专利文献wo 2011/012518 a1描述了一种用于运行喷射器的电磁阀的方法。该电磁阀具有具备阀针的阀元件和可由电磁体移动的衔铁。电磁阀例如在无电流的状态下关闭。在电磁体的控制开始之后，阀元件的打开运动(在升起延迟之后)开始，该打开运动由行程止挡限定。行程止挡用于确定阀元件的运动结束。由控制开始、阀元件的运动结束和预先确定的运动时间(“飞行时间”)可以确定升起延迟。所述升起延迟对应于衔铁绕组通电的开始(“控制开始”)和阀针从其阀座升起之间的时间段。
5.专利文献de 10 2009 045 469 a1描述了一种用于运行内燃机的燃料喷射阀的方法，其中，确定第一延迟时间，所述第一延迟时间表征用于阀的控制信号的第一改变的时间点与对应于控制信号的第一改变的第一阀运行状态改变的时间点之间的时间差。从第一延迟时间推断出阀的至少一个第二延迟时间，所述第二延迟时间表征控制信号的第二改变的时间点与对应于控制信号的第二改变的第二阀运行状态改变的时间点之间的时间差，第二改变不同于第一改变。
6.专利文献ep 2 685 074 a1描述了一种用于检测电磁操纵的燃料喷射阀的打开的方法，该燃料喷射阀通过施加控制信号被操纵。在此，自喷射阀的关闭起监测燃料喷射阀的线圈电压，并且确定具有线圈电压的二阶导数的相同符号的曲线段的长度。如果曲线段的长度超过校准的阈值，则可以推断出喷射阀是打开的。
7.本发明所要解决的技术问题是提供一种改进的用于确定具有电磁阀的喷射器的打开时间点的方法、一种改进的计算机程序、一种改进的控制器、一种改进的内燃机和一种改进的机动车。
8.该技术问题通过根据权利要求1所述的方法、根据权利要求12所述的计算机程序、根据权利要求13所述的控制器、根据权利要求14所述的内燃机和根据权利要求15所述的机动车解决。
9.本发明的其它有利的设计方案由从属权利要求和以下对本发明的优选实施例的说明得出。
10.本发明的第一方面涉及一种用于确定具有电磁阀的喷射器的打开时间点的方法。该方法包括：
[0011]-确定衔铁撞击时间点，在该衔铁撞击时间点，电磁阀的衔铁止挡在电磁阀的阀针
上；
[0012]-确定喷射器的打开延迟时间，该打开延迟时间与衔铁撞击时间点和阀的打开时间点之间的时间段相对应；并且
[0013]-基于衔铁撞击时间点和打开延迟时间确定喷射器的打开时间点。
[0014]
具有电磁阀的喷射器也叫电磁阀喷射器，用于将燃料喷入内燃机的燃烧室中。在此电磁地操纵喷射器。为此，喷射器具有用于产生磁场的线圈，因此该线圈可以用作电磁体。在电磁阀的静止状态下，线圈未通电并且因此不存在磁场，阀针被预紧元件、例如弹簧压到阀座中并且因此阀孔被关闭，电磁阀由此被挤在或保持在关闭的(阀)位置中。为了打开电磁阀可以向线圈施加电流，从而产生磁场。在打开阶段中，磁性力超过预紧元件的预紧力。因此，在打开阶段中，布置在阀针上的衔铁可以通过磁性力如此移动，使得衔铁带动阀针并且抵抗预紧力移动。由此将阀针从阀座提起，开启(或者说释放)阀孔并且因此打开电磁阀。为了关闭电磁阀，将作用在线圈上的电流切断，从而不再存在磁场。因此，阀针被预紧元件重新压到阀座中，并且阀孔被堵住，从而电磁阀又位于其关闭的阀位置中。
[0015]
喷射器的打开时间点是阀针从阀座提起并且露出阀孔以便燃料能被喷入燃烧室中的那个时间点。换而言之，打开时间点是阀针开始从阀座升起的时间点。
[0016]
用该方法确定喷射器或电磁阀的打开时间点。因此，施加控制电流以产生线圈的磁场，以便开始电磁阀的打开阶段。
[0017]
在该方法中确定衔铁止挡在阀针上的衔铁撞击时间点。为了进行阐述，首先描述衔铁在阀针上的布置。在线圈的无电流状态下，衔铁处于静止位置，在该静止位置中，衔铁贴靠在布置在阀针上的静止座上。在线圈的通电状态下，衔铁由于磁性力从静止座升起并且朝阀针上的衔铁止挡的方向移动。即，衔铁如此布置在阀针上，使得衔铁能够在静止座和衔铁止挡之间移动。因此，衔铁撞击时间点是衔铁(在电磁阀的打开阶段中)止挡在阀针的衔铁止挡上的那个时间点。从衔铁撞击时间点可以导出衔铁自由行程，所述衔铁自由行程对应于衔铁从静止位置直至撞击在阀的行程止挡上的移动路段。
[0018]
在该方法中还确定打开延迟时间，所述打开延迟时间对应于衔铁撞击时间点和电磁阀的打开时间点之间的时间段。在打开阶段中，衔铁朝衔铁止挡的方向移动并且最后止挡在该处。为了将阀针从阀座中提起，必须克服预紧力。该打开延迟时间描述衔铁撞击在衔铁止挡上到电磁阀实际打开之间的时长。打开延迟时间决定性地与喷射器中的预紧元件的预紧力有关。此外，打开延迟时间与由通电线圈产生的磁性力有关。换而言之，打开延迟时间取决于喷射器的电磁执行器，该电磁执行器包括预紧元件、线圈、具有静止座和衔铁止挡的阀针以及衔铁。
[0019]
在一些实施方式中可以例如用模型考虑预紧元件的影响。在此，该模型可以是经验模型和/或数学模型。在其它实施方式中，打开延迟时间可以用恒定的时间段来近似。
[0020]
此外在该方法中，基于衔铁撞击时间点和打开延迟时间确定电磁阀的打开时间点。在一些实施方式中，打开时间点可以通过将打开延迟时间加到衔铁撞击时间点上来确定。
[0021]
通过该方法可以相对简单且精确地确定电磁阀喷射器的打开时间点。在此，该方法考虑了电磁阀喷射器的诸如电磁执行器之类的元件的结构类型和/或尺寸，该执行器可能与线圈的电感(所述电感由线圈的匝数、线圈的尺寸并且在某些情况下由被线圈包围的
材料得出)、衔铁在阀针上的自由行程等有关。
[0022]
在一些实施方式中，衔铁撞击时间点可以通过评估电压走向来确定。电压走向是指作用在线圈上的电压的走向。电压走向可以通过相应的测量技术特别简单且精确地检测。在此例如可以检测电压原始信号。因此，通过评估电压走向(或者说分析电压变化曲线)可以特别简单且精确地确定衔铁撞击时间点。
[0023]
在另外的实施方式中，评估电压走向可以包括评估电压走向的一阶时间导数。在喷射器打开的过程中，由于衔铁和/或阀针的速度变化和移动的质量，可以观察到电压走向的一阶导数的走向中的改变。因此，通过评估电压走向的一阶时间导数可以相对准确且简单地确定衔铁撞击时间点。
[0024]
在另外的实施方式中，衔铁撞击时间点可以对应于电压走向的一阶时间导数中的极值。在喷射器打开的过程中，当衔铁撞击到阀针上并且随后带动阀针时，电压走向变平。“极值”是指一阶时间导数在衔铁撞击时间点具有最大限度或最小限度。在此，最大限度和最小限度是最大值或最小值。通过确定极值可以通过计算并且因此简单地确定衔铁撞击时间点。
[0025]
在另外的实施方式中，确定衔铁撞击时间点还可以包括：
[0026]-确定用于评估电压走向的一阶时间导数的评估时间段的开始时间点和结束时间点；
[0027]-基于开始时间点在评估时间段上形成第一差商走向；
[0028]-基于结束时间点在评估时间段上形成第二差商走向；并且
[0029]-构造(或者说形成)辅助函数，该辅助函数包括第一差商走向和第二差商走向的商或者第一差商走向和第二差商走向之间的差值；并且
[0030]-确定辅助函数中的极值，其中，该极值对应于衔铁撞击时间点。
[0031]
通过上述步骤可以确定电压走向的一阶时间导数中的拐点式的斜率下降。在此，该拐点式的斜率下降的时间点对应于衔铁撞击时间点。上述用于确定衔铁撞击时间点的步骤由如下假设产生，即电压走向的一阶导数可以通过两条直线来近似，即，来自开始时间点的第一直线和来自结束时间点的第二直线。在此，一方面，第一直线的斜率直到以下情况是恒定的，即在向前通过时超出拐点式的斜率下降(“拐点”)。在此，“向前通过”意思是从开始时间点开始朝结束时间点的方向观察第一直线。另一方面，第二直线的斜率直到以下情况是恒定的，即在向后通过时到达拐点式的斜率下降。在此，“向后通过”意思是从结束时间点开始朝开始时间点的方向观察第二直线。为了将第一直线和第二直线的斜率走向相互比较，可以形成并且评估第一和第二直线的差商(走向)。
[0032]
通过确定用于确定衔铁撞击时间点的评估时间段，在准备阶段就可以剔除电压走向中的衔铁撞击时间点在其中不可信的时间段。因此，该方法可以更有资源效率地、例如在控制器上实施。
[0033]
差商描述第一参量的变化与第二参量的变化的比率，其中，第一参量与第二参量有关。例如，差商可以用于确定线性函数的斜率。因此，为了确定差商，可以确定在第一时间点和第二时间点确定的测量值的距离与第一时间点和第二时间点之间的距离之间的比率。时间点在此可以任意选择。在当前情况下，第一时间点可以是基础评估时间段内的当前时间点，其中，当前时间点总是预先确定的时间离散的评估网格(计算网格)的当前时间步。通
过评估网格确定在(基本上)等距地彼此间隔的(测量)时间点处的测量值。第二时间点可以是恒定的，例如，第二时间点可以是评估时间段的开始时间点或结束时间点。术语“差商”明确包括正值和负值，即，在几何学上，为了确定差商众所周知的斜率三角形可以沿x轴(通常是时间轴)的方向定向或者沿x轴的反向定向。
[0034]“差商走向”是指差商在特定的时间段上的走向。根据上述实施方式，第一差商走向在评估时间段上形成并且基于开始时间点形成。这指的是，在整个评估时间段上针对差商的每个(测量)时间点相对于开始时间点确定差商。这相应地适用于第二差商走向。
[0035]
例如，第一差商走向和第二差商走向可以如下地确定：
[0036]
或其中
[0037]
其中，
[0038]
l1(t)＝第一差商走向
[0039]
l2(t)＝第二差商走向
[0040]
t＝评估时间段中的时间点
[0041]
ta＝评估时间段的开始时间点
[0042]
te＝评估时间段的结束时间点
[0043]
u'(t)＝电压走向在时间点t的一阶导数
[0044]
u'(ta)＝电压走向在评估时间段的开始时间点的一阶导数
[0045]
u'(te)＝电压走向在评估时间段的结束时间点的一阶导数
[0046]
此外构造辅助函数。在此如此构造辅助函数，使得第一和第二差商走向可以直接相互比较。
[0047]
因此，辅助函数可以包括第一和第二差商走向的商(比率)。在一个示例中，辅助函数可以对应于第一和第二差商走向的商。因此，辅助函数例如可以是第二差商走向除以第一差商走向或者相反地是第一差商走向除以第二差商走向。在另外的示例中，辅助函数可以包括另外的参数。在将辅助函数构造为商时，在一些示例中，第一差商走向和第二差商走向如此形成，使得辅助函数总是提供正值。备选地，辅助函数也可以构造为包括商的数值。为此，辅助函数例如可以对应于第一差商走向和第二差商走向的商的数值。辅助函数例如可以如下地构造：
[0048][0049]
其中，
[0050]
a(t)＝辅助函数
[0051]
备选地，辅助函数可以包括第一差商走向和第二差商走向之间的差值。例如，辅助函数可以对应于第一差商走向和第二差商走向之间的差值。辅助函数例如可以是第二差商走向减去第一差商走向或者相反地是第一差商走向减去第二差商走向。
[0052]
用辅助函数可以评估第一和第二差商走向。因此可以根据辅助函数识别，第一差商走向和第二差商走向之间的距离在哪个时间点最大。在该时间点则存在辅助函数中的极值。衔铁撞击时间点对应于辅助函数中的该极值。换而言之，当辅助函数具有极值时，存在
衔铁撞击时间点。视辅助函数如何构造而定，极值可以是最大值或最小值。因此，衔铁撞击时间点可以(基于一阶时间导数)通过计算并且因此简单地确定。
[0053]
在另外的实施方式中，辅助函数可以如下地构造：
[0054][0055]
其中，
[0056][0057][0058]
在此使用的公式符号已经在上文说明。如果辅助函数如此构造，则衔铁撞击时间点对应于极值形式的峰值。
[0059]
在一些实施方式中，电压走向可以包括电压在升压阶段中的走向。升压阶段是在电磁阀的打开控制期间的这样的阶段，在该阶段中将高电压、即所谓的升压电压施加在电磁阀上，该升压电压例如可以达到100伏。由此，线圈中的电流比在施加电池电压的情况下陡了数倍地上升。衔铁撞击时间点发生在该升压阶段中。在一些实施方式中，可以在升压阶段存在时进行电压走向的评估。因此，该方法可以例如在控制器上特别有资源效率地实施。
[0060]
在另外的实施方式中，打开延迟时间可以用模型来确定，该模型模拟电磁阀的运行特性、尤其打开特性和关闭特性。如上所述，打开特性(主要)与喷射器的电磁执行器有关并且决定性地与电磁执行器的预紧元件有关。相应地，关闭特性也与此有关。因此，打开特性和关闭特性之间存在强的关联性。因此可以从电磁阀的关闭特性推断出电磁阀的打开特性。由于关闭特性能够通过已知的方法相对简单地确定并且打开特性与关闭特性具有强的关联性，因此通过上述运行特性模型可以特别简单地确定打开延迟时间。
[0061]
在一些实施方式中，打开延迟时间可以根据喷射器的关闭延迟时间来确定。换而言之，打开延迟时间可以基于关闭延迟时间来确定。在此，关闭延迟时间是在将处于线圈上的电流切断和电磁阀关闭之间的时间。由于电磁阀的打开特性和关闭特性之间的强的关联性，因此打开延迟时间同样较强地与关闭延迟时间相关联。
[0062]
在一些实施方式中，打开延迟时间可以用打开延迟时间模型来确定。在一些实施方式中，上述运行特性模型可以包括打开延迟时间模型。在一些实施方式中，上述运行特性模型可以是打开延迟时间模型。所述打开延迟时间模型例如可以是特征线或特征场。打开延迟时间模型如此构建，使得关闭延迟时间作为输入量进入，并且作为输出量得出喷射器的打开延迟时间。在一些实施方式中可以使用打开延迟时间特征线，方式为关于关闭延迟时间描绘打开延迟时间。关闭延迟时间通常可以特别简单地借助于测量技术和相应的评估来确定。因此，在知道关闭延迟时间的情况下可以借助于打开延迟时间模型特别简单地推断出打开延迟时间。
[0063]
在一些实施方式中，打开延迟时间模型可以如下地确定。在第一步骤中，针对喷射器通过大量试验确定喷射器针对不同控制时间的关闭延迟时间。控制时间是线圈通电的时长。为了确定关闭延迟时间可以使用已知的方法，例如评估在切断控制电流之后线圈上的
电压走向的二阶时间导数。在下一步骤中，由试验结果形成喷射器的平均关闭延迟时间。从平均关闭延迟时间可以导出用于喷射器的预紧力指标(预紧元件模型)，其中，预紧力指标对应于预紧元件的预紧力的至少一个量度。在下一步骤中，在测试台上通过大量试验确定喷射器针对不同控制时间的打开延迟时间并且从中形成平均打开延迟时间。平均关闭延迟时间和平均打开延迟时间可以与喷射器的实际流量进行比较。实际流量取决于实际关闭延迟时间和实际打开延迟时间。通过将打开延迟时间的和关闭延迟时间的平均值与喷射器的实际流量进行比较，可以调整平均打开延迟时间和平均关闭延迟时间之间的关系。这种关系最终可以被存储在打开延迟时间模型中。因此，通过打开延迟时间模型可以根据预紧力或预紧力指标和(平均)关闭延迟时间来确定(平均)打开延迟时间。
[0064]
用于确定打开延迟时间模型的方法可以针对不同的喷射器实施，以便该模型可以描绘大量的喷射器。
[0065]
如上所示，在一些实施方式中，打开延迟时间可以取决于电磁阀的预紧元件的预紧力。预紧元件将电磁阀挤到关闭位置中。
[0066]
在一些实施方式中，预紧元件的预紧力可以通过预紧元件模型来近似。预紧力可以通过预紧元件模型特别简单地、至少近似地确定。在此，预紧元件模型例如可以在数学上和/或根据经验来确定。在一些实施方式中，如上所述，预紧元件模型可以从平均关闭延迟时间导出。预紧元件模型用于确定打开延迟时间。通过预紧元件模型可以特别简单地考虑预紧元件对打开延迟时间的影响。
[0067]
在一些实施方式中，打开延迟时间可以是预先确定的恒定时长。预先确定的恒定时长可以与喷射器有关并且通过测试台上的初步试验来确定。预先确定的恒定时长可以存储在内燃机的控制器中。由此，使用预先确定的时长作为打开延迟时间特别有资源效率，因为不需要(在控制器中)进行计算或评估来确定打开延迟时间。
[0068]
本发明的另外的方面涉及一种用于确定喷射器的打开时间点的方法。根据所述另外的方面的方法包括：
[0069]-评估在升压阶段中作用在喷射器上的电压走向的时间导数，其中，对时间导数的评估包括对电压走向的二阶导数的评估，并且打开时间点对应于二阶导数的极值，该极值在升压阶段中作为第二极值存在。
[0070]
该备选方法适合用于设计为不具有衔铁和/或衔铁空程的电磁阀喷射器。
[0071]
在此已经认识到，在用于电磁阀打开的升压阶段中，在电压走向的二阶导数中存在双峰结构。
[0072]
在该备选的方法中，打开时间点对应于在二阶导数中存在第二极值的时间点。因此，重要的第二极值是上述双峰结构中的第二峰值。换而言之，第二极值对应于升压阶段中的电压走向的二阶导数中的(在时间上看的)第二最大限度。
[0073]
如上所述，线圈上的电压走向可以通过合适的测量技术来检测。因此可以基于电压走向来确定二阶导数。用该备选方法可以通过确定极值在计算上并且因此精确地确定打开时间点。
[0074]
本发明的第二方面涉及一种计算机程序，其包括指令，在程序由计算机执行时，所述指令使计算机实施上述方法之一。该计算机程序可以存储在电子存储介质上。
[0075]
本发明的第三方面涉及一种控制器，该控制器设置用于实施上述方法之一.
[0076]
本发明的第四方面涉及一种内燃机。该内燃机可以具有上述喷射器并且可以通过上述控制器来控制。该内燃机设置和设计用于实施上述方法之一。
[0077]
本发明的第五方面涉及一种具有上述控制器的机动车。该机动车设置和设计用于实施上述方法之一。
[0078]
在此示例性地并且参照附图描述本发明的实施例。在附图中：
[0079]
图1a、图1b示意性地示出电磁阀喷射器；
[0080]
图2示意性地示出衔铁行程、控制电流和阀行程的图线；
[0081]
图3示意性地示出根据一种实施方式的用于确定打开时间点的方法；
[0082]
图4示意性地示出用于确定打开延迟时间模型的方法；
[0083]
图5示意性地示出电压走向的一阶导数的两条曲线；
[0084]
图6示意性地示出用于确定衔铁撞击时间点的方法；
[0085]
图7a至图7c示出根据图6的方法的解释性示例；
[0086]
图8a、图8b示出根据图6的方法的结果的示例；
[0087]
图9a、图9b示出根据图6的方法的另外的结果的示例；并且
[0088]
图10示意性地示出具有根据一种实施方式的控制器的机动车。
[0089]
图1a示意性地示出处于关闭的阀位置中的电磁阀喷射器(喷射器)100，并且图1b示出处于打开的阀位置中的喷射器100。喷射器100具有电磁阀，该电磁阀包括阀针5和阀座15。喷射器100具有用于操纵电磁阀的电磁的执行器，该执行器包括线圈1、衔铁11和预紧元件13。
[0090]
电磁阀是无电流下关闭的阀。也就是说，在线圈1的未通电状态下，阀针5如此布置在阀座15上，使得喷孔17由阀针5关闭。
[0091]
在此，预紧元件13设计用于将电磁阀保持在关闭位置。为此，预紧元件13向阀针施加预紧力，使得阀针朝阀座15的方向移动并且因此沿关闭方向移动。在所示的示例中，预紧元件13设计为弹簧。
[0092]
阀针5具有用于衔铁11的静止座7和衔铁止挡9，衔铁11能够在静止座和衔铁止挡之间移动。静止座7和衔铁止挡9因此定义衔铁11相对于阀针5的衔铁行程或衔铁自由行程。此外，喷射器1具有行程止挡3，该行程止挡限定阀针5的行程(阀行程)。在关闭的阀位置中，衔铁11处于静止座7上，并且在打开的阀位置中，衔铁11贴靠在衔铁止挡9和行程止挡3上。通过在线圈1上施加控制电流i，衔铁11可以由磁性力从静止座7向衔铁止挡9移动。通过磁性力将衔铁11保持在衔铁止挡9上，从而衔铁11抵抗预紧元件13的预紧力带动阀针5并且因此将阀针5从阀座15中提起，直到衔铁11止挡在行程止挡3上。通过这种方式露出喷孔17，以便燃料可以通过喷孔17喷入内燃机的燃烧室中。
[0093]
图2示出线圈1上的控制电流i的随时间的走向的控制电流图20、衔铁行程的随时间的走向的衔铁行程图30和阀行程的随时间的走向的阀行程图50。在此，衔铁行程是衔铁5在静止座7和衔铁止挡9之间的行程。图20、30、50非常示意地表示随时间的走向。
[0094]
在此，控制电流图20示出在控制时间点21施加控制电流i，以便打开电磁阀。在此，该随时间的走向在控制时间点21之后紧接着具有陡峭的边沿，因此控制电流i相对较快地在吸动时间点23达到吸动电流阶段22的相应值(吸动电流)。控制时间点21和吸动时间点23之间的时间对应于电磁阀的打开阶段中的升压阶段。陡峭的边沿使得能够实现燃料喷射量
的较小公差和较高的可重复再现性。陡峭的边沿通过对线圈运行施加所谓的升压电压直到达到吸动电流阶段22的相应电流值来实现。在保持时间点25，控制电流i从吸动电流下降到用于保持电流阶段24的值(保持电流)。在切断时间点27，控制电流i被切断并且随后在控制结束时间点29达到零值。
[0095]
衔铁行程图30示出衔铁行程的随时间的走向。当在控制时间点21施加控制电流i之后，衔铁5在衔铁升起时间点31才从静止座7升起。因此，在施加控制电流i和衔铁5升起之间存在升起延迟33。在衔铁撞击时间点35，衔铁5撞击在衔铁止挡9上。衔铁升起时间点31和衔铁撞击时间点35之间的时间段对应于衔铁5的飞行时间37。
[0096]
在衔铁11撞击在衔铁止挡9上之后，由于线圈1的磁性力，衔铁11在衔铁止挡9上保持一时间段39。由于衔铁止挡9，相对于静止座7的衔铁行程不再改变并且因此在时间段39内是恒定的。当在切断时间点27切断控制电流i之后，衔铁11不再由线圈1的磁性力保持在衔铁止挡9上。因此，在衔铁返回时间点41，衔铁11又朝静止座7的方向移动。在切断时间点27切断控制电流i和衔铁返回时间点41之间存在返回延迟45。在衔铁静止时间点43，衔铁11重新贴靠在静止座7上。
[0097]
阀行程图50示意性地示出电磁阀的阀行程的走向。在此是指阀5相对于阀座15的行程或偏移。在衔铁撞击时间点35和电磁阀的打开时间点51之间存在打开延迟时间52。因为衔铁11在衔铁撞击时间点35撞击在衔铁止挡9上并且抵抗预紧元件13的预紧力带动阀针5。在此过程中，衔铁11主要必须克服预紧元件13的预紧力，直到阀针5在打开时间点51从阀座15中开始升起。
[0098]
在时间点53，衔铁11止挡在行程止挡3上，所述行程止挡表示阀针5的最大阀行程并且因此表示打开的阀位置。因此，在衔铁11撞击在衔铁止挡9上之后存在打开延迟时间52，阀针5直至达到最大的阀行程经过了该打开延迟时间。电磁阀在该打开的位置中保持一时间段55，以便将燃料喷入燃烧室中。
[0099]
此外，从阀行程图50可以看到，在控制时间点27切断控制电流i和在阀关闭时间点59达到关闭的阀位置之间存在关闭延迟时间61。在切断控制电流i之后，先前建立的磁场也持续减弱。随后，磁场如此减弱，使得预紧元件13在时间点57将阀针5朝阀座15的方向移动，直到电磁阀在阀关闭时间点59位于关闭的阀位置中，即阀针5封闭喷孔17。
[0100]
图3示出根据一种实施方式的方法200，通过所述方法可以确定电磁阀的打开时间点51。
[0101]
在210中确定衔铁撞击时间点35。根据一种实施方式，衔铁撞击时间点35可以通过评估作用在线圈1上的电压来确定。在此可以通过适当的测量技术来检测线圈1上的电压或电压信号。根据一种实施方式，通过分析作用在线圈1上的电压时间走向的一阶导数来确定衔铁撞击时间点35。例如，衔铁撞击时间点35可以对应于在电压走向的一阶导数中出现极值的时间点。在此，重要的极值可以是导数的在升压阶段首先出现的极值。电压走向的分析可以至少或者只在(存在于控制时间点21和吸动时间点23之间的)升压阶段进行。
[0102]
在220中确定打开延迟时间52。阀针5的打开运动(打开特性)和关闭运动(关闭特性)和因此打开延迟时间52和关闭延迟时间61决定性地与预紧元件13有关。因此，电磁阀的打开延迟时间52可以基于电磁阀的关闭延迟时间61来确定。为了由关闭延迟时间确定打开延迟时间，可以使用打开延迟时间模型，以下参照图4描述该模型。
[0103]
关闭延迟时间61可以通过确定阀关闭时间点59和切断时间点27来确定。切断时间点27可以通过检测控制电流i的切断时间点来确定。阀关闭时间点59可以通过已知方法确定。在知道阀关闭时间点59和切断时间点27的情况下可以确定关闭延迟时间61，所述关闭延迟时间对应于切断时间点27和阀关闭时间点59之间的时间段。
[0104]
在一些实施方式中，在220中确定的打开延迟时间52可以是预先确定的恒定时长。通过该方法不必事先确定关闭延迟时间61，打开延迟时间52的确定由此被特别地简化。
[0105]
在230中，基于衔铁撞击时间点35和打开延迟时间52确定打开时间点51。根据一种实施方式，为此将打开延迟52加到衔铁撞击时间点35上，以便得到打开时间点51。
[0106]
图4示出用于确定打开延迟时间模型300的方法。
[0107]
在310中，针对不同的控制时间确定喷射器100的关闭延迟时间61。为此可以在测试台上进行试验。由针对不同控制时间的大量关闭延迟时间61形成喷射器100的平均关闭延迟时间。
[0108]
在320中，从平均关闭延迟时间导出用于喷射器100的预紧力指标(预紧元件模型)，其中，预紧力指标对应于预紧元件13的预紧力的至少一个量度。
[0109]
在330中，在测试台上针对不同的控制时间确定喷射器的打开延迟时间52。由针对不同控制时间的大量打开延迟时间52形成喷射器100的平均打开延迟时间。
[0110]
在340中，将平均关闭延迟时间和平均打开延迟时间与喷射器100的实际流量进行比较，以便调整或明确地描述平均打开延迟时间和平均关闭延迟时间之间的关系。
[0111]
在350中，将平均打开延迟时间和平均关闭延迟时间之间的关系存储在打开延迟时间模型中。换而言之，在250中确定或创建打开延迟时间模型。因此，通过打开延迟时间模型可以根据预紧力或预紧力指标和(平均)关闭延迟时间来确定(平均)打开延迟时间。
[0112]
方法300可以针对不同的喷射器100实施，以便用打开延迟时间模型描绘大量的喷射器或关闭延迟时间61。
[0113]
图5示出一图表，在该图表中示出根据第一示例的电压走向的一阶导数71。电压走向的一阶导数71基于电压的(由电压传感器检测的)原始信号确定并且因此较强地受噪声污染。因此，对原始信号和由此对从中确定的电压走向的一阶导数71的后续评估可能导致不准确的结果。因此可以通过相应的方法对原始信号进行平滑处理，以便进行后续评估。例如可以通过正交多项式从原始信号确定电压走向的一阶导数的平滑曲线73，该曲线相对较少地受噪声污染并且相对平滑。其它用于使电压原始信号平滑的方法同样是可行的。可以检查是否可以使用所提供的电压信号、即原始信号或者是否必须事先对原始信号或一阶时间导数进行平滑处理，以便例如在控制器中进行后续评估。
[0114]
图6示出根据用于根据图4的方法200中的方块210的另一实施方式的用于确定衔铁撞击时间点的方法400。
[0115]
在410中，确定用于评估电压走向的一阶时间导数的评估时间段的开始时间点ta和结束时间点te。在此可以如上所述地使用基于按照原始信号的电压走向的一阶时间导数或者使用电压走向的平滑的一阶时间导数。
[0116]
在420中，基于开始时间点ta在评估时间段上形成第一差商走向l1。
[0117]
在430中，基于结束时间点te在评估时间段上形成第二差商走向l2。
[0118]
在440中，构造辅助函数a(t)，该辅助函数包括由第一差商走向和第二差商走向形
(t)的直线具有负的斜率并且因此m1、m2具有负值。因此，在图7c中示出的辅助函数a(t)的曲线中可以看到(正的)峰值87，其中，该峰值87对应于衔铁撞击时间点35。换而言之，峰值87的时间点与衔铁撞击时间点35相对应。
[0137]
因此，通过辅助函数a(t)可以确定电压走向的一阶导数中的拐点式下降。因此也可以通过计算并且因此简单地确定拐点式下降的时间点和因此衔铁撞击时间点。
[0138]
图8a和图8b示出对根据第二示例的电压走向的示例性评估。在此示出根据第二示例的电压走向的一阶导数的平滑曲线93和相应的辅助函数a(t)。可以看出，平滑曲线91在t＝250μs(微秒)的时间点具有拐点式下降93，并且辅助函数a(t)在t＝250μs的同一时间点具有峰值(最大限度)95。
[0139]
图9a示出一图表，在该图表中示出根据第三示例的电压走向的一阶时间导数。可以看出，在第一拐点式下降101之后跟随的是走向的变平103。在变平103之后又跟随的是第二拐点式下降105。
[0140]
图9b示出具有辅助函数a(t)的图表，该辅助函数针对图9a中的图表所示的电压走向构造。在此，辅助函数a(t)具有第一峰值(最大限度)113和第二峰值115，第一峰值可配属于第一拐点式下降101，第二峰值可配属于第二拐点式下降105。衔铁撞击时间点35对应于第一峰值113。换而言之，为了借助于辅助函数a(t)确定衔铁撞击时间点35，在一些实施方式中可以只确定在开始时间点ta和结束时间点te之间的评估时间段内出现的第一峰值(最大限度)113。作为对此的备选，在其它实施方式中可以如此选择评估时间段，使得只出现一个峰值。
[0141]
图10示意性地示出示例性的控制器170，该控制器设置用于实施上述的方法/模型。控制器170布置在示意性示出的机动车180中并且可以控制示意性示出的内燃机179。控制器170包括处理器172、存储器(电子存储介质)174和接口178。此外，在存储器174中还存储有软件(计算机程序)176，该软件设计用于实施上述方法。处理器172设计用于执行软件176的程序指令。此外，接口178设计用于接收和发送数据。例如，接口可以是与机动车180的can总线的接口，控制器170通过该接口接收信号并且发送控制指令。
[0142]
附图标记列表
[0143]
1线圈
[0144]
3行程止挡
[0145]
5阀针
[0146]
7静止座
[0147]
9衔铁止挡
[0148]
11衔铁
[0149]
13预紧元件
[0150]
15阀座
[0151]
17喷孔
[0152]
20控制电流图
[0153]
21控制时间点
[0154]
22吸动电流阶段
[0155]
24保持电流阶段
[0156]
25保持时间点
[0157]
27切断时间点
[0158]
29控制结束时间点
[0159]
30衔铁行程图
[0160]
31衔铁升起时间点
[0161]
33升起延迟
[0162]
35衔铁撞击时间点
[0163]
37(衔铁)飞行时间
[0164]
39最大衔铁行程的时间段
[0165]
41衔铁返回时间点
[0166]
43衔铁静止时间点
[0167]
45返回延迟
[0168]
50阀行程图
[0169]
51打开时间点
[0170]
52打开延迟时间
[0171]
53衔铁撞击在行程止挡上的时间点
[0172]
55最大阀行程的时间段
[0173]
57阀针朝阀座的方向移动的开始
[0174]
59阀关闭时间点
[0175]
61关闭延迟时间
[0176]
71第一电压走向的一阶导数
[0177]
73第一电压走向的一阶导数的平滑走向
[0178]
75拐点式下降
[0179]
81拐点
[0180]
91第二电压走向的一阶导数
[0181]
93拐点式下降
[0182]
95峰值(最大限度)
[0183]
101第一拐点式下降
[0184]
103电压走向的一阶导数的走向的变平
[0185]
105第二拐点式下降
[0186]
111第一峰值(最大限度)
[0187]
115第二峰值(最大限度)
[0188]
170控制器
[0189]
172处理器
[0190]
174存储器(电子存储介质)
[0191]
176 软件
[0192]
178 接口
[0193]
179 内燃机
[0194]
180 机动车
[0195]
100 喷射器
[0196]
200用于确定打开时间点的方法
[0197]
210 确定衔铁撞击时间点
[0198]
220 确定打开延迟时间
[0199]
230 确定打开时间点
[0200]
300用于确定/创建打开延迟时间模型的方法
[0201]
310 确定平均关闭延迟时间
[0202]
320 确定预紧元件模型
[0203]
330 确定平均打开延迟时间
[0204]
340与喷射器的实际流量进行比较
[0205]
350创建打开延迟时间模型
[0206]
400用于确定衔铁撞击时间点的方法
[0207]
410确定评估时间段的开始时间点和结束时间点
[0208]
420 形成第一差商走向
[0209]
430 形成第二差商走向
[0210]
440 构造辅助函数
[0211]
450 确定辅助函数的极值
[0212]
a(t)辅助函数
[0213]
l1第一差商走向
[0214]
l2第二差商走向
[0215]
ta评估时间段的开始时间点
[0216]
te评估时间段的结束时间点

技术特征：
1.一种用于确定具有电磁阀的喷射器(100)的打开时间点(51)的方法，包括：-确定衔铁撞击时间点(35)，在该衔铁撞击时间点，电磁阀的衔铁(11)止挡在电磁阀的阀针(5)上；-确定喷射器(100)的打开延迟时间(52)，该打开延迟时间与衔铁撞击时间点(35)和电磁阀的打开时间点(51)之间的时间段相对应；并且-基于衔铁撞击时间点(35)和打开延迟时间(52)确定喷射器的打开时间点(51)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，衔铁撞击时间点(35)通过评估电压走向来确定。3.根据权利要求2所述的方法，其中，评估电压走向包括评估电压走向的一阶时间导数。4.根据权利要求3所述的方法，其中，衔铁撞击时间点(35)对应于电压走向的一阶时间导数中的极值。5.根据权利要求3所述的方法，其中，确定衔铁撞击时间点还包括：-确定用于评估电压走向的一阶时间导数的评估时间段的开始时间点和结束时间点；-基于开始时间点在评估时间段上形成第一差商走向；-基于结束时间点在评估时间段上形成第二差商走向；并且-构造辅助函数，该辅助函数包括第一差商走向和第二差商走向的商或者第一差商走向和第二差商走向之间的差值；并且-确定辅助函数中的极值，其中，该极值对应于衔铁撞击时间点。6.根据权利要求5所述的方法，其中，辅助函数(a(t))如下构造：其中，其中，其中，t＝评估时间段中的时间点t
a
＝评估时间段的开始时间点t
e
＝评估时间段的结束时间点u'(t)＝时间点t处的一阶导数u'(t
a
)＝评估时间段的开始时间点处的一阶导数u'(t
e
)＝评估时间段的结束时间点处的一阶导数7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，电压走向包括电压在升压阶段中的走向。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，打开延迟时间(52)用模型来确定，该模型模拟电磁阀的运行特性、尤其打开特性和关闭特性。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，打开延迟时间(52)根据喷射器(100)的关闭延迟时间(61)来确定。10.根据权利要求7所述的方法，其中，打开延迟时间(52)用打开延迟时间模型来确定。11.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，打开延迟时间(52)是预先确定的恒定时长。12.一种计算机程序(176)，包括指令，在程序由计算机执行时，所述指令使计算机实施根据前述权利要求中任一项所述的方法。13.一种控制器(170)，该控制器设置用于实施根据权利要求1至11中任一项所述的方法。14.一种内燃机，具有根据权利要求13所述的控制器(179)，其中，该内燃机(179)设置和设计用于实施根据权利要求1至11中任一项所述的方法。15.一种机动车(180)，具有根据权利要求14所述的内燃机(179)，其中，该机动车(180)设置和设计用于实施根据权利要求1至11中任一项所述的方法。

技术总结
本发明涉及一种用于确定具有电磁阀的喷射器的打开时间点的方法。该方法包括：确定衔铁撞击时间点，在该衔铁撞击时间点，电磁阀的衔铁止挡在电磁阀的阀针上；确定喷射器的打开延迟时间，该打开延迟时间与衔铁撞击时间点和电磁阀的打开时间点之间的时间段相对应；并且基于衔铁撞击时间点和打开延迟时间确定喷射器的打开时间点。器的打开时间点。器的打开时间点。


技术研发人员：P
受保护的技术使用者：大众汽车股份公司
技术研发日：2021.10.28
技术公布日：2023/6/27