DE10025670A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers - Google Patents

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers, insbesondere eines Stellelements zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung in einer Brennkraftmaschine, beschrieben. Die Ansteuerung ist in wenigstens eine erste Teilansteuerung und eine zweite Teilansteuerung aufteilbar. Der Bestromungsbeginn der zweiten Teilansteuerung erfolgt eine vorgebbare Zeitspanne nach einem Ansteuerende der ersten Teilansteuerung.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine ist beispielsweise aus der DE-OS 44 11 789 bekannt. Bei dem dort beschriebenen Verfahren wird die Einspritzung in wenigstens zwei Teileinspritzungen aufgeteilt. Zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung dient dabei ein Stellelement, wobei dieses vorzugsweise als Magnetventil ausgebildet ist.

Durch die zeitlich nahe beieinander liegenden Ansteuervorgänge wird der Vorgang des Öffnens des Magnetventils am Ende der Voreinspritzung durch das erneute Ansteuern des Magnetventils für die Haupteinspritzung beeinflußt. Der Beginn der Haupteinspritzung soll bei einer bestimmten Winkelstellung der Kurbelwelle bzw. Nockenwelle erfolgen, damit eine günstige Verbrennung mit Hinblick auf Verbrauch und Leistung erzielt wird.

Um die Vorteile einer Voreinspritzung gewährleisten zu können, sollte der zeitliche Abstand zwischen Voreinspritzung und Haupteinspritzung einen bestimmten Wert annehmen.

Vorteile der Erfindung Zeichnung

Die Erfindung wird anhand in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Blockdiagramm der Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine und die Fig. 2 verschiedene über der Zeit aufgetragene Signale.

Bei dem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Verbraucher um eine Spule eines Magnetventils, das die Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine beeinflußt. Durch Ansteuern dieses Magnetventils kann der Einspritzbeginn, das Einspritzende und damit auch die eingespritzte Kraftstoffmenge gesteuert werden. Hierzu ist es erforderlich, dass das Magnetventil zu einem definierten Zeitpunkt öffnet und/oder schließt. Desweiteren ist es, insbesondere bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen, vorteilhaft, wenn das Magnetventil nach Ausgabe des Ansteuersignals möglichst schnell seine neue Endlage erreicht. Das heißt, dass die Schaltzeit des Magnetventils möglichst kurz ist.

In Fig. 1 sind die wesentlichsten Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch dargestellt. Mit 100 ist der elektromagnetische Verbraucher bezeichnet. Dieser ist mit seinem ersten Anschluß mit einer Versorgungsspannung Ubat verbunden. Mit seinem zweiten Anschluß steht er mit einem Steuermittel 110 in Verbindung.

Bei dem Steuermittel 110 handelt es sich vorzugsweise um einen Transistor, insbesondere um einen Feldeffekttransistor. In diesem Fall steht der zweite Anschluß des Verbrauchers mit dem Drain-Anschluß des Feldeffekttransistors in Verbindung. Der Source-Anschluß des Transistors steht mit einem Strommessmittel 120 zur Erfassung des durch den Verbraucher fließenden Stroms in Verbindung. Der zweite Anschluß des Strommessmittels 120 steht mit Masse in Verbindung.

Die Anordnung dieser drei Elemente ist nur beispielhaft dargestellt. So können diese Elemente auch in anderen Reihenfolgen angeordnet sein. So können beispielsweise Masse und Batterieanschlüsse vertauscht sein.

Das Strommeßmittel 120 ist vorzugsweise als Widerstand realisiert. Die beiden Anschlüsse des Widerstandes 120 werden von einer Steuereinheit 130 abgetastet. Die beiden Spannungswerte werden einer Stromerfassung 132 zugeführt, die ausgehend von dem Spannungsabfall am Widerstand 120 einen Stromistwert Iist bereitstellt. Dieser Istwert Iist wird einem Regler 133 als Istwert zugeführt. Der zweite Anschluß des Reglers 133 steht mit einer Steuerung 131 in Verbindung, die den zweiten Eingang mit einem Sollwert IS beaufschlagt. Der Ausgang des Reglers 133 beaufschlagt das Gate des Transistors 110 mit einem entsprechenden Ansteuersignal A.

Verschiedene Sensoren 135 liefern verschiedene Signale, die den Betriebszustand der zu steuernden Brennkraftmaschine bzw. des Kraftfahrzeugs angeben. Diese werden einer Sollwertvorgabe 136 zugeleitet.

Ferner beaufschlagt eine Zeitvorgabe 140 die Sollwertvorgabe 136 mit einem Signal AP. Der Zeitvorgabe werden verschiedene Signale, die den Betriebszustand der zu steuernden Brennkraftmaschine bzw. des Kraftfahrzeugs und/oder Umgebungsbedingungen charakterisieren, zugeleitet. Dies sind insbesondere die Drehzahl N der Brennkraftmaschine und/oder die Versorgungsspannung Ubat.

In Fig. 2 ist Ansteuersignal A zur Beaufschlagung des Schaltmittels 110 und der Strom I, der durch das Stellelement 110 fließt, über der Zeit t aufgetragen. In der Fig. 2 ist ein Einspritzvorgang dargestellt, bei dem die Einspritzung in wenigstens zwei Teileinspritzungen aufgeteilt ist. Die erste Teileinspritzung wird als Voreinspritzung VE und die zweite Teileinspritzung wird als Haupteinspritzung HE bezeichnet. Üblicherweise dient die Voreinspritzung zur Reduzierung der Geräuschemissionen. Diese Aufgabe der Voreinspritzung kann nur gelöst werden, wenn die beiden Teileinspritzungen in einer bestimmten zeitlichen Relation zueinander stehen.

Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist nicht auf die Anwendung bei einer Aufteilung in eine Voreinspritzung und eine Haupteinspritzung beschränkt. Die Vorgehensweise kann bei allen Einspritzsystemen verwendet werden, bei denen wenigstens zwei Teileinspritzungen vorgesehen sind. So können auch mehr als zwei Teileinspritzungen vorgesehen sein.

Ab dem Zeitpunkt t11 nimmt das Signal A einen sehr hohen Pegel an, d. h. der Stromfluß durch das Stellelement 100 wird freigegeben. Dies bedeutet, der Strom I steigt sehr schnell auf einen sehr hohen Wert an.

Zum Zeitpunkt t21 wird das Ansteuersignal A zurückgenommen und der Strom auf ein mittleres Niveau abgeregelt. Zum Zeitpunkt t31 wird das Ansteuersignal noch weiter zurückgenommen und der Strom sinkt auf einen Haltestrom ab. Zum Zeitpunkt t41 wird das Ansteuersignal auf 0 zurückgenommen, und der Strom fällt bis zum Zeitpunkt t51 auf 0 ab.

Zum Zeitpunkt t51 endet die Einspritzung. Der Einspritzvorgang zwischen den Zeitpunkten t11 und t51 wird auch als Voreinspritzung bezeichnet. Bei einer vereinfachten Ausgestaltung kann das Stromniveau zwischen den Zeitpunkten t21 und t41 und damit auch das Ansteuersignal A einen konstanten Wert annehmen und nicht auf einen niederen Wert abfallen.

Zum Zeitpunkt t0 erfolgt eine Vorbestromung des Magnetventils. Das Ansteuersignal ist dabei so gewählt, dass in dieser Bestromungsphase das Stromniveau nicht ausreicht um eine Reaktion des Magnetventil zu erreichen. Durch die Vorbestromung baut sich lediglich ein definiertes Magnetfeld auf.

Zum Zeitpunkt t12 beginnt die Haupteinspritzung HE, d. h. das Ansteuersignal steigt wieder auf den hohen Wert an, und der Strom steigt auf seinen hohen Wert an. Zum Zeitpunkt t22 wird das Ansteuersignal zurückgenommen, und der Strom sinkt auf den Haltestrom ab. Zum Zeitpunkt t42 wird das Ansteuersignal zurückgenommen, und der Strom fällt bis zum Zeitpunkt t52 auf 0 ab.

Der Zeitpunkt, bei dem das Magnetventil seine neue Position einnimmt, d. h. in diesem dargestellten Ausführungsbeispiel die Einspritzung beginnt, wird mit BIP und einem senkrechten Pfeil bezeichnet. Zu diesem Zeitpunkt beginnt die Einspritzung. Dieser Zeitpunkt wird auch als Förderbeginn bezeichnet.

Mit einem Doppelpfeil sind der Zeitraum der Voreinspritzung VE und der Haupteinspritzung HE bezeichnet. Desweiteren ist die Ansteuerpause FP zwischen dem Zeitpunkt t41, die dem Ansteuerende der Voreinspritzung entspricht und dem Zeitpunkt t0, bei dem die Vorbestromung beginnt, eingezeichnet.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Signalverlauf handelt es sich um einen beispielhaften Signalverlauf. Dieser kann auch anders ausgestaltet sein. Wesentlich ist, das die Einspritzung in wenigstens eine erste und eine zweite Teileinspritzung aufgeteilt ist und dass wenigstens bei der zweiten Teileinspritzung eine Vorbestromung erfolgt. Es sind weitere Varianten der Ansteuerung denkbar.

Durch die Vorbestromung vor dem eigentlichen Ansteuerbeginn zwischen den Zeitpunkten t0 und t12 läßt sich die Abnahme des magnetischen Flusses verlangsamen, verhindern oder sogar umzukehren, ohne dass das Magnetventil wieder anzieht. Durch die Vorbestromung wird erreicht, dass beim Ansteuerbeginn zum Zeitpunkt t12 der magnetische Fluss im Verbraucher 100 einen definierten Wert annimmt. Dadurch ist gewährleistet, das der Verbraucher nach einer definierten Zeit nach der Ansteuerung reagiert. Die Beeinflussung der beiden Teileinspritzungen lässt sich dadurch deutlich minimieren. Der Schließzeitpunkt des Magnetventils für die Haupteinspritzung kann unabhängig vom Zeitpunkt der Wiederbestromung vorgegeben und damit winkelmäßig exakt eingestellt werden.

Erfindungsgemäß gibt die Zeitvorgabe vorzugsweise abhängig von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine und/oder von Umgebungsbedingungen die Ansteuerpause AP vor. Die Zeitvorgabe 140 beeinflußt die Ansteuerung des Steuermittels 110 derart, dass der Bestromungsbeginn t0 der zweiten Teileinspritzung eine definierte Zeit, die der Ansteuerpause entspricht, nach dem Ansteuerende t41 der ersten Teileinspritzung erfolgt.

Die Ansteuerpause AP wird dabei vorzugsweise abhängig von der der Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder der Versorgungsspannung Ubat vorgegeben. Insbesondere erfolgt diese Vorgabe durch die Zeitvorgabe 140, die vorzugsweise ein entsprechendes Kennfeld beinhaltet.

Beispielsweise wird die Ansteuerpause abhängig von der Versorgungsspannung derart vorgegeben, dass bei kleinen Spannungen eine größere Ansteuerpause gewählt wird, da in diesem Fall der Stromanstieg langsamer erfolgt.

Auf Grund von hydraulischen Effekten wird bei steigender Drehzahl eine größere Förderpause gewählt. So kann sichergestellt werden, dass in allen Betriebszuständen eine deutlich abgesetzte Voreinspritzung darstellbar ist.

Claims (5)

1. Verfahren zur Steuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers, insbesondere eines Stellelement zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung in einer Brennkraftmaschine, wobei die Ansteuerung in wenigstens eine erste Teilansteuerung und eine zweite Teilansteuerung aufgeteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bestromungsbeginn der zweiten Teilansteuerung eine vorgebbare Zeitspanne nach einem Ansteuerende der ersten Teilansteuerung erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromniveau einer ersten Bestromungsphase der zweiten Teilansteuerung nicht ausreicht, das Magnetventil wieder zu schließen.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitspanne abhängig von Betriebskenngrößen vorgebbar ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitspanne abhängig von der Drehzahl und/oder der Versorgungsspannung vorgebbar ist.

5. Vorrichtung zur Steuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers, insbesondere eines Stellelement zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung in einer Brennkraftmaschine, wobei die Ansteuerung in wenigstens eine erste Teilansteuerung und eine zweite Teilansteuerung aufgeteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die ein Bestromungsbeginn der zweiten Teilansteuerung eine vorgebbare Zeitspanne nach einem Ansteuerende der ersten Teilansteuerung bewirken.