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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines elektromagnetischen
Ventils, insbesondere einem Taktventil in einer Hochdruckpumpe eines
Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors zur Regelung einer zu fördernden
Kraftstoffmenge, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Beispielsweise
aus der Offenlegungsschrift
DE
36 09 599 A1 ist bekannt, bei schnellschaltenden Magnetventilen,
die beispielsweise für
die Steuerung von Dieseleinspritzpumpen verwendet werden, zur Erzielung
besonders kurzer Abschaltzeiten zum Öffnen des Magnetventils den
Erregerstrom des elektromagnetisch betätigten Ventils ausgehend vom
Haltestrom mittels eines sogenannten Löschkreises möglichst
schnell abzusenken. Im einfachsten Fall kann ein derartiger Löschkreis
aus einer Zenerdiode bestehen, in der die beim Abschalten des Magnetventils freiwerdende
Energie in Wärme
ungesetzt wird, wie dies zum Beispiel in der Offenlegungsschrift
DE 44 13 240 A1 beschrieben
ist.
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Um
die bei schnellschaltenden Magnetventilen entstehende Geräuschentwicklung
zu verringern, ist beispielsweise aus der Druckschrift Patent Abstracts
of Japan, Publikationsnummer 2001-263141, bekannt, bei einem elektromagnetischen
Injektor die Spulenwicklung in zwei Teile aufzuspalten und diese Teile getrennt
voneinander anzuordnen. Bei einem Öffnungs- oder Schließvorgang
wird die Bewegung einer Ventilnadel von einem Spulenwicklungsteil
herbeigeführt,
während
die Bewegung der Ventilnadel kurz vor Erreichen der Endposition
vom anderen Spulenwicklungsteil abgebremst wird.
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Eine
solche, aus dem Stand der Technik bekannte Lösung zur Geräuschdämpfung bei
schnellschaltenden elektromagnetischen Ventilen ist jedoch sehr
aufwändig
aufgebaut, erfordert einen größeren Bauraum
und eine aufwändige
Ansteuerschaltung für die
beiden Spulenwicklungsteile.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Taktventil in einer Hochdruckpumpe
eines Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors so anzusteuern, dass zu einem
geräuscharmen
Betrieb kein zusätzlicher Bauraum
und keine aufwändig
aufgebauten Magnetventile erforderlich sind.
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den im Patentanspruch 1 angegebenen
Merkmalen.
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Der
Patentanspruch 1 betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines elektromagnetischen
Ventils, insbesondere einem Taktventil in einer Hochdruckpumpe eines
Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors
zur Regelung einer zu fördernden
Kraftstoffmenge.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen,
dass die Zeitdauer für
eine gesamte Stromabbauphase zum Öffnen des elektromagnetischen
Ventils in verschiedene Zeitabschnitte aufgeteilt wird und die jeweilige
Zeitdauer der einzelnen Zeitabschnitte vom aktuellen Drehzahl- und
Lastbereich des Verbrennungsmotors abhängig ist.
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Die
Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass übliche Magnetventile für Verbrennungsmotoren
eingesetzt werden können,
kein größerer Bauraum
erforderlich ist und das Aufteilen der Zeitdauer für den Stromabbau
in einzelne Zeitabschnitte mit vertretbarem zusätzlichem Aufbau in der Ansteuerschaltung
umgesetzt werden kann.
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Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung nach Anspruch 2
wird vorgeschlagen, dass die Zeitdauer für eine gesamte Stromabbauphase
in einen ersten und in einen zweiten Zeitabschnitt aufgeteilt wird.
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Mit
einer Aufteilung der Zeitdauer für
eine gesamte Stromabbauphase in zwei Zeitabschnitte lässt sich
in Verbindung mit der Anpassung an die Drehzahl- und Lastbereich
des Verbrennungsmotors bereits eine merkliche Geräuschreduzierung
beim Betrieb des Magnetventils erreichen, während sich die Komplexität der Ansteuerschaltung
dadurch nicht wesentlich erhöht.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung nach Anspruch
3 ist vorgesehen, dass im ersten Zeitabschnitt ein vergleichsweise
langsamer Stromabbau und im zweiten Zeitabschnitt ein vergleichsweise
schneller Stromabbau vorgenommen wird.
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Durch
den vergleichsweise langsamen Stromabbau im ersten Zeitabschnitt
erfolgt das Ablösen
des Ventilankers aus der einen Endlage (Magnetventil ist geschlossen)
langsam, was zu geringeren Druckpulsationen führt, die sich sonst durch Körperschallanregung
im Fahrzeug verbreiten können und
somit als Geräuschquelle
bemerkbar machen. In Folge dessen trifft er auch langsamer als bei
anfänglich
schnellem Stromabbau auf die andere Endlage (Magnetventil ist offen)
auf, was zusätzlich
zur Geräuschminderung
beiträgt.
Der vergleichsweise schnelle Stromabbau im zweiten Zeitabschnitt
führt aufgrund
der Trägheit
der Ventilnadel nicht zu einer höheren
Auftreffgeschwindigkeit auf die andere Endlage. Er verkürzt jedoch
die Stromabbauphase insgesamt, wodurch das Magnetventil in Verbindung
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
auch für
höhere Drehzahlbereiche
geeignet ist.
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In
einer Weiterentwicklung der Erfindung nach Anspruch 4 ist vorgesehen,
dass bei vergleichsweise niedriger Drehzahl des Verbrennungsmotors die
Zeitdauer des ersten Zeitabschnitts auf die gesamte Stromabbauphase
ausgedehnt wird.
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Bei
einem vergleichsweise niedrigen Drehzahlbereich, d.h. bei einem
Drehzahlniveau bis ca. 1000 1/min, steht genügend Zeit zum Öffnen des
Magnetventils zur Verfügung.
Der Stromabbau kann daher einfach über die gesamte Stromabbauphase
ausgedehnt werden, der aktive Frei- bzw. Rücklauf braucht dann nicht eingeschaltet
zu werden.
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Eine
vorteilhafte Ausführung
der Erfindung nach Anspruch 5 ist dadurch gekennzeichnet, dass der
vergleichsweise langsame Stromabbau im ersten Zeitabschnitt durch
einen Löschkreis
mit passiver Löschung
und der vergleichsweise schnelle Stromabbau im zweiten Zeitabschnitt
durch einen Löschkreis mit
aktiver Löschung
vorgenommen wird.
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Der
Startzeitpunkt des zweiten Zeitabschnittes mit dem vergleichsweise
schnellen Stromabbau kann somit durch Einschalten des Löschkreises
mit aktiver Löschung
zu jedem Zeitpunkt innerhalb der Stromabbauphase vorgenommen werden.
Diese Vorgehensweise erhöht
dadurch vorteilhaft die Flexibilität der Magnetventil-Ansteuerung.
Beispielsweise bei einer schnellen Drehzahlerhöhung des Verbrennungsmotors
kann so die Ansteuerung des Magnetventils schnell und ohne großen Aufwand
an den neuen Drehzahlbereich angepasst werden.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen, der
Beschreibung oder den Figuren angegeben.
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Die
Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme
der Zeichnung erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1 ein
Prinzipschaltbild einer getakteten, stromgeregelten Endstufe für die Ansteuerung
eines Magnetventils,
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2 einen
prinziellen Ablaufplan mit der zeitlichen Abfolge von Aktionen zur
Ansteuerung eines Magnetventils und
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3a–g zeitliche
Verläufe
des Ansteuersignals, verschiedene Stromabbauphasen und zugehörige Ventilbewegungen.
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Die
Erfindung eignet sich insbesondere zur Ansteuerung eines elektromagnetischen
Ventils, insbesondere eines Taktventil, in einer Hochdruckpumpe
für eine
zu fördernde
Kraftstoffmenge in einem Kraftfahrzeug.
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Die 1 zeigt
ein Prinzipschaltbild einer getakteten, stromgeregelten Endstufe 1 zur
Ansteuerung einer Spulenwicklung eines stromlos offenen Magnetventils 2.
Bei der Endstufe 1 kann es sich beispielsweise um eine
intelligente Endstufe mit Mikrokontroller handeln, oder die Endstufe 1 kann
ganz oder teilweise in einem (hier nicht dargestellten) Motorsteuergerät angeordnet
sein. Ein Logikblock 3, der sowohl Hardware- als auch softwareanteile
enthalten kann, erhält
externe Signale 4 von außerhalb der Endstufe 1,
beispielsweise vom Motorsteuergerät und in Form von winkelsynchronen
Ansteuerpulsen. In diesem Motorsteuergerät sind auch Informationen über den
aktuellen Drehzahl- und Lastbereich des Verbrennungsmotors vorhanden;
diese Informationen sind in den winkelsynchronen Ansteuerpulsen implementiert.
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Weiterhin
erhält
der Logikblock 3 interne Signale 5 von innerhalb
der Endstufe 1, beispielsweise den Wert des durch die Spulenwicklung
des Magnetventils 2 fließenden Stroms, wobei dieser
Strom an einem Strommesselement 6 (Shunt) einen Spannungsabfall
erzeugt, der von einem Komparator 7 gemessen und als Signal 5 dem
Logikblock 3 zugeführt wird.
Das Strommesselement 6 liegt, in Serie geschaltet mit dem
Magnetventil 2, zwischen einer Batteriespannung Ubatt und
Masse GND. Im gezeigten Ausführungsbeispiel
ist das Magnetventil 2 mit Masse GND verbunden (high-side
Schaltung); dem Fachmann ist es, bei gleicher Funktion der Endstufe 1, ohne
weiteres möglich,
die Schaltung dahingehend zu verändern,
dass das Magnetventil 2 mit der Batteriespannung Ubatt
verbunden ist (low-side Schaltung).
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Mit
einem ersten, vom Logikblock 3 ausgehenden Steuersignal 8 wird
ein Schaltelement 9, beispielsweise ein Feldeffekttransistor,
angesteuert, der dem Strommesselement 6 nach- und dem einen
Anschluss der Spulenwicklung des Magnetventils 2 vorgeschaltet
ist. Der andere Anschluss der Spulenwicklung des Magnetventils 2 liegt
auf Masse GND. Parallel zur Spulenwicklung des Magnetventils 2 ist
ein Löschkreis 10 gegen
Masse GND geschaltet, wobei der Löschkreis 10 beispielsweise
einen ersten Funktionsblock 11 und einen seriell dazu geschalteten, zweiten
Funktionsblock 12 aufweist.
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Der
erste Funktionsblock 11 dient zum passiven Frei- oder Rücklauf (vergleichsweise
langsamer Stromabbau, d.h. niedrige Stromabbaurate) und besteht
im einfachsten Fall aus einer Diode, welche die Funktion einer Freilaufdiode
innehat. Der zweite Funktionsblock 12 dient zum aktiven
Frei- oder Rücklauf
(vergleichsweise schneller Stromabbau, d.h. hohe Stromabbaurate)
und weist beispielsweise eine Parallelschaltung aus einem Feldeffekttransistor
und einer Zenerdiode (Zener clamping) auf. Dem zweiten Funktionsblock 12 wird
ein zweites, vom Logikblock 3 ausgehendes Steuersignal 13 zugeführt, mit
dem der aktive Rücklauf
ein- und ausgeschaltet
wird.
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Im
hier dargestellten Prinzipschaltbild sind sowohl Hardware-Komponenten (z.B.
Komparator 7 zur Stromauswertung, Timer zur Taktung u.a.),
als auch Software (etwa die Berechnung der Bedingung für die Aktivierung
von passivem/aktivem Freilauf) enthalten. Die genaue Funktionsweise
der Endstufe 1 und ihrer Einzelkomponenten wird weiter
unten im Zusammenhang mit den 3a–g beschrieben.
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2 zeigt
einen prinziellen Ablaufplan 17 mit der zeitlichen Abfolge
von Aktionen, d.h. Abfragen und Funktionsblöcken, zur Ansteuerung des Magnetventils 2 (1).
Die einzelnen Berechnungen können
ganz oder teilweise beispielsweise im Motorsteuergerät oder auch
im Logikblock 3 (1) abgearbeitet
werden. Der Ablauf beginnt in einem Startblock 18. In einem
nachfolgenden Funktionsblock 19 erfolgt, beispielsweise
im Motorsteuergerät,
die Berechnung der benötigten
Breite der Ansteuerpulse 4 (1) für den Logikblock 3.
Zur Berechnung der Ansteuerpulsbreite werden im Motorsteuergerät Informationen über den
aktuellen Drehzahl- und
Lastbereich des Verbrennungsmotors herangezogen und berücksichtigt,
wie in der Beschreibung zu den 3a–g detailliert
erläutert
ist.
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In
einem nachfolgenden Vergleichsblock 20 wird überprüft, ob ein
zeitliche Abstand Toff zwischen zwei Ansteuerpulsen 4 größer ist
als ein bestimmter Schwellwert T_s. Dabei ist dieser Schwellwert
T_s in der Motorsteuerungssoftware hinterlegt und hängt von
der Art des Stromabbaus (nur passiv oder erst passiv und anschließend aktiv)
ab. Hierauf wird in Verbindung mit der Beschreibung der 3a–g näher eingegangen.
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Ergibt
der Vergleich im Vergleichsblock 20, dass der zeitliche
Abstand zwischen zwei Ansteuerpulsen 4 größer ist
als der Schwellwert T_s, wird in einen Funktionsblock 22 verzweigt,
von dem aus ein durchgängig
passiver, oder anfänglich
passiver und darauf aktiver Frei- oder Rücklauf (Funktionsblöcke 11, 12 in 1)
veranlasst wird. Ergibt der Vergleich im Vergleichsblock 20,
dass der zeitliche Abstand zwischen zwei Ansteuerpulsen 4 kleiner
ist als der Schwellwert T_s, wird in einen Funktionsblock 21 verzweigt,
von dem aus ein lediglich aktiver Frei- oder Rücklauf (Funktionsblock 12 in 1)
veranlasst wird.
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Diese
Aktionen gemäß dem Ablaufplan 17 erfolgen
winkelsynchron, d.h. synchron zur Rotation der Nockenwelle. Im Beispiel
einer 3-Stempel-Pumpe an der Nockenwelle werden diese Aktionen gemäß dem Ablaufplan 17 dreimal
pro Arbeitsspiel, d.h. jede 240°KW,
durchgeführt.
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In
den 3a–g
sind über
einer Zeitachse 25 Verläufe
des Ansteuersignals, des Stromabbaus und der Ventilbewegung des
Magnetventils 2 (1) dargestellt.
Alle als Geraden gezeichneten Stromverläufe sind tatsächlich Teile
von Exponentialfunktionen.
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3a zeigt
ein Hauptansteuersignal 26, das mit der Motorsteuerungssoftware
im Motorsteuergerät
erzeugt und als Signal 4 (1) über den
Logikblock 3 (1) an das Schaltelement 9 (1) weitergegeben
wird. Zu einem Zeitpunkt t0 wird das Hauptansteuersignal 26,
bei dem es sich in Wirklichkeit beispielsweise um ein Spannungssignal
handeln kann, eingeschaltet, um das Magnetventil 2 zu schließen. 3b zeigt
einen Stromverlauf 27 in der Spulenwicklung des Magnetventils 2,
wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist. Vom Einschalten des Hauptansteuersignals 26 zum Zeitpunkt
t0 bis zu einem Zeitpunkt t1 erfolgt
während
einer Stromaufbauphase 28 ein Stromaufbau bis zu einem
maximalen Stromwert 30 in der Spulenwicklung des Magnetventils 2.
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Ab
dem Zeitpunkt t1 bis zu einem Zeitpunkt
t3 schließt sich im Stromverlauf 27 eine
Regelphase 29 an, in welcher der Strom in der Spulenwicklung
des Magnetventils 2 mittels des Logikblocks 3 und
des Schaltelementes 9 in Abhängigkeit des mittels des Strommesselementes 6 (1)
gemessenen Ist-Stromwertes
getaktet wird, um einen gewünschten
Mittelwertstrom einzustellen.
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In 3c ist
dargestellt, welcher zeitliche Verlauf 31 der Bewegung
des Magnetventils 2 sich aus dem Stromverlauf 27 der 3b ergibt.
Zum Zeitpunkt t0 befindet sich das (stromlos
offene) Magnetventil 2 in einem geöffneten Zustand 32,
um dann infolge des gemäß der Kurve 28 ansteigenden
Stromes durch die Spulenwicklung des Magnetventils 2 zu
einem Zeitpunkt t2 in einen geschlossenen
Zustand zu sein. Der geöffnete
Zustand des Magnetventils 2 dauert über die Regelphase 29 und über den Zeitpunkt
t3 hinaus bis zu einem Zeitpunkt t5 an.
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Gemäß der Kurve 26 in 3a wird
zum Zeitpunkt t3 das Hauptansteuersignal
ausgeschaltet; die Regelphase 29 ist dann beendet, das
Schaltelement 9 wird vom Logikblock 3 ausgeschaltet
und die Stromabbauphase beginnt. Beim Stand der Technik, wie dies
im Stromverlauf 27 der 3b dargestellt ist,
erfolgt daraufhin ein schneller Stromabbau bis zu einem Zeitpunkt
t4, woraufhin sich gemäß der Kurve 31 in 3c das
Magnetventil 2 öffnet
und zum Zeitpunkt t5 wieder ganz geöffnet ist.
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Um
ein langsames Ablösen
des Ankers vom Magneten im Magnetventil 2 herbeizuführen und
dadurch Störgeräusche zu
verhindern, wie dies bereits beschrieben wurde, wird bei der Erfindung
ein langsamer Stromabbau vorgenommen; dies ist in 3d anhand
einer Kurve 34 und in 3f anhand
einer Kurve 35 dargestellt, wobei die Zeit für den Stromabbau
gemäß der Kurve 35 in 3f in
einen ersten Zeitabschnitt vom Zeitpunkt t3 bis
zum Zeitpunkt t6 mit vergleichsweise langsamem
Stromabbau, einer ersten Stromabbauphase 36, und einen
zweiten Zeitabschnitt vom Zeitpunkt t6 bis
zu einem Zeitpunkt t7 mit vergleichsweise
schnellem Stromabbau, einer zweiten Stromabbauphase 37,
aufgeteilt ist.
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Die
erste Stromabbauphase 36 mit langsamem Stromabbau erstreckt
sich in 3d gemäß der Kurve 34 vom
Zeitpunkt t3 bis zu einem Zeitpunkt t10. In 3f ist
gemäß der Kurve 35 der
langsame Stromabbau auf einen Zeitraum Ta,
der sich vom Zeitpunkt t3 bis zum Zeitpunkt
t6 erstreckt, verkürzt; vom Zeitpunkt t6 bis zu einem Zeitpunkt t7 erfolgt
ein schneller Stromabbau.
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Läuft der
Verbrennungsmotor mit niedriger Drehzahl, steht genügend Zeit
zur Verfügung,
so dass wie in 3d anhand der Kurve 34 dargestellt, der
Strom durch die Spulenwicklung des Magnetventils 2 ausschließlich durch
passive Löschung
mit einer vergleichsweise niedrigen Stromabbaurate abgebaut wird;
der Zeitraum für
die passive Lösung
wird demnach auf die gesamte Stromabbauphase ausgedehnt und der
Zeitraum für
die aktive Löschung
auf Null verkürzt.
Läuft der
Verbrennungsmotor mit höherer
Drehzahl, so kann die Zeit für
den Stromabbau dadurch verkürzt
werden, dass nach einer Zeit Ta mit passiver
Lösung
zusätzlich
die aktive Löschung
eingeschaltet wird.
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3e zeigt
anhand einer Kurve 38 den zeitlichen Verlauf der Bewegung
des Magnetventils 2, der sich aus dem Stromverlauf 34 der 3d ergibt, und 3g anhand
einer Kurve 39 den zeitlichen Verlauf der Bewegung des
Magnetventils 2, der sich aus dem Stromverlauf 35 der 3f ergibt.
Der zeitliche Verlauf der Bewegung des Magnetventils 2 gemäß 3e und 3g entspricht
während
der Stromaufbauphase 28 und der Regelphase 29 demjenigen
Verlauf, wie er aus dem Stand der Technik bekannt und in 3c anhand
der Kurve 31 dargestellt ist. Abweichend von 3c,
wo das Magnetventil 2 bereits zum Zeitpunkt t5 wieder
ganz geöffnet ist,
ist es in 3e gemäß der Kurve 38 zu
einem Zeitpunkt t9 und in 3g gemäß der Kurve 39 zu
einem Zeitpunkt t8 wieder ganz geöffnet.
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Der
Zeitpunkt t8 liegt zeitlich nur knapp vor dem
Zeitpunkt t9, da die aktive Stromabbauphase 37 die
Nadel des Magnetventils 2 nur unwesentlich beschleunigt
(da der Anker sich schon abgelöst
hat, und der größere Luftspalt
die magnetische Anzugkraft deutlich reduziert hat); die Bewegung
der Nadel zur Endposition wird im wesentlichen durch eine (Rückstell-)
Feder bewirkt. Der schnelle Stromabbau in der zweiten Stromabbauphase 37 erfolgt,
weil der Strom vor einem neuen Ansteuerpuls vollständig abgebaut sein
sollte. Zu einem Zeitpunkt t11 beginnt mit
einem erneuten Einschalten des Hauptansteuersignals 26 gemäß der 3a ein
neuer Zyklus.
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Die
Entscheidung, ob die Stromabbauphase 36 mit langsamem Stromabbau
bis zum Zeitpunkt t10 dauert, oder ob sie
auf den Zeitraum Ta bis zum Zeitpunkt t6 verkürzt
wird, hängt
vom aktuellen Drehzahl- und Lastbereich des Verbrennungsmotors ab.
Hierzu wird, wie im Funktionsblock 20 der 2 dargestellt ist,
geprüft,
ob eine Pulsperiode T als der zeitliche Abstand zwischen zwei Ansteuerpulsen
(Hauptansteuersignal 26 in 3a oder
Signal 4 in 1) größer ist als ein Schwellwert
T_s.
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Die
Bestimmung der einzelnen Größen und der
Vergleich zwischen der Pulsperiode T und dem Schwellwert T_s erfolgen
dabei folgendermaß:
Die
Ansteuerung über
das Hauptansteuersignal 26 bzw. das Signal 4 (1)
erfolgt winkelsynchron, somit kann der Verlauf sowohl in der in
den 3a–g dargestellten Zeitebene,
als auch in der Winkelebene gesehen werden. Eine Pulsperiode T entspricht
nämlich
einem Winkel W = 360°/x
in Grad Nockenwelle, wobei x die Anzahl der Stempel der Hochdruckpumpe
ist. Daraus ergibt sich dann T = 2/x·60/n in Abhängigkeit
von der Drehzahl n des Verbrennungsmotors in 1/min).
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Beispielsweise
weist die Hochdruckpumpe in der vorliegenden Anwendung drei Stempel
auf, woraus folgt: x = 3; folglich ist der Winkel W = 120°NW, und die
Pulsperiode T berechnet sich zu T = 40/n.
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Weiterhin
ist eine Periode T unterteilt in einen ersten Zeitbereich Ton und
zweiten Zeitbereich Toff, der erste Zeitbereich Ton und der zweite
Zeitbereich Toff ergeben zusammen die Pulsperiode T. Dies gilt analog
in der Winkelebene für
einen ersten Winkelbereich Won und einen zweiten Winkelbereich Woff,
wobei hier dann gilt, dass einer Hochdruckpumpe mit drei Stempel
beide Winkelbereiche Won und Woff addiert einen Winkel von 120°NW ergeben.
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Der
erste Winkelbereich Won besteht im Großen und Ganzen aus zwei Teilwinkeln.
Dabei ist der erste Teilwinkel ein konstanter, für jede Hochdruckpumpe spezifischer
Winkel (z.B. 50°NW),
der zum internen Druckaufbau benötigt
wird. Der zweite Teilwinkel Woff, auch Förderwinkel genannt, ist direkt proportional
zur gewünschten
Einspritzmenge, und damit auch direkt proportional zur gewünschten
Motorlast (ein Pumpenstempel komprimiert immer die gleiche Kraftstoffmenge,
unabhängig
von der Drehzahl des Verbrennungsmotors). Mit der Bestimmung des
veränderlichen,
zweiten Teilwinkels des ersten Winkelbereiches Won ist demnach eine
genaue Aussage zum aktuellen Drehzahl- und Lastbereich des Verbrennungsmotors
möglich.
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Zur
genaueren Bestimmung von Woff, und damit über die Beziehung Won + Woff
= 120°NW auch
zur genaueren Bestimmung Won, können
zusätzlich
die Ventilschließ-
und Öffnungszeiten
als Korrekturen betrachten. Das sind strikt zeitabhängige und
drehzahlunabhängige
Werte. Daraus und aus den oben genannten Beziehungen ergibt sich
dann: Won = const. + k·Last,
und somit auch Toff = T – Ton =
40/n·(1 – Won/120°).
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Auf
die beschriebene Art und Weise wird Toff bestimmt und danach mit
dem im Motorsteuergerät hinterlegten
Schwellwert T_s verglichen. Der Schwellwert T_s ist dabei der Zeitraum,
der bei ausschließlich
passivem Stromabbau notwendig ist, um den Strom durch die Spulenwicklung
des Magnetventils 2 auf ungefähr Null zu bringen. Diese Zeit kann
für jede
Anwendung experimentell ermittelt werden.
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Im
realen Fall beträgt
der Schwellwert T_s einschließlich
einer Sicherheitsreserve bei ausschließlich passivem Stromabbau ca.
10 bis 12 ms. Ist die berechnete zweite Zeitbereich Toff größer als T_s,
so kann der Stromabbau ausschließlich passiv (geräuschschonend),
also mit vergleichsweise niedriger Stromabbaurate erfolgen, wie
dies in 3d mit der Kurve 34 dargestellt
ist.
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Der
Anwendungsbereich der Erfindung kann erweitert werden, wie dies
in 3f mit der Kurve 35 veranschaulicht ist.
Ist der berechnete zweite Zeitbereich Toff keiner als der Schwellwert
T_s, so kann der Stromabbau durch die Spulenwicklung des Magnetventils 2 gemäß der ersten
Stromabbauphase 36 für einen
Zeitraum Ta (d.h. mindestens die Zeit T_s)
passiv und damit geräuschschonend
erfolgen, und danach gemäß der zweiten
Stromabbauphase 37 aktiv, also mit vergleichsweise hoher
Stromabbaurate (wobei diese weitere Stromabbauzeit in der Regel
vernachlässigt
werden kann). Im realen Fall beträgt der Schwellwert T_s einschließlich einer
Sicherheitsreserve bei anfänglich
passivem Stromabbau und anschließendem aktivem Stromabbau ca.
3 bis 5 ms. Das ist lediglich die Zeit, die der Strom bei passiven Stromabbau
braucht, um einen Wert zu erreichen, so dass die entsprechende Magnetkraft
im geschlossenen Zustand im Gleichgewicht mit den gegenüber wirkenden
Kräften
(Rückstellfeder
und Kraftstoffdruck) steht. Diese Zeit kann experimentell ermittelt werden.
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Somit
eignet sich das erfindungsgemäß Verfahren,
um in Drehzahlbereichen mit vergleichsweise niedrigem Geräuschniveau
durch ein Magnetventil einer Hochdruckpumpe verursachte Störgeräusche wirksam
zu vermindern. Bei vergleichsweise hoher Drehzahl, wo die Bedingung
Toff größer als
T_s nur schwer oder nicht mehr eingehalten werden kann, sind Motor-,
Wind- und Fahrgeräusche
so hoch, dass das durch das Magnetventil verursachte Geräusch nicht
mehr wahrgenommen wird.