(57)【要約】  本発明は、流体バルブが閉弁点に達したことを識別するための方法および装置に関する。前記バルブ（２０）は、電気的なアクチュエータ（４０）によって作動されることにより当該バルブ（２０）を閉弁するように構成された閉弁体（３４）を有する。前記バルブ（２０）の閉弁のための所定の電圧（Ｕ＿１）を前記アクチュエータ（４０）に印加する。このアクチュエータ（４０）に流れる電流の特性経過を検出する。この検出された電流の特性経過の最初の上昇と、その次の下降と、電流の特性経過のこの下降の次の２回目の上昇とに基づき、前記検出された電流の特性経過の下降と２回目の上昇との間における該電流の局所最小値（Ｉ＿ＭＩＮ）が求められる。前記電流の特性経過の最初の上昇は、前記バルブ（２０）が少なくとも部分的に開弁したことを意味し、その次の電流の特性経過の下降は、前記閉弁体（３４）が前記バルブ（２０）を閉弁するように動いたことを意味する。前記検出された電流の局所最小値（Ｉ＿ＭＩＮ）に依存して、該検出された電流の局所最小値（Ｉ＿ＭＩＮ）の時点（Ｔ＿ＭＩＮ）に相当する閉弁点を求める。
2013536365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体バルブ（２０）が閉弁点に達したことを識別する方法であって、
前記バルブ（２０）は、電気的なアクチュエータ（４０）によって作動されることにより当該バルブ（２０）を閉弁するように構成された閉弁体（３４）を有する、方法において、
・前記バルブ（２０）を閉弁するための所定の電圧（Ｕ＿１）を前記アクチュエータ（４０）に印加するステップと、
・前記アクチュエータ（４０）に流れる電流の特性経過を検出するステップと、
・前記バルブ（２０）が少なくとも部分的に開弁したことを表す、前記検出された電流の特性経過の１回目の上昇と、
前記閉弁体（３４）が前記バルブ（２０）を閉弁する動きをしていることを表す、前記検出された電流の特性経過の次の下降と、
前記検出された電流の特性経過の前記下降の次の、当該検出された電流の特性経過の２回目の上昇と
に基づき、前記検出された電流の特性経過の下降と２回目の上昇との間の、当該検出された電流の局所最小値（Ｉ＿ＭＩＮ）を求めるステップと、
・前記検出された電流の局所最小値（Ｉ＿ＭＩＮ）に依存して、当該検出された電流の局所最小値（Ｉ＿ＭＩＮ）の時点（Ｔ＿ＭＩＮ）に相当する閉弁点を求めるステップと
を有することを特徴とする、方法。
【請求項２】
流体バルブ（２０）が閉弁点に達したことを識別するための装置であって、
前記バルブ（２０）は、電気的なアクチュエータ（４０）によって作動されることにより当該バルブ（２０）を閉弁するように構成された閉弁体（３４）を有する、装置において、
前記装置は、
・前記バルブ（２０）を閉弁するための所定の電圧（Ｕ＿１）を前記アクチュエータ（４０）に印加し、
・前記アクチュエータ（４０）に流れる電流の特性経過を検出し、
・前記バルブ（２０）が少なくとも部分的に開弁したことを表す、前記検出された電流の特性経過の１回目の上昇と、
前記閉弁体（３４）が前記バルブ（２０）を閉弁する動きをしていることを表す、前記検出された電流の特性経過の次の下降と、
前記検出された電流の特性経過の前記下降の次の、当該検出された電流の特性経過の２回目の上昇と
に基づき、前記検出された電流の特性経過の下降と２回目の上昇との間の、当該検出された電流の局所最小値（Ｉ＿ＭＩＮ）を求め、
・前記検出された電流の局所最小値（Ｉ＿ＭＩＮ）に依存して、当該検出された電流の局所最小値（Ｉ＿ＭＩＮ）の時点（Ｔ＿ＭＩＮ）に相当する閉弁点を求める
ように構成されていることを特徴とする、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体バルブが閉弁点に達したことを識別するための方法および装置に関する。
【０００２】
流体バルブはとりわけ、自動車の内燃機関用の噴射システムにおいて燃料を送るための高圧ポンプにおいて使用される。
【０００３】
このようなバルブは、特に、高圧ポンプに設置された場合のように長時間負荷にさらされるときに、強い負荷を受ける。高圧ポンプがさらされる圧力は、たとえば２０００バール以上になるため、高圧ポンプにて使用されるバルブには厳しい要求が課される。
【０００４】
本発明の課題は、流体バルブが閉弁点に達したことを識別するための方法および装置であって、流体バルブの正確かつ低コストな動作を可能にできる方法および装置を実現することである。
【０００５】
前記課題は、独立請求項に記載の特徴によって解決される。
【０００６】
流体バルブが閉弁点に達したことを識別するための本発明の方法、および、当該方法に対応する装置の特徴は、流体バルブが、電気的アクチュエータによって作動されることにより当該流体バルブを閉弁するように構成された閉弁体を有することである。バルブの閉弁のための所定の電圧が前記アクチュエータに印加され、このアクチュエータに流れる電流の特性経過が検出される。この検出された電流の特性経過の最初の上昇と、その次の下降と、電流の特性経過のこの下降の次の２回目の上昇とに基づき、前記検出された電流の特性経過の下降と２回目の上昇との間における該電流の局所最小値が求められる。前記電流の特性経過の最初の上昇は、前記バルブが少なくとも部分的に開弁したことを意味し、その次の電流の特性経過の下降は、前記閉弁体が前記バルブを閉弁するように動いていることを意味する。前記検出された電流の局所最小値に依存して、該検出された電流の局所最小値の時点に相当する閉弁点を求める。
【０００７】
前記検出された電流の局所最小値の時点は、前記バルブが今閉弁したことを意味する。
【０００８】
本発明は、閉弁体が動くとアクチュエータからエネルギーが逃げていき、バルブが閉弁点に達して該閉弁体が静止位置に戻るまで電流が下降していくという認識に基づいている。本発明の利点は、前記バルブの閉弁点を非常に正確に求めることが可能であることだ。たとえば、バルブに流れる媒体の圧力や温度等である外的影響を補償することができる。このことにより、バルブに流れる流体の押出量の精度を高くすることができ、流体押出量のばらつきを小さく抑えることができる。
【０００９】
以下、概略的な図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】バルブを有するポンプの概略的な縦断面図である。
【図２】バルブの電圧特性経過および電流特性経過を示す概略図である。
【００１１】
同一構成または同機能の構成要素には、全図を通して同一の符号を付している。
【００１２】
図１に、ポンプハウジング１２を備えたポンプ１０を示す。このポンプ１０はとりわけ高圧ポンプとして構成されており、有利にはラジアルピストンポンプとして構成されている。ポンプハウジング１２内に、ポンプピストン１４が可動に支承されている。ポンプハウジング１２内には、ポンプピストン１４の一端に圧力室１６が設けられている。圧力室１６に流体を充填できるようにするため、この圧力室１６は供給管１８を有する。有利には、この供給管１８に、吸入弁として構成されたバルブ２０が配置されている。吸入弁として構成された前記バルブ２０は、有利には、デジタル切替式のバルブとして構成されている。前記バルブ２０により、圧力室１６の充填が容易になり、充填時に前記供給管１８から流体が戻って出てくるのが防止される。前記圧力室１６はさらに流出管２２を有し、該流出管２２に、吐出弁として構成された別のバルブ２４が配置されている。これにより、圧力室１６内から流体を押し出すことができる。
【００１３】
前記ポンプ１０はさらに駆動軸２６を有し、この駆動軸２６は偏心リング２８に作用結合されており、時計回りの回転方向Ｄに回転可能となっている。偏心リング２８の代わりにカムシャフトを使用することもできる。その代わりに択一的に、ポンプ１０をクランク駆動ポンプとすることもできる。
【００１４】
前記バルブ２０は、凹部を有するバルブハウジング３０を備えている。このバルブハウジング３０内に、ばね３２と、閉弁体３４と、封止部材３６とが設けられている。前記ばね３２は、バルブハウジング３０の凹部の壁に押しつけられることにより、閉弁体３４を介して前記封止部材３６を付勢する。前記バルブ２０はさらに、バルブハウジング３０に対して固定的に設置された封止弁座３８も有する。
【００１５】
バルブ２０はさらに、アクチュエータ４０を有する。アクチュエータ４０はとりわけ電磁コイルを有する。前記閉弁体３４はこのアクチュエータ４０によって作動される。
【００１６】
以下、ポンプ１０およびバルブ２０の動作を説明する。
【００１７】
駆動軸２６が回転方向Ｄに回転運動することにより、偏心リング２８によってポンプピストン１４が該駆動軸２６に向かって、下死点に達するまで動く。そうすると、ばね３２のばね力と、バルブ２０の上流と下流との圧力差とに起因して、バルブ２０が開弁する。封止部材３６は封止弁座３８から離れ、圧力室１６に流体が充填される。駆動軸２６が回転方向Ｄにさらに回転運動すると、偏心リング２８によってポンプピストン１４は該駆動軸２６から離れていくとともに、圧力室１６内にある流体を封止する。予め決められた時点において、所定の電圧Ｕ＿１がアクチュエータ４０に印加される（図２中の電圧Ｕの特性曲線を参照）。この所定の電圧Ｕ＿１が印加されることにより、ばね力と逆方向に作用するアクチュエータ力が前記閉弁体３４に作用する。閉弁体３４がアクチュエータ力の方向に動くと、バルブ２０の上流と下流との間に生じた圧力比により、封止部材３６が封止弁座３８に当接する。バルブ２０は流体圧により閉弁し、バルブ２０内の流体の流れは阻まれる。圧力室１６内に封入された流体は、吐出弁として構成された前記別のバルブ２４を介して、ポンプ１０内から完全に吐出され、ポンプピストン１４は上死点に達する。
【００１８】
前記ポンプ１０が内燃機関の噴射システムの燃料高圧ポンプである場合、高圧がかかった燃料が、高圧燃料蓄積器として構成された流体蓄積器であるいわゆるコモンレールに達する。
【００１９】
以下、特に図２を参照して、バルブ２０が閉弁点に達したことを識別する方法を詳細に説明する。
【００２０】
まず最初に、所定の電圧Ｕ＿１をアクチュエータ４０に印加する。この所定の電圧Ｕ＿１は、バルブ２０を閉弁するための電圧である。このアクチュエータ４０に流れる電流の特性経過を検出する。有利には、アクチュエータ４０に流れる電流の複数の測定値Ｉ＿ＡＶを検出する。
【００２１】
前記電流の測定値Ｉ＿ＡＶの曲線の第１の期間Ｉ＿１中に電流が上昇する。この電流の上昇は主に、前記所定の電圧Ｕ＿１と、アクチュエータ４０の電気抵抗とに依存する。アクチュエータ４０の電気抵抗は、オーム成分と誘導成分とによって決定される。閉弁体３４が時点Ｔ＿Ａにおいて動き始めると直ちに、電流の測定値Ｉ＿ＡＶの曲線は放物線状になり、最後に、電流の測定値Ｉ＿ＡＶの経過の第２の期間Ｉ＿２中に下降していく。前記電流の測定値Ｉ＿ＡＶの曲線の第２の期間Ｉ＿２は、バルブ２０を閉弁する閉弁体３４の動きを表す。閉弁体３４のこの動きは、封止部材３６が封止弁座３８に当接するまで続く（図１）。前記電流の測定値Ｉ＿ＡＶの曲線の第３の期間Ｉ＿３中に、電流の２回目の上昇が生じる。前記電流の測定値Ｉ＿ＡＶの曲線の下降と２回目の上昇との間に、時点Ｔ＿ＭＩＮにおいて、電流が局所最小値Ｉ＿ＭＩＮに達する。閉弁体３４はとりわけ時点Ｔ＿ＭＩＮにおいて静止状態になる。時点Ｔ＿ＭＩＮは、バルブ２０がちょうど閉弁した時点を表す。第３の期間Ｉ＿３中に電流が上昇するのは、閉弁体３４が静止状態になった後、アクチュエータ４０の磁界からその動作のためのエネルギーが流出しなくなったからである。
【００２２】
有利には、流体バルブ２０の閉弁点を求める精度を所定の精度にできるように、アクチュエータ４０に流れる電流の測定値Ｉ＿ＡＶの相互間の間隔が空くように離散的な時間幅で電流のサンプリングを行うことにより、前記アクチュエータ４０に流れる電流の測定値Ｉ＿ＡＶが求められる。有利には、電流の測定値Ｉ＿ＡＶの曲線の現在の勾配の特性経過を求め、電流の局所最小値Ｉ＿ＭＩＮの時点Ｔ＿ＭＩＮを求めるためにこの現在の勾配の特性経過を使用することにより、電流の局所最小値Ｉ＿ＭＩＮの時点Ｔ＿ＭＩＮを求める。このようにして求められた時点Ｔ＿ＭＩＮは、適切な手法で記憶することができる。
【００２３】
このようにして検出された、閉弁体３４が静止する時点Ｔ＿ＭＩＮは、有利には、ポンプ１０のクランクシャフト角（これは、図２においてクランクシャフト信号ＣＲＫによって表されている）に対応付けられ、このクランクシャフト角とともに記憶される。このことにより、バルブ２０の閉弁点をポンプ１０のクランクシャフト角に関連づけて、高精度で簡単に求めることができる。
【００２４】
このようにして、ポンプ１０の高圧領域における外乱および揺らぎに対して特に高いロバスト性を実現することができる。バルブ２０の閉弁点を正確に検出できることにより、バルブ２０の閉弁点の誤差を補正するための特性マップを求めるためのコストを低く抑えることができる。ポンプ１０の押出量を非常に高精度で一定に維持することができる。ポンプ１０が内燃機関の噴射システムの燃料高圧ポンプである場合、後置接続されたコモンレール内の圧力を著しく一定に維持することができる。このことにより、コモンレールに後置接続されたインジェクションバルブの噴射量の精度も非常に高くすることができる。したがって、内燃機関のエミッションに課される非常に厳しい要求を満たすことができる。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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