[发明专利]用于识别具有线圈驱动机构的阀的关闭时间点的方法和该阀

说明书

本发明涉及用于识别具有线圈驱动机构的阀的关闭时间点的方法和相应的阀。这种阀具有可移动的阀元件和阀座，它们配合作用，以便打开和关闭阀。线圈驱动机构包括不可移动的带有励磁线圈的电磁的定子和可移动的衔铁，该衔铁在静止位置与定子间隔开，该衔铁与可移动的阀元件耦接，从而它使得阀元件从阀座提升离开，由此它在衔铁行程中引起阀打开。

这种方法包括在时间上受限地将电压馈入励磁线圈，用于产生流经该励磁线圈的励磁电流，由此在产生衔铁行程的情况下吸引可移动的衔铁，且阀元件提升离开其阀座，励磁电流衰减至零，然后对励磁线圈上的电压进行采样并得到其关于时间的曲线。

这种方法例如用于确定内燃机喷射阀的关闭时间点。为了调节每次喷射过程所喷射的燃油量，需要了解阀打开的持续时间及阀的关闭时间点这些重要的测量参数。阀关闭时间点例如可以与阀的温度、老化状态、流经阀的流体或气体的压力及流量有关。因而在流体配给时会出现不精确性。为了通过上级调节单元来矫正这些影响，在工作中需要监视关闭时间点。

就例如用于共轨系统的已知喷射阀而言，在阀关闭情况下，喷嘴针形式的阀元件处于阀座中，由此禁止处于压力下的液态、气态或液气态的燃油流进内燃机的燃烧室中。为了打开阀，阀元件在执行器和所施加的燃油压力的力作用下克服阀弹簧的弹力从阀座提升离开。由此可以使得燃油在阀元件与阀座之间流过。执行器在此例如是带有可移动衔铁的线圈驱动机构，它通过衔铁行程对阀元件施加必需的力。

为了关闭阀，阀元件在所施加的燃油压力和阀弹簧的力作用下又被压回到其阀座中，阀由此关闭。对此通常无需利用执行器对阀元件施加力作用。因此，为了关闭阀，终止向励磁线圈中馈入电压通常就足够了，从而在经过衰减时间之后，线圈上的励磁电流回到零，相应地忽略对可移动衔铁的磁性吸引。结果，衔铁可以落回到其静止位置。也可以通过反向电压来加速电流衰减。

对于衔铁与阀元件固定地耦接的系统而言，衔铁在与阀元件同时回落的情况下撞回到其静止位置。而对于衔铁与阀元件并不固定地耦接的其它变型方案而言，衔铁会自由地减幅振荡到其静止位置，而阀元件则撞到其阀座中。

当线圈中的励磁电流下降至零以后，可在线圈上测得独特的端子电压，即所谓的衰减电压。该衰减电压基于因由下降的励磁电流以及在可移动衔铁中感应出的涡流引起的磁场变化所致的在线圈上的自我感应。就实际系统而言，在与衔铁回落至其静止位置相应的时间点，在衰减电压曲线上会观察到一个独特的回弯。该时间点也相应于阀的关闭时间点，其中该时间点有时带有与系统相关的恒定的偏差。

因此，用来检测关闭时间点的已知方法利用所测衰减电压与标准电压曲线或其关于时间的导数的比较。于是可以由两条电压曲线的偏差找出关闭时间点。

但对于实际系统来说，衰减电压曲线往往带有严重的噪声，这种噪声通过求导而更为严重。此外，就带有自由减幅振荡衔铁的系统而言，独特的回弯表现得非常不明显，而且实际上无法再用已知的方法识别出来。因此，对于这种系统来说，采用已知的方法通常无法可靠地识别出关闭时间点。

因此，本发明的目的在于，提出一种改进的方法以及一种阀，借此能够可靠地识别出阀的关闭时间点(即使噪声严重且衔铁自由减幅振荡)。

该目的通过根据方法独立权利要求的方法以及通过根据装置独立权利要求的阀得以实现。本发明的有利变型方案和改进在从属权利要求中给出。

本发明的方法适合于识别出具有线圈驱动机构的阀的关闭时间点。该阀具有可移动的阀元件和阀座，它们配合作用，以便打开和关闭阀。线圈驱动机构包括不可移动的带有励磁线圈的电磁的定子和可移动的衔铁，该衔铁在静止位置与定子间隔开。该衔铁与可移动的阀元件耦接，从而它使得阀元件从阀座提升离开，由此它在衔铁行程中引起阀打开。替代地，线圈也可以位于线圈驱动机构的可移动的部分中。在这种情况下，衔铁(无线圈)在驱动机构中不可移动，定子与线圈被设计成可移动的部分，该部分在其移动中与阀元件耦接。但这不常见。