-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Computerprogramm zum Beurteilen
des Öffnungs- und/oder
Schließverhaltens
eines Magnet-Einspritzventils für
eine Brennkraftmaschine.
-
Stand der
Technik
-
Um
mit Hilfe von Einspritzsystemen für Brennkraftmaschinen die in
die Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzten Kraftstoffmengen
möglichst
genau dosieren zu können,
ist ein zuverlässiges
und exaktes Öffnen
und Schließen
der Ventilnadel eines Magnet-Einspritzventils erforderlich. Um dies
zu gewährleisten, werden
traditionell bereits am Ende des Herstellungsprozesses der Magnet-Einspritzventile Öffnungsprüfungen durchgeführt.
-
Bei
den im Stand der Technik bekannten Verfahren zur Öffnungsprüfung wird
das Ventil mit zum Teil verschiedenen Medien beaufschlagt, was kosten-
und zeitaufwändig
ist.
-
Ausgehend
von diesem Stand der Technik ist es deshalb die Aufgabe der Erfindung,
ein alternatives Verfahren und Computerprogramm zum Beurteilen des Öffnungs-
und/oder Schließverhaltens
eines Magnet-Einspritzventils für
eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, welches eine besonders
sichere Aussage über
die Zuverlässigkeit
des Öffnungs- und/oder Schließverhaltens
des Einspritzventils mit geringerem Kosten- und Zeitaufwand ermöglicht.
-
Diese
Aufgabe wird durch das in Patentanspruch 1 beanspruchte Verfahren
gelöst.
Dieses Verfahren ist gekennzeichnet durch folgende Schritte: Ermitteln
des Verlaufs des Betrages einer die dynamische Magnetkraft des Magnet-Einspritzventils
repräsentierenden
physikalischen Größe über der
Zeit; und Beurteilen des Öffnungs-
und/oder Schließverhaltens
des Magnet-Einspritzventils als zufriedenstellend, wenn der ermittelte Verlauf
des Betrages der physikalischen Größe zumindest während eines
vorgegebenen Zeitintervalls oberhalb eines vorgegebenen Referenzkurvenverlaufs
der physikalischen Größe liegt.
-
Die
Aussage, dass der ermittelte Verlauf des Betrages der physikalischen
Größe während des
Zeitintervalls oberhalb/unterhalb des Referenzkurvenverlaufs liegt,
ist im Sinne der Erfindung wie folgt zu verstehen: Der Betrag der
physikalischen Größe ist dann
zu jedem Zeitpunkt des Zeitintervalls größer/kleiner als ein zugeordneter
Referenzwert, der durch den Referenzkurvenverlauf für diesen
Zeitpunkt definiert ist.
-
Vorteile der
Erfindung
-
Die
beanspruchte Verwendung der dynamischen Magnetkraft beziehungsweise
ihres zeitlichen Verlaufes als charakteristisches Kriterium ermöglicht vorteilhafterweise
eine besonders sichere Aussage über
die Zuverlässigkeit
des Einspritzventils beim Öffnen
und Schließen,
auch bereits anhand nur einer durchgeführten Messung. Es müssen also nicht,
wie im Stand der Technik, eventuell mehrere Messungen durchgeführt werden,
um eine zuverlässige
Aussage über
das Öffnungs-
beziehungsweise Schließverhalten
des Magnet-Einspritzventils zu erhalten. Kosten- und zeitaufwändige Prüfrekursionen
sind deshalb entbehrlich.
-
Weil
der dynamische Magnetkraftverlauf zumindest derzeit messtechnisch
nicht direkt erfassbar ist, wird vorteilhafterweise als Ersatzgröße für den dynamischen
Magnetkraftverlauf die magnetische Flussverkettung eines Magnetkreises
beziehungsweise der Magnetspule des Einspritzventils verwendet.
Die Flussverkettung repräsentiert
die dynamische Magnetkraft, ist aber im Unterschied zu dieser einfach
zu ermitteln; ihre Messung erfordert keinen großen Aufwand und kann schnell
durchgeführt
werden.
-
Vorteilhafterweise
ist die magnetische Flussverkettung eines jeweiligen Magnet-Einspritzventils
unabhängig
von dem Medium, in welchem es betrieben wird; dies hat den Vorteil,
dass das Magnet-Einspritzventil bei der Durchführung des Verfahrens in dem
Medium Luft, beispielsweise bei Atmosphärendruck, betrieben werden
kann. Die Verwendung eines speziellen Prüfmediums, insbesondere einer
Prüfflüssigkeit,
ist deshalb entbehrlich; dadurch werden Kosten eingespart.
-
Das
beanspruchte Verfahren kann jeweils während eines einzelnen Zeitintervalls,
zum Beispiel während
eines Öffnungszeitintervalls,
eines Haltezeitintervalls oder während
eines Schließzeitintervalls,
vollständig
durchgeführt
werden. Die Durchführung
des Verfahrens während
der einzelnen Zeitintervalle erfolgt unabhängig voneinander, wobei vorteilhafterweise
für jedes Zeitintervall
ein individueller Referenzkurvenverlauf bereitgestellt wird. Besonders
vorteilhaft ist die Durchführung
des Verfahrens während
des Öffnungs-
und/oder Haltezeitintervalls.
-
Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand
der Unteransprüche.
-
Die
oben genannte Aufgabe wird weiterhin durch ein Computerprogramm
zur Durchführung
des beschriebenen Verfahrens gelöst.
Die Vorteile dieses Computerprogramms entsprechen den in Bezug auf
das beanspruchte Verfahren genannten Vorteilen.
-
Zeichnungen
-
Der
Erfindung sind insgesamt vier Figuren beigefügt, wobei
-
1 eine
Magnetspule eines Magnet-Einspritzventils;
-
2 die
Verläufe
der Flussverkettung bei einem ordnungsgemäß und einem nicht ordnungsgemäß arbeitenden
Magnet-Einspritzventil in Bezug auf eine Referenzkurve;
-
3a den
Verlauf der Magnetkraft bei einem ordnungsgemäß arbeitenden Einspritzventil;
-
3b den
zeitlichen Verlauf des Nadelhubs bei einem ordnungsgemäß arbeitenden
Einspritzventil;
-
4a den
Verlauf der Magnetkraft bei einem nicht ordnungsgemäß arbeitenden
Einspritzventil; und
-
4b den
zeitlichen Verlauf des Hubs einer Ventilnadel bei einem nicht-ordnungsgemäß arbeitenden Einspritzventil
zeigt.
-
Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
-
1 zeigt
eine Magnetspule L eines Magnet-Einspritzventils
(hier nicht gezeigt) für
eine Brennkraftmaschine (hier nicht gezeigt). Wenn an diese Magnetspule
L eine Klemmenspannung U angelegt wird, fließt in der Magnetspule L ein
Strom i. Die Magnetspule L weist einen ohmschen Widerstand R auf.
-
Die
Klemmenspannung bei einer derartigen Spule lässt sich gemäß folgender
Formel beschreiben:
wobei
- Ψ
- die magnetische Flussverkettung;
und
- t
- die Zeit
bezeichnet.
-
Aus
der Formel (1) lässt
sich die magnetische Flussverkettung Ψ dann gemäß folgender Formel (2) berechnen: Ψ = ∫(U – iR)dt (2).
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
sieht nun vor, mit Hilfe der Klemmenspannung U und des gemessenen
Stromverlaufs i an der Magnetspule L mit dem ohmschen Widerstand
R den zeitlichen Verlauf der magnetischen Flussverkettung Ψ während eines
vorbestimmten Zeitintervalls gemäß Formel
(2) zu berechnen. Die Integraloperation gemäß Formel (2) kann zum Beispiel
online mit Hilfe eines Oszilloskops erfolgen.
-
In 2 sind
beispielhaft zwei typische Verläufe
I, II für
die magnetische Flussverkettung Ψ dargestellt,
wobei der Verlauf I bei einem ordnungsgemäß funktionierenden Magnet-Einspritzventil
und der Verlauf II bei einem nicht ordnungsgemäß öffnenden beziehungsweise schließenden Einspritzventil
gemessen wurde. Anders ausgedrückt,
ist der Magnetkreis desjenigen Magnet-Einspritzventils, bei dem
der Verlauf I gemessen wurde, stark genug, um ein sicheres Öffnen und
Schließen
des Einspritzventils zu gewährleisten;
demgegenüber ist der Magnetkreis desjenigen Einspritzventils,
bei dem der Verlauf II gemessen wurde, dafür zu schwach.
-
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird die Güte
eines Magnet-Einspritzventils mit Hilfe der ermittelten Verläufe I, II
für die
magnetische Flussverkettung dadurch ermittelt, dass diese Verläufe mit
einem vorgegebenen Referenzverlauf R verglichen werden. Dieser Referenzkurvenverlauf
R wird im Vorfeld der Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
vorzugsweise bei einem Magnet-Einspritzventil ermittelt, von dem
bekannt ist, dass es ein gutes Öffnungs-
beziehungsweise Schließverhalten
in Kraftstoff bei Betrieb unter einem Druck, der oberhalb eines
vorgegebenen Druckschwellenwertes liegt, zeigt.
-
Ein
zu prüfendes
Magnet-Einspritzventil wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
dann bezüglich
seines Öffnungsverhaltens
als zufriedenstellend beurteilt, wenn der Verlauf des Betrags der
die Magnetkraft repräsentierenden
physikalischen Größe, das
heißt
beispielsweise der magnetischen Flussverkettung Ψ, während eines Öffnungszeitintervalls
OT und/oder während eines nachfolgenden Haltezeitintervalls
HT oberhalb des Referenzkurvenverlaufes
R liegt. Analog wird das Schließverhalten
des Magnet-Einspritzventils als zufriedenstellend beurteilt, wenn
der Verlauf des Betrags der physikalischen Ersatzgröße, beispielsweise
der magnetischen Flussverkettung, während eines Schließzeitintervalls
ST oberhalb des Referenzkurvenverlaufes R
liegt. Anders ausgedrückt
bedeutet dies insbesondere, dass bei einem funktionssicheren Einspritzventil
der Betrag der magnetischen Flussverkettung Ψ in jedem Zeitpunkt innerhalb
eines jeweils betrachteten Zeitintervalls größer oder gleich einem durch
den Verlauf der Referenzkurve in dem jeweiligen Zeitpunkt vorgegebenen Referenz-
beziehungsweise Schwellenwert ist.
-
Demnach
zeigt also dasjenige Magnet-Einspritzventil, bei dem der Verlauf
I für die
magnetische Flussverkettung ermittelt wurde, sowohl ein zufriedenstellendes Öffnungsverhalten
wie auch ein zufriedenstellendes Schließverhalten. Demgegenüber zeigt
ein anderes Magnet-Einspritzventil,
für welches
der Verlauf II der magnetischen Flussverkettung Ψ ermittelt wurde, weder ein
zufriedenstellendes Öffnungsverhalten
noch ein zufriedenstellendes Schließverhalten, weil der Verlauf
der magnetischen Flussverkettung Ψ in allen Zeitintervallen OT, HT und ST unterhalb des Referenzkurvenverlaufes R
liegt.
-
In 2 zeigen
die Verläufe
I und II in allen Zeitintervallen OT, HT und ST insofern
ein einheitliches Verhalten, als dass sie entweder in allen diesen
Zeitintervallen oberhalb oder unterhalb des Referenzkurvenverlaufes
R liegen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
werden die Verläufe
der magnetischen Flussverkettung individuell für jedes einzelne Zeitintervall
betrachtet und ausgewertet. Bei einer derartigen Auswertung kann
dann auch festgestellt werden, dass der Verlauf der magnetischen
Flussverkettung Ψ innerhalb
eines Zeitintervalls für
ein einzelnes Magnet-Einspritzventil
nicht permanent unter- oder oberhalb des Referenzkurvenverlaufes
R liegt, sondern während
eines Zeitintervalls OT, HT und
ST zeitweise auch unterhalb und zeitweise
oberhalb des Referenzkurvenverlaufes R liegt. Die Entscheidung,
ob das Öffnungs-
und/oder Schließverhalten
dieses Einspritzventils dann als zufriedenstellend beurteilt wird,
bedarf dann einer individuellen Auswertung, zum Beispiel eines Vergleiches
der Zeitdauern, in denen der Verlauf der magnetischen Flussverkettung Ψ oberhalb
der Referenzkurve R liegt in Bezug auf die Zeitdauern, in denen
der Verlauf der magnetischen Flussverkettung unterhalb der Referenzkurve
R liegt.
-
In 3a ist
der Verlauf der Magnetkraft und in 3b ist
der Verlauf des Hubs einer Ventilnadel für ein Magnet-Einspritzventil dargestellt,
welches aufgrund der Durchführung
des Verfahrens als funktionssicher hinsichtlich seines Öffnungs-
und Schließverhaltens
beurteilt wurde. Demgegenüber
zeigt 4a den zeitlichen Verlauf der
Magnetkraft und 4b den zeitlichen Verlauf des
Hubs der Ventilnadel für
ein Magnet-Einspritzventil, bei dem der Verlauf II für die magnetische
Flussverkettung Ψ ermittelt
wurde, und dessen Öffnungs-
und Schließverhalten
deshalb bei der Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
als nicht zufriedenstellend beurteilt wurde.
-
Ein
Vergleich der 3a mit der 4a und
ein Vergleich der 3b mit 4b zeigen,
dass die Magnetkraft Fmag und der Hub x
der Ventilnadel bei einem ordnungsgemäß beziehungsweise funktionssicher arbeitenden
Magnet-Einspritzventil
wesentlich größer sind,
als bei einem defekten Einspritzventil. Außerdem sind sowohl die Magnetkraft
Fmag als auch der Hub x bei einem funktionssicheren
Einspritzventil, insbesondere während
des Haltezeitintervalls HT wesentlich stabiler,
das heißt
weniger Schwankungen unterlegen.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
wird vorzugsweise in Form eines Computerprogramms realisiert. Dieses
Computerprogramm kann gegebenenfalls zusammen mit weiteren Computerprogrammen
auf einem computerlesbaren Datenträger abgespeichert sein. Bei
dem Datenträger
kann es sich um eine Diskette, eine Compact Disc, einen sogenannten
Flash-Memory oder
dergleichen handeln.
